Trang 1 UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi có 02 trang) KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021 2022 Môn Hóa học Lớp 9 Thời gia[.]
UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021-2022 Mơn: Hóa học - Lớp Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang) ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Họ tên thí sinh: ……………………………………… Số báo danh:………………………………… Cho nguyên tử khối nguyên tố: H=1; C=12; N=14; O=16; Na=23; Mg=24; Al=27; S=32; Cl=35,5; K=39; Ca=40; Fe=56; Cu=64; Zn=65; Ag=108; Ba=137; Câu 1: (3,0 điểm) Có ống nghiệm, ống chứa dung dịch muối (không trùng kim loại gốc axit) là: Clorua, sunfat, nitrat, cacbonat kim loại Ba, Mg, K, Ag a) Hỏi ống nghiệm chứa dung dịch muối nào? Giải thích? b) Nêu phương pháp hố học phân biệt ống nghiệm Axit acrylic CH2 = CH – COOH vừa có tính chất hóa học tương tự axit axetic vừa có tính chất hóa học tương tự etilen Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng axit acrylic với Na, NaOH, CaCO3, C2H5OH (có mặt H2SO4 đặc, đun nóng), dung dịch nước brom để minh họa nhận xét Câu 2: (4,0 điểm) Khi hòa tan hết lượng kim loại R vào dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ vào dung dịch HNO3 lỗng vừa đủ lượng khí H2 NO tích (ở điều kiện) Đem cô cạn hai dung dịch sau phản ứng nhận khối lượng muối sunfat 62,81% khối lượng muối nitrat Xác định kim loại R Hỗn hợp X gồm C2H2 H2 có số mol Lấy lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2, khí H2 Sục Y vào dung dịch Brom (dư) khối lượng bình Brom tăng 10,8 gam 4,48 lit hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H2 Tính thể tích khí O2 (đktc) cần để đốt cháy hồn tồn hỗn hợp Y Câu 3: (2,5 điểm) Nung nóng Cu khơng khí, sau thời gian chất rắn A Hòa tan chất rắn A H2SO4 đặc, nóng (vừa đủ) dung dịch B khí D có mùi xốc Cho Natri kim loại vào dung dịch B thu khí G kết tủa M; Cho khí D tác dụng với dung dịch KOH thu dung dịch E, E vừa tác dụng với dd BaCl2 vừa tác dụng với dd NaOH Hãy viết phương trình phản ứng xảy thí nghiệm Câu 4: (2,5 điểm) Từ quặng pirit (FeS2), NaCl, H2O, chất xúc tác điều kiện cần thiết khác, viết phương trình hố học điều chế: dd FeCl3, dd FeSO4, dd Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 Câu 5: (3,0 điểm) Cho 27,4 gam Ba vào 500 gam dd hỗn hợp gồm CuSO4 2% (NH4)2SO4 1,32% đun nóng để bay hết NH3 Sau kết thúc tất phản ứng khí A, kết tủa B, dung dịch C a) Tính thể tích khí A ĐKTC b) Lấy kết tủa B rửa nung nhiệt độ cao đến khối lượng khơng đổi thu gam chất rắn? Trang c) Tính nồng độ % chất tan dung dịch C (Giả sử thí nghiệm trên, nước bay khơng đáng kể) Câu 6: (2,0 điểm) Tiến hành hai thí nghiệm hấp thụ khí CO2 đktc vào 200 ml dung dịch chứa NaOH 0,3M Ba(OH)2 0,3M Kết thí nghiệm mơ tả theo bảng sau Thể tích CO2 (lít) bị hấp thụ V V + 0,448 Khối lượng chất tan (g) dung dịch thu 10,22 15,40 Tính giá trị V tổng khối lượng kết tủa (gam) thu sau hai thí nghiệm? Câu 7: (3,0 điểm) Thực phản ứng este hóa CxHyCOOH rượu CnH2n+1OH Sau phản ứng tách lấy hỗn hợp X gồm este, axit rượu Đốt cháy hồn tồn 13,2 gam hỗn hợp X thu 12,768 lít CO2 (đktc) 8,28 gam nước Nếu cho hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 150ml dung dịch NaOH 1M thu 3,84 gam rượu b gam muối khan Hóa hồn tồn lượng rượu thu thể tích thể tích 3,36 gam N2 (đo điều kiện to, p) a) Tính b hiệu suất phản ứng este hóa b) Xác định CTPT rượu axit Tính % m chất X Hết -(Thí sinh khơng sử dụng bảng tuần hồn) Cán coi thi khơng giải thích thêm Trang UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ (Hướng dẫn có 04 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021-2022 Mơn: Hóa học - Lớp ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu (3,0đ) Nội dung Điểm Theo tính tan dung dịch muối là: BaCl2, MgSO4, K2CO3 AgNO3 Vì: - Gốc =CO3 tạo với Ba, Mg, Ag dd K2CO3 0,5đ - Ag tạo với gốc –Cl =SO4 dd AgNO3 - Ba tạo với gốc =SO4 dd BaCl2 - Dung dịch lại : MgSO4 Phân biệt: 0,5đ - Trích mẫu thử cho thí nghiệm đánh số thứ tự Lần lượt cho vào mẫu thử giọt dd HCl: - Nếu có PƯ xuất chất rắn màu trắng, nhận AgNO3 : AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 - Có tượng sủi bọt khí, nhận K2CO3: K2CO3 + 2HCl 2KCl + CO2 + H2O * cho tiếp dd Na2SO4 vào mẫu thử lại: 0,5đ - Có trắng nhận dd BaCl2 : BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl - Mẫu thử cịn lại MgSO4 (Học sinh trình bày dạng sơ đồ, ghi tượng, nhận hóa chất cho điểm tối đa) 2-Phương trình phản ứng: 2CH2 = CH – COOH + 2Na 2CH2 = CH – COONa + H2 CH2 = CH – COOH + NaOH CH2 = CH – COONa + H2O 1,5đ 2CH2 = CH – COOH + CaCO3 (CH2 = CH –COO)2Ca + CO2 + H2O (4,0 đ) H SO4 đ ,t CH2 = CH – COOC2H5 + H2O CH2 = CH – COOH + C2H5OH CH2 = CH – COOH + Br2 CH2Br – CHBr - COOH Vì phản ứng với HNO3 H2SO4 hóa trị R muối tạo thành khác Gọi x, y hóa trị R muối sunfat muối nitrat ( x,y N * ) Các PTHH xảy ra: 2R + x H2SO4 R2(SO4)x + x H2 (1) a ax a 2 3R +4 y HNO3 3R(NO3)y + yNO+ 2yH2O (2) ay a a Gọi a số mol R tham gia phản ứng (1) (2) (a >0) ax ay 2y x= Theo : nH2 = nNO , hay : = 3 a Mặt khác : (2R+ 96x ) = 0,6281 a(R +62 y) R + 48x = 0,6281R+38,9422y 0,3719 R = 38,9422y – 48x 2y 2y 0,3719 R= 6,9422 y Thay x = vào ta có : 0,3719 R = 38,9422y – 48 3 R=18,67 y (xét thấy y= 3, R = 56 thỏa mãn với kim loại Fe) 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Vậy R Fe ( x= 2) mX = mY = mhỗn hợp khí + mkhối lượng bình Brom tăng = 10,8 + 0,2x 16 = 14 (gam) nC2H2 = nH2 = a (mol) => 26a + 2a =14 => a=0,5 (mol) 0,5đ t C2H2 + 2,5 O2 2CO2 + H2O (1) 0,5 → 1,25 t0 H2 + 0,5 O2 (2) H2O 0,5 → 0,25 Từ (1), (2) → VO2= 1,5 x 22,4 = 33,6 (lít) (2,5đ) (2,5đ) 0,5đ t 2Cu + O2 2CuO ( t0C) (1) Do A tác dụng với H2SO4 đ,n thu khí D: Chứng tỏ chất rắn A có Cu dư Cudư + 2H2SO4 đ,n CuSO4 + SO2 + 2H2O (2) CuO + H2SO4 đ,n CuSO4 + H2O (3) 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (4) CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 (5) Do dd E vừa tác dụng với dd BaCl2, vùa tác dụng với dd NaOH: Chứng tỏ dd E có chứa muối SO2 + 2KOH K2SO3 + H2O (6) SO2 + KOH KHSO3 (7) (hoặc viết : K2SO3 +SO +H 2O 2KHSO3 (7) ) 2KHSO3 + 2NaOH K2SO3 + Na2SO3 + 2H2O (8) K2SO3 + BaCl2 BaSO3 + 2KCl (9) điện phân in phõn nước thu khí oxi :2H2O (1) 2H2 +O2 t 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 - Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp: (2) điện phân dung dịch 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2 có màng ngăn t - Điều chế Fe: Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O - Điều chế H2SO4: V2 O5 2SO2 + O2 2SO3 to SO3 + H2O → H2SO4 - Điều chế FeSO4: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 t 1,0 0,5 (4) 0,25 0,25 (5) (6) (3) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Cu(OH)2 CuO + H2O t 0,5 0,5 - Điều chế FeCl3 : 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (7) - Điều chế Fe(OH)3: FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3+ 3NaCl (8) Điều chế Fe2 (SO4 )3 : 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 +6H2O (9) (Các PTHH (1) (2) (3) …phải viết thứ tự có hóa chất để điều chế chất theo yêu cầu.) Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (1) Ba(OH)2 + CuSO4 → Cu(OH)2 + BaSO4 (2) Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 → BaSO4 + 2NH3 + 2H2O 1,0 (3) t0 (3,0đ) 0,5đ 0,5đ (4) BaSO4 Không xảy phản ứng 27,4 Theo (1) ta có nH = nBa(OH) = nBa = = 0,2 (mol) 137 1,32 500 n (NH ) SO = 0,05 (mol) 132 100 500 n CuSO = = 0,0625 (mol) 100 160 Ta thấy n Ba(OH ) > n (NH ) SO + n CuSO nên Ba(OH)2 dư muối phản 0,5 ứng hết Theo (2) ta có: n Ba(OH ) = n Cu(OH ) = n BaSO4 = n CuSO = 0,0625 (mol) Theo (3) ta có: n Ba(OH ) = n BaSO4 = n (NH ) SO = 0,05 (mol) 0,5 n NH = 2n (NH ) SO = 0,05 = 0,1 (mol) n Ba(OH ) dư = 0,2 – (0,05 + 0,0625) = 0,0875 (mol) a) VA(ĐKTC) = V H + V NH = (0,2 + 0,1) 22,4 = 6,72 (l) 0,5 b) Theo (4) ta có: nCuO = n Cu(OH ) = 0,0625 (mol) mchất rắn = m BaSO4 + mCuO = (0,0625 + 0,05) 233 + 0,0625 80 = 31,2125 (g) (2,0đ) c) dd C có dd Ba(OH)2 dư mddC = mBa + mdd hỗn hợp ban đầu – m BaSO – m Cu(OH ) – m H – m NH 2 mddC = 27,4 + 500 – 0,1125 233 – 0,0625 98 – 0,2 – 0,1 17 = 492,96 (g) 0,0875 171 100% = 3,035% C%ddBa(OH) dư = (làm tròn thành 3,04%) 492,96 Theo giả thiết: a mol CO2 phản ứng với dd (NaOH 0,06 mol, Ba(OH)2 0,06 mol); pư xảy xảy CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (1) CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2) CO2 + Na2CO3 + H2O → 2NaHCO3 (3) CO2 + BaCO3 + H2O → Ba(HCO3)2 (4) Lập bảng phụ thuộc khối lượng chất tan dd sau phản ứng theo số mol CO2 0,5 0,5 0,5đ 0,5đ Giả thiết: Khi thể tích CO2 V khối lượng chất tan 10,22g (TN1); CO2 (V+0,448) chất tan 15,40g (TN2) Đối chiếu với bảng → Trong thí nghiệm: pư (1), (2), (3), (4) xảy 10,22 5,04 Trong TN1: n CO2 = 0,12 + = 0,14 (mol) → V = 0,14.22,4= 3,136 (lít) 137 61.2 0,5đ → n BaCO3 = 0,06-(0,14- 0,12) = 0,04 (mol) 15, 40 5,04 = 0,16 (mol) 137 61.2 → n BaCO3 = 0,06-(0,16- 0,12) = 0,02 (mol) Trong TN2: n CO2 0,12 (3,0đ) 0,5đ Tổng khối lượng kết tủa thu thí nghiệm: (0,04+0,02).197 = 11,82 (g) Các Phương trình phản ứng: o H2SO4 đặc, t CxHyCOO CnH2n+1 + H2O CxHyCOOH + CnH2n+1OH (1) Hỗn hợp X tác dụng với nNaOH = 0,15.1 = 0,15 (mol), có axit este phản ứng CxHyCOOHdư + NaOH → CxHyCOONa + H2O (2) CxHyCOO CnH2n+1 + NaOH → CxHyCOONa + CnH2n+1OH (3) Theo phản ứng (1), (2), (3) sau q trình biến đổi tồn axit ban đầu biến thành muối, toàn rượu ban đầu biến thành rượu, sau PƯ với naxit = n muối; nrượubđ = n rượu sau pưbằng Khi hóa 3,84 gam rượu thu thể tích thể tích 3,36 gam N2 điều kiện nên ta có số mol chúng 3,36 Vậy n rượu = nN2 = = 0,12 (mol) 28 0,5 3,84 = 32 → 14n + 18= 32 → n =1 CH3OH 0,12 Theo phản ứng (1), (2), (3) nNaOH= n axit bđ= n muối= 0,15(mol) Gọi số mol este tạo thành pư (1) a mol Thì theo pư (3) số mol NaOH, CxHyCOONa, CnH2n+1OH a (mol) nrượu dư saupư 1= 0,12- a (mol) Mrượu = Ở phản ứng (2): nNaOH = 0,15- a (mol), nên pư có số mol NaOH, CxHyCOOH, CxHyCOONa 0,15- a (mol) Vậy 13,2gam hỗn hợp X có chứa 0,12- a (mol) CH3OHdư, 0,15- a (mol) CxHyCOOHdư, a mol CxHyCOOCH3 mx = 32 (0,12- a) + (0,15- a) (12x+y + 45) + a (12x+y+ 59) = 13,2 1,8x+ 0,15y – 18a =2,61 (I) Khi đốt cháy 13,2 gam X cho 8,28 12,768 nCO2 = = 0,57 (mol) nH2O = = 0,46 (mol) 18 22, Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố ta có: nCO2 = nc =1.( 0,12- a) +(x +1).( 0,15- a) +(x+2) a= 0,57 Giải ta x = nH2O = 1/2nH2= 2.(0,12-a)+ (y+1)/2.( 0,15- a) +( y+3) /2.a = 0,46 0,075y - a =0,145 (II) 0,15y 18a 0,99 y Thay x=2 vào (I) ta có hệ phương trình ↔ 0,075y a 0,145 a 0,08 TPT axit là: C2H3COOH, CTCT là: CH2= CH-COOH Trong 13,2 gam hỗn hợp x có chứa 0,04 mol CH3OH; 0,07 mol C2H3COOH V 0,08 mol C2H3COOCH3 P e ste húa: H2SO4 đặc, t o C2H3COO CH3 + H2O C2H3COOH + CH3OH (mol ban đầu) (mol pư ) (mol sau pư) 0,15 0,08 0,07 0,12 0,08 0,04 0 0,08 0 0,08 Nếu hiệu suất pư 100% CH3OH hết nên ta tính hiệu suất theo chất 0,08 a) suất pư este là: H% = 100% = 66,67% 0,12 Số mol muối C2H3COONa số mol C2H3COOH ban đầu nên 0,15(mol) b = m C2H3COONa= 0,15.94 = 14,1(gam) b) CTPT rượu là: CH3OH, axit là: C2H3COOH 1,28 mCH3OH =0,04.32 = 1,28(gam) %m CH3OH = 100%= 9,697% 13,2 Trong X chứa: 5,04 mC2H3COOH = 0,07.72 = 5,04(gam) %mC2H3COOH = 100% = 38,182% 13,2 13,2 %m C2H3CO OCH3 = 100% - (9,697%+ 38,182%) = 52,12% Lưu ý: - HS làm cách khác cho điểm tối đa - Không chấp nhận kết sai chất hoá học 0,5đ 0,5đ 0,5 0,5 0,5 ... = 3 a Mặt khác : (2R+ 96 x ) = 0,6281 a(R +62 y) R + 48x = 0,6281R+38 ,94 22y 0,37 19 R = 38 ,94 22y – 48x 2y 2y 0,37 19 R= 6 ,94 22 y Thay x = vào ta có : 0,37 19 R = 38 ,94 22y – 48 3 R=18,67 y... 2 mddC = 27,4 + 500 – 0,1125 233 – 0,0625 98 – 0,2 – 0,1 17 = 492 ,96 (g) 0,0875 171 100% = 3,035% C%ddBa(OH) dư = (làm tròn thành 3,04%) 492 ,96 Theo giả thiết: a mol CO2 phản ứng với dd... chất tan 10,22g (TN1); CO2 (V+0,448) chất tan 15,40g (TN2) Đối chiếu với bảng → Trong thí nghiệm: pư (1), (2), (3), (4) xảy 10 ,22 5,04 Trong TN1: n CO2 = 0,12 + = 0,14 (mol) → V = 0,14 .22, 4= 3,136