Tài liệu trích xuất nội dung trang 1 Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học THPT cấp tỉnh năm học 2025 - 2026 của Sở GD&ĐT Cà Mau. Nội dung gồm các thông số vật lý, hằng số cơ bản, bảng phổ hồng ngoại IR và Câu I về chủ đề Cấu tạo chất (lý thuyết Bohr, năng lượng ion hóa, vạch quang phổ và khối lượng rút gọn).
I. THÔNG TIN CHUNG VÀ CÁC HẰNG SỐ VẬT LÝ
Cho biết: \(T(\text{K}) = t^\circ\text{C} + 273\); \(1\text{ atm} = 1{,}013\text{ bar} = 1{,}013\cdot 10^5\text{ Pa}\); \(1\text{ nm} = 10^{-9}\text{ m}\); \(1\text{ \AA} = 10^{-10}\text{ m}\); Số Avogadro \(N_A = 6{,}0221\cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1}\); tốc độ ánh sáng trong chân không \(c = 2{,}9979\cdot 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}\); Điện tích nguyên tố \(e_0 = 1{,}6022\cdot 10^{-19}\text{ C}\); \(1\text{ eV} = 1{,}6022\cdot 10^{-19}\text{ J}\); Hằng số khí \(R = 8{,}314\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\text{mol}^{-1}\); Hằng số Planck \(h = 6{,}6261\cdot 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}\); khối lượng electron \(m_e = 9{,}1094\cdot 10^{-31}\text{ kg}\); Hằng số Faraday \(F = 96485\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}\).
Nguyên tử khối: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; F = 19; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; Si = 28; P = 31; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Mn = 55; Fe = 56; Br = 80; I = 127; Pb = 207.
Các chữ và ký hiệu viết tắt: Me: methyl; t-Bu: tert-butyl; Et: ethyl; Ph: phenyl; TfO: triflate; Ms: mesyl; DMF: dimethylformamide; DMS: dimethyl sulfide; DMSO: dimethyl sulfoxide; DMP: Dess–Martin periodinane; TBAF: tetrabutylammonium fluoride; THF: tetrahydrofuran; equiv: đương lượng.
Bảng tín hiệu một số dao động hóa trị trên phổ hồng ngoại (IR):
| Liên kết | Số sóng (cm-1) | Đặc điểm vân phổ | Liên kết | Số sóng (cm-1) | Đặc điểm vân phổ |
|---|---|---|---|---|---|
| -OHalcohol | 3650 ÷ 3200 | Mạnh, tù | C=O | 1780 ÷ 1650 | Mạnh |
| -OHcarboxylic acid | 3300 ÷ 2700 | Mạnh, tù, rộng | C-Hno | 2975 ÷ 2850 | Trung bình |
| C-O-Haldehyde | 2850 ÷ 2700 | Yếu | C-Hkhông no | 3300 ÷ 3020 | Trung bình |
II. CÂU HỎI ĐỀ THI
Câu I. (3,0 điểm). Cấu tạo chất
1. Theo lý thuyết Bohr, electron trong nguyên tử hydrogen (và trong ion tương tự) chuyển động trên quỹ đạo tròn quanh hạt nhân. Khi electron chuyển động trên quỹ đạo dừng có số lượng tử \(n\), nguyên tử (ion) có năng lượng tương ứng \(E_n\). Coi hạt nhân là đủ nặng so với electron để có thể xem khối lượng \(M\) của hạt nhân là lớn vô cùng, từ lý thuyết Bohr tính được:
\[ E_n = -\frac{2\pi^2 k^2 Z^2 e^4 m_e}{h^2 n^2} \]trong đó: hằng số điện \(k = 8{,}99\cdot 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2}\) và \(Z\) là số hiệu nguyên tố.
a) Tính năng lượng ion hóa nguyên tử hydrogen từ trạng thái cơ bản, theo đơn vị eV.
b) Khi chiếu dòng photon đơn sắc tới các nguyên tử hydrogen đang ở trạng thái cơ bản thì thu được quang phổ vạch. Quang phổ vạch đó có đúng ba vạch thuộc vùng nhìn thấy (380-770 nm): vạch đỏ \(H_\alpha\), vạch lam \(H_\beta\) và vạch chàm \(H_\gamma\). Tính bước sóng \(\lambda\) của photon chiếu tới.
c) Thực tế, khối lượng \(M\) của hạt nhân là hữu hạn, cần hiệu chỉnh bằng khối lượng rút gọn (\(\mu\)) trong các tính toán tiếp theo. Khi đó, biểu thức năng lượng được hiệu chỉnh tính được là:
\[ E_n = -\frac{2\pi^2 k^2 Z^2 e^4 \mu}{h^2 n^2} \]Trong đó: \(\frac{1}{\mu} = \frac{1}{m_e} + \frac{1}{M}\); \(M\) là khối lượng hạt nhân nguyên tử.
Bằng phép đo có độ chính xác cao, bước sóng vạch \(H_\alpha\) của nguyên tử hydrogen và của nguyên tử một đồng vị hydrogen đo được lần lượt là \(\lambda_H = 6562{,}80\text{ \AA}\) và \(\lambda_X = 6561{,}01\text{ \AA}\). Cho tỷ số giữa khối lượng hạt nhân nguyên tử hydrogen \(M_H\) và khối lượng electron \(m_e\) là \(M_H / m_e = 1836\). Tính khối lượng hạt nhân của nguyên tử đồng vị theo \(M_H\).