Đề và đáp án HSG Hoá 9 tỉnh Bắc Ninh 20092010

UBND TỈ NH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀ O TẠO ĐỀ CHÍNH THƢ́C ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC: 2009 - 2010 MÔN THI: HÓA HỌC - LỚP 9- THCS Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề ) Ngày thi: 14 tháng năm 2010 ========== Câu (3,0 điể m) Hòa tan hoàn toàn a gam một oxit sắt bằng H 2SO4 đă ̣c nóng thấ y thoát khí SO (duy nhấ t ) Nế u khử hoàn toàn a gam oxit đó bằ ng CO ở nhiê ̣t đô ̣ cao rồ i hòa tan lươ ̣ng sắ t ta ̣o bằ ng H 2SO4 đă ̣c, nóng thì thu được lượng SO2 bằ ng lầ n lươ ̣ng SO2 ở phản ứng 1.Viế t phương trình hóa ho ̣c xảy hai thí nghiê ̣m Xác định công thức của oxit sắ t Câu (3,0 điể m) Cho 3,28 gam hỗn hơ ̣p A gồ m Fe và Mg vào 400 ml dung dich ̣ CuSO Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu được 4,24 gam chấ t rắ n B và dung dich ̣ C Thêm dung dich ̣ NaOH dư vào dung dich ̣ C, lọc lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được 2,40 gam chấ t rắ n D 1.Tính nồng độ mol/lit của dung dich ̣ CuSO4 2.Tính thành phần phần trăm khối lượng của mỗi kim loại hỗn hợp A Tính thể tích khí SO2 thoát (đktc) hòa tan hoàn toàn chấ t rắ n B H2SO4 đă ̣c nóng dư Câu (4,0 điể m) X là oxit của kim loa ̣i M , đó M chiế m 80% khố i lươ ̣ng Cho dòng khí H qua ố ng sứ chứa a gam chấ t X đố t nóng Sau phản ứng khố i lươ ̣ng chấ t rắ n ố ng còn la ̣i b gam Hòa tan hết b gam chấ t rắ n này dung dich ̣ HNO loãng thu được dung dịch Y và khí NO nhất thoát Cô cạn dung dịch Y thu được 3,025a gam muố i Z Giả thiết hiệu suất các phản ứng là 100% 1.Xác định công thức của X, Z Tính thể tích của NO (đktc) theo a, b Câu (3,0 điể m) Thực hiê ̣n phản ứng este hóa giữa axit C xHyCOOH và rươ ̣u C nH2n+1OH Sau phản ứng tách lấ y hỗn hơ ̣p X chỉ gồ m este, axit và rươ ̣u Đốt cháy hoàn toàn 13,2 gam hỗn hơ ̣p X thì thu được 12,768 lít khí CO (đktc) và 8,28 gam H2O Nế u cũng cho hỗn hơ ̣p X tác du ̣ng vừa đủ với 150 ml dung dich ̣ NaOH 1M thì thu đươ ̣c 3,84 gam rươ ̣u và b gam muố i khan Hóa hoàn toàn lượng rươ ̣u thì thu đươ ̣c thể tić h đúng bằ ng thể tić h của 3,36 gam N2 (đo ở cùng điề u kiê ̣n t0, p) 1.Tính b và hiệu suất phản ứng este hóa Xác định CTPT của rượu và axit Tính %m các chấ t X Câu (3,0 điể m) X là mô ̣t hơ ̣p chấ t hữu Trong X tỷ lê ̣ khố i lươ ̣ng của O so với các nguyên tố còn la ̣i là 4:7 Đốt cháy hoàn toàn X chỉ thu được CO và nước với tỷ lệ số mol là 1:1 Tổ ng số mol các chấ t tham gia phản ứng cháy tỷ lê ̣ với tổ ng số mol các sản phẩ m là 3:4 1.Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu X 2.Xác định công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử vừa tìm đươ ̣c, biế t X đơn chức Câu (4,0 điể m) Hơ ̣p chấ t hữu A có công thức phân tử C 8H12O5 Cho 0,01mol A tác du ̣ng với mô ̣t lươ ̣ng dung dịch NaOH vừa đủ , sau cô ca ̣n thu đươ ̣c mô ̣t rươ ̣u có ba nhóm -OH và 1,76 gam hỗn hơ ̣p chấ t rắ n gồ m muố i của axit hữu đơn chức Xác định công thức cấu tạo có thể có c ủa A (không cầ n viế t khai triể n công thức gố c hidrocacbon của axit) Hế t -(Đề thi này có 01 trang) Cho: H = 1, O =16, N = 14, C = 12, Na = 23, Cu = 64, Fe = 56, Mg = 24, Al = 27, S = 32, Zn = 65 Họ và tên thí sinh: Giám thị 1: Giám thị 2: 12:30 PM 14/4/2010 ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG TỈ NH BẮC NINH MÔN HÓA HỌC LỚP NĂM HỌC 2009 - 2010 Câu (3,0 điể m) 1.Gọi oxit sắt là FexOy Có các phương triǹ h phản ứng xảy TN1 FexOy + (6x-2y) H2SO4 đ/n   x Fe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2  + (6x-2y) H2O (1) t FexOy + y CO  (2)  x Fe + y CO2 Fe + H2SO4 đ/n  (3)  Fe2(SO4)3 + SO2  + H2O 2.Vì bài không cho n, m, V của bấ t kỳ mô ̣t chấ t cu ̣ thể nào nên để đơn giản cho tiń h toán mà không mấ t tính tổ ng quát của bài toán ta coi a = 56x+16y (gam) tức số mol của FexOy là (mol) 3x  2y Theo phương triǹ h phản ứng (1) ta có n SO2  (mol) 3x Theo phương trình phản ứng (2), (3) ta có n SO2  (mol) Theo bài lươ ̣ng SO2 thu đươ ̣c từ phản ứng (3) gấ p lầ n từ phản ứng (1) x 18 3x 3x  2y  3x = 27x - 18 y  24x = 18y     y 24 2 Vâ ̣y x = 3, y =  oxit sắ t là Fe3O4 Câu (3,0 điể m) Khi cho A vào dung dich ̣ CuSO4 thì có các phương triǹ h phản ứng xảy lầ n lươ ̣t là : Mg + CuSO4  Fe + CuSO4   MgSO4 + Cu  (1)  FeSO4 + Cu  (2) Chấ t rắ n B gồ m Cu, có thể Fe dư, Mg dư Dung dich ̣ C gồ m : FeSO4, MgSO4, có thể có CuSO4 dư Thêm NaOH vào dung dich  Fe(OH)2  + Na2SO4 (3) ̣ C thì có các phản ứng: 2NaOH+FeSO4  2NaOH+CuSO4   Cu(OH)2  + Na2SO4 (4) 2NaOH+MgSO4   Mg(OH)2  + Na2SO4 (5) TN2 t Nung kế t tủa ngoài không khí thì có các phản ứng: Fe(OH)2 + O2   Fe2O3 + H2O (6) t0 t0 Cu(OH)2  (7) Mg(OH)2  (8)  CuO + H2O  MgO + H2O Trƣờng hơ ̣p 1: Kim loa ̣i hế t, CuSO4 dƣ Gọi số mol Fe, Mg lầ n lươ ̣t là x, y (mol) ta có: 56x + 24 y = 3,28 (gam) Chấ t rắ n B chỉ có Cu: 64.(x + y) = 4,28 (gam) Giải hệ phương trình này đươ ̣c x = 0,0524 (mol) và y = 0,0145 (mol) Khố i lươ ̣ng hỗn hơ ̣p oxit thu đươ ̣c sau các phản ứng (6), (7), (8) là: 0, 0145 mhh  mCuO  mMgO  mFe2O3  mCuO  40.0, 0524  160  mCuO  3, 256 gam  2, gam (loại) Trƣờng hơ ̣p 2: Kim loa ̣i dƣ, CuSO4 hế t.(không xảy các phản ứng (4), (7)) Gọi số mol MgSO4 và FeSO4 tạo thành từ phản ứng (1), (2) lầ n lươ ̣t là a, b (mol) Theo phản ứng (3), (5), (6), (8) khố i lươ ̣ng chấ t rắ n D thu đươ ̣c là : mD = mMgO  mFe2O3 = 40a + 80b = 2,4 (gam) Theo phương triǹ h phản ứng (1), (2) khố i lươ ̣ng kim loa ̣i tăng lên là: (64a-24a) + (64b-56b) = 40a + 8b = 4,24 - 3,28 = 0,96 (gam) Giải hệ phương trình này ta được a = b = 0,02 (mol) 1.Theo phản ứng (1) (2) ta có tổ ng số mol CuSO4 là: n CuSO4 = 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol) 0, 04  0,1(M) 0, Theo phản ứng (1) (2) ta có tổ ng số mol Cu ta ̣o là: 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol) Vâ ̣y m Cu = 0,04.64 = 2,56 (gam) vâ ̣y khố i lươ ̣ng kim loa ̣i dư là : 4,24 - 2,56 = 1,68 (gam) kim loa ̣i dư này phải là Fe dư vì phản ứng (2) xảy sau mà thực tế đã xảy có 0,02 mol Fe tham gia phản ứng Vâ ̣y khố i lươ ̣ng kim loa ̣i phản ứng là 3,28 - 1,68 = 1,6 (gam) 2,8 100%  85,37% Khố i lươ ̣ng Fe ban đầ u là: 1,68 + 0,02.56 = 2,8 (gam)  %mFe  3, 28 %mMg = 100% - 85,37% = 14,63% Vâ ̣y CMCuSO  Giáo viên: Nguyễn Vân Lưỡng trường THCS khiế u Nguyễn Cao - Quế Võ - Bắ c Ninh 12:30 PM 14/4/2010 Chấ t rắ n B ta ̣o có 0,03 mol Fe và 0,04 mol Cu Các phản ứng xảy Fe + H2SO4 đ/n  (9)  Fe2(SO4)3 + SO2  + H2O (mol) 0,03 0,045 Cu + H2SO4 đ/n  (10)  CuSO4 + SO2  + H2O (mol) 0,04 0,04 Thể tích SO2 (đktc) thu đươ ̣c là: (0,045 + 0,04).22,4 = 1,904 (lít) Câu (3,0 điể m) 1.Theo bài oxit X có 80% khố i lươ ̣ng là kim loa ̣i Gọi X là M2On 2M ta có %mM =  M = 32n 100% = 80% 2M  16n Vì n là hóa trị của kim loại M nên giá trị nhất phù hợp là n = 2, M = 64 Vâ ̣y X là CuO Các phương trình phản ứng xảy ra: t0 CuO + H2  (1)  Cu + H2O CuO + HNO3  (2)  Cu(NO3)2 + H2O Cu + HNO3   Cu(NO3)2 + 2NO  + H2O (3) Vì muối sinh là Cu(NO3)2 nên muố i thu đươ ̣c có thể là Cu(NO3)2 nH2O Theo phương trình phản ứ ng (1), (2), (3) thì ở phản ứng (1) CuO dư hay hế t thì cuố i cùng đề u ta ̣o muố i Cu(NO3)2 nên ta có: a n Cu(NO3 )2  n CuO  (mol) Vâ ̣y khố i lươ ̣ng muố i Z là 80 a n =  muố i Z là Cu(NO3)2 3H2O n Cu(NO3 )2 nH2O  (188  18n)  3, 025.a (gam)  80 Theo phương triǹ h phản ứng (1) khố i lươ ̣ng chấ t rắ n giảm chiń h là khố i lươ ̣ng O đã bi ̣H lấ y từ CuO (bấ t kể phản ứng đó có hiê ̣u suấ t thế nào , chấ t nào dư) Vâ ̣y m O = a - b (gam) Cũng theo phương trình phản ứng (1) số mol Cu tạo bằng số mol O đã bị H2 lấ y tức là ta có : ab 2 a b a b nCu = nO = (mol) Theo phản ứng (3) thì nNO = n Cu   (mol) 3 16 24 16 ab Vâ ̣y thể tić h NO thu đươ ̣c ở đktc là : VNO = 22, 4.( )  0,933.(a  b) (lit) 24 Câu (3,0 điể m) Các phương trình phản ứng xảy ra: H2SO4 dac  CxHyCOO CnH2n+1 + H2O (1) CxHyCOOH + CnH2n+1OH  1700 C Hỗn hơ ̣p X tác du ̣ng với nNaOH = 0,15.1 = 0,15 (mol), chỉ có axit và este phản ứng CxHyCOOHdư + NaOH  (2)  CxHyCOONa + H2O CxHyCOO CnH2n+1 + NaOH  (3)  CxHyCOONa + CnH2n+1OH Theo các phản ứng (1), (2), (3) thì sau quá trình biến đổi toàn bộ axit ban đầu đều biến thành muối toàn bộ rượu ban đầu đều biến thành rượu sau phản ứng với n axit = nmuố i, nrươ ̣u bd = nrươ ̣u sau pứ Khi hóa 3,84 gam rươ ̣u thì thu được thể tích đúng bằng thể tích của 3,36 gam N2 ở cùng 3,36 điề u kiê ̣n nên ta có số mol của chúng bằ ng Vâ ̣y n rươ ̣u = n N2   0,12(mol) 28 3,84 Khố i lươ ̣ng mol của rươ ̣u là: nrươ ̣u =  14n+18 = 32 n=1 đó là CH3OH  32 0,12 Theo các phản ứng (1), (2), (3) thì nNaOH = naxit bđ = nmuố i = 0,15 (mol) Gọi số mol este tạo thành phản ứng (1) là a (mol) Thì theo phản ứng (3) số mol NaOH , CxHyCOONa, CnH2n+1OH đề u là a (mol) Số mol rươ ̣u dư sau phản ứng (1) là 0,12-a (mol) Ở phản ứng (2) số mol NaOH là 0,15-a (mol) nên ở phản ứng (2) có số mol NaOH , CxHyCOOH, CxHyCOONa đề u là 0,15-a (mol) Giáo viên: Nguyễn Vân Lưỡng trường THCS khiế u Nguyễn Cao - Quế Võ - Bắ c Ninh 12:30 PM 14/4/2010 Vâ ̣y 13,2 gam hỗn hơ ̣p X có chứa 0,12-a (mol) CH3OH dư, 0,15-a (mol) CxHyCOOH dư, a mol CxHyCOO CH3 8, 28 12, 768 Khi đố t cháy 13,2 gam X cho n CO2   0, 46 (mol)  0,57 (mol) , n H2O  18 22, mX = 32.(0,12-a) + (0,15-a).(12x+y+45) +a.(12x+y+59) = 13,2 (gam)  3,84 - 32a +1,8x +0,15y + 6,75 -12ax - ay - 45a + 12ax + ay + 59a = 13,2  1,8x +0,15y -18a = 2,61 (I) Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đốt cháy x thì toàn bộ C tạo CO 2, H ta ̣o H2O nên có n CO2  n C  1.(0,12  a)  (x  1).(0,15  a)  (x  2).a  0,57 (mol)  0,12 -a + 0,15x - ax + 0,15 - a + ax + 2a = 0,57  0,15x = 0,3  x = y 1 y3 n H2O  n H  2.(0,12  a)  (0,15  a)  a  0, 46 (mol) 2  0,24 - 2a + 0,075y + 0,075 - 0,5ay - 0,5a + 0,5ay + 1,5a = 0,46  0,075 y -a = 0,145 (II) 0,15y  18a  0,99 y  Thay x = vào (I) ta có ̣ phương triǹ h    0, 075y  a  0,145 a  0, 08 Vâ ̣y CTPT của axit là : C2H3COOH, CTCT là: CH2 = CH - COOH Trong 13,2 gam hỗn hơ ̣p X có chứa 0,04 mol CH3OH, 0,07 mol C2H3COOH và 0,08 mol C2H3COO CH3 H2SO4 dac  C2H3COOCH3 + H2O Phản ứng este hóa là: C2H3COOH + CH3OH  1700 C (mol ban đầ u) 0,15 0,12 0 (mol phản ứng) 0,08 0,08 0 (mol sau phản ứng) 0,07 0,04 0,08 0,08 Nế u hiê ̣u suấ t phản ứng là 100% thì CH3OH hế t nên ta tiń h hiệu suất theo chất này 0, 08 1.Hiê ̣u suấ t phản ứng este hóa là: H% = 100%  66, 67% 0,12 Số mol muố i C2H3COONa bằ ng số mol C2H3COOH ban đầ u nên nó là 0,15 (mol) b = mC2H3COONa  0,15.94  14,1 (gam) 2.Công thức phân tử của rươ ̣u là CH 3OH, của axit là C2H3OH 1, 28 Trong X chứa: mCH3OH  0,04.32  1, 28 (gam)  %mCH3OH  100%  9, 697% 13, 5, 04 mC2H3COOH  0,07.72  5,04 (gam)  mC2H3COOH  100%  38,182% 13, Và %mC2H3COOCH3  100%-(9,697%+38,182%)=52,121% Câu (3,0 điể m) 1.Vì đố t cháy hoàn toàn chấ t hữu X chỉ thu đươ ̣c CO 2, H2O theo tỷ lê ̣ mol là : nên X chỉ chứa C, H, O với số nguyên tử H gấ p đôi số nguyên tử C Đặt CTPT của X là : CxH2xOy vì bài không n , m, V của bấ t kỳ mô ̣t chấ t cu ̣ thể nào nên để đơn giản mà không mất tính tổng quát của bài tập ta coi n X = (mol) thì ta có phản ứng cháy 3x  2y t0  x CO2 + x H2O CxH2xOy + ( ) O2  (1) 3x  2y (mol) x x 3x  2y Theo bài ta có tỷ lê ̣ ( + ) : 2x = :  6x = + 6x + 2y  y=2 Trong X la ̣i có: mO : (mC + mH) = 32 : 14 x = :  x=4 Vâ ̣y CTPT của X là C 4H8O2 Giáo viên: Nguyễn Vân Lưỡng trường THCS khiế u Nguyễn Cao - Quế Võ - Bắ c Ninh 12:30 PM 14/4/2010 2.X có CTPT là C4H8O2 mà lại là đơn chức nên nó là axit hoặc este nó có các CTCT là: CH3-CH2-CH2-COOH; (CH3)2CH-COOH; H-COO- CH2-CH2-CH3; H-COO- CH(CH3)2; CH3-COO-CH2-CH3; CH3-CH2-COO-CH3 Câu (4,0 điể m) Vì A phản ứng với kiềm tạo rượu và muối nên A là este Do rươ ̣u có nhóm -OH mà A la ̣i có nguyên tử O nên A không thể là : R’(COO R )3 vì lúc này A có O vì vâ ̣y A phải là : R’(OH)(OOC R )2 đó R’ là gố c hidrocacbon của rươ ̣u , R là gốc hidrocacbon trung biǹ h của axit Phương trình phản ứng xảy ra: t0 R’(OH)(OOC R )2 + NaOH   R’(OH)3 + R COONa (1) Số mol muố i Na ta ̣o phải bằ ng vì gố c R’ liên kế t với mỗi gố c axit là gố c 1, 76 Khố i lươ ̣ng mol trung biǹ h của muố i là: M   R + 67 = 88  R = 21  88 0, 02 Vâ ̣y muố i có gố c có R < 21 đó là H- hay CH3Trƣờng hơ ̣p 1: Mô ̣t hai muố i ta ̣o là HCOONa số mol của HCOONa là 0,01 (mol) Muố i còn la ̣i RCOONa cũng có số mol là 0,01 (mol) Khố i lươ ̣ng mol trung bình của muố i là: 68.0, 01  (R  67).0, 01  R = 41 (gố c CH2=CH-CH2- hay CH3-CH=CH-) M  88 0, 02 Công thức của A có da ̣ng R’ (OH)(OOCH)(OOCC3H5) Do A là C8H12O5 nên R’ là C3H5 tức rươ ̣u là C3H5(OH)3 Các CTCT có thể có của A là: CH2(OH)-CH(OOCH)-CH2(OOCC3H5); CH2(OOCH)-CH(OH) -CH2(OOCC3H5); CH2(OOCH)- CH(OOCC3H5) -CH2(OH); Trƣờng hơ ̣p 2: Mô ̣t hai muố i ta ̣o là CH3COONa số mol của CH3COONa là 0,01 (mol) Muố i còn la ̣i RCOONa cũng có số mol là 0,01 (mol) Khố i lươ ̣ng mol trung bình của muố i là: 82.0, 01  (R  67).0, 01  R = 27 (gố c CH2=CH-) M  88 0, 02 Công thức của A có da ̣ng R’ (OH)(OOCCH3)(OOCC2H3) Do A là C8H12O5 nên R’ là C3H5 tức rươ ̣u là C3H5(OH)3 Các CTCT có thể có của A là : CH2(OH)-CH(OOCCH3)-CH2(OOCC2H3); CH2(OOCCH3)-CH(OH)-CH2(OOCC2H3); CH2(OOCCH3)-CH(OOCC2H3)-CH2(OH); Giáo viên: Nguyễn Vân Lưỡng trường THCS khiế u Nguyễn Cao - Quế Võ - Bắ c Ninh ... 0,07.72  5,04 (gam)  mC2H3COOH  100%  38,182% 13, Va %mC2H3COOCH3  100%- (9, 697 %+38,182%)=52,121% Câu (3,0 điể m) 1.Vì đố t cháy hoa n toàn chấ t hữu X chỉ thu đươ ̣c CO 2, H2O theo... + H2O (3) Vì muối sinh là Cu(NO3)2 nên muố i thu đươ ̣c có thể là Cu(NO3)2 nH2O Theo phương trình phản ứ ng (1), (2), (3) thi ở phản ứng (1) CuO dư hay hế t thi cuố i cùng đề... bộ axit ban đầu đều biến thành muối toàn bộ rượu ban đầu đều biến thành rượu sau phản ứng với n axit = nmuố i, nrươ ̣u bd = nrươ ̣u sau pứ Khi hóa 3,84 gam rươ ̣u thi thu