Hóa vô cơ Đề thi đáp án

bộ giáo dục v đo tạo hớng dẫn chấm đề thi thức hoá học vô (Bảng A) Năm học: 2000-2001 Câu I (4 điểm): Phơng pháp sunfat điều chế đợc chất no: HF , HCl , HBr , HI ? Nếu có chất không điều chế đợc phơng pháp ny, giải thích sao? Viết phơng trình phản ứng v ghi rõ điều kiện (nếu có) để minh hoạ Trong dãy oxiaxit clo, axit hipoclorơ l quan trọng axit hipoclorơ có tính chất: a) Tính axit yếu, yếu axit cacbonic; b) Có tính oxi hoá mãnh liệt; c) Rất dễ bị phân tích có ánh sáng mặt trời, đun nóng Hãy viết phơng trình phản ứng để minh hoạ tính chất Có dung dịch (bị nhãn) : a) BaCl2 ; b) NH4Cl ; c) K2S ; d) Al2(SO4)3 ; e) MgSO4 ; g) KCl ; h) ZnCl2 Đợc dùng thêm dung dịch phenolphtalein (khoảng pH chuyển mu từ - 10) metyl da cam (khoảng pH chuyển mu từ 3,1 - 4,4) Hãy nhận biết dung dịch trên, viết phơng trình ion (nếu có) để giải thích Tìm cách loại tạp chất khí có khí khác v viết phơng trình phản ứng xảy ra: a) CO có CO2 ; b) H2S có HCl ; c) HCl có H2S ; d) HCl có SO2 ; e) SO3 có SO2 Cách giải Phơng pháp sunfat l cho muối halogenua kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc, nóng để điều chế hiđrohalogenua dựa vo tính dễ bay hiđrohalogenua Phơng pháp ny áp dụng để điều chế HF , HCl, không điều chế đợc HBr v HI axit H2SO4 l chất oxi hoá mạnh HBr v HI dung dịch l chất khử mạnh, áp dụng phơng pháp sunfat không thu đợc HBr v HI m thu đợc Br2, I2 Các phơng trình phản ứng: H2SO4 đ, nóng = HF + CaSO4 CaF2 + = HCl + NaHSO4 NaCl + H2SO4 đ, nóng = HCl + Na2SO4 NaCl + H2SO4 đ, nóng = NaHSO4 + HBr NaBr + H2SO4 đ, nóng HBr + H2SO4 đ, nóng = SO2 + H2O + Br2 = NaHSO4 + HI NaI + H2SO4 đ, nóng HI + H2SO4 đ, nóng = H 2S + H2O + I 2 Axit hipoclorơ : - Tính axit yếu, yếu axit cacbonic NaHCO3 + HClO NaClO + CO2 + H2O = Tính oxi hoá mãnh liệt, đa chất phản ứng có số oxi hoá cao +6 HClO + PbS-2 - Dễ bị phân tích : = HCl = PbSO4 to as HClO + HCl + O ; HClO = HCl + HClO3 Dùng phenolphtalein nhận K2S + H2O = HS - + OH S- pH > 10 dung dịch phenolphtalein có mu đỏ Dùng K2S lm thuốc thử Cho K2S vo dung dịch lại: to - Với NH4Cl : S-2 + NH4+ = NH3 + HSNhận NH3 nhờ mùi khai, hoá đỏ giấy lọc tẩm phenolphtalein ( NH3 có pH > ) - Với Al2(SO4)3 : Cho kết tủa keo trắng Al(OH)3 Al3+ + S-2 + H2O - Với MgSO4 : Cho kết tủa trắng Mg(OH)2 = Al(OH)3 + HS- Mg2+ + S2- + H2O = Mg(OH)2 + HS- Với ZnCl2 : Cho kết tủa trắng ZnS Zn2+ + S2= ZnS Dùng NH4Cl để nhận MgSO4: kết tủa Mg(OH)2 tan đợc NH4Cl ; kết tủa Al(OH)3 v ZnS không tan to Mg(OH)2 + NH4+ = Mg2+ + NH3 + H2 O Dùng MgSO4 nhận BaCl2: + SO42= BaSO4 trắng Ba2+ Dùng BaCl2 nhận Al2(SO4)3 : Còn lại l KCl Ba2+ + SO42= BaSO4 trắng (Hoặc dùng metyl da cam lm thuốc thử: Nhận Al2(SO4)3 Al2(SO4)3 Al3+ + SO42AlOH2+ + H+ Al3+ + H2O = Dung dịch có phản ứng axit ( pH < ) lm cho metyl da cam có mu da cam đỏ hồng Các dung dịch lại có pH > 4,4 nên metyl da cam có mu vng Dùng Al2(SO4)3 lm thuốc thử: Ba2+ + SO42- = BaSO4 trắng - Với BaCl2 cho kết tủa trắng tinh thể - Với K2S cho kết tủa keo trắng Al(OH)3 Al3+ + S-2 + Dùng K2S lm thuốc thử: H 2O = Al(OH)3 + to - Với NH4Cl : S-2 + NH4+ = NH3 + Nhận NH3 nhờ mùi khai, hoá đỏ giấy lọc tẩm phenolphtalein - Với MgSO4 : Cho kết tủa trắng Mg(OH)2 Mg2+ + S2- + HS- H2O = Mg(OH)2 HS- + HS- - Với ZnCl2 : Cho kết tủa trắng ZnS Zn2+ + S2- = ZnS - Với KCl dấu hiệu Để phân biệt MgSO4 với ZnCl2 , cho NH4Cl vo kết tủa Mg(OH)2 v ZnS có kết tủa Mg(OH)2 tan NH4Cl đun nóng to Mg(OH)2 + NH4+ ZnS không tan.) = Mg2+ NH3 + + H2 O to a) CO + CuO = CO2 + Cu b) H2S + CuCl2 = CuS + HCl c) HCl + NaHS = NaCl + H2 S = NaCl + SO2 + H2O d) HCl + NaHSO3 + H2SO4 = H2S2O7 (oleum) e) SO3 Câu II (3,5 điểm): Hãy dùng kí hiệu ô lợng tử biểu diễn trờng hợp số lợng electron obitan nguyên tử Mỗi phân tử XY3 có tổng hạt proton, nơtron, electron 196; đó, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện l 60, số hạt mang điện X số hạt mang điện Y l 76 a) Hãy xác định kí hiệu hoá học X,Y v XY3 b) Viết cấu hình electron nguyên tử X,Y c) Dựa vo phản ứng oxi hoá - khử v phản ứng trao đổi, viết phơng trình phản ứng (ghi rõ điều kiện, có) trờng hợp xảy tạo thnh XY3 Cách giải Có ba trờng hợp: hoặc Obitan nguyên tử trống có e có e a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân X l Zx , Y l Zy ; số nơtron (hạt không mang điện) X l Nx , Y l Ny Với XY3 , ta có phơng trình: Tổng số ba loại hạt: Zx + Zy + Nx + Ny = 196 (1) Zx + Zy Nx Ny = 60 (2) Zy Zx = 76 (3) Cộng (1) với (2) v nhân (3) với 2, ta có: Zx + 12 Zy = 256 (a) 12 Zy 4Zx = 152 (b) Zy = 17 ; Zx = 13 Vậy X l nhôm, Y l clo XY3 l AlCl3 b) Cấu hình electron: Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ; Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Các phơng trình phản ứng tạo thnh AlCl3: to 2Al + Cl2 = AlCl3 to 2Al Al2O3 Al(OH)3 Al2S3 + + + + CuCl2 HCl HCl HCl = = = = AlCl3 AlCl3 AlCl3 AlCl3 + + + + Cu H2O H2O H2S NaAlO2 + HCl = AlCl3 + NaCl + H2O Al2(SO4)3 + BaCl = AlCl3 + BaSO4 Câu III (5 điểm): Hon thnh phơng trình phản ứng a) , b) sau Cho biết cặp oxi hoá khử liên quan đến phản ứng v so sánh giá trị Eo chúng a) Zn[Hg(SCN)4] + IO3 + Cl ICl + SO42 + HCN + Zn2+ + Hg2+ - - - - b) Cu(NH3)m2+ + CN + OH Cu(CN)2 + CNO + H2O Dung dịch X có chất tan l muối M(NO3)2 Ngời ta dùng 200ml dung dịch K3PO4 vừa đủ phản ứng với 200ml dung dịch X, thu đợc kết tủa M3(PO4)2 v dung dịch Y Khối lợng kết tủa (đã đợc sấy khô) khác khối lợng M(NO3)2 ban đầu l 6,825 gam Điện phân 400 ml dung dịch X dòng điện I = ampe tới thấy khối lợng catốt không tăng thêm dừng, đợc dung dịch Z Giả thiết điện phân có hiệu suất 100% a) Hãy tìm nồng độ ion dung dịch X, dung dịch Y, dung dịch Z Cho biết gần phải chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y, dung dịch Z b) Tính thời gian (theo giây) điện phân c) Tính thể tích khí thu đợc 27,3oC , 1atm điện phân Cách giải: a) Zn[Hg(SCN)4] + 16 H2O Zn2+ + Hg2+ + HCN + SO42- + 24 H+ + 24 e IO3- + Cl- + H+ + e - ICl + H2O - Zn2+ + Hg2+ + HCN + SO42- + + ICl + H2O Zn[Hg(SCN)4] + IO3 + Cl + H+ Eo IO3-/ ICl > Eo SO42-, HCN / Zn[Hg(SCN) ] b) Cu(NH3)m2+ + CN - + e Cu(CN)2 CN - + OH- CNO - + m NH3 + - Cu(NH3)m2+ + CN + OH H2 O + 2e - Cu(CN)2 + 2m NH3 + CNO + H2O Eo Cu(NH )m2+/ Cu(CN) - - > Eo CNO- / CN - a) Phơng trình phản ứng: M(NO3)2 + K3PO4 M3(PO4)2 + KNO3 (1) + 3Dung dịch Y: dung dịch KNO3 KNO3 K + NO (2) Theo (1), 6mol NO3- phản ứng tạo 2mol PO43- lm thay đổi khối lợng 372 190 = 182 (g) 3x mol NO3 phản ứng tạo x/3mol PO4 lm thay đổi khối lợng 6,825 (g) x= Theo (1), 3x 6,825 = 0,1125(mol) 182 Cddx = 0,115x1000 = 0,2625(mol / l) 200 nK+ = nNO3- = nKNO3 = nM (NO3)2 Coi Vdd Y = ì 0,1125 = 0,225 (mol) Vdd X + Vdd K3PO4 400 (ml) 0,225 ì 1000 (3) Vậy C K+ = C NO3- = = 0,5625 (mol/l) 400 Dung dịch Y có nồng độ: C K+ = C NO3- = 0,5625 (mol/l) Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y: - Bỏ qua thay đổi thể tích tính (3) v có mặt M3(PO4)2 - Bỏ qua tan M3(PO4)2 = M2+ + PO42- (4) - Bỏ qua phân li H2O = H+ + OH Xét điện phân, sơ đồ điện phân: A K M(NO3)2 H2 O M2+ + e = M H2O - e = 1/2 O2 + Phơng trình điện phân: M + 1/2 O2 + HNO3 M(NO3)2 + H2O Dung dịch Z có chất tan HNO3 Coi Vdd Z Vdd X 400 (ml) Theo (5) n HNO3 = n M(NO3)2 = ì Vậy C H+ = C NO3- = n HNO3 ì 1000 400 H+ (5) (6) 0,5625 ì 400 1000 = 1,125 (mol/l) nH+ = nNO3- = C dd x = 1,125) (hoặc theo(6) v (5) Các gần chấp nhận tính nồng độ dung dịch Z: - Coi Vdd Z Vdd X, bỏ qua thay đổi thể tích điện phân gây - Bỏ qua phân li H O = H+ + OH - Z l dd HNO Nồng độ ion dd X: CM+ = 0,5625 M ; CNO3- = 1,125 M dd Y: CK+ = CNO3- = 0,5625 M dd Z: CH+ = CNO3- = 1,125 M b) Tính thời gian điện phân: m n Thay số vo (7) l = M(NO3)2 = 0,5625 ì 0,4 = 0,025 (mol) A n=2 ; I=2 Vậy t = 0,225 ì 96500 = 21.712,5 (giây) c) Tính thể tích khí thu đợc 27,3oC , 1atm điện phân dung dịch Y, Z Theo(5) : Vo2 = nO2 = 0,225 n M ( NO ) = = 0,1125(mol) 2 22,4 ì 0,1125 ì 300,3 ì n 273 ì = 2,772 (lít) Câu IV (4 điểm): Sunfuryl điclorua SO2Cl2 l hoá chất phổ biến phản ứng clo hoá Tại 350oC, atm phản ứng SO2Cl2 (khí) = SO2 (khí) + Cl2 (khí) (1) Có Kp = 50 a) Hãy cho biết đơn vị trị số v giải thích: số cân Kp ny phải có đơn vị nh b) Tính phần trăm theo thể tích SO2Cl2(khí) lại (1) đạt tới cân điều kiện cho c) Ban đầu dùng 150 mol SO2Cl2(khí), tính số mol Cl2(khí) thu đợc (1) đạt tới cân Các khí đợc coi l khí lý tởng a) Tính độ điện li dung dịch CH3NH2 0,010M b) Độ điện li thay đổi - Pha loãng dung dịch 50 lần - Khi có mặt NaOH 0,0010M - Khi có mặt CH3COOH 0,0010M - Khi có mặt HCOONa 1,00M Biết: CH3NH2 + H+ CH3NH3 ; K = 1010,64 CH COOH = CH COO- + H+ ; K = 10-4,76 3 Cách giải: a) Gọi số mol SO2Cl2 ban đầu l 1, độ phân li l , ta có: SO2Cl2 (khí) = SO2 (khí) + Cl2 (khí) Ban đầu Phân li Cân (1 ) 0 pSO2 (atm) ì pCl2(atm) Kp = = 50 atm pSO2Cl2(atm) b) Vì khí l khí lí tởng nên pi = P xi ni m xi = nj ; nSO2Cl2 = (1 ) ; nj = + : nSO2 = nCl2 = (1) (2) (3) (4) (5) b) Tổ hợp (5) v (4) , (3) v (2) ta có: Kp = P = Kp = P + Kp 50 + 50 = 0,9806 Số mol SO2Cl2 l (1 ) 0,0194 (mol) 0,0194 Do SO2Cl2 lại chiếm ì 100% 0,98% 1,9804 Đây l % theo số mol, l % theo thể tích Vậy (1) đạt tới cân SO2Cl2 lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích hệ (Hoặc SO2Cl2 (khí) = SO2 (khí) + Cl2 (khí) Kp = 50 (1) atm - (P + p) p p p2 = 50 p + 100p 100 = 2p = - ì 0,9902 = 0,0196 (atm) pSO2Cl2 = P nSO2Cl2 nSO2Cl2 = 0,0196 : = 0,0098 hay 0,98% p SO2Cl2 % theo số mol l % theo thể tích Vậy (1) đạt tới cân SO2Cl2 lại chiếm 0,98%về số mol hay thể tích hệ.) c) Ban đầu dùng 150 mol (khí), tính số mol Cl2(khí) thu đợc (1) đạt tới cân bằng: Theo (1) ta có: nSO2 = nCl2 = nSO2Cl2 ì 98,06 = 150 ì 0,9806 nCl2 = 147,09 mol a) Tính độ điện li dung dịch CH3NH2 0,010M: CH3NH2 + H2O = CH3NH3+ + OH10-14 c c Kb = = 10-3,36 [] c-x x 10-10,64 x x2 x2 = Kb = 10 3,36 x = 1,88.10 cx 0,010 x 1,88.10 = 10 ì 10 = 18,8% b) Độ điện li thay đổi - Pha loãng dung dịch 50 lần: C CH NH = 10 = 2.10 50 x2 ì 10 -Khi có mặt NaOH 0,0010M: c [] NaOH CH3NH2 + H2O 0,01 0,01 - x = 10 3,36 x = 1,49.10 x 1,49 ì 10 = ì 10 = 74,5% ì 10 Na+ + OHCH3NH3+ + OH1 10-3 x 10-3 + x = = x (10 + x ) = 10 3,36 x = 1,49 ì 10 0,01 x = 10-3,36 1,49 ì 10 10 (1) ì 10 = 14,9% giảm OH- NaOH lm chuyển dịch cân (1) sang trái - Khi có mặt CH3COOH 0,0010M: = CH COO- + H+ ; K = 10-4,76 CH COOH 3 CH3NH2 + H + = a CH3NH3 + ; Ka-1 = 1010,64 CH3COOH + CH3NH2 = CH3NH3+ + CH3COO- ; K = Ka.Ka-1 = 105,88 K lớn, phản ứng xảy hon ton CCH3NH3+ = CCH3COOH = 1,0 ì 10-3 ; CCH3NH2 = ì 10-3 c [] CH3NH2 + H2O 9.10-3 9.10-3 - x x (10 +] + x) x 9.10 = CH3NH3+ + 1.10-3 10-3 + x Kb= 10-3 ; x = 10 3,36 x = 1,39.10 = 2,39 ì [CH3NH3 = (1,39 + tăng CH3NH2 tơng tác với CH3COOH - Khi có mặt HCOONa 1,00M: HCOONa OH- 1).10-3 = 10-3 HCOO- + 2,39 ì 10 10 ì 10 = 23,9% Na+ HCOO- + H2 O = HCOOH OH- + (1) K,b = 10 14 10 3,75 = 10 10, 25 Ka HCOOH > Ka CH3COOH ( = 10-4,76 ) nên K,b < 10-14 / 10-4,76 = 10-9,24