Không được dùng bất kỳ chất nào khác, hãy phân biệt các dung dịch trong mỗi lọ.. Cho từ từ dung dịch NaOH tới dư vào B thu được dung dịch E và kết tủa G.. Xác định thành phần các chất có
Trang 1ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Năm học 2017-2018
Thời gian: 150 phút -
Câu 1 (5,0 điểm)
1.1 Xác định các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10, X11, X12 và viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ sau (ghi rõ điều kiện phản ứng):
(1) FeS2 + X1 X2 + X3
(2) X2 + HCl X4 + H2O
(3) X3 + X5 X6
(4) X6 + X7 X8 + NaHSO3 + H2O
(5) X9 + H2O ®iÖn ph©n dung dÞch cã mµng ng¨n X7 + X10 + H2
(6) X11 + H2O C2H2 + X5
(7) C2H2 X12
(8) X12 + X10 C6H6Cl6
1.2 Có 5 lọ dung dịch riêng biệt, không nhãn: CH3COOH, NaHCO3, BaCl2, (NH4)2SO4, C2H5OH Không được dùng bất kỳ chất nào khác, hãy phân biệt các dung dịch trong mỗi lọ
Câu 2 (6,0 điểm)
2.1 Cho hỗn hợp A gồm Al2O3, Cu, Fe2O3 vào lượng dư dung dịch H2SO4 loãng, thu được dung dịch B và chất rắn D Cho từ từ dung dịch NaOH tới dư vào B thu được dung dịch E và kết tủa G Nung G trong không khí đến khối lượng không đổi thì thu được chất rắn M Cho khí H2 dư đi qua M, nung nóng thì thu được chất rắn
Q Nhỏ từ từ dung dịch HCl đến dư vào E thì thấy xuất hiện kết tủa T, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, sau
đó tan từ từ cho đến hết Xác định thành phần các chất có trong B, D, E, G, M, Q, T và viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn
2.2 Hòa tan hoàn toàn 13,45 gam hỗn hợp X gồm muối hidrocacbonat và muối cacbonat trung hòa của một
kim loại kiềm (kim loại nhóm IA) bằng 300ml dung dịch HCl 1M, thu được dung dịch Y và V lít khí CO2 (đktc) Để trung hòa Y, cần sử dụng tối thiểu 75ml dung dịch NaOH 2M Xác định công thức phân tử của hai muối có trong X và tính giá trị của V
Câu 3 (4,5 điểm)
3.1 Hỗn hợp X gồm 2,7 gam glucozơ và m gam saccarozơ Cho X vào dung dịch H2SO4 loãng, đun nóng cho đến khi phản ứng thủy phân xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y Trung hòa dung dịch Y bằng dung dịch NaOH, thu được dung dịch Z Cho toàn bộ Z tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3, sau phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 19,44 gam Ag Biết rằng, khi thực hiện phản ứng tráng gương trong môi trường bazơ (NH3), fructozơ chuyển hóa hoàn toàn thành glucozơ Tính giá trị của m
3.2 Đốt cháy hoàn toàn 168 ml hỗn hợp khí G (đktc) gồm hai hidrocacbon A và B (MA < MB) Hấp thụ toàn
bộ sản phẩm cháy (chỉ gồm CO2 và hơi nước) vào bình đựng dung dịch nước vôi trong, sau phản ứng hoàn toàn thu được 0,1 gam kết tủa, đồng thời khối lượng bình tăng lên 0,666 gam Lọc lấy dung dịch sau phản ứng, đum đun nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,4 gam kết tủa Xác định công thức phân tử của hai hidrocacbon có trong G Biết phần trăm số mol của hidrocacbon B có trong G lớn hơn 15%
Câu 4 (4,5 điểm)
4.1 Hỗn hợp X gồm 3,92 gam Fe, 16 gam Fe2O3 và m gam Al Nung nóng X ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí, thu được chất rắn Y Chia Y thành hai phần bằng nhau
- Phần 1: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng, thu được 4a mol H2
- Phần 2: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, thu được a mol khí H2
Tính giá trị của m Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn
4.2 Cho m gam bột Cu vào 500 ml dung dịch AgNO3 0,32M, sau một thời gian phản ứng, thu được 15,52 gam chất rắn A và dung dịch B Lọc bỏ chất rắn A rồi cho thêm 11,7 gam Zn vào dung dịch B, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được 21,06 gam chất rắn D Xác định thành phần của A, B, D và tính giá trị của m
-HẾT
Trang 2HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI HSG MÔN HÓA HỌC THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Năm học 2017-2018
-
Câu 1
1.1 Xác định chất:
O2 Fe2O3 SO2 FeCl3 Ca(OH)2 Ca(HSO3)2 NaOH CaSO3 NaCl Cl2 CaC2 C6H6
Các phương trình hóa học:
(1) 4FeS2 + 11O2
0 t
2Fe2O3 + 8SO2 (2) Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O
(3) 2SO2 + Ca(OH)2 Ca(HSO3)2
(4) Ca(HSO3)2 dư + NaOH CaSO3 + NaHSO3 + H2O
(5) 2NaCl + 2H2O ®iÖn ph©n dung dÞch cã mµng ng¨n 2NaOH + Cl2 + H2
(6) CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
bét than
600 C
C6H6 (8) C6H6 + 3Cl2
as
C6H6Cl6
1.2 Trích mẫu các chất rồi cho các mấu lần lượt tác dụng đôi một Hiện tượng được mô tả theo bảng sau:
CH3COOH NaHCO3 BaCl2 (NH4)2SO4 C2H5OH
Kết luận:
- Mẫu nào có một lần phản ứng tạo khí là CH3COOH
- Mẫu nào có 2 lần phản ứng tạo khí là NaHCO3
- Mẫu nào có một lần phản ứng tạo kết tủa là BaCl2
- Mẫu nào có 1 lần phản ứng tạo khí và một lần phản ứng tạo kết tủa là (NH4)2SO4
- Mẫu không thấy hiện tượng gì là mẫu C2H5OH
Các phương trình hóa học:
NaHCO3 + CH3COOH CH3COONa + H2O + CO2
(NH4)2SO4 + 2NaHCO3 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 + 2NH3
(NH4)2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NH4Cl
Câu 2
2.1
- Tác dụng của A với H2SO4 loãng, dư:
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O
Cu + Fe2(SO4)3 2FeSO4 + CuSO4
+ Dung dịch B: CuSO4, Al2(SO4)3, FeSO4, H2SO4 dư
+ Rắn D: Cu
- Tác dụng với dung dịch NaOH dư:
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4
FeSO4 + 2NaOH Fe(OH)2 + Na2SO4
Al2(SO4)3+ 8NaOH 2NaAlO2 + 3Na2SO4 + 4H2O
+ Kết tủa G: Cu(OH)2, Fe(OH)2
+ Dung dịch E: Na2SO4, NaAlO2, NaOH dư
- Phản ứng nung rắn G trong không khí:
Cu(OH)2
0 t
CuO + H2O 2Fe(OH) + ½ O
0 t
FeO + 2H O
Trang 3- Khử M bằng H2:
Fe2O3 + 3H2
0 t
2Fe + 3H2O CuO + H2
0 t
Cu + H2O
+ Rắn Q: Cu, Fe
- Phản ứng của E với dung dịch HCl:
NaOH + HCl NaCl + H2O
NaAlO2 + HCl + H2O Al(OH)3 + NaCl
Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
+ kết tủa T: Al(OH)3
2.2 Tính nHCl 0, 3 mol; nNaOH = 0,15 mol
MHCO3 + HCl MCl + H2O + CO2
a a a (mol)
M2CO3 + 2HCl 2MCl + H2O + CO2
NaOH + HCl NaCl + H2O
0,15 0,15 mol
Ta có: a 2b 0, 3 0,15 0,15 a.(M 61) 2b.(M 61) 0,15.(M 61)
a.(M 61) b.(2M 60) 13, 45 a.(M 61) b.(2M 60) 13, 45
(1) (2)
Lấy (1) trừ (2) và biến đổi được: b = 0,15M 4, 3
Vì 0 < b < 0,15/2 = 0,075 nên 0 < 0,15M 4, 3
62
< 0,075 28,7 < M < 59,7 M = 39(K) thỏa mãn Công thức của 2 muối: KHCO3 và K2CO3
Thay M = 39 vào (*) b = 0,025 a = 0,1 mol
V = (0,025 + 0,1).22,4 = 2,8 lít
Lưu ý: Ở bài toán trên ta có thể giải theo những cách khác, chẳng hạn như: sử dụng phương pháp đại số làm
xuất hiện giá trị trung bình, phương pháp giả thiết lượng chất min, max; phương pháp sử dụng chất ảo; phương pháp sử dụng tỷ lệ phản ứng (hoặc tỷ lệ chuyển chất) … các phương pháp này đã được thầy viết khá rõ trong sách "22 chuyên đề hay và khó bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học THCS", các em hãy tìm đọc.
Sau đây là định hướng giải theo một số cách khác:
Cách 2: Biến đổi đại số làm xuất hiện giá trị trung bình
Để hiểu phương pháp này, các em nhớ rằng: nếu có biểu thức x.A y.B
Q
thì Q là giá trị trung bình của
các đại lượng A và B Theo tính chất trung bình, ta có: A < Q < B hoặc B < Q < A
89, 7
Theo tính chất trung bình M + 30 < 89,7 < M + 61 28,7 < M < 59,7 M = 39 (K)
Cách 3: Sử dụng phương pháp giả thiết
- Giả thiết 1: giả sử hỗn hợp chỉ có M2CO3 (xem như MHCO3 rất ít)
b 0, 075
a 2b 0,15
M 59, 7
13, 45
0, 075
- Giả thiết 2: giả sử hỗn hợp chỉ có MHCO3 (xem như M2CO3 rất ít)
b 0,15
a 2b 0,15
M 28, 7
13, 45
0,15
Thự tế hỗn hợp có cả 2 chất nên 28,7 < M < 59,7 M = 39 (K) thỏa mãn
Cách 4: Sử dụng chất ảo
Ta không tím được số mol hỗn hợp muối là do tỉ lệ số mol giữa HCl với từng muối là không đồng bộ
Trang 4Vì vậy ta sử dụng chất ảo để làm cho hỗn hợp có tỷ lệ số mol mỗi chất so với HCl hoàn toàn giống nhau Đặt R = 2M (R là kim loại hóa trị II)
Ta có hỗn hợp ảo: R(HCO3)2 và RCO3
R(HCO3)2 + 2HCl RCl2 + 2H2O + 2CO2 (1)
RCO3 + 2HCl RCl2 + H2O + CO2 (2)
Theo (1,2) nhh(ảo) = 1 HCl
0,075
2M + 60 < 179,3 < 2M + 122 28,65 < M < 59,65
Chỉ có M = 39 (K) là thỏa mãn
Cách 5: Sử dụng tỷ lệ lượng chất tác dụng
Đặt T = hh
HCl
89, 7
n 0,15
MHCO3 + HCl MCl + H2O + CO2 (T1= M 61
1
M2CO3 + 2HCl 2MCl + H2O + CO2 (T2 = 2M 60
M 30 2
Theo tính chất trung bình M + 30 < 89,7 < M + 61 28,7 < M < 59,7 M = 39 (K)
Câu 3
3.1
Phân tích: Ở bài toán này, nếu học sinh đọc đề không kỹ thì có thể dẫn đến sai sót Mấu chốt bài toán ở chỗ
thông tin " trong môi trường bazơ (NH 3 ), fructozơ chuyển hóa hoàn toàn thành glucozơ" Như vậy trong phản ứng thủy phân saccarozơ ta xem như toàn bộ C 6 H 12 O 6 cuối cùng đều chuyển thành glucoz và đều tham gia phản ứng tráng gương
C12H22O11 + H2O axit2C6H12O6
m
342
m
171(mol)
C6H12O6 + Ag2O t (NH )0 3 C6H12O7 + 2Ag
108 mol
m
171+
2, 7
180= 0,09 m = 12,825 gam
3.2 Tính số mol nG 0, 0075 mol
Đặt công thức trung bình của hỗn hợp hidrocacbon (G):
x y
C H
x y
C H + ( y
x 4
)O2
0 t
xCO2 + y
2H2O (1) Khi đun sôi dung dịch sau phản ứng với nước vôi trong vẫn còn thu được kết tủa, chứng tỏ phản ứng tạo 2 muối
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (2)
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (3)
Ca(HCO3)2
0 t
CaCO3 + H2O + CO2 (4) Theo (2,3,4): CO CaCO
n n (lần 1) + 2
CaCO3
n (lần 2) = 0,001 + 0,004.2 = 0,009 mol Bình nước vôi tăng 0,666 gam nên 18
H O2
n + 0,009.44 = 0,666
H O2
n = 0,015 mol
Chỉ số Cvà H trung bình: CO2
G
G
Vì C= 1,2 Có một chất mang chỉ số C < 1,2 A: CH
Trang 5Mặt khác: vì H= 4 = chỉ số H trong CH4 nên phân tử B có 4H
Giải thích: Trong hỗn hợp 2 chất, trong đó có một chất có giá trị thật bằng giá trị trung bình thì giá trị thật
của 2 chất đó bằng nhau Điều này tương tự như học sinh A 15 tuổi, tuổi trung bình của học sinh A và học sinh
B cũng bằng 15 tuổi, thì chắc chắn A và B đều có số tuổi bằng 15.
Giả sử có 1 mol G G
4
CH :
n 4
C H : a (mol) (1-a) mol
an + 1 – a = 1,2 a = 0, 2
n 1 Theo đề 0,15 < 0, 2
n 1 <1 1,2 < n < 2,3 n = 2 thỏa mãn
Vậy công thức phân tử của A, B lần lượt là: CH4 và C2H4
Lưu ý: Nếu các em học sinh biết cách biện luận tìm chỉ số H theo chỉ số H trung bình, thì các em có thể bào
toàn số mol H vẫn tìm được chỉ số H của chất B bằng 4 Ngoài ra, các em cũng có thể giải bài toán trên bằng cách biện luận theo khối lượng mol trung bình của hỗn hợp G.
Đặt công thức của B: CnHm
Sau khi tìm được n = 2 (như cách ở trên) thì a = 0, 2
0, 2
2 1 mol
Ta có: 0,2m + 0,8.4 = 4 m = 4 công thức của B là C2H4
Câu 4
4.1 Tính số mol
Fe
Fe O2 3
- Phản ứng nhiệt nhôm:
2Al + Fe2O3
0 t
2Fe + Al2O3 0,1 0,1 0,2 0,1 (mol)
Vì hòa tan phần 2 vào dung dịch NaOH, sau phản ứng sinh khí nên chứng tỏ trong Y có Al dư
Mặt khác, phản ứng hoàn toàn Fe2O3 hết
Y: 0,1 mol Al2O3; 0,27 mol Fe; x (mol) Al dư
- Phần 2:
Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2
- Phần 1:
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
Theo đề ta có: 0,75x + 0,135 = 4.0,75x x = 0,06
Bảo toàn lượng nguyên tố Al m = (0,1.2 + 0,06).27 = 7,02 gam
Lưu ý: Có thể so sánh số mol H2 phần 1 (a mol) và phần 2 (4a mol) số mol H2 do Fe gấp 3 lần số mol H2
3 trong Y)
0,27
=
3 (mol) Ngoài ra các em có thể sử dụng quy tắc hóa trị (như bảo toàn electron) để xử lý các dữ kiện về H2 và các kim loại Fe, Al mà không cần đặt các số liệu vào PTHH
Theo quy tắc hóa trị (bảo toàn electron ở cấp THPT)
Al Fe H2
4.2 Tính số mol:
AgNO3
n 0,16 mol ; nZn = 0,18 mol Theo đề ta thấy: B tác dụng với Zn làm cho khối lượng chất rắn tăng lên, nên chứng tỏ trong dung dịch B có muối AgNO3 (hoặc so sánh khối lượng rắn A với khối lượng Ag trong muối ban đầu)
Rắn A: Ag, Cu dư ; dung dịch B: AgNO3 và Cu(NO3)2
Mặt khác:
n 2 0,36 n 0,16 Sau phản ứng với B thì Zn còn dư
Rắn D: Ag, Cu, Zn
Các phương trình hóa học:
Trang 6Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag (1)
Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag (2)
Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu (3)
Theo phản ứng (3,5) nZn(pư) =
NO3
2 (trong B) 2 mol nZn(dư) = 0,1 mol Bảo toàn khối lượng kim loại cho cả quá trình, ta có:
m + 0,16.108 + 0,1.65 = 15,52 + 21,06 m = 12,8 gam
Nhận xét: Ở dạng toán kim loại tác dụng với muối 2 giai đoạn: giai đoạn 1 không hoàn toàn, giai đoạn 2
hoàn toàn thì cách tốt nhất là sử dụng bảo toàn khối lượng kim loại Nếu giải theo theo đại số thì có nhiều bài cho ra những kết quả trung gian với số liệu không tròn, làm cho việc tính toán trở nên phức tạp.
Sau đây là một cách sử dụng phương pháp đại số (giải hệ phương trình tìm ẩm)
Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag
x 2x 2x mol kim loại tăng: 151x (gam)
Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu
y y y (mol) kim loại giảm: y (gam)
59 x
17 151x y 21, 06 11, 7 y
950
m = 15,52 – 2.59
950
64
950 = 12,8 (gam)
-HẾT ĐÁP ÁN