Đ Ề THI HSG LỚP 9 TỈNH THANH HOÁ, NGÀY 24/3/2010 ( 2009 2010) Câu 1 (5,5 điểm) 1 Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau (Mỗi mũi tên là một phương trình hóa học) Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3[.]
ĐỀ THI HSG LỚP TỈNH THANH HOÁ, NGÀY 24/3/2010 ( 2009- 2010) Câu 1: (5,5 điểm) Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau: (Mỗi mũi tên phương trình hóa học) Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 Fe3O4 FeSO4 Có hỗn hợp bột gồm oxit: K2O, Al2O3, BaO Bằng phương pháp hóa học tách riêng kim loại khỏi hỗn hợp Dung dịch A chứa a mol CuSO4 b mol FeSO4 Xét ba thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối a Tìm mối quan hệ a, b, c thí nghiệm b Nếu a = 0,2; b = 0,3 số mol Mg 0,4 khối lượng chất rắn thu sau phản ứng bao nhiêu? Câu 2: (5,5 điểm) Một hợp chất hữu có cơng thức dạng C xHyOz (x 2) tác dụng với NaOH Hãy xác định cơng thức cấu tạo viết phương trình hóa học xảy chất với NaOH Trình bày phương pháp hóa học phân biệt bình khí sau: H 2, CH4, C2H4, CO2, SO2 Viết phương trình hóa học xảy Axit A chất rắn, màu trắng, dễ tan nước Oxit B tác dụng với dung dịch nước A tạo nên hợp chất C màu trắng, không tan nước Khi nung C với cát than nhiệt độ cao thu đơn chất có thành phần A Xác định cơng thức A, B, C viết phương trình hóa học xảy Câu 3: (4,5 điểm) Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat hai kim loại nhóm IIA thuộc chu kỳ bảng tuần hồn Hịa tan 3,6 gam hỗn hợp X dung dịch HNO dư, thu khí Y cho tồn lượng khí Y hấp thụ hết dung dịch Ba(OH) dư thu 7,88 gam kết tủa a Hãy xác định công thức hai muối tính thành phần % khối lượng muối X b Cho 7,2 gam hỗn hợp X 6,96 gam FeCO vào bình kín chứa 5,6 lit khơng khí (đktc) Nung bình nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp khí Z Tính thành phần % theo số mol chất Z c Tính thể tích dung dịch HNO3 2M tối thiểu cần dùng để hòa tan hết hỗn hợp chất rắn thu sau nung Giả sử khơng khí oxi chiếm 1/5 nitơ chiếm 4/5 thể tích Câu 4: (4,5 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam hợp chất hữu A chứa C, H, O cho toàn sản phẩm cháy qua bình đựng H 2SO4 đặc bình đựng nước vơi dư Sau kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình tăng 10,8 gam bình tăng 17,6 gam Xác định cơng thức phân tử A viết cơng thức cấu tạo có A A rượu đa chức có cơng thức R(OH) n (R gốc hidrocacbon) cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với Na dư thu 5,6 lit H2 (ở đktc) Xác định công thức phân tử A, biết khối lượng phân tử A 92 đ.v.C Cho: H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23, Mg = 24, Al = 27, Ca = 40, Fe = 56, Cu = 64, Ba = 137 *** HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ TỈNH THANH HOÁ ĐÁP ÁN Câu 1.1 5,5 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2FeCl3 + Fe 3FeCl2 2FeCl2 + Cl2 FeCl3 FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl 2Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 3Fe2O3 + CO Fe2O3 + 3H2O 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + 4H2SO4 loãng + Fe 4FeSO4 + 4H2O 1.2 Điểm Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp dung dịch HCl dư, sau nhúng kim loại Mg vào hỗn hợp dung dịch tới phản ứng kết thúc, lấy kim loại Mg Ta thu phần: - Phần 1: Hỗn hợp dung dịch gồm KCl, BaCl2; MgCl2 - Phần 2: Rắn gồm Mg Al Cho phần tác dụng với dung dịch KOH vừa đủ ta thu Mg(OH)2 không tan, lọc tách Mg(OH)2 dung dịch gồm KCl BaCl2; cho dung dịch vừa thu tác dụng với dung dịch K 2CO3 dư ta thu BaCO3 không tan, lọch tách BaCO3 ta dung dịch gồm KCl khan; điện phân nóng chảy KCl ta thu K (Kali) Còn chất rắn BaCO3 tiếp tục cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, thu dược dung dịch BaCl2; cô cạn điện phân nóng chảy BaCL2 ta thu Ba (Bari) Cho phần tác dụng với dung dịch HCl dư, thu hỗn hợp dung dịch gồm MgCl2; AlCl3 HCl dư, cho hỗn hợp dung dịch tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu kết tủa Mg(OH)2; lọc tách kết tủa lại hỗn hợp dung dịch, tiếp tục thổi dịng khí CO2 dư vào hỗn hợp dung dịch ta lại thu kết tủa Al(OH)3; lọc tách Al(OH)3 đem nung nhiệt độ cao thu đuợc Al2O3; tiếp tục đem Al2O3 điện phâ nóng chảy ta thu Al Các PTHH xảy ra: K2O + 2HCl → 2KCl + H2O BaO + 2HCl → 2BaCl2 + H2O Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Khi nhúng kim loại Mg vào dung dịch phản ứng xảy ra: 3Mg + 2AlCl3 3MgCl2 + 2Al Phần 1: MgCl2 + 2KOH Mg(OH)2 + 2KCl BaCl2 + 2K2CO3 BaCO3 + 2KCl Lọc tách BaCO3: K2CO3 + 2HCl → 2KCl + H2O + CO2 Cô cạn dung dịch ta thu KCl khan, điện phân nóng chảy KCl thu đượch K: 2KCl K + Cl2 Cho BaCO3 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + H2O + CO2 Cô cạn dung dịch ta thu BaCl2 khan, điện phân nóng chảy BaCL2 thu Ba: BaCl2 Ba + Cl2 - Phần 2: Tác dụng với HCl dư Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 Cho dung dịch thu tác dụng với NaOH dư: HCl + NaOH NaCl + H2O MaCl2 + 2NaOH Ma(OH)2 + 2NaCl AlCl3 + 4NaOHdư NaAlO2 + 2NaCl + H2O Lọc tách kết tủa Ma(OH)2, thổi dịng khí CO2 dư vào dung dịch thu được: NaAlO2 + CO2 + H2O Al(OH)3 + NaHCO3 Lọc tách kết tủa Al(OH)3, đem nung Al(OH)3 ta thu Al2O3 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O Điện phân nóng chảy Al2O3 ta thu Al: 2Al2O3 1.3 4Al + 3O2 a) Ở thí nghiệm 1: Sau phản ứng thu dung dịch gồm muối gồm MáO4; CuSO4 FeSO4, ta có c < a, tức CuSO dư FeSO4 chưa phản ứng (vì theo quy tắc Mg tham gia phản ứng với muối CuSO4 trước, hết CuSO4 mà Mg cịn dư tiếp tục phản ứng với FeSO4) PTHH: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu c a mol Với c < a: dung dịch chứa CuSO4, MgSO4, FeSO4 Ở thí nghiệm 2: Sau phản ứng thu dung dịch gồm muối gồm MgSO4 FeSO4 ta có a 2c < a + b, tức FeSO dư (FeSO4 chưa phản ứng phản ứng phần) TH1: Nếu 2c = a FeSO4 chưa phản ứng: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol TH2: Nếu 2c > a FeSO phản ứng phần, sau phản ứng dư lượng là: b - (2c - a) mol Hay (a+b) -2c mol Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe 2c-a 2c-a mol Vậy a 2c < a+b Ở thí nghiệm 3: sau phản ứng thu dung dịch muối , CuSO4 FeSO4 phản ứng hết 3c a + b TN1: 3c = a + b, phản ứng xảy vừa đủ Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe 2c-a 2c-a mol (Với 2c - a = b hay 2c = a + b) TN2: 3c > a + b Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe b b mol (Với 3c - a > b hay 3c > a+b) b) Ta có: mr = 0,2 x 64 + 0,2 x 56 = 12,8 + 11,2 = 24gam Câu 5,5 2.1 Để tách dụng với NaOH chất hữu phải có nhóm COOH có nhóm chức -COO; có nhâấ ngun tử Oxi Số ngun tử oxi khơng vượt q 4, có tối đa nguyên tử C Vậy z Ta có: H-COOH, CH3-COOH, H-COOCH3, HO-CH2-COOH, HOOC-COOH, O=H-COOH TPHH: H-COOH + NaOH H - COONa + H2O CH3-COOH + NaOH CH3-COONa + H2O H-COOCH3 + NaOH CH3-OH + H-COONa HO-CH2-COOH + NaOH HI-CH2-COONa + H2O HOOC-COOH + 2NaOH NaOOC-COONa + 2H2O O=CH-COOH + NaOH O=CH-COONa + H2O 2.2 Dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch nước brom Phân biệt nhóm: - Nhóm 1: Làm màu dung dịch nước brom gồm C2H4 SO2 - Nhóm 2: Khơng làm màu dung dịch nước brom gồm H2; CH4 CO2 - Nhận SO2 nhóm cách dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm bị đục nhận khí SO - Nhận CO nhóm cách dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm bị vẩn đục nhận khí CO - Nhận H2 nhóm cách dâẫ khí cịn lại qua ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm mà làm chất rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ đồng thời có nước xuất nhận khí H2 - Khí cịn lại CH4 Các PTHH: SO2 + 2H2O +Br2 → H2SO4 + 2HBr C2H4 +Br2 → C2H4Br2 SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O H2 + CuO Cu + H2O Hoặc làm theo cách: Dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch nước vơi Phân biệt nhóm - Nhóm 1: Làm đục dung dịch nước vôi tạo kết tủa gồm: CO2 SO2 - Nhóm 2: Khơng làm đục dung dịch nước vôi gồm H2; CH4 C2H4 - Nhận SO2 nhóm cách dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch brom, ống nghiệm bị màu nhận khí SO2 - Nhận C2H4 nhóm cách dẫn khí qua ống nghiệm chứa dung dịch nước brom, ống nghiệm bị màu nhận khí C2H4 - Nhận H2 nhóm cách dẫn khí cịn lại qua ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm mà làm chất rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ đồng thời có nước xuất nhận khí H2 - Khí cịn lại CH4 Các PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O SO2 + 2H2O +Br2 → H2SO4 + 2HBr C2H4 +Br2 → C2H4Br2 H2 + CuO Cu + H2O 2.3 A H3PO4; B CaO; C Ca3(PO4)2 Các PTHH: 3CaO + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 3H2O Ca3(PO4)2 + 3SiO2 +5C 2P + 3CaSiO3 + 5CO Câu a) Đặt công thức chung muối cacbonat hai kim loại hoá trị II là: RCO3, Ta có PTHH: RCO3 + 2HNO3 R(NO3)2 + H2O + CO2 CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O nBaCO3 = 0,04 mol nRCO3 = nCO2 = nBaCO3 = 0,04 mol MRCO3 = 90 MR = 30 MR khối lượng nguyên tử trung bình kim loại hố trị II Mà kim loại hoá trị II lại thuộc chu kỳ bảng tuần hoàn Vậy kim loại Mg Ca CTHH muối: MgCO3 CaCO3 Theo ta có: 84a + 100b = 3,6 a +b = 0,04 Đặt a, b số mol MgCO3 CaCO3 Giải hệ phương trình ta a = 0,025 b = 0,015 mCaCO3 = 1,5g % mCaCO3 = 41,67% mMgCO3 = 2,5g % mMgCO3 = 58,33% b) MaCO3 MgO + Co2 CaCO3 CaO + CO2 FeCO3 FeO + CO2 nFeCO3 = 0,06 mol nFeO = 0,06 mol VO2= Vkk = 5,6 = 1,12 (lít) nO2 = 0,05 (mol) VN2 = 5,6 - 1,12 = 4,48 (lít) nN2 = 0,2 (mol) Xảy phản ứng: 4FeO + O2 2Fe2O3 0,06 0,05 0,03 mol Sau phản ứng nO2du = 0,05 - 0,015 = 0,035 (mol) 4,5 Ta nhận thấy khối lượng hỗn hợp X câu b gấp đôi câu a Vì số mol CO2 hỗn hợp X câu b 0,08 mol = 0,08 + 0,06 = 0,14 (mol) Tổng số mol khí là: 0,2 + 0,14 + 0,035 = 0,375 (mol) Vậy thành phần khí hỗn hợp Z là: %nO2 = 9,33%; %nN2 = 53,33%; %nCO2 = 37,33%; a) Các PTHH xảy ra: MgO + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2O 0,05 0,1 (mol) CaO + 2HNO3 Ca(NO3)2 + H2O 0,03 0,06 (mol) Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O 0,03 0,18 (mol) nHNO3 (đã dùng): 0,1 + 0,06 + 0,18 = 0,34 mol VHNO3 (cần dùng): = 0,17 (lít) Câu Theo ta có PTHH: 4,5 4.1 4CxHyOz + (4x + y - 2z)O2 4xCO2 + 2yH2O Vì H2SO4 đặc nên háo nước hút nước sinh từ phản ứng cháy, cịn bình đựng nước vơi dư hấp thụ hết lượng khí CO2 Vậy khối lượng bình tăng 10,8g khối lượng H2O khối lượng bình tăng 17,6g khối lượng CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Ta có : nCO2 = 0,4 (mol) nC = nCO2 = 0,4 (mol) Vậy mC = 4,8 gam và: nH 2O = 0,6 (mol) nH = 2nH2O = 1,2 (mol) Vậy mH = 1,2 gam Ta có khối lượng mO = 9,2 – (4,8 +1,2) = 3,2 gam nO = 0,2 mol Ta có tỉ lệ: nC: nH: nO = : : = 0,2: 0,6: 0,1 = 2: 6: Cơng thức thực nghiệm A C2nH6nOn Ta có: 6n 22n + 2 n n nguyên dương n = Công thức phân tử A C2H6O Công thức cấu tạo có A: CH3-CH2OH (Rượu etylic); CH3-O-CH3 (Đimetylete) 4.2 Theo ta có: mA = 12,8 x 0,71875 = 9,2g nA = 0,1 (mol) mH2O = 3,6gam; mH2O = 0,2mol nH2 = 0,25 (mol) 2H2O + 2Na 2NaOH + H2 (1) 0,2 0,1 (mol) 2R(OH)n + 2nNa 2R(Ona)n + nH2 (2) n (mol) 0,1 0,05n (mol) Từ (1) (2): nH2 = 0,1 + 0,05n = 0,25 mol n = Ta có n = 3: Cơng thức R(OH)3 có khối lượng phân tử A 92 đ.v.C MR(OH)3 = MR + 51 = 92 MR = 41 Mà R gốc hiđrocacbon nên có dạng CxHy Ta có: 12x + y = 41 (x, y số nguyên dương) Xét tỉ lệ: x y 29 (loại) 27 (loại) -7 (loại) Vậy giá trị x = y = phù hợp Công thức phân tử rượu A là: C3H5(OH)3 (Glyxerin) 1, 2, propan triol ... b) Ta có: mr = 0,2 x 64 + 0,2 x 56 = 12,8 + 11,2 = 24gam Câu 5,5 2.1 Để tách dụng với NaOH chất hữu phải có nhóm COOH có nhóm chức -COO; có nhâấ ngun tử Oxi Số ngun tử oxi khơng vượt q 4, có tối... + 0,05n = 0,25 mol n = Ta có n = 3: Cơng thức R(OH)3 có khối lượng phân tử A 92 đ.v.C MR(OH)3 = MR + 51 = 92 MR = 41 Mà R gốc hiđrocacbon nên có dạng CxHy Ta có: 12x + y = 41 (x, y số nguyên... công thức phân tử A viết cơng thức cấu tạo có A A rượu đa chức có cơng thức R(OH) n (R gốc hidrocacbon) cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với Na dư thu 5,6