Đề thi hsg và đáp án trường chuyên phan bội châu

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS THỊ XÃ PHÚ THỌ NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi: Hóa học ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2.0 điểm): Cho m gam hỗn hợp Fe và CuO vào dung dịch HCl, kết thúc phản ứng được dung dịch A có chứa chất rắn B. Cho chất rắn B vào trong 200 ml dung dịch H 2 SO 4 loãng 0,2M thu được dung dịch C không màu và còn lại chất rắn D không tan trong dung dịch HCl có khối l ượng 1,28 gam , cho dung dịch NaOH đã đun sôi để nguội tới dư vào dung dịch A vừa thu được thấy tạo ra kết tủa F nung kết tủa F trong bình chứa khí N 2 thì thu được rắn K có khối lượng 9,72 gam . Cho dung dịch C tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư thu được k ết tủa M nung kết tủa M trong không khí thu được rắn N có khối lượng 5,46 gam . a.Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra. b. Tìm khối lợng mỗi chất trong hỗn hợp đầu. (Cho Fe = 56, Cu = 64, O = 16; H = 1) Câu 2. (1.5 điểm ): Khử 15.2g hỗn hợp FeO và Fe 2 O 3 bằng hidro ở nhiệt độ cao, thu được sắt kim loại. Để hòa tan hết lượng sắt kim loại này cần dùng 100ml dung dịch H 2 SO 4 2M, sau phản ứng thu được dung dịch A và khí B. a. Xác định phần trăm khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu và tính thể tích khí B. b. Nếu cô cạn cẩn thận dung dịch A sẽ thu được bao nhiêu gam tinh thể FeSO 4 . 7H 2 O. Câu 3. (1.5 điểm): Cho m gam kim loại Fe tan hết trong V ml dung dịch HNO 3 0,5 M, sau phản ứng thu được 0,672 lít khí NO duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 7,82 gam muối khan. Tìm m và tính V. Câu 4. (2.0 điểm): Hòa tan 16,16 gam hỗn hợp gồm sắt và một oxit sắt bằng dung dịch HCl dư, thu được 0,896 lít khí (đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, sau đó nung nóng trong không khí đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được kết tủa B. Nung B ở nhiệt độ cao đến khi khối lượng không đổi thu được 17,6 gam chất rắn. a. Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của các chất trong hỗn hợp đầu. b. Xác định công thức của oxit sắt. Câu 5. (3.0 điểm ): Hỗn hợp A gồm ba chất M 2 CO 3 , MHCO 3 , MCl (M là kim loại kiềm). Hòa tan hoàn toàn 30,15 gam A trong V ml dung dịch HCl 10,52% (có khối lượng riêng D = 1,05 g/ml) dư, thu được dung dịch B và 5,6 lít khí CO 2 (ở đktc). Chia B thành 2 phần bằng nhau: Cho phần một phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch KOH 1M, thu được m gam muối khan. Cho phần hai tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO 3 dư, thu được 50,225 gam kết tủa. a. Xác định tên kim loại M. b. Tính thành phần phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp A. c. Tính giá trị của V và m. Hết Họ và tên thí sinh…………………………………………….SBD: ……………… PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HDC THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS THỊ XÃ PHÚ THỌ NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi: Hóa I. Hướng dẫn chung: 1- Nếu thí sinh làm bài không theo cách nêu trong đáp án mà vẫn đúng thì cho đủ điểm từng phần như hướng dẫn quy định. 2- Việc chi tiết hoá thang điểm (nếu có) so với thang điểm hướng dẫn chấm phải bảo đảm không sai lệch với hướng dẫn chấm và được thống nhất thực hiện trong Hội đồng chấm thi. 3- Điểm toàn bài thi không làm tròn số. II. Hướng dẫn chấm cụ thể: Câu Đáp án Điểm Cho m gam hỗn hợp Fe và CuO vào dung dịch HCl, kết thúc phản ứng được dung dịch A có chứa chất rắn B . Cho chất rắn B vào trong200 ml dung dịch H 2 SO 4 loãng 0,2M thu được dung dịch C không màu và còn lại chất rắn D không tan trong dung dịch HCl có khối lượng 1,28 gam , cho dung dịch NaOH đã đun sôi để nguội tới dư vào dung dịch A vừa thu được thấy tạo ra kết tủa F nung kết tủa F trong bình chứa khí N 2 thì thu được rắn K có khối lượng 9,72 gam . Cho dung dịch C tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư thu được k ết tủa M nung kết tủa M trong không khí thu được rắn N có khối lượng 5,46 gam . a.Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra. b. Tìm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp đầu. (Cho Fe = 56, Cu = 64, O = 16; H = 1) Viết các phương trình phản ứng xảy ra: Fe + 2HCl  FeCl 2 + H 2 (1) x x CuO +2HCl  CuCl 2 + H 2 O (2 ) 0,02 0,02 Vì chất rắn B tác dụng với H 2 SO 4 loãng cho dung dịch không màu và chất rắn D không tan trong axit nên CuO tan hết trong HCl ở trên và có phản ứng: Fe + CuCl 2  Cu + FeCl 2 (3) ( CuCl 2 phản ứng hết) 0,02  0,02< 0.02  0,02 Chất rắn B+ H 2 SO 4 : nH 2 SO 4 = 0,2 . 0,1 = 0,02 mol Fe dư + H 2 SO 4  FeSO 4 + H 2 (4) y y y ( chất rắn D không tan trong HCl là Cu nCu = 1,28/ 64 = 0,02 mol) 0.5 Dung dịch C có FeSO 4 có thể có H 2 SO 4 dư + Ba(OH) 2 dư FeSO 4 + Ba(OH) 2  Fe(OH) 2 + BaSO 4 (5) y y y y Axit dư 0,02 – y mol H 2 SO 4 + Ba(OH) 2  BaSO 4 + 2H 2 O (6) 0,02 – y 0,02 – y Kết tủa M là : Fe(OH) 2 + BaSO 4 nung trong không khí BaSO 4  BaSO 4 (7)( không bị nhiệt phân ) 0,02 – y  0,02 – y 4Fe(OH) 2 + O 2  2Fe 2 O 3 + 2H 2 O (8) y  y /2 0.5 Câu Đáp án Điểm Ta có rắn N là BaSO 4 0,02 – y + y mol và Fe 2 O 3 y /2 : tổng khối lượng là 233 . ( 0,02 ) + (y/2). 160 = 5,46 => y = 0,01 NaOH đun sôi để nguội không có O 2 , NaOH + dd A chỉ có FeCl 2 số mol là x + 0,02 mol FeCl 2 + 2NaOH  Fe(OH) 2 + 2NaCl (9) x + 0,02  x + 0,02 Kết tủa F là Fe(OH) 2 nung trong khí N 2 khí trơ Fe(OH) 2  FeO + H 2 O (10) x + 0,02  x + 0,02 0.5 Chất rắn K là FeO có khối lượng (x + 0,02 ) . 72 = 9,72 gam  x = 0,115 mol  Vậy số mol sắt ban đầu là: ( phản ứng 1,3,4 ) x + y+ 0,02 = 0,115 + 0,02 +0,01 = 0,145 mol Khối lượng các chất trong hỗn hợp ban đầu là:  m CuO = 0,02 . 80 = 1,6 gam  m Fe = 0,145. 56 = 8,12 gam 0.5 Câu 2. (1.5 điểm ): Khử 15.2g hỗn hợp FeO và Fe 2 O 3 bằng hidro ở nhiệt độ cao, thu được sắt kim loại. Để hòa tan hết lượng sắt kim loại này cần dùng 100ml dung dịch H 2 SO 4 2M, sau phản ứng thu được dung dịch A và khí B. c. Xác định phần trăm khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu và tính thể tích khí B. d. Nếu cô cạn cẩn thận dung dịch A sẽ thu được bao nhiêu gam tinh thể FeSO 4 . 7H 2 O. a. Gọi x, y lần lượt là số mol của Fe 2 O 3 và FeO Ta có khối lượng của hỗn hợp: 160x + 72y = 15,2g (1) Phương trình hóa học. Fe 2 O 3 + 3H 2 → 0 t 2Fe + 3H 2 O x 3x 2x FeO + H 2 → 0 t Fe + H 2 O y y y Số mol của H 2 SO 4 : = 42 SOH n 2 . 0,1 = 0,2mol Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 (*) (2x + y) (2x + y) (2x + y) mol 0.5 Theo PTHH FeOOFeFeSOH nnnn +== 3242 2 ⇒ 2,02 42 =+= yxn SOH mol (2) Từ (1) và (2) → x = 0,05 mol, y = 0,1 mol ⇒ 32 OFe m = 0.05 . 160 = 8g; m FeO = 0,1 . 72 = 7,2g. % 32 OFe m = 6,52%100. 2.15 8 = % %m FeO = 100% - 52,6% = 47,4%. Theo pư (*): 2 H n = n Fe = 2x + y =2. 0,05 + 0.1 = 0,2 mol  2 H V = 0,2.22,4 = 4,48 lít. 0.5 b. OHFeSO n 24 7. = 4 FeSO n = 2x + y = 0.2 mol OHFeSO m 24 7. = 0,2 . 278 = 55,6g. 0.5 Câu 3. (1.5 điểm): Cho m gam kim loại Fe tan hết trong V ml dung dịch HNO 3 0,5 M, sau phản ứng thu được 0,672 lít khí NO duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 7,82 gam muối khan. Tìm m và tính V. Câu Đáp án Điểm nNO = 6,72/22,4 = 0,03 mol. - Nếu Fe tác dụng hết HNO 3 chỉ tạo ra muối Fe(NO 3 ) 3 theo ptpư : Fe+ 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 33 )(NOFe n = n NO = 0,03 mol  33 )(NOFe m = 0,03.242 = 7,26g ≠ 7,82g  không t/m điều kiện đề bài (loại). - Nếu chỉ tạo ra muối Fe(NO 3 ) 2 theo ptpư : Fe+ 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 0,03 0,03 0,03 mol 0.5 Fe + 2Fe(NO 3 ) 3  3Fe(NO 3 ) 2 0,03 0,045 mol  33 )(NOFe m = 0,045.180 = 8,1 g ≠ 7,82g  loại - Vậy : Fe pư với HNO 3 tạo ra 2 muối theo các ptpư : Fe+ 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (1) 0,03 0,12 0,03 0,03 mol Fe + 2Fe(NO 3 ) 3  3Fe(NO 3 ) 2 (2) x 2x 3x mol Từ (1) và (2) ta có: (0,03 – 2x).242 + 3x.180 = 7,82  x = 0,01 mol. 0.5 Vậy tổng số mol Fe pư ở (1) và (2) là: 0,01 + 0,03 = 0,04 mol  m = 0,04.56 = 2,24g.  3 HNO V = 0,12/0,5 = 0,24 lít = 240ml. 0.5 Câu 4. (2.0 điểm): Hòa tan 16,16 gam hỗn hợp gồm sắt và một oxit sắt bằng dung dịch HCl dư, thu được 0,896 lít khí (đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, sau đó nung nóng trong không khí đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được kết tủa B. Nung B ở nhiệt độ cao đến khi khối lượng không đổi thu được 17,6 gam chất rắn. a)Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của các chất trong hỗn hợp đầu. b) Xác định công thức của oxit sắt. a) Fe + HCl  FeCl 2 + H 2 (1) 0,04 mol 0,04 mol Fe x O y + 2yHCl x FeCl 2y/x + y H 2 O (2) %m Fe = 13,86% (0,75 đ) %m FexOy = 100 – 13,86 = 86,14 (%) 1.0 b) n Fe2O3 = 17,6/160 =0,11 2 FeFeCl 2 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 0,04 mol 0,02 mol 2Fe x O y …Fe(OH) 3  x Fe 2 O 3 (0,18/x) mol 0,09 mol Từ (1) và (2) ta có: 0,04.56 + (0,18/x) (56x +16y) = 16,16 => x/y = 3/4 => CTPT oxit Fe x O y là Fe 3 O 4 1.0 Câu 5. (3.0 điểm ): Hỗn hợp A gồm ba chất M 2 CO 3 , MHCO 3 , MCl (M là kim loại kiềm). Hòa tan hoàn toàn 30,15 gam A trong V ml dung dịch HCl 10,52% (có khối lượng riêng D = 1,05 g/ml) dư, thu được dung dịch B và 5,6 lít khí CO 2 (ở đktc). Chia B thành 2 phần bằng nhau: Cho phần một phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch KOH 1M, thu được m gam muối khan. Cho phần hai tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO 3 dư, thu được 50,225 gam kết tủa. a. Xác định tên kim loại M. b. Tính thành phần phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp A. Câu Đáp án Điểm c. Tính giá trị của V và m. a. xác định tên kim loại: M 2 CO 3 + 2HCl 2MCl + CO 2 + H 2 O (1) MHCO 3 + HCl  MCl + CO 2 + H 2 O (2) Dung dịch B: MCl, HCl dư ½ dung dịch B + KOH (3) HCl + KOH  KCl + H 2 O (3) ½ dung dịch B + AgNO 3 HCl + AgNO 3  AgCl + HNO 3 (4) MCl + AgNO 3  AgCl + MNO 3 (5) n CO2 =5,6/22,4 = 0,25 mol n AgCl = 50,225/143,5 = 0,35 mol n KOH = 0,1.1 = 0,1 mol Gọi x,y,z lần lượt là số mol của M 2 CO 3 , MHCO 3 , MCl trong hỗn hợp A (với x,y,z >0) Phương trình theo khối lượng của hỗn hợp A. (2M +60)x + (M+61)y +(M+ 35,5)z = 30,15 (a) Theo (3) : n HCl dư = n KOH = 0,1 mol Theo (4) và (5): n AgCl = n HCl dư + n MCl = 0,35 mol n MCl phản ứng = 0,35 – 0,1 =0,25 mol Từ (1) và (2): n MCl = 2n M2CO3 + n MHCO3 = 2x + y (b) Phương trình theo tổng số mol MCl trong dung dịch B: 2x+ y + z = 0,25 .2 = 0,5 mol (c) Từ (1) và (2) :n CO2 = n M2CO3 + n MHCO3 = x+ y => x+ y = 0,25 (d) Từ (c) và (d): y = 0,25 –x; z = 0,25 – x Thay y,z vào (a): (2M+ 60)x + (M+61) (0,25 – x) + (M + 35,5) (0,25 – x) =30,15 0,5M – 36,5x = 6,025 => x = (0,5m – 6,025)/36,5 Vì : 0<x<0,25 => 0 < ((0,5m – 6,025)/36,5 <0,25 =>12,05 <M< 30,3 Vì M là kim loại kiềm  M= 23. Vậy kim loại m là nattri. 1.0 b. Tính phần trăm khối lượng mỗi chất Thay M = 23  x = 0,15 mol y =z = 0,1 mol %m Na2CO3 = ((0,15.106)/30,15).100% = 52,74% %m NaHCO3 = ((0,1.84)/30,15).100% = 27,86% %m NaCl = 100% - (52,74 + 27,86)% = 19,4% 1.0 c) Xác định m và V Tính m: m = m KCl + m NaCl n NaCl = (2x+ y + z)/ 2 = 0,25 mol => m NaCl = 0,25.58,5 = 14,625 g n KCl = n KOH =0,1 mol => m KCl = 0,1 .74,5 =7,45 g => m = 14,625 + 7,45 = 22,075 g Tính V: Theo (1),(2),(3): n HCl =2n Na2CO3 + n NaHCO3 + 2n KOH = 2x + y+ 0,2 = 2.0,15 + 0,1 + 0,2 = 0,6 mol V= (n.M.100)/(C5.D) = (0,6.36,5.100)/(10,52.1,05)= 198,26ml 1.0 Hết . hướng dẫn chấm và được thống nhất thực hiện trong Hội đồng chấm thi. 3- Điểm toàn bài thi không làm tròn số. II. Hướng dẫn chấm cụ thể: Câu Đáp án Điểm Cho m gam hỗn hợp Fe và CuO vào dung dịch. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS THỊ XÃ PHÚ THỌ NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi: Hóa học ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2.0 điểm):. giá trị của V và m. Hết Họ và tên thí sinh…………………………………………….SBD: ……………… PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HDC THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS THỊ XÃ PHÚ THỌ NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi: Hóa I. Hướng