Đề và đáp án thi HSG Lớp 9 môn Hoá

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH MÔN: HÓA HỌC ĐỀ SỐ Thời gian: 120 phút Sở GD&ĐT Nghệ An Câu I (4,0 điểm) 1/ Chọn chất rắn khác mà cho chất tác dụng với dung dịch HCl có chất khí khác thoát Viết phương trình phản ứng minh hoạ 2/ Cho sơ đồ phản ứng hoá học sau đây: X1 + X2 → Na2CO3 + H2O X3 + H2O điện phân dung dịch X5 + X2 → X6 + H2O X2 + X4 + H2 có màng ngăn X6 + CO2 + H2O → X7 + X1 X5 điện phân nóng chảy Criolit X8 + O2 Chọn chất X1, X2, X3, X5, X6, X7, X8 thích hợp hoàn thành phương trình hoá học phản ứng 3/ Em đề xuất thêm phản ứng khác để trực tiếp điều chế X2 Câu II (3,0 điểm) Cho 26,91 (g) kim loại M vào 700 ml dung dịch AlCl 0,5M, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu V lít H2 (đktc) 17,94 (g) kết tủa Xác định kim loại M giá trị V Câu III (6,0 điểm): Chia 80 (g) hỗn hợp X gồm sắt oxit sắt thành hai phần nhau: TaiLieu.VN Page Hoà tan hết phần I vào 400 (g) dung dịch HCl 16,425% dung dịch A 6,72 lít khí H2 (đktc) Thêm 60,6 (g) nước vào A dung dịch B, nồng độ % HCl dư B 2,92% 1/ Tính khối lượng chất hỗn hợp X xác định công thức oxit sắt 2/ Cho phần II tác dụng vừa hết với H 2SO4 đặc nóng pha loãng dung dịch sau phản ứng nước, ta thu dung dịch E chứa Fe2(SO4)3 Cho 10,8 (g) bột Mg vào 300 ml dung dịch E khuấy kĩ, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 12,6 (g) chất rắn C dung dịch D Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi m (g) chất rắn F (trong điều kiện thí nghiệm BaSO4 không bị phân huỷ) Tính CM dung dịch E giá trị m Câu IV (4,0 điểm) 1/ Viết phương trình hóa học (ở dạng công thức cấu tạo thu gọn) thực biến hóa theo sơ đồ sau: (1) (2) Axetilen (4) (3) P.V.C Etilen (6) Vinylclorua (5) ĐicloEtan (8) (7) Etan Etylclorua 2/ Cho vào bình kín hỗn hợp số mol C 5H12 Cl2 tạo điều kiện để phản ứng xảy hoàn toàn thu sản phẩm hữu mà phân tử chứa nguyên tử Clo Viết công thức cấu tạo có sản phẩm hữu Câu V (3,0 điểm) Đốt cháy hoàn toàn (g) hỗn hợp X gồm C 2H2, C3H6, C2H6 Hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào lít dung dịch Ca(OH) 0,02 M thu (g) kết tủa Mặt TaiLieu.VN Page khác 3,36 lít hỗn hợp X (đktc) làm màu tối đa 200 ml dung dịch Br 0,5 M Tính thể tích khí có (g) hỗn hợp X Cho: H = 1; Li = 7; C = 12, O = 16; Na = 23; Mg = 24; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Fe = 56; Cu = 64; Br = 80; Ba= 137 - - - Hết - - - Họ tên thí sinh: Số báo danh: TaiLieu.VN Page Cõu Nội dung I Điểm 4,0 Cỏc chất rắn cú thể chọn là: 1,75 Zn; FeS; Na2SO3; CaCO3; MnO2; CaC2; Al4C3 pthh cho 0,25 Cỏc ptpư: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + H2O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O t MnO2 + 4HCl đặc  → MnCl2 + Cl2 + 2H2O CaC2 + 2HCl → CaCl2 + C2H2 Al4C3 + 12HCl→ 4AlCl3 + 3CH4 Cỏc chất thớch hợp với X1, X2, X3, X5, X6, X7, X8 cú thể là: X1: NaHCO3, X2: NaOH, X3: NaCl, X5: Al2O3, X6: NaAlO2, X7: Al(OH)3, X8: Al Cỏc phương trỡnh húa học là: NaHCO3 + NaOH → 1,25 pthh cho 0,25 Na2CO3 + H2O 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O→ Al(OH)3 + NaHCO3 đpnc 2Al2O3 TaiLieu.VN criolit 4Al + 3O2 Page Để trực tiếp điều chế NaOH ta cú thể sử dụng thờm cỏc phản ứng: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 Na2O + H2O → 2NaOH Na2CO3 + Ba(OH)2→ Hoặc: 2NaHCO3 + Ba(OH)2 2NaOH + H2O pthh cho 0,25 2NaOH + BaCO3 → dư BaCO3 + II 3,0 Cỏc phương trỡnh húa học:(n hoỏ trị R; Đặt khối lượng mol M M) 2M + 2n H2O (1) → 2M(OH)n + nH2 → 3M(OH)n + n AlCl3 3MCln (2) Cú thể: (3) 0,5 M(OH)n + n Al(OH)3 → n Al(OH)3 + M(AlO2)n + 2n H2O n AlCl3 = 0,7.0,5 = 0,35 (mol), n Al(OH)3 = 17,94 = 78 0,23 (mol) Bài toỏn phải xột trường hợp: TH1: AlCl3 chưa bị phản ứng hết (2) ↔ khụng cú phản ứng (3) 1,0 3 0,69 Từ (2): n M(OH)n = n Al(OH) = 0, 23 = n TaiLieu.VN n n Page Từ (1): n M = n M(OH) = n ⇒ ta cú pt: 0,69 n 0,69 M M = 26,91 → = 39 n n Với n = → M = 39 → M là: K Với n = → M = 78 → loại 2 Theo (1): n H = n K = 0,69 = 0,345 (mol) → V = 8,268 lớt TH2: AlCl3 phản ứng hết (2), M(OH)n dư ↔ cú phản ứng (3) 1,5 Từ (2): n Al(OH) = n AlCl = 0,35 (mol) 3 3.0,35 1,05 = Từ (2): n M(OH) phản ứng = n AlCl = n n n n Theo n Al(OH) = 0, 23 → n Al(OH) bị tan (3) = 0,35 – 0,23 = 0,12 (mol) 3 1 0,12 Từ (3): n M(OH) dư = n Al(OH) = 0,12 = (mol) n n → Tổng n M(OH)n = → ta cú pt: n n 0,12 1,05 1,17 + = (mol) n n n 1,17 M M = 26,91 → = 23 n n → n = → M = 23 → M Na n = → M = 46 → loại 2 Theo (1): n H = n Na = 1,17 = 0,585 TaiLieu.VN Page → V = 13,104 lớt III 6,0 Đặt cụng thức oxit sắt FexOy 1,0 Cỏc phương trỡnh hoỏ học: → Fe + 2HCl FexOy + 2yHCl FeCl2 + H2 (1) → xFeCl 2y + yH2O (2) x 400.16, 425 6,72 = 1,8 (mol); n H2 = = 0,3 100.36,5 22, nHCl ban đầu = (mol) mddB = 400 + 40 – 0,3.2 + 60,6 = 500 (g) 2,92.500 = 0, (mol) 100.36,5 → nHCl dư = → nHCl phản ứng (1) (2) = 1,8 – 0,4 = 1,4 (mol) Từ (1): nHCl = 2n H = 2.0,3 = 0,6 (mol) Từ (1): nFe = n H = 0,3 (mol) → mFe = 0,3.56 = 16,8 (g) → m Fex Oy = 40 – 16,8 = 23,2 (g) → nHCl (2) = 1,4 – 0,6 = 0,8 (mol) Từ (2): n Fe O = x → ta cú: y 1,0 0, 0,8 = 2y y 0, x (56x + 16y) = 23, → = y y Vậy cụng thức FexOy Fe3O4 TaiLieu.VN Cỏc pthh: 0,5 Page 2Fe + 6H2SO4đ 6H2O (1) → Fe2(SO4)3 → 2Fe3O4 + 10H2SO4đ SO2 + 10H2O (2) Fe2(SO4)3 + 3Mg → Cú thể: Fe + Fe2(SO4)3 → → (5) BaSO4 + Fe(OH)2 (7) FeO + H2O (8) t  → t hoặc: 4Fe(OH)2 + O2  → (9) n Mg = (4) BaSO4 + Mg(OH)2 MgO + H2O Cú thể: Fe(OH)2 + 3Fe2(SO4)3 + 3FeSO4 Cú thể: Ba(OH)2 + FeSO4 (6) → 3SO2 2Fe + 3MgSO4 (3) Ba(ỌH)2 + MgSO4 → Mg(OH)2 + 2Fe 2O3 + 4H2O 0,5 10,8 = 0, 45 (mol) 24 Xột trường hợp 1: Mg chưa phản ứng hết, Fe 2(SO4)3 hết (3) ⇔ khụng cú (4,6,8,9) Đặt: n Fe (SO )3 300ml ddE x Từ (3): nMg phản ứng = 3x → nMg cũn lại = 0,45 – 3x Từ (3): nFe = 2x → mFe = 2x.56 Ta cú pt: (0,45 – 3x).24 + 2x.56 = 12,6 → x = 0,045 (mol) → CM Fe2(SO4)3 ddE = TaiLieu.VN 0,045 = 0,15(M) 0,3 Page Khi đú ddD cú: MgSO4 kết tủa gồm BaSO4 Mg(OH)2 Từ (3): n MgSO = 3n Fe (SO 4 )3 0,5 = 3.0,045 = 0,135 (mol) Từ (5): n BaSO = n MgSO = 0,135 (mol) 4 Từ (7): n MgO = n Mg(OH) = 0,135 (mol) Giỏ trị m trường hợp = 0,135.233 + 0,135.40 = 36,855 (g) Xột trường hợp 2: Mg hết, Fe 2(SO4)3 sau phản ứng (3) cũn dư: 1,0 ↔ (4,6,7) (4,6,8) xảy Từ (3): n Fe (SO ) 3 1 = n Mg = 0, 45 = 0,15 (mol) 3 Từ (3): n Fe = n Mg = 0, 45 = 0,3 (mol) ↔ 16,8 (g) Theo khối lượng chất rắn cú 12,6 (g) nhỏ 16,8 (g) chứng tỏ (4) cú xảy khối lượng Fe bị hoà tan (4) = 16,8 – 12,6 = 4,2 (g) ↔ 0,075 (mol) → từ (4): n Fe2 (SO4 )3 = nFe bị hoà tan = 0,075 (mol) → Tổng n Fe2 (SO4 )3 300 ml ddE trường hợp = 0,15 + 0,075 = 0,225 (mol) Vậy C M dung dịch E = 0, 225 = 0,75(M) 0,3 Khi đú: Kết tủa thu cho dung dịch D phản ứng với Ba(OH)2 gồm: BaSO4, Mg(OH)2, Fe(OH)2 1,0 Với : n MgSO (3) = nMg = 0,45 (mol) Từ (4): n FeSO = 3nFe= 3.0,075 = 0,225 (mol) TaiLieu.VN Page Từ (5): n BaSO = n Mg(OH) = n MgSO = 0, 45 (mol) 4 Từ (6): n BaSO = n Fe(OH) = n FeSO = 0, 225 (mol) 4 → Số mol kết tủa là: n BaSO4 = 0,45 + 0,225 = 0,675 (mol) n Fe(OH)2 = 0,225 (mol), n Mg(OH) = 0,45 (mol) Khi nung kết tủa trờn ta lại phải xột trường hợp: 0,25 a) Nếu nung chõn khụng: Từ (7): n MgO = n Mg(OH) = 0, 45 (mol) Từ (8): n FeO = n Fe(OH) = 0, 225 (mol) Giỏ trị m trường hợp = 0,675.233 + 0,45.40 + 0,225.72 = 191,475 (g) b) Nếu nung khụng khớ: 0,25 Từ (9): n Fe O = n Fe(OH) = 0, 225 = 0,1125 (mol) Vậy giỏ trị m trường hợp là: 0,675.233 + 0,45.40 + 0,1125.160 = 193,275 (g) IV 4,0 1) Cỏc ptpư: t , Pd HC ≡ CH + H2 t , Ni H2C = CH2 + H2 H3C – CH3 (2) t TaiLieu.VN H2C = CH2 (1) Mỗi pthh cho 0,25 Page 10 HC ≡ CH + HCl (3) H 2C = CHCl t , xt n(H2C = CHCl) (4) [H 2C - CHCl]n H2C = CH2 + Cl2 ClH2C – CH2Cl (5) t , xt H2C = CHCl + HCl (6) ClH 2C – CH2Cl as H3C – CH3 + Cl2 (7) CH – CH2Cl + HCl H2C = CH2 + HCl (8) CH – CH2Cl 2) Cỏc cụng thức cấu tạo cú thể cú cỏc sản phẩm hữu là: CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2Cl Mỗi ctct cho 0,25 CH3 – CH2 – CH2 – CHCl – CH3 CH3 – CH2 – CH2Cl – CH2 – CH – CH3 CHCl – CH2 – CH3 CH3 CH3 – CH2 – CH– CH2Cl CH TaiLieu.VN Page 11 CH3 – CHCl – CH – CH3 CH3 CH3 CH3 – CH2 – CCl– CH3 CH3 – C – CH2Cl CH3 CH3 V 3,0 to Cỏc phương trỡnh hoỏ học: 2C2H2 + 5O2 2H2O (1) 2C3H6 + 9O2 6H2O (2) 0,5 to to 2C2H6 + 7O2 6H2O (3) 4CO2 + 46CO2 + 4CO2 + CO2 + Ca(OH)2 H2O (4) Cú thể: 2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + Ca(HCO3)2 C2H2 + 2Br2 (5) C2H2Br4 (6) C3H6 + Br2 C3H6Br2 (7) n Ca (OH)2 = 0,04 (mol), n CaCO3 = 0,01 (mol) 0,5 n Br2 = 0,1 (mol), nX thớ nghiệm = 0,15 (mol) Đặt n C H , n C H , n C H (g) hỗn hợp X x, TaiLieu.VN 6 Page 12 y, z (x, y, z > 0) Ta cú pt khối lượng: 26x + 42y + 30z = (a) Từ (1) n CO =2x, từ (2): n CO =2y, từ (3): n CO =2z 2 (*) đõy phải xột trường hợp: 0,5 TH1: Ca(OH)2 dư ↔ khụng cú phản ứng (5) từ (4): n CO = n CaCO = 0,01 (mol) → nC = 0,01 (mol) ↔ 0,12 (g) → mH (g) X = – 0,12 = 0,88 (g) > 0,12 (g) (vụ lớ vỡ hỗn hợp X chất cú mC > mH) TH2: CO2 dư ↔ phản ứng (5) cú xảy 0,5 Từ (4): n CO = n Ca (OH) = n CaCO = 0,01 (mol) 2 → n Ca (OH)2 (5) = 0,04 – 0,01 = 0,03 (mol) Từ (5): n CO = n Ca (OH) = 2.0,03 = 0,06 2 → tổng n CO2 = 0,06 + 0,01 = 0,07 (mol) (**) Từ (*) (**) ta cú phương trỡnh theo CO2: 0,5 2x + 3y + 2z = 0,07 (b) Từ (6): n Br = n C H = 2x, từ (7): n Br = n C H = y 2 2 Kết hợp (5) (6) ta thấy: Cứ x + y +z mol hỗn hợp X làm màu tối đa 2x + y mol Br2 Vậy 0,15 mol hỗn hợp X làm màu tối đa 0,1 mol Br2 → ta cú pt: (x + y + z) 0,1 = (2x + y).0,15 (c) TaiLieu.VN Page 13 Giải hệ phương trỡnh (a), (b), (c) ta được: x = 0,005; y = 0,01; z = 0,015 0,5 Vậy (g) hỗn hợp X cú VC2 H2 = 0,005.22,4 = 0,112 (lớt) VC3H6 = 0,01.22,4 = 0,224 (lớt) VC2 H6 = 0,015.22,4 = 0,336 (lớt) TaiLieu.VN Page 14