SỞ GD& Đ T ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC : 2010 – 2011 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 9 Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề Câu 1: (1 điểm) 1) Có 4 dung dòch bò mất nhãn : AgNO 3 , NaOH, HCl, NaNO 3 Hãy dùng một kim loại để phân biệt các dung dòch trên. Viết các phương trình hoá học để minh hoạ. 2) Viết các phương trình hoá học xảy ra cho các thí nghiệm sau: a) Sục khí SO 3 vào dung dòch BaCl 2 b) Nung nóng Fe(OH) 2 trong không khí c) Điện phân dung dòch NaCl có màng ngăn Câu 2 : ( 2,5 điểm ) Cho a gam Na vào 160 ml dung dòch (D = 1,25 g/ml ) gồm Fe 2 (SO 4 ) 3 0,125M và Al 2 (SO 4 ) 3 0,25M. Tách kết tủa nung được 5,24 gam chất rắn. a) Tính a ? b) Tính C% các chất trong dung dòch sau phản ứng ? Câu 3:(2 điểm) Hoà tan 43,71 gam hỗn hợp gồm 3 muối Cacbonat, Hiđrocacbonat, Clorua của một kim loại kiềm ( hoá trò I ) vào một thể tích dung dòch HCl 10,52 % ( D = 1,05 g/ml ) lấy dư được dung dòch A và 17,6 gam khí B Chia dung dòch A thành hai phần bằng nhau Phần 1 : Cho tác dụng với AgNO 3 dư, được 68,88 gam kết tủa Phần 2 : Phản ứng vừa đủ với 125 ml dung dòch KOH 0,8 M sau phản ứng cô cạn được 29,68 gam hỗn hợp muối khan. a) Tìm tên kim loại kiềm ? b) Tính % khối lượng mỗi kim loại đã lấy ? c) Tính thể tích dung dòch HCl đã dùng ? Câu 4 : ( 3 điểm ) Cho 10,72 gam hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với 500 ml dung dòch AgNO 3 phản ứng hoàn toàn xong thu được dung dòch A và 35,84 gam chất rắn B. a) Chứng minh B không phải hoàn toàn là Ag b) Cho dung dòch A tác dụng với dung dòch NaOH dư rồi lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 12,8 gam chất rắn. Tính nồng độ % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu và tính nồng độ mol / lit của AgNO 3 ban đầu ? Câu 5: ( 1,5 điểm ) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm metan, axetilen và etilen thu được 39,6 gam CO 2 và 14,4 gam H 2 O. Mặt khác cho 2,24 lít hỗn hợp X ( ở đktc ) đi từ từ qua nước Brom dư thấy có 19,2 gam brom tham gia phản ứng. a) Tính m b) Tính % thể tích mỗi khí trong X Học sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Giám thò không giải thích gì thêm. 1 SỞ GD& Đ T PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC : 2010 – 2011 MÔN: HOÁ HỌC lớp 9 Câu Nội dung Điểm 1 1) -Dùng Cu để thử 4 dung dòch, nhận ra ddAgNO 3 nhờ tạo ra dung dòch màu xanh lam: Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag ↓ -Dùng dung dòch Cu(NO 3 ) 2 tạo ra để thử các dung dòch còn lại, nhận ra ddNaOH nhờ có kết tủa xanh lơ: Cu(NO 3 ) 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaNO 3 -Cho AgNO 3 ( đã nhận ra ở trên) vào 2 chất còn lại, nhận ra ddHCl nhờ có kết tủa trắng. Chất còn lại là NaNO 3 AgNO 3 + HCl → AgCl ↓ + HNO 3 ( HS có thể dùng Cu(OH) 2 để thử, nhận ra HCl hoà tan được Cu(OH) 2 ) 2) a. SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2HCl b. 4Fe(OH) 2 + O 2 0 t C → 2Fe 2 O 3 + 4H 2 O ↑ c. 2NaCl + 2H 2 O đp có màng ngăn → 2NaOH + H 2 ↑ + Cl 2 ↑ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 2 mol 0,020,125 x 0,16 342 )(SOFe ==n mol 0,040,25 x 0,16 342 )(SOAl ==n 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑ mol a 23 → mol a 23 → mol a 46 6NaOH + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 2 Fe(OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4 0,12 mol <- 0,02 mol → 0,04 mol → 0,06 mol 6NaOH + Al 2 (SO 4 ) 3 → 2Al(OH) 3 ↓ + 3 Na 2 SO 4 0,24 mol <- 0,04 mol → 0,08 mol → 0,12 mol )(36,024,012,0 moln NaOH =+= Vậy 23 a ≥ 0,36 => a ≥ 8,23 Có hai khả năng xảy ra +) NaOH đủ +) NaOH dư Trường hợp 1 : NaOH vừa đủ 2 Fe(OH) 3 → 0 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O 0,04 mol 0,02 mol 2 Al(OH) 3 → 0 t Al 2 O 3 + 3 H 2 O 0,08 mol 0,04 mol Vậy khối lượng của chất rắn= (0,02x 160)+ (0,04x 102)= 7,28 g > 5,24g ( loại ) Trường hợp 2 : NaOH dư 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 2 Số mol NaOH dư : = mol a 36,0 23 − NaOH + Al(OH) 3 → NaAlO 2 + 2H 2 O Ban đầu : mol a 36,0 23 − 0,08mol Phản ứng : mol a 36,0 23 − → mol a 36,0 23 − → mol a 36,0 23 − SPỨ : 0 mol 0,44 - 23 a mol mol a 36,0 23 − 2 Fe(OH) 3 → 0 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O 0,04 mol 0,02 mol 2 Al(OH) 3 → 0 t Al 2 O 3 + 3 H 2 O (0,44- 23 a )mol (0,22- 46 a ) mol Thành phần khối lượng chất rắn (0,02x 160) + 102( 0,22 - 46 a ) = 5,24 -> a= 9,2 gam 2 H n = mol2,0 46 2,9 = => )(4,022,0 2 gamxm H == Khối lượng hỗn hợp = 160 x 1,25= 200 gam )(56,2514218,0)(18,012,006,0 4242 gamxmmoln SONaSONa ===>=+= 2 NaAlO n = mol04,036,0 23 2,9 =− => )(28,38204,0 2 gamxm NaAlO == Khối lượng của dung dòch = 9,2 +200-(0,04x107)-78(0,44- 23 2,9 )-0,4 = 201,4 gam C%Na 2 SO 4 = %69,12100 4,201 56,25 =x C% NaAlO 2 = %6285,1100 4,201 28,3 =x 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 3 Gọi CTHH của ba muối trên là : M 2 CO 3 , MHCO 3 , MCl Gọi x, y, z lần lượt là số mol của ba muối trên đã dùng M 2 CO 3 +2HCl → 2 MCl + CO 2 ↑ + H 2 O x mol 2x mol 2x mol x mol MHCO 3 + HCl → MCl + CO 2 ↑ + H 2 O y mol y mol y mol y mol Giả sử dung dòch A còn dư 2 a mol HCl dư như vậy mỗi phần dung dòch A có a mol HCl dư molMClzyx )2( 2 1 ++ Phản ứng ở phần 1: HCl + AgNO 3 → AgCl ↓ + HNO 3 a mol a mol MCl + AgNO 3 → AgCl ↓ + MNO 3 molzyx )2( 2 1 ++ > molzyx )2( 2 1 ++ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 3 Phản ứng ở phần 2: HCl + KOH → KCl + H 2 O a mol a mol a mol molMClzyx )2( 2 1 ++ => 29,68 gam hỗn hợp muối khan gồm a mol KCl Do đó ta có hệ phương trình x( 2M + 60) + y(M +61) +z(M +35,5) = 43,71 x+ y= 4,0 44 6,17 = a + 48,0 5,143 88,66 )( 2 1 ==++ zyx a = 0,125 x 0,8=0,1 68,295,74)5,35)(2( 2 1 =++++ aMzyx Giải hệ phương trình trên ta tìm được M = 23. vậy M là Na x= 0,3 mol y= 0,1 mol z= 0,6 mol Vậy% Na 2 CO 3 = %75,72100 71,43 1063,0 =x x % NaHCO 3 = %22,19100 71,43 1,084 =x x % NaCl = 100%-(72,75% + 19,25%)=8,03% Số mol HCl ban đầu đã dùng = 2x+y+2a = 2 . 0,3 + 0,1 + 2. 0,1 =0,9 mol Thể tích dung dòch HCl = ml4,297 05,1.52,10 100.5,36.9,0 = 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 4 Gọi số mol Fe, Cu trong hỗn hợp lần lượt là a, b ( a, b > 0 ) Giả sử Fe, Cu đã phản ứng hết với AgNO 3 theo phản ứng Fe + 2AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 2 + 2 Ag ↓ a mol a mol 2a mol Cu + 2 AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2 Ag ↓ b mol 2b mol Theo bài ra ta có : 56a + 64b = 10,72 Nhưng 64(a+b) > 56a +64b => 64(a+b)> 10,72 => a+b > 1675,0 64 72,10 = => m Ag =2a + 2b> 2. 0,1675=0,335 => Số gam Ag thu được 108(2a+2b)>0,335.108=36,18 g> 35,84 g => Fe và Cu không hết mà còn trong B Có 2 khả năng đối với B Giả sử trong B còn dư Fe, Cu còn nguyên Gọi x là số mol Fe đã phản ứng với AgNO 3 Fe + 2 AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 2 + 2 Ag ↓ xmol x mol 2x mol 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,05đ 0,05đ 0,1đ 4 Cứ 1 mol Fe tham gia gây tăng 2.108 – 56 ( g ) Vậy x mol Fe tham gia gây tăng (2.108 – 56 ) x = 160 x gam Mà khối lượng chất rắn tăng : 35,84-10,72=25,12 (g) => 160x=25,12 => x= 0,157 mol mol 0,157xnn Fe)Fe(NO 23 === Dung dòch A + NaOH Fe(NO 3 ) 2 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓ + 2NaNO 3 0,157 mol 0,157 mol 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4 Fe(OH) 3 0,157mol 0,157mol 2 Fe(OH) 3 → 0 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O 0,157mol 0,0785mol Khối lượng rắn sau khi nung : 0,0785.160= 12,56 g<12,8 g Vậy Fe hết trong B còn Cu * Trong B còn Cu Gọi số mol Cu tham gia hết là y mol Cu + 2 AgNO 3 -> Cu(NO 3 ) 2 + 2 Ag ↓ y mol 2y mol y mol 2y mol Dung dòch A gồm a mol Fe(NO 3 ) 2 y mol Cu(NO 3 ) 2 Chất B gồm : (2a+2y) mol Ag (b-y) mol Cu Phản ứng của dung dòch A Fe(NO 3 ) 2 + NaOH → Fe(OH) 2 ↓ + 2NaNO 3 a mol a mol 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4 Fe(OH) 3 a mol a mol 2 Fe(OH) 3 → 0 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O a mol 0,5 a mol Cu(NO 3 ) 2 + 2 NaOH -> Cu(OH) 2 ↓ + 2 NaNO 3 y mol y mol Cu(OH) 2 → 0 t CuO + H 2 O y mol y mol Ta có hệ phương trình : 56a + 64 b= 10,72 108(2a+2y) +64(b-y)= 35,84 160.0,5a + 80y =12,8 Giả hệ ta có: a=0,1mol ; b=0,08mol ; y = 0,06 mol %Fe= %2,52100 72,10 561,0 =x x % Cu =100- 52,2=47,8% Tính C M của AgNO 3 Ta có mol 0,22n n FeAgNO 3 == mol 0,122n n CuAgNO 3 == 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,15đ 0,15đ 0,1đ 0,05đ 0,05đ 0,1đ 5 C M (AgNO 3 ) = M64,0 5,0 12,02,0 = + 5 )(1,0 4,22 24,2 ;12,0 160 2,19 ;)(8,0 18 4,14 ;)(9,0 44 6,39 222 molnnmolnmoln XBrOHCO ======== Đặt x, y, z lần lượt là số mol của CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 CH 4 + 2O 2 → 0 t CO 2 + H 2 O (1) x mol xmol x mol 2C 2 H 2 + 5O 2 → 0 t 4CO 2 + 2H 2 O ( 2 ) y mol 2ymol y mol C 2 H 4 + 3O 2 → 0 t 2CO 2 + 2H 2 O ( 3 ) z mol 2zmol 2z mol Mặt khác giả sử số mol của m gam hỗn hợp lớn gấp a lần số mol trong 0,1 mol hỗn hợp X C 2 H 2 + 2Br 2 → C 2 H 2 Br 4 ( 4 ) C 2 H 4 + Br 2 → C 2 H 4 Br 2 ( 5 ) Từ 1, 2, 3, 4, 5 ta có hệ phương trình =+ =++ =++ =++ azy azyx zyx zyx 12,02 1,0 8,02 9,022 Giải hệ ta có = = = = 5 2,0 2,0 1,0 a z y x m = 0,1 . 16 + 0,2 . 26 + 0,2 . 28 = 12,4 ( gam ) %40 2,02,01,0 2,0 % %40 2,02,01,0 2,0 % %20 2,02,01,0 1,0 % 42 22 4 = ++ = = ++ = = ++ = HVC HVC VCH 0,2đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,3 đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ 0,1đ Học sinh có thể giải nhiều cách khác nhau nhưng kết quả đúng vẫn cho điểm tối đa 6 . n FeAgNO 3 == mol 0,122n n CuAgNO 3 == 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0,1 5đ 0,1 5đ 0, 1đ 0,0 5đ 0,0 5đ 0, 1đ 5 C M (AgNO 3 ) = M64,0 5,0 12,02,0 = + 5 )(1,0 4,22 24,2 ;12,0 160 2, 19 ;)(8,0 18 4,14 ;) (9, 0 44 6, 39 222 molnnmolnmoln XBrOHCO ======== Đ t. NaAlO 2 = %6285,1100 4,201 28,3 =x 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 3 Gọi CTHH của ba muối trên là : M 2 CO 3 , MHCO 3 , MCl Gọi x, y, z lần lượt là số mol của ba muối trên đ dùng . + 19, 25%)=8,03% Số mol HCl ban đ u đ dùng = 2x+y+2a = 2 . 0,3 + 0,1 + 2. 0,1 =0 ,9 mol Thể tích dung dòch HCl = ml4, 297 05,1.52,10 100.5,36 .9, 0 = 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 0, 1đ 4 Gọi