SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 9 THCS Phần tự luận - Thời gian làm bài: 150 phút (Đề thi gồm 03 trang) Câu 1: (2,5 điểm) 1. Nhiệt phân hoàn toàn 43,85 gam hỗn hợp KMnO 4 và KClO 3 thu được V lít khí O 2 (đktc). Cho toàn bộ lượng oxi trên tác dụng hết với cacbon nóng đỏ thì thu được 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm hai khí (đktc) có tỉ khối so với hiđro bằng 16. a. Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra. b. Tìm V và phần trăm khối lượng KMnO 4 trong hỗn hợp ban đầu. 2. Cho 8,2 gam hỗn hợp A gồm các kim loại Na, Al, Cu tác dụng hết với lượng dư oxi thu được 12,2 gam hỗn hợp rắn B. Hòa tan hoàn toàn B bằng dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được m gam muối khan. Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra và tìm giá trị của m. Câu 2: (2 điểm) 1. Cho 6,4 gam đồng tác dụng với một lượng khí clo thu được 12,08 gam chất rắn X. Cho X tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO 3 sẽ thu được bao nhiêu gam kết tủa? 2. Trong quá trình điều chế, để thu các chất khí, người ta có thể sử dụng phương pháp đẩy nước hoặc phương pháp thu ngửa bình như trong hình dưới. Có thể thu khí H 2 , SO 2 , Cl 2 , HCl bằng phương pháp nào trong hai phương pháp trên. Giải thích. Đẩy nước Thu ngửa bình Câu 3: (4 điểm) 1. Cho sơ đồ phản ứng sau: X + Y → BaCO 3 + Na 2 CO 3 + H 2 O X + HCl → BaCl 2 + CO 2 + H 2 O Y + Cl 2 → Nước Giaven Xác định công thức của X, Y và hoàn thành các phương trình phản ứng trên. 2. Có bốn gói bột kim loại riêng rẽ chứa nhôm, bạc, sắt, đồng. Hãy trình bày phương pháp hóa học (sơ đồ nhận biết) để phân biệt từng kim loại. Viết các phương trình hóa học xảy ra. 3. Viết lại sơ đồ chuyển hóa sau bằng các chất cụ thể rồi viết phương trình hóa học thực hiện sơ đồ chuyển hóa. Biết A, B, D, E đều là các hợp chất của nguyên tố photpho. Câu 4: (2,5 điểm) 1. Một hỗn hợp X gồm Na và Al. Tiến hành 2 thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Cho m gam X tác dụng với nước dư, thu được 8,96 lít khí H 2 . ĐỀ CHÍNH THỨC Thí nghiệm 2: Cho 2m gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 24,64 lít khí H 2 . Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc. a. Chứng minh rằng lượng Al trong thí nghiệm 1 vẫn còn dư. b. Tìm giá trị của m. 2. Dẫn từ từ V lít khí CO 2 (đktc) vào 500 ml dung dịch Ba(OH) 2 có nồng độ x (mol/l) để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Đồ thị dưới đây mô tả sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa thu được (m kt ) vào giá trị của V. Dựa vào đồ thị, hãy tìm giá trị của x và y. Câu 5: (2,5 điểm) Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd ở nhiệt độ thích hợp, mỗi phân tử etilen có thể kết hợp thêm với một phân tử hiđro tạo thành một phân tử chất khí mới gọi là etan. 1. Viết phương trình phản ứng hóa học đã xảy ra và công thức cấu tạo của etan. 2. Đưa một bình kín đựng hỗn hợp khí gồm etan và clo ra ánh sáng. Sau một thời gian, cho nước vào bình lắc nhẹ rồi thêm một mẩu giấy quỳ tím. Dự đoán các hiện tượng xảy ra? Giải thích bằng phương trình phản ứng minh họa. 3. Hỗn hợp khí X gồm etilen và hiđro có tỉ khối so với hiđro là 6,2. Dẫn 5,6 lít hỗn hợp khí X qua Ni đun nóng một thời gian thu được 4,48 lít hỗn hợp khí Y. Tìm hiệu suất của phản ứng đã xảy ra biết thể tích các khí đều đo ở đktc. Câu 6: (2,0 điểm) 1. Công thức đơn giản nhất (CTĐGN) cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử (biểu diễn bằng tỉ lệ các số nguyên tối giản). Ví dụ, axetilen C 2 H 2 sẽ có CTĐGN là CH. a. Viết công thức cấu tạo của hai chất X, Y (khác axetilen) cũng có CTĐGN là CH. b. Oxybenzon là một hợp chất hữu cơ thường có mặt trong các loại kem dưỡng da chống nắng do khả năng hấp thụ tia UV gây hại cho cơ thể người. Phân tích nguyên tố cho thấy, oxybenzon có phần trăm khối lượng cacbon, hiđro và oxi lần lượt bằng 57,49%, 4,19% và 38,32%. Xác định CTĐGN của oxybenzon. 2. Bếp biogaz được sử dụng rộng rãi trong các hộ chăn nuôi ở Nam Định. Loại bếp này tận dụng quá trình phân hủy của chất thải chăn nuôi sinh ra khí metan dùng làm nhiên liệu đốt, qua đó giúp giảm chi phí năng lượng và bảo vệ môi trường. Khi 1 gam metan cháy tỏa ra 55,6 kJ. Cần đốt bao nhiêu lít khí metan (đktc) để lượng nhiệt sinh ra đủ đun 1 lít nước (D = 1 g/cm 3 ) từ 25 o C lên 100 o C. Biết rằng muốn nâng 1 gam nước lên 1 o C cần tiêu tốn 4,18 J và giả sử nhiệt sinh ra chỉ dùng để làm tăng nhiệt độ của nước. Câu 7: (1,5 điểm) 1. Trong điều kiện có mặt Ni đun nóng, benzen tác dụng với H 2 sinh ra sản phẩm hữu cơ X. Đốt cháy hoàn toàn m gam chất X thu được hỗn hợp sản phẩm cháy Y. Cho Y lội chậm qua bình đựng dung dịch H 2 SO 4 đặc thì thấy khối lượng bình đựng H 2 SO 4 tăng lên 7,92 gam. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tìm m. 2. Hãy cho biết chất nào trong các chất sau có thể làm mất màu dung dịch brom. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình hóa học (nếu có). Câu 8: (2,0 điểm) 1. Nhà máy lọc dầu Dung Quất sử dụng phương pháp crăckinh để chế biến dầu nặng thành xăng và các sản phẩm khí có giá trị trong công nghiệp. Giả thiết có hỗn hợp khí X thu được từ quá trình crăckinh chứa metan, etilen và hiđro. Đốt cháy hết 0,4 mol khí X thu được 0,6 mol nước. Biết tỉ khối của X so với hiđro bằng 6. Tìm phần trăm thể tích các khí trong X. 2. Để dập tắt xăng dầu cháy, người ta làm như sau: Cách 1: Phun nước vào ngọn lửa. Cách 2: Phủ cát vào ngọn lửa. Cách làm nào ở trên là đúng? Giải thích. Câu 9: (1,0 điểm) Phân bón NPK là hỗn hợp các muối NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , KCl và một lượng phụ gia không chứa các nguyên tố dinh dưỡng. Trên các bao bì phân NPK thường kí hiệu bằng những chữ số như 20.10.10 hoặc 15.11.12, v.v Kí hiệu này cho ta biết tỉ lệ khối lượng các thành phần N. P 2 O 5 . K 2 O trong mẫu phân bón được đóng gói. Từ những kí hiệu này, ta tính được tỉ lệ hàm lượng N, P, K. Thí dụ phân bón NPK 20.10.10 cho biết: Hàm lượng của nguyên tố N là 20%. Phần trăm khối lượng của P trong P 2 O 5 là 44%, từ đó hàm lượng của nguyên tố P trong loại phân bón trên là %m P = 0,44×10% = 4,4%. 1. Tìm hàm lượng nguyên tố K trong loại phân bón NPK 20.10.10. 2. Tìm % khối lượng của các muối có trong loại phân bón NPK trên. Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. HẾT Họ và tên thí sinh Số báo danh Giám thị số 1 Giám thị số 2 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 9 THCS Phần tự luận (Đáp án gồm 06 trang) Câu Ý Nội dung Điểm 1 (2,5 đ) 1. a 2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (1) 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 (2) 0,25 C + O 2 → CO 2 (3) 2C + O 2 → 2CO (4) 0,25 1. b Số mol của X: n x = 0,4 mol Khối lượng mol trung bình của X: M X = 32 g/mol Khối lượng của X: m X = 12,8 gam Gọi số mol của CO 2 và CO trong hỗn hợp X lần lượt là x, y (mol) n x = x + y = 0,4 m X = 44x + 28y = 12,8 Giải hệ tìm ra x = 0,1 và y = 0,3. (Học sinh giải theo phương pháp đường chéo vẫn được điểm tối đa). 0,25 Từ (3)(4) → Số mol O 2 thu được: 0,1 + 0,3/2 = 0,25 mol Thể tích O 2 thu được: V = 5,6 lít 0,25 Gọi số mol của KMnO 4 và KClO 3 trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là a, b (mol) Khối lượng hỗn hợp: 158a + 122,5b = 43,85 Từ (1)(2) → Số mol O 2 thu được: 0,5a + 1,5b = 0,25 Giải hệ tìm ra a = 0,2 và b = 0,1 0,25 Khối lượng KMnO 4 là: 158.0,2 = 31,6 gam Phần trăm khối lượng KMnO 4 trong hỗn hợp là: 72,06% 0,25 2 4Na + O 2 → 2Na 2 O 2Cu + O 2 → 2CuO 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 Na 2 O + 2HCl → 2NaCl + H 2 O CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O 0,5 Bảo toàn khối lượng cho quá trình sinh ra B: m O 2 = m B – m A = 8 gam Số mol O 2 là: 0,125 mol Bảo toàn nguyên tố O: n H 2 O = 2 n o 2 = 0,25 mol Bảo toàn nguyên tố H: n HCl = 2n H 2 O = 0,5 mol Bảo toàn nguyên tố H: n HCl = n Cl trong muối = 0,5 mol Bảo toàn khối lượng: m muối = m kim loại + m Cl trong muối = 25,95 gam 0,5 ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC 2 (2 đ) 1 Số mol Cu ban đầu: 0,1 mol Cu + Cl 2 → CuCl 2 (1) Bảo toàn khối lượng: m Cl2 = 5,68 gam Số mol Cl 2 phản ứng: 0,08 mol 0,25 Từ (1) → Số mol CuCl 2 = Số mol Cu phản ứng = 0,08 mol Số mol Cu dư: 0,02 mol 0,25 CuCl 2 + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2AgCl Mol: 0,08 → 0,16 Khối lượng AgCl: 22,96 gam. 0,25 Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag Mol: 0,02 → 0,04 Khối lượng Ag: 4,32 gam Tổng khối lượng kết tủa thu được: 27,28 gam 0,25 2. Các khí có thể dùng phương pháp đẩy nước: H 2 . 0,25 Các khí không thể dùng phương pháp đẩy nước: SO 2 , HCl, Cl 2 do tan được trong nước và có thể phản ứng với nước. Nếu thừa một chất khí thì trừ 0,25 điểm. 0,25 Các khí có thể dùng phương pháp thu ngửa bình: SO 2 , HCl, Cl 2 do các khí này nặng hơn không khí (phân tử khối lớn hơn). Nếu thừa hay thiếu một chất khí hoặc không giải thích thì trừ 0,25 điểm. 0,5 3 (4 đ) 1 Chọn X là Ba(HCO 3 ) 2 , Y là NaOH 0,25 Ba(HCO 3 ) 2 + 2NaOH → BaCO 3 + Na 2 CO 3 + 2H 2 O Ba(HCO 3 ) 2 + 2HCl → BaCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O 2NaOH + Cl 2 → NaCl + NaClO + H 2 O 0,75 2 Lập sơ đồ nhận biết: 0,5 Phản ứng: 2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 . Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 . Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag. 0,5 3 Chọn A: P 2 O 5 ; B: H 3 PO 4 ; D: K 3 PO 4 ; E: Ca 3 (PO 4 ) 2 4P + 5O 2 2P 2 O 5 0,5 P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 H 3 PO 4 + KOH → K 3 PO 4 + H 2 O 0,5 K 3 PO 4 + 3H 2 SO 4 → 2H 3 PO 4 + 3K 2 SO 4 2H 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O 0,5 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 → 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 2K 3 PO 4 + 3Ca(OH) 2 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6KOH Nếu học sinh chọn chất khác nhưng viết phương trình phản ứng chuyển hóa vẫn đúng với chất đã chọn thì vẫn cho điểm tối đa. 0,5 4 (2,5 đ) 1. a. Trong thí nghiệm 1 vì nước dư nên chắc chắn Na đã hết. Trong thí nghiệm 2 thì cả Al và Na đều chắc chắn hết. Giả thiết rằng trong thí nghiệm 1 mà Al cũng hết thì khi dùng với lượng gấp đôi hỗn hợp X trong thí nghiệm 2 thì thể tích khí H 2 sinh ra phải gấp đôi thí nghiệm 1. Điều này mâu thuẫn với số liệu của đề bài cho. 0,25 b Gọi số mol Al và Na trong m gam hỗn hợp X lần lượt là a, b (mol) Trong thí nghiệm 1: Na hết, Al dư 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 Mol: a → a → 0,5a 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → NaAlO 2 + 3H 2 Mol: a →1,5a Số mol H 2 thu được ở thí nghiệm 1: 2a = 0,4 (mol) Từ đó tìm ra a = 0,2 (mol) Nếu học sinh chỉ viết đúng 2 phương trình thì cho 0,25. 0,5 Trong thí nghiệm 2: Na và Al cùng hết. Số mol của Na: 2a = 0,4 (mol) Số mol của Al: 2b (mol) 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 Mol: 0,4 → 0,2 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → NaAlO 2 + 3H 2 Mol: 2b →3b Số mol H 2 thu được ở thí nghiệm 2: 0,2 + 3b = 1,1 (mol) Từ đó tìm ra b = 0,3 (mol) 0,25 Giá trị của m là : 12,7 gam 0,25 2. Từ đồ thị thấy khối lượng kết tủa đạt cực đại là 19,7 gam. Số mol kết tủa BaCO 3 lớn nhất: 0,1 mol. Khi đó, phản ứng xảy ra vừa đủ, Ba(OH) 2 vừa hết CO 2 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + H 2 O 0,5 Mol: 0,1← 0,1 Nồng độ của dung dịch Ba(OH) 2 là x = 0,2 (M) Khi V = 1,68 lít, số mol của CO 2 là: 0,075 mol CO 2 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + H 2 O Mol: 0,075 → 0,075 0,25 Khi V = y lít, số mol kết tủa thu được vẫn bằng khi V = 1,68 lít. Lúc này, Ba(OH) 2 hết, một phần kết tủa bị hòa tan CO 2 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + H 2 O Mol: 0,1← 0,1 → 0,1 Số mol kết tủa BaCO 3 bị hòa tan: 0,025 mol CO 2 + BaCO 3 + H 2 O → Ba(HCO 3 ) 2 Mol: 0,025←0,025 Số mol CO 2 đã dùng: 0,125 mol Từ đó V = 2,8 lít. 0,5 5 (2,5 đ) 1 Công thức cấu tạo: CH 3 – CH 3 Phản ứng: C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6 0,5 2 Hiện tượng: Màu vàng nhạt của clo nhạt đi hoặc mất hẳn. Giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ. Phản ứng: C 2 H 6 + Cl 2 C 2 H 5 Cl + HCl 0,75 3 Số mol khí X: n x = 0,25 mol Khối lượng mol của khí X: M X = 12,4 g/mol Khối lượng của khí Y: m X = 3,1 gam. Gọi số mol của C 2 H 4 và H 2 trong X lần lượt là x, y (mol) n X = x + y = 0,25 m X = 28x + 2y = 3,1 Giải hệ tìm ra: x = 0,1 và y = 0,15. 0,5 C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6 Ban đầu: 0,1 0,15 Phản ứng: x x x Sau phản ứng: 0,1-x 0,15-x x Số mol của Y: n Y = 0,25 – x (mol) Mặt khác, theo đề: n Y = 0,2 (mol) Từ đó: x = 0,05 0,25 Tỉ lệ mol theo phản ứng: C 2 H 4 : H 2 = 1 : 1 Tỉ lệ mol theo đề bài: C 2 H 4 : H 2 = 0,1 : 0,15 Hiệu suất phản ứng tính theo C 2 H 4 . 0,25 Hiệu suất phản ứng: H = = 50%. Nếu học sinh không chứng minh hiệu suất tính theo C 2 H 4 thì vẫn cho điểm tính hiệu suất. 0,25 6 (2đ) 1. a. C 4 H 4 : CH 2 =CH–C≡CH C 6 H 6 : hay C 8 H 8 : 0,5 1. b. Gọi CTĐGN của oxybenzon là C x H y O z x : y : z = : : = 8 : 7 : 4 Vậy CTĐGN là C 8 H 7 O 4 . 0,5 2 Khối lượng 1 lít nước: 1000 gam Nhiệt lượng cần để chuyển 1 lít nước từ 25 o C lên 100 o C là: 4,18.(100 – 25).1000 = 313500 J = 313,5 kJ. 0,5 Khối lượng metan cần đốt là: 5,638 gam 0,25 Số mol metan tương ứng: 0,352 mol Thể tích metan cần dùng là: 7,894 lít. 0,25 7 (1,5 đ) 1 C 6 H 6 + 3H 2 C 6 H 12 C 6 H 12 + 9O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O 0,5 Số mol H 2 O là: 0,44 mol Số mol C 6 H 12 là: 0,44/6 mol Khối lượng của C 6 H 12 là: m = 6,16 gam 0,5 2 Muốn phản ứng được với dung dịch Br 2 ở điều kiện thường thì phân tử cần có các nối đôi chứa liên kết kém bền. Các nối đôi trong vòng benzen không phản ứng được với Br 2 . Chỉ có 1 chất thỏa mãn: Nếu học sinh chọn thêm bất kì chất nào khác hoặc không dùng công thức cấu tạo để viết phương trình đều không cho điểm.Học sinh không lý luận mà viết đúng vẫn cho điểm tối đa. 0,5 8 (2 đ) 1 Gọi số mol CH 4 , C 2 H 4 và H 2 lần lượt là x, y, z (mol) CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O Mol: x → 2x C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O 0,5 Mol: y → 2y 2H 2 + O 2 → 2H 2 O Mol: z → z Theo đề bài, ta có Số mol hỗn hợp X: x + y + z = 0,4 Số mol nước: 2x + 2y +z = 0,6 Khối lượng mol trung bình của X: 12g/mol Khối lượng của X: 16x + 28y + 2z = 12.0,4 = 4,8 gam 0,5 Giải hệ phương trình thu được: x = y = 0,1 và z = 0,2 Từ đó tìm được phần trăm về thể tích: % C 2 H 4 = % CH 4 = 25%; % H 2 = 50% Nếu học sinh giải theo cách khác như bảo toàn nguyên tố, khối lượng, đường chéo, công thức trung bình mà đúng thì vẫn cho điểm tối đa. 0,5 2 Cách 1: Không được làm vì xăng dầu không tan trong nước và nhẹ hơn nước nên có thể nổi lên trên nước. 0,25 Cách 2: Có thể dùng vì ngăn cản quá trình xăng dầu tiếp xúc với oxi trong không khí. 0,25 9 1 Tỉ lệ của K trong K 2 O là 39.2/94 = 0,83 Hàm lượng của nguyên tố K trong loại phân bón này là: %m K = 0,83.10% = 8,3% 0,25 2 Giả sử có 100 gam phân bón NPK. Khối lượng K có trong 100 gam phân bón là: 8,3 gam Số mol K hay số mol muối KCl cần dùng: 0,213 mol Khối lượng KCl cần dùng: 15,851 gam. %KCl = 15,851% 0,25 Khối lượng P có trong 100 gam phân bón là: 4,4 gam Số mol P hay số mol (NH 4 ) 2 HPO 4 là: 0,141 mol Khối lượng (NH 4 ) 2 HPO 4 là: 18,592 gam. %(NH 4 ) 2 HPO 4 = 18,592% 0,25 Khối lượng N có trong 100 gam phân bón là: 20 gam Khối lượng N có trong (NH 4 ) 2 HPO 4 là 3,944 gam Khối lượng N có trong NH 4 NO 3 là 16,056 gam Khối lượng NH 4 NO 3 là 45,875 gam % NH 4 NO 3 = 45,875% 0,25 Học sinh làm theo các cách đáp án nhưng đúng thì vẫn cho điểm tối đa. . SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 9 THCS Phần tự luận - Thời gian làm bài: 150 phút (Đề thi gồm 03 trang) Câu 1: (2,5 điểm) 1 trên. Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. HẾT Họ và tên thí sinh Số báo danh Giám thị số 1 Giám thị số 2 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC. phương pháp hóa học (sơ đồ nhận biết) để phân biệt từng kim loại. Viết các phương trình hóa học xảy ra. 3. Viết lại sơ đồ chuyển hóa sau bằng các chất cụ thể rồi viết phương trình hóa học thực hiện