Năm học: 2016-2017 ĐỀ THI OLYMPIC Mơn: Hóa học 10 - Thời gian làm bài: 90 phút Trường THPT Đa Phúc Câu (3,0 điểm) Trong phân tử MX2 có tổng số hạt p, n, e 164 hạt, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 52 hạt Số khối nguyên tử M lớn số khối nguyên tử X Tổng số hạt p,n,e nguyên tử M lớn nguyên tử X hạt Xác định vị trí nguyên tố M, X Bảng tuần hoàn? Câu (4,0 điểm) Hoàn thành cân phản ứng hóa học sau theo phương pháp thăng electron: a) Mg + HNO3 Mg(NO3)2 + N2O + N2 + NH4NO3 + H2O (biết tỉ lệ mol N2O : N2 : NH4NO3 : 2: 1) b) M2(CO3)n + HNO3 đặc, nóng M(NO3)m + NO2 + CO2 + H2O c) CuFeSx + O2 Cu2O + Fe3O4 + SO2↑ d) Fe3O4 + HNO3 NxOy + … Câu (3,0 điểm) Từ KMnO4, NaHCO3, Fe, CuS, NaHSO3, FeS2 dung dịch HCl đặc điều chế khí gì? Viết phương trình hố học Khi điều chế khí thường có lẫn nước, để làm khơ tất khí hố chất nên chọn chất số chất sau đây: CaO, CaCl2 khan, H2SO4 đặc, P2O5 , NaOH rắn Giải thích (Khơng cần viết phương trình hố học) Câu (5,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe kim loại M (hóa trị n khơng đổi) Hòa tan hồn tồn m gam X dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư dung dịch A V lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Hấp thụ hoàn toàn lượng SO2 500 ml dung dịch NaOH 0,2M dung dịch chứa 5,725 gam chất tan Thêm vào m gam X lượng M gấp đôi lượng M ban đầu hỗn hợp Y Cho Y tan hết dung dịch HCl 1,736 lít H2 (đktc) Thêm lượng Fe vào m gam X để hỗn hợp Z chứa lượng sắt gấp đơi lượng sắt có X Cho Z tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư dung dịch B chứa 5,605 gam muối a) Viết phương trình hóa học phản ứng xảy b) Tính V c) Tìm kim loại M thành phần % theo khối lượng kim loại X Câu (5,0 điểm) Dung dịch X dung dịch HCl Dung dịch Y dung dịch NaOH Cho 60 ml dung dịch X vào cốc chứa 100 gam dung dịch Y, tạo dung dịch chứa chất tan Cô cạn dung dịch thu 14,175 gam chất rắn Z Nung Z đến khối lượng khơng đổi, lại 8,775 gam chất rắn a) Tìm nồng độ mol/l dung dịch X, nồng độ phần trăm dung dịch Y công thức Z b) Cho 16,4 gam hỗn hợp X1 gồm Al, Fe vào cốc đựng 840 ml dung dịch X Sau phản ứng thêm tiếp 1600 gam dung dịch Y vào cốc Khuấy cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa đem nung khơng khí đến khối lượng không đổi thu 13,1 gam chất rắn Y1 Tìm thành phần phần trăm theo khối lượng kim loại hỗn hợp X1 000 (Cho nguyên tử khối nguyên tố: H=1, C=12, O =16, Mg=24, Al=27, S=32, Cl=35.5, Ca=40, Fe=56, Cu=64, Zn=65) Chú ý: Học sinh khơng sử dụng bảng tuần hồn Cán coi thi khơng giải thích thêm Trường THPT Đa Phúc Năm học: 2016-2017 HƯỚNG DẪN CHẤM OLYMPIC Mơn: Hóa học 10 - Câu (3 điểm) ĐÁP ÁN Gọi số p n M X Z,N,Z’,N’ ta có hệ phương trình: (2Z+N) + 2(2Z’+N’) = 164 (2Z+4Z’) – (N+2N’) = 52 (Z+N) – (Z’+N’) = (2Z+N) – (2Z’+N’) = Giải hệ phương trình Z = 20, Z’ = 17 Cấu hình electron: Z = 20: 1s22s22p63s23p64s2 → M thuộc ô số 20, chu kỳ 4, nhóm IIA BTH Z’ = 17: 1s22s22p63s23p5 → X thuộc ô số 17, chu kỳ 3, nhóm VIIA BTH ĐIỂM 1,0 1,0 1,0 Câu (4 điểm) a) Mg + HNO3 ĐÁP ÁN Mg(NO3)2 + N2O + N2 + NH4NO3 + H2O ĐIỂM (biết tỉ lệ mol N2O : N2 : NH4NO3 1: : 1) 18 Mg0 Mg 2 + 2e N 5 + 36 e N O + 2N2 + N 3 1 1,0 18Mg + 44HNO3 18Mg(NO3)2 + N2O + 2N2 + NH4NO3 + 20H2O b) M2(CO3)n + HNO3 đặc, nóng M(NO3)m + NO2 + CO2+ H2O 2M+n M+m + 2(m-n) e N+4 2(m-n) N+5 + 1e 1,0 M2(CO3)n + (4m-2n)HNO3 đặc, nóng 2M(NO3)m + 2(m-n)NO2 + nCO2+(2m-n)H2O c) CuFeSx + O2 Cu2O + Fe3O4 + SO2↑ +2 3Cu + 3e 3Cu+1 3x S-4/x 3xS+4 + 12(x+1)e 3Fe+2 3Fe+8/3+ 2e CuFeSx 3Cu+1+ 3Fe+8/3+ 3xS+4 + (12x+11)e O2 + 4e 2O-2 (12x+11) 1,0 12 CuFeSx + (11+12x) O2 6Cu2O + 4Fe3O4 + 12xSO2 d) Fe3O4 + HNO3 NxOy + Fe(NO3)3 + H2O (5x-2y) 3Fe+8/3 3Fe+3 + 1e 1,0 xN+2y/x xN+5 + (5x-2y)e (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 NxOy + (15x-6y)Fe(NO3)3 + (23x-9y)H2O Câu (3 điểm) ĐÁP ÁN - Các khí điều chế gồm O2, H2S, Cl2, CO2, SO2 ĐIỂM 1,0 - Các phương trình hố học: o t 2KMnO4 K2MnO4 1,5 + MnO2 + O2 NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 2KMnO4 + 16HCl 5Cl2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O NaHSO3 + HCl NaCl + H2O + SO2 FeS2+ 2HCl FeCl2 + H2S + S - Để làm khơ tất khí mà dùng hố chất ta chọn CaCl2 khan Vì có CaCl2 khan hấp thụ nước mà khơng tác dụng với khí 0,5 Câu (5 điểm) ĐÁP ÁN a) Các phương trình phản ứng: *) Hỗn hợp X + H2SO4 đặc nóng: 2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O 2M + 2nH2SO4 M2(SO4)n + n SO2 + 2nH2O ĐIỂM (1) (2) 0,5 Khí SO2 sinh tác dụng với dung dịch NaOH xảy phản ứng: SO2 + NaOH NaHSO3 (3) SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O (4) 0,5 *) Hỗn hợp Y tan hết dung dịch HCl: Fe + HCl FeCl2 + H2 (5) 2M + 2n HCl 2MCln + nH2 0,25 (6) *) Z tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 2M + n H2SO4 M2(SO4)n + nH2 b) Tính V: (7) (8) 0,25 Ta có nNaOH = 0,5.0,2 = 0,1 mol Xét trường hợp xảy phản ứng (3) (4), NaOH hết: Đặt nSO2 (3) a(mol) ; nSO2 (4) b(mol) n NaOH a 2b 0,1mol m chat tan 104.a 126.b 5,725gam 0,75 a = - 0,014 < (loại) Xét trường hợp xảy phản ứng (4), NaOH dư: Đặt nSO2 (4) d(mol) nNaOH dư = 0,1 – 2d mol m chất tan = 126.d + 40.(0,1 - 2d) = 5,725 gam d = 0,0375 mol Vậy VSO2 = 0,0375 22,4 = 0,84 lít c) Đặt số mol Fe M m gam X là: x y mol n Theo (1) (2) nSO2 x y 0,0375mol 2 Theo đề bài, hỗn hợp Y có nFe = x mol; nM = 3y mol n Theo (5), (6) ta có nH2 x 2y 0,0775mol Theo đề bài, hỗn hợp Z có nFe = 2x mol; nM = y mol 0,75 (*) (**) Theo (7) (8) có: nFeSO4 nFe 2xmol ; nM (SO4 )n Khối lượng muối: mmuối = 152.2x + (2M + 96n) y nM mol 2 y = 5,605 gam 304.x + M.y + 48.ny = 5,605 gam Từ (*), (**), (***) ta có: x = 0,01; M.y = 0,405; n.y = 0,045 M M.y 0,405 9 n n.y 0,045 Xét: n M (g/mol) (loại) 18 (loại) (***) 1,0 27 (M Al) y = 0,015 mol Vậy kim loại M Al thành phần % theo khối lượng kim loại X: 56x %mFe(trongX) 100% 58,03% 56x 27y %mAl (trongX) 27x 100% 41,97% 56x 27y 1,0 Câu (5 điểm) ĐÁP ÁN HCl + NaOH NaCl + H2O a) ĐIỂM o t NaCl.nH2O Dd NaCl Z o t NaCl + n H2O NaCl.nH2O Do dung dịch thu chứa chất tan nên HCl NaOH phản ứng vừa đủ với Có: nHCl = nNaOH = nNaCl = 8,775: 58,5 = 0,15 mol 0,15 = 2,5M 0,06 0,15×40 C%(NaOH) = ×100% = 6% 100 CM (HCl) = 0,5 0,5 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: nH2O = 14,175 - 8,775 = 5,4 gam; nH2O = 0,3 mol => n = 0,3: 0,15 = 2; Vậy công thức Z NaCl.2H2O b) Số mol HCl có 840 ml dung dịch X: nHCl = 0,84.2,5 = 2,1 mol 1,0 Số mol NaOH có 1600 gam dung dịch Y: n NaOH 1600 2,4 mol 100 40 Al + HCl AlCl3 + 3/2 H2 (1) 3a a Fe + HCl FeCl2 + H2 (2) b 2b b Giả sử X1 có Al Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Al là: a nHCl 0,5 16,4 1,82 2,1 27 Giả sử X1 có Fe Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Fe là: nHCl 16,4 0,59 2,1 56 Vậy với thành phần Al Fe X1 HCl ln dư Khi thêm dung dịch Y: HCl + NaOH NaCl + H2O (3) 0,5 2,1 - (3a + 2b) 2,1 - (3a + 2b) FeCl2 + NaOH Fe(OH)2 + NaCl (4) b 2b b AlCl3 + NaOH Al(OH)3 + NaCl (5) a 3a a Đặt số mol Al Fe 16,4 gam hỗn hợp X1 a b Có: 27a + 56b = 16,4 (*) Tổng số mol NaOH tham gia phản ứng (3), (4) (5) 2,1 mol => số mol NaOH dư là: 2,4- 2,1 = 0,3 mol Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + H2O a 0,3 Trường hợp 1: a ≤ 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan hồn tồn, kết tủa có Fe(OH)2 Fe(OH)2 + O2 Fe2O3 + H2O b b/2 Chất rắn Y1 Fe2O3 b/2 = nFe2O3 = 13,1: 160 = 0,081875; => b = 0,16375 mol (*) => a = 0,2678 mol (≤ 0,3) => %Al = 27 0,2678 100: 16,4 = 44,09%; %Fe = 55,91% Trường hợp 2: a > 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan phần, kết tủa có Fe(OH)2 Al(OH)3 dư Al(OH)3 Al2O3 + H2O a - 0,3 (a - 0,3)/2 Fe(OH)2 + O2 Fe2O3 + H2O b b/2 Chất rắn Y1 có Al2O3 Fe2O3 51 (a - 0,3) + 80 b = 13,1 (**) Từ (*) (**) suy ra: a = 0,4; b = 0,1 => %Al = 27 0,4 100: 16,4 = 65,85%; %Fe = 34,15% 0,5 0,5 0,5 0,5 ...Trường THPT Đa Phúc Năm học: 2016- 2017 HƯỚNG DẪN CHẤM OLYMPIC Mơn: Hóa học 10 - Câu (3 điểm) ĐÁP ÁN Gọi số p n M X Z,N,Z’,N’... điểm) a) Mg + HNO3 ĐÁP ÁN Mg(NO3)2 + N2O + N2 + NH4NO3 + H2O ĐIỂM (biết tỉ lệ mol N2O : N2 : NH4NO3 1: : 1) 18 Mg0 Mg 2 + 2e N 5 + 36 e N O + 2N2 + N 3 1 1,0 18Mg + 44HNO3 ... + 2N2 + NH4NO3 + 20H2O b) M2(CO3)n + HNO3 đặc, nóng M(NO3)m + NO2 + CO2+ H2O 2M+n M+m + 2(m-n) e N+4 2(m-n) N+5 + 1e 1,0 M2(CO3)n + (4m-2n)HNO3 đặc, nóng 2M(NO3)m + 2(m-n)NO2