Xét ba thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 3 muối.. Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HÓA
Đề chính thức
KỲ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH
NĂM HỌC: 2009 - 2010
Môn thi: HÓA HỌC Lớp 9 - THCS
Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 24/3/2010
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 → Fe3O4 → FeSO4
2 Có một hỗn hợp bột gồm các oxit: K2O, Al2O3, BaO Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp trên
3 Dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol FeSO4 Xét ba thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 3 muối
Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 2 muối
Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 1 muối
a Tìm mối quan hệ của a, b, c trong từng thí nghiệm
b Nếu a = 0,2; b = 0,3 và số mol của Mg là 0,4 thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là bao nhiêu?
Câu 2: (5,5 điểm).
1 Một hợp chất hữu cơ có công thức dạng CxHyOz (x ≤ 2) tác dụng với NaOH Hãy xác định công thức cấu tạo và viết phương trình hóa học xảy ra giữa các chất trên với NaOH
2 Trình bày phương pháp hóa học phân biệt các bình khí sau: H2, CH4, C2H4, CO2, SO2 Viết phương trình hóa học xảy ra
3 Axit A là chất rắn, màu trắng, dễ tan trong nước Oxit B tác dụng với dung dịch nước của A tạo nên
hợp chất C màu trắng, không tan trong nước Khi nung C với cát và than ở nhiệt độ cao thu được đơn chất có trong thành phần của A Xác định công thức của A, B, C và viết phương trình hóa học xảy ra
Câu 3: (4,5 điểm).
Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại nhóm IIA thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn Hòa tan 3,6 gam hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3 dư, thu được khí Y cho toàn bộ lượng khí Y hấp thụ hết bởi dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 7,88 gam kết tủa
a Hãy xác định công thức của hai muối và tính thành phần % về khối lượng mỗi muối trong X.
b Cho 7,2 gam hỗn hợp X và 6,96 gam FeCO3 vào một bình kín chứa 5,6 lit không khí (đktc) Nung bình ở nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Z Tính thành phần % theo số mol các chất trong Z
c Tính thể tích dung dịch HNO3 2M tối thiểu cần dùng để hòa tan hết hỗn hợp chất rắn thu được sau khi nung
Giả sử trong không khí oxi chiếm 1/5 và nitơ chiếm 4/5 về thể tích
Câu 4: (4,5 điểm).
1 Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy đi qua
bình đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng nước vôi trong dư Sau khi kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 10,8 gam và bình 2 tăng 17,6 gam Xác định công thức phân tử của A và viết công thức cấu tạo có thể
có của A
2 A là rượu đa chức có công thức R(OH)n (R là gốc hidrocacbon) cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với Na dư thu được 5,6 lit H2 (ở đktc) Xác định công thức phân
tử của A, biết khối lượng phân tử của A là 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
- Hết –
Trang 2HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH
NĂM HỌC: 2009 - 2010
Môn thi: HÓA HỌC Lớp 9 - THCS
2 →t0 2FeCl3 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 →t0 Fe2O3 + 3H2O 3Fe2O3 + CO →t0 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + 4H2SO4 loãng + Fe → 4FeSO4 + 4H2O 1.2
Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp bằng dung dịch HCl dư, sau đó nhúng thanh kim loại Mg vào hỗn hợp dung dịch trên tới khi phản ứng kết thúc,
lấy thanh kim loại Mg ra Ta thu được 2 phần
- Phần 1: Hỗn hợp dung dịch gồm KCl, BaCl2; MgCl2
- Phần 2: Rắn gồm Mg và Al
Cho phần 1 tác dụng với dung dịch KOH vừa đủ ta thu được Mg(OH)2 không tan, lọc tách Mg(OH)2 được dung dịch gồm KCl và
BaCl2; cho dung dịch vừa thu được tác dụng với dung dịch K2CO3 dư ta
thu được BaCO3 không tan, lọc tách BaCO3 ta được dung dịch gồm KCl
và K2CO3 còn dư, cho dung dịch đó tác dụng với dung dịch HCl dư ta thu
được dung dịch KCl và HCl còn dư, cô cạn dung dịch thu được KCl
khan; rồi điện phân nóng chảy KCl ta thu được K (Kali) Còn chất rắn
BaCO3 tiếp tục cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, thu được dung
dịch BaCl2 ; cô cạn và điện phân nóng chảy BaCl2 ta thu được Ba (Bari)
Cho phần 2 tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được hỗn hợp dung dịch gồm MgCl2; AlCl3 và HCl còn dư, cho hỗn hợp dung dịch tác dụng
với dung dịch NaOH dư, thu được kết tủa Mg(OH)2 ; lọc tách kết tủa còn
lại hỗn hợp dung dịch, rồi tiếp tục thổi dòng khí CO2 dư vào hỗn hợp
dung dịch ta lại thu được kết tủa Al(OH)3 ; lọc tách Al(OH)3 rồi đem
nung ở nhiệt độ cao thu được Al2O3 ; tiếp tục đem Al2O3 điện phân nóng
chảy ta thu được Al
Các PTHH xảy ra:
K2O + 2HCl → 2KCl + H2O BaO + 2HCl → 2BaCl2 + H2O
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Khi nhúng thanh kim loại Mg vào dung dịch xảy ra phản ứng
3Mg + 2AlCl3 → 3MgCl2 + 2Al
- Phần 1:
MgCl2 + 2KOH → Mg(OH)2 + 2KCl BaCl2 + K2CO3 → BaCO3 + 2KCl Lọc tách được BaCO3
K2CO3 + 2HCl → 2KCl + H2O + CO2
Cô cạn dung dịch ta thu được KCl khan, rồi điện phân nóng chảy
Trang 3KCl thu được K.
2KCl →dpnc K + Cl2 Cho BaCO3 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ
BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + H2O + CO2
Cô cạn dung dịch ta thu được BaCl2 khan, rồi điện phân nóng chảy BaCl2 thu được Ba
BaCl2 dpnc→ Ba + Cl2
- Phần 2: Tác dụng với dung dịch HCl dư
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Cho dung dịch thu được tác dụng với NaOH dư HCl + NaOH → NaCl + H2O
MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl AlCl3 + 4NaOH dư → NaAlO2 + 3NaCl + H2O Lọc tách kết tủa Mg(OH)2 , rồi thổi dòng khí CO2 dư vào dung dịch thu được
NaAlO2 + CO2 + H2O → Al(OH)3 + NaHCO3 Lọc tách kết tủa Al(OH)3 , rồi đem nung Al(OH)3 ta thu được
Al2O3
2Al(OH)3 →t0 Al2O3 + 3H2O Điện phân nóng chảy Al2O3, ta thu được Al 2Al2O3 dpnc→ 4Al + 3O2
Ở thí nghiệm 1: sau phản ứng thu được dung dịch gồm 3 muối gồm MgSO4 ; CuSO4 và FeSO4, do đó ta có c < a, tức là CuSO4 vẫn còn dư và
FeSO4 chưa phản ứng (vì theo quy tắc thì Mg sẽ tham gia phản ứng với
muối CuSO4 trước, khi hết CuSO4 mà Mg còn dư thì mới tiếp tục phản
ứng với FeSO4)
PTHH:
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu
c c mol
(Với c < a)
Ở thí nghiệm 2: Sau phản ứng thu được dung dịch gồm 2 muối gồm MgSO4 và FeSO4, do đó ta có a ≤ 2c < a + b, tức là FeSO4 vẫn còn dư
(FeSO4 chưa phản ứng hoặc phản ứng 1 phần)
TH 1: Nếu 2c = a, thì FeSO4 chưa phản ứng
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu
a a mol
TH 2: Nếu 2c > a, thì FeSO4 đã phản ứng 1 phần Sau phản ứng còn d ư một 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 được dung dịch 1 muối, vì vậy cả
Trang 4CuSO4 và FeSO4 đã phản ứng hết 3c ≥ a + b
TH 1: 3c = a + b, phản ứng xảy ra 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)
TH 2: 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 = 0,2.64 + 0,2.56 = 12,8 + 11,2 = 24 gam 2.1 Để tác dụng được với NaOH thì chất hữu cơ trên phải có nhóm – COOH
hoặc có nhóm chức – COO; có ít nhất là 2 nguyên tử Oxi Số nguyên tử
oxi không vượt quá 4, vì chỉ có tối đa là 2 nguyên tử C Vậy 2≤ z ≤ 4
Ta có:
H – COOH ; CH3 – COOH ; H – COOCH3 ; HO – CH2 – COOH ;
HOOC – COOH ; O = CH-COOH
PTHH:
H - COOH + NaOH → H - COONa + H2O
CH3 - COOH + NaOH → CH3 - COONa + H2O
H – COOCH3 + NaOH → CH3 - OH + H – COONa
HO - CH2 - COOH + NaOH → HO - CH2 - COONa + H2O HOOC - COOH + 2NaOH → NaOOC - COONa + 2H2O
O = CH - COOH + NaOH → O = CH - COONa + H2O 2.2
Dẫn các khí lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước brom Phân biệt được 2 nhóm
- Nhóm 1: Làm mất màu dung dịch nước brom gồm: C2H4 và SO2
- Nhóm 2: Không làm mất màu dung dịch nước brom gồm: H2 ;
CH4 và CO2
- Nhận ra SO2 ở nhóm 1 bằng cách dẫn 2 khí đó lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm nào bị vẩn đục
là nhận ra khí SO2.
- Nhận ra CO2 ở nhóm 2 bằng cách dẫn 3 khí đó lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm nào bị vẩn đục
là nhận ra khí CO2.
- Nhận ra H2 ở nhóm 2 bằng cách dẫn 2 khí còn lại lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm nào mà làm chất
rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ và đồng thời có hơi nước xuất
hiện, là nhận ra khí H2.
- Khí còn lại là CH4 Các PTHH:
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Trang 5H2 + CuO →t Cu + H2O
Hoặc có thể làm theo cách:
Dẫn các khí lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong Phân biệt được 2 nhóm
- Nhóm 1: Làm đục dung dịch nước vôi trong và tạo kết tủa gồm:
CO2 và SO2
- Nhóm 2: Không làm đục dung dịch nước vôi trong gồm: H2 ; CH4
và C2H4
- Nhận ra SO2 ở nhóm 1 bằng cách dẫn 2 khí đó lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch brom, ống nghiệm nào bị mất màu là nhận ra
khí SO2
- Nhận ra C2H4 ở nhóm 2 bằng cách dẫn 3 khí đó lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước brom, ống nghiệm nào bị mất màu
là nhận ra khí C2H4
- Nhận ra H2 ở nhóm 2 bằng cách dẫn 2 khí còn lại lần lượt đi qua các ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm nào mà làm chất
rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ và đồng thời có hơi nước xuất
hiện, là nhận ra khí H2.
- Khí còn lại là CH4 Các PTHH:
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
H2 + CuO →t0 Cu + H2O 2.3
A là H3PO4 ; B là CaO và C là Ca3(PO4)2 PTHH: 2H3PO4 + 3CaO → Ca3(PO4)2 + 3H2O
Ca3(PO4)2 + SiO2 (cát) + 5C →0
t 3CaSiO3 + 5CO + 2P 3
a/ Đặt công thức chung của 2 muối cacbonat của 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= nCO 2 = nBaCO3= 0,04 (mol)
MRCO3 = 90 => MR = 30
MR là khối lượng nguyên tử trung bình của 2 kim loại hoá trị II Mà 2
kim loại hoá trị II lại thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn
Vậy 2 kim loại đó là Mg và Ca
=> CTHH của 2 muối: MgCO3 và CaCO3
Theo bài ra ta có:
84a + 100b = 3,6
Trang 6a + b = 0,04 Đặt a, b lần lượt là số mol của MgCO3 và CaCO3
Giải hệ phương trình ta được: a = 0,025 và b = 0,015
mCaCO3= 1,5 g và % mCaCO3= 41,67%
mMgCO3= 2,5 g và % mMgCO3 = 58,33%
b/ MgCO3 →t0 MgO + CO2
CaCO3 →t0 CaO + CO2
FeCO3 →t0 FeO + CO2
nFeCO3 = 0,06 mol => nFeO = 0,06 (mol)
VO 2 = 51Vkk = 15.5,6 = 1,12 (lit) => nO 2= 0,05 (mol)
VN 2 = 5,6 – 1,12 = 4,48 (lit) => nN 2= 0,2 (mol)
Xảy ra phản ứng: 4FeO + O2 →t0 2Fe2O3
0,06 0,05 0,03 (mol)
Sau phản ứng thì nO 2 d ư = 0,05 – 0,015 = 0,035 (mol)
Ta nhận thấy khối lượng của hỗn hợp X ở câu b gấp đôi ở câu a Vì
vậy số mol CO2 của hỗn hợp X ở câu b sẽ l à: 0,08 mol
=> ∑n CO2 = 0,08 + 0,06 = 0,14 (mol).
Tổng số mol các khí là: 0,2 + 0,14 + 0,035 = 0,375 (mol)
Vậy thành phần các khí trong hỗn hợp Z là:
% nO 2= 9,33% ; % nN 2= 53,33% ; % nCO 2= 37,33%
c/ 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)
∑n HNO3 (đã dùng) = 0,1 + 0,06 + 0,18 = 0,34 (mol)
∑V HNO3 (cần dùng) =
2
34 , 0 = 0,17 (lit)
4.1
Theo bài ra ta có PTHH:
4CxHyOz + (4x + y – 2z) O2 →t0 4xCO2 + 2yH2O
Vì H2SO4 đặc nên rất háo nước và hút nước sinh ra từ phản ứng cháy, còn bình đựng nước vôi trong dư sẽ hấp thụ hết lượng khí CO2 Vậy khối
lượng bình 1 tăng 10,8 g là khối lượng H2O và khối lượng bình 2 tăng
Trang 717,6 g là khối lượng CO2.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Ta có: nCO 2= 0,4 (mol) => nC = nCO 2= 0,4 (mol) Vậy mC = 4,8 g
và nH 2 O = 0,6 (mol) => nH = 2nH 2 O = 1,2 (mol) Vậy mH = 1,2 g
Ta có khối lượng mO = 9,2 – (4,8 + 1,2) = 3,2 g => nO = 0,2 mol
Ta có tỉ lệ: nC : nH : nO = 0,4 : 1,2 : 0,2 = 2 : 6 : 1 Vậy CTPT đơn giản nhất của A là: C2H6O
CH3 – CH2 – OH (Rượu etylic) và CH3 – O – CH3 (Đi metyl ete) 4.2
Theo bài ra ta có:
mA = 12,8 x 0,71875 = 9,2 g => nA = 0,1 (mol)
mH2O = 3,6 gam; nH2O = 0,2 mol
nH 2= 0,25 (mol) 2H2O + 2Na → 2NaOH + H2 (1) 0,2 0,1 (mol) 2R(OH)n + 2nNa → 2R(ONa)n + nH2 (2)
2 n (mol) 0,1 0,05n (mol)
Từ (1), (2): nH2 = 0,1+ 0,05n = 0,25 mol => n = 3
Ta có: n = 3 Công thức là R(OH)3 có khối lượng phân tử của A
là 92 đ.v.C
MR(OH)3= MR + 51 = 92 => MR = 41 Mà R là gốc hidrocacbon nên
có dạng: CxHy
Ta có: 12x + y = 41 (x, y là những số nguyên dương) Xét tỉ lệ:
Vậy giá trị x = 3 và y = 5 là phù hợp CTPT của rượu A là:
C3H5(OH)3 Glyxerin Hoặc 1,2,3 propan triol