Từ các hóa chất: KClO3, FeS, Fe và dung dịch HCl, với các thiết bị và chất xúc tác có đủ.. Bằng phương pháp hóa học hãy tách từng chất sau ra khỏi hỗn hợp chất rắn gồm: AlCl3, Al2O3, CuC
Trang 1SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9
NĂM HỌC 2009 – 2010
Môn thi: HÓA HỌC LỚP 9 - BẢNG A
Thời gian làm bài: 150 phút
Câu 1 (6,0 điểm):
1 Từ các hóa chất: KClO3, FeS, Fe và dung dịch HCl, với các thiết bị và chất xúc tác có đủ
a Hãy viết các phương trình hóa học điều chế 5 chất khí khác nhau
b Cho 5 chất khí trên tác dụng vừa đủ với nhau từng đôi một Viết các phương trình hóa học xẩy ra
2 Bằng phương pháp hóa học hãy tách từng chất sau ra khỏi hỗn hợp chất rắn gồm: AlCl3, Al2O3, CuCl2, KCl, CuO
3 Cho một mẫu đá vôi (CaCO3) vào ống nghiệm chứa 10 ml dung dịch HCl 1M Cứ sau 30 giây người ta
đo thể tích CO2 (đktc) thu được kết quả như sau:
a Kết quả đo ở thời điểm nào được nghi ngờ là sai? Giải thích?
b Giải thích tại sao phản ứng dừng lại ở thời điểm 180 giây?
c Khoảng thời gian nào phản ứng xẩy ra nhanh nhất? Có những biện pháp nào để phản ứng xẩy ra nhanh hơn?
Câu 2 (2,0 điểm): Hãy xác định các chất từ A 1 → A11 và hoàn thành các phương trình hóa học sau:
4 3 2
A + → + (1) A6+A8+A9 →A10 (3)
7 6 5
A + → + (2)
9 11
A
o
t
+
→ (4)
9 1 4
A
o
t
+
→
Biết: A3 là muối Sắt clorua, nếu lấy 1,27 gam A3 tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, đến khi phản ứng kết thúc thu được 2,87 gam kết tủa
Câu 3 (4,0 điểm): Hỗn hợp X gồm AO và B2O3 (A, B là hai kim loại thuộc dãy hoạt động hóa học của một
số kim loại – SGK Hóa Học 9) Chia 36 gam X thành hai phần bằng nhau:
- Để hòa tan hết phần 1, cần dùng 350 ml dung dịch HCl 2M
- Cho luồng khí CO dư đi qua phần 2 nung nóng, sau khi phản ứng xẩy ra hoàn toàn thu được 13,2 gam chất rắn Y
1 Xác định công thức hóa học của AO và B2O3
2 Tính thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi chất có trong X
Câu 4 (5,0 điểm): Cho 2 lít dung dịch hỗn hợp gồm Na2CO3 0,1M và (NH4)2CO3 0,25M vào dung dịch chứa
86 gam hỗn hợp gồm BaCl2 và CaCl2 Sau khi phản ứng kết thúc thu được 79,4 gam kết tủa A và dung dịch B
1 Tính thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi chất có trong A
2 Chia dung dịch B thành 2 phần bằng nhau:
a Cho axit HCl dư vào phần 1, sau đó cô cạn dung dịch rồi nung chất rắn còn lại tới khối lượng không đổi được chất rắn X Tính thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi chất có trong X
b Thêm từ từ 540 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào phần 2, đến khi phản ứng xẩy ra hoàn toàn thì tổng khối lượng của dung dịch giảm tối đa bao nhiêu gam?
Câu 5 (3,0 điểm): Hỗn hợp X gồm: 0,3 mol CH4; 0,18 mol C2H2 và 0,4 mol H2 Nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni thu được hỗn hợp Y Cho Y đi qua bình A đựng dung dịch Brôm dư, đến khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 8 và thấy khối lượng bình A tăng 1,64 gam Tính số mol từng chất có trong hỗn hợp Z
(Cho Al:27; Mg:24; Cu:64; O:16; Ca:40; C:12; Ba:137; Na:23; K:39; Fe:56; Cl:35,5; S:32; H:1; N:14)
Hết
-Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
Đề chính thức
Trang 2SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9
NĂM HỌC 2009 – 2010
Môn thi: HÓA HỌC LỚP 9 - BẢNG A
Thời gian làm bài: 150 phút
I 1 Điều chế 5 chất khí:
2KClO3 →t o 2KCl + 3O2
KClO3 + 6HCl →KCl + 3Cl2 +3H2O
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
4FeS + 7O2 →t o 2Fe2O3 + 4SO2
* Cho 5 chất khí tác dụng với nhau từng đôi một là:
3O2 + 2H2S→o
t 2SO2 + 2H2O
O2 + 2SO2 →t o V2O5
2SO3
O2 + 2H2→o
t 2H2O
Cl2 + H2 →o
t 2HCl
Cl2 + 2H2S →S + 2HCl
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
2,75 (mỗi pt cho 0,25)
2 - Hòa tan hỗn hợp vào nước thu được 2 phần
Phần tan gồm: AlCl3, CuCl2, KCl
Phần không tan gồm: Al2O3, CuO
- Cho phần không tan tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc tách thu được
CuO, còn Al2O3 tan thành dung dịch:
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
Sục khí CO2 dư vào dung dịch, lọc lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi,
thu được Al2O3
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3
2Al(OH)3 →t o Al2O3 + 3H2O
- Phần tan: cho tác dụng với dung dịch KOH dư, lọc lấy kết tủa rồi cho tác
dụng với HCl dư sau đó cô cạn dung dịch thu được CuCl2
CuCl2 + 2KOH → Cu(OH)2 + 2KCl
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Sục khí CO2 dư vào dung dịch lọc lấy kết tủa cho tác dụng với dung dịch HCl
dư sau đó cô cạn dung dịch AlCl3
KAlO2 + CO2 +2H2O → Al(OH)3 + KHCO3
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Phần dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn
dung dịch thu được KCl
KHCO3 + HCl → KCl + 2H2O + CO2
0,25 0,25 0,5
0,5
0,5
0,25
3 a Ở thời điểm 90 giây:
) / ( 733 , 0 30
30 52 ) 2 ( )
/ ( 867 , 0 90
78 ) 3
pu
(tốc độ phản ứng càng giảm khi lượng chất phản ứng càng ít)
b Ptpư CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Ta nhận thấy nếu HCl phản ứng hết thì :
Thể tích CO2 = 0,005.22,4 = 0,112 (lít) = 112ml > thể tích CO2 tạo thành
Đáp án
Trang 3Vì vậy HCl dư, CaCO3 hết nên phản ứng dừng khi mẫu CaCO3 hết
c
- Ở phút đầu tiên
- Tán nhỏ mẫu CaCO3 hoặc khuấy đều hoặc đun nóng hệ phản ứng
II 1 Gọi muối sắt clorua là FeClx ta có phương trình sau:
FeClX + xAgNO3 → Fe(NO3)x + xAgCl
nAgCl = 2,87/143,5=0,02mol →
x
n
x
FeCl
02 , 0
27 ,
x
M FeCl x
Vậy A3 là FeCl2
Thay các chất thích hợp vào ta có các PTHH:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
(A1) (A2) (A3) (A4)
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl
(A3) (A5) (A6) (A7)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
(A6) (A8) (A9) (A10)
2Fe(OH)3 →t o Fe2O3 + 3H2O
(A10) (A11) (A9)
Fe2O3 + 3H2 →t o 2Fe + 3H2O
(A11) (A4) (A1) (A9)
0,75
1,25 (mỗi pt cho 0,25)
Câu
3
a Gọi a, b lần lượt là số mol của AO và B2O3 có ở mỗi phần, ta có pthh:
- Phần 1:
AO + 2HCl → ACl2 + H2O (1)
B2O3 + 6HCl → 2BCl3 + 3H2O (2)
Theo bài ra và pt (1) (2) ta có:
= +
+ +
= +
) ( 18 ) 48 2 ( ) 16 (
) ( 7 , 0 6 2
b b
B a A
a b
a
Từ (b) → aA + 16 + 2bB + 48b = 18
→aA + 2bB + 8(2a+6b) = 18
→aA + 2bB = 12,4 (c)
- Giả sử phần 2 đều bị khử hoàn toàn bởi CO ta có các pthh:
AO + CO →t o A + CO2 (3)
B2O3 + 3CO →t o 2B + 3CO2 (4)
Theo (3) (4): mY = aA + 2bB = 12,4 < 13,2 → vô lý.
Vậy chỉ có một oxit bị khử bởi CO
- Trường hợp 1: Chỉ có AO bị khử
AO + CO →t o A + CO2 (5)
Lúc đó: mY = aA + b(2B+48)=13,2 (d)
Từ (a) (d) →16a = 4,8 → a = 0,3
b = 0,1/6
Thay vào (c) → 0,3A + B/30 = 12,4 → 9A + B = 372
Do B nằm trong dãy hoạt động hóa học và B2O3 không bị khử bởi CO nên B
là Nhôm (Al = 27) → A = 38,33 (loại)
- Trường hợp 2: Chỉ có B2O3 bị khử bởi CO:
B2O3 + 3CO →t o 2B + 3CO2
Lúc đó: mY = 2bB + a(A+16) = 13,2 (e)
Từ (a) (e) → 48b = 4,8 → b = 0,1
a = 0,05
Thay vào (c): 0,05A + 0,2B = 12,4 → A + 4B = 248
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Trang 4Do B nằm trong dãy hoạt động hóa học và B2O3 bị khử nên B là Fe → A là
Mg
Vậy hai oxit trên là MgO và Fe2O3
% 11 , 11
% 100 18
05 , 0 40
% 89 , 88
% 11 , 11
% 100 3 2
0,5 0,5
Câu
4 1 - Các phản ứng xẩy ra:BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaCl (1)
BaCl2 + (NH4)2CO3 → BaCO3 + 2NH4Cl (2)
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl (3)
CaCl2 + (NH4)2CO3 → CaCO3 + 2NH4Cl (4)
Số mol gốc CO3 = n Na CO n NH CO 0,1 0,25 0,35mol
3 2 4 3
Cứ một mol BaCl2 hoặc CaCl2 chuyển thành BaCO3 hoặc CaCO3 thì khối lượng muối giảm: 71 – 60 = 11g
Vậy tổng số mol BaCO3 và CaCO3 phản ứng là:
(43 – 39,7):11=0,3mol < tổng số mol gốc CO3 → số mol gốc CO3 dư.
Gọi x, y là số mol BaCO3 và BaCO3 có trong A theo bài ra ta có:
=
=
⇒
= +
= +
2 , 0
1 , 0 7
, 39 100 197
3 , 0
y
x y
x
y x
Thành phần phần trăm các chất trong A là:
% 62 , 49
% 100 7 , 39
197 1 , 0
%BaCO3 = x x =
% 38 , 50
% 62 , 49
% 100
- Trong 1/2 dung dịch B có: NaCl, NH4Cl, Na2CO3 dư, (NH4)2CO3 dư Cho dung dịch B tác dụng với HCl dư ta có các phương trình hóa học:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O (5)
(NH4)2CO3 + 2HCl → 2NH4Cl + CO2 + H2O (6)
Khi cô cạn dung dịch thu được các muối NaCl và NH4Cl Nung chất rắn tới khối lượng không đổi NH4Cl bị thăng hoa theo phương trình:
NH4Cl →t o NH3 + HCl
Vậy chất rắn X chỉ còn NaCl, chiếm 100%
1,0
0,5
0,5
2 - Trong 1/2 dung dịch B có: NaCl, NH4Cl, Na2CO3 dư, (NH4)2CO3 dư
Số mol gốc CO3 dư (0,35 0,3) 0,025mol
2
=
Số mol Ba(OH)2 = 0,25 x 0,2 =0,054 mol
Cho B tác dụng với Ba(OH)2, có các pthh:
Ba(OH)2 + 2NH4Cl → BaCl2 + 2NH3 + H2O (8)
Ba(OH)2 + (NH4)2CO3 → BaCO3 + 2NH3 + 2H2O (9)
Ba(OH)2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaOH (10)
Muốn lượng dung dịch giảm tối đa thì khối lượng kết tủa phải lớn nhất và lượng NH3 thoát ra nhiều nhất Khi đó Phản ứng (10) không xẩy ra (tức
Na2CO3 đã hết)
Theo (9) số mol BaCO3 = số mol gốc CO3 dư = 0,025
→ khối lượng BaCO3 kết tủa lớn nhất = 0,025 x 197 = 4,925g
Vì số mol nhóm OH = 0,054 x 2 < số mol của (NH4)2CO3 nên số mol NH3 thoát ra ở (8) (9) là 0,108mol
→ khối lượng NH3 = 0,108 x 17 = 1,836g
Vậy tổng khối lượng hai dung dịch giảm tối đa = 4,925 + 1,836=6,761g
1,0
0,5
0,5 Câu
5 - Các pthh xẩy ra:C2H2 + H2 → C2H4 (1)
Trang 5Gọi a, b là số mol của C2H4 và C2H6 ở (1) (2)
Hỗn hợp Y gồm :
H2 (0,4 – a – 2b) mol
C2H4 a mol
C2H6 b mol
C2H2 (0,18 – a – b) mol
CH4 0,3 mol
Khi cho Y đi qua dung dịch Brom dư có các phản ứng:
C2H2 + 2Br2 → C2H2 Br4
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
Hỗn hợp khí Z gồm H2, C2H6, CH4 Theo bài ra ta có pt:
2(0,4 – a – 2b) + 30b + 16x0,3/0,7 – a – b = 2 x 8 = 16 (*)
26(0,18 – a – b) + 28a = 1,64 (**)
Từ (*) (**)→ a = 0,04
b = 0,12
Vậy trong hỗn hợp Z có 0,3 mol CH4; 0,12 mol C2H6; 0,12 H2
0,5
0,5
1,0