Đốt cháy m gam đơn chất X là chất rắn màu đỏ trong oxi dư thu được chất rắn Y chất Y tan trong nước thành một dung dịch axit tương ứng với Y.. Cho toàn bộ chất rắn Y vào 500ml dung dịch
Trang 1HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRONG ĐỀ HSG TP HÀ NỘI NĂM HỌC 2017-2018
-
Bài III
1 Đốt cháy m gam đơn chất X (là chất rắn màu đỏ) trong oxi dư thu được chất rắn Y (chất Y tan trong
nước thành một dung dịch axit tương ứng với Y) Cho toàn bộ chất rắn Y vào 500ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,5M và KOH 1M đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch sau phản ứng, làm khô các chất thu được 47,24 gam chất rắn khan Tìm giá trị của m
Hướng dẫn:
Chất rắn X màu đỏ, Y là oxit axit X là photpho (P) và Y là P2O5
Số mol NaOH = 0,25 mol ; KOH = 0,5 mol
mNa+K = 0,25.23 + 0,5.39 = 25,25 (gam)
Nếu vừa đủ tạo ra muối PO4 mrắn = 25,25 + 0, 75.95
3 = 49 (gam) Nếu vừa đủ tạo ra muối =HPO4 mrắn = 25,25 + 0, 75.96
2 = 61,25 (gam) Nếu vừa đủ tạo ra muối –H2PO4 mrắn = 25,25 + 0,75.97= 98 (gam)
Theo đề bài mrắn = 47,24 gam < 49 gam phản ứng tạo muối trung hòa và kiềm dư
Đặt công thức của KOH và NaOH là MOH
4P + 5O2
0 t
P2O5 + 3H2O 2H3PO4 (2)
H3PO4 + 3MOH M3PO4 + 3H2O (3)
BT mol P H PO P
3 4
m
31
(mol)
Theo (3) H O H PO
31 (mol) BTKL theo pư (3) 98m 0, 25.40 0, 5.56 47, 24 3m.18
2 Đặt hai cốc A, B có khối lượng bằng nhau lên 2 đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng Cho 120 gam hỗn
hợp kali hidrocacbonat và natri hidrocacbonat vào cốc A; 85 gam bạc nitrat vào cốc B Thêm từ từ 100 gam dung dịch axit sunfuric 19,6% vào cốc A; 100 gam dung dịch axit clohidric 36,5% vào cốc B Sau thí nghiệm, cân có ở vị trí thăng bằng không? Nếu cân không ở vị trí thăng bằng thì cần thêm bao nhiêu gam dung dịch axit clohidric 36,5% vào cốc nào để cân trở lại vị trí thăng bằng? (Giả thiết khí
CO2 không tan trong nước, bỏ qua quá trình bay hơi của nước và hidroclorua)
Tóm tắt:
Hướng dẫn:
Cốc A:
H SO2 4
19, 6
Trang 2 H2SO4 hết
2MHCO3 + H2SO4 M2SO4 + H2O + 2CO2
mddB= 100 + 120 – 0,4.44 = 202,4(gam)
Cốc B:
HCl
36,5
85
170
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3
0,5 0,5
mcác chất trong B = 100 + 85 = 185 gam < 211,2 gam
Vậy cân không thăng bằng, cân lệch về bên cốc A
* Muốn cân thăng bằng phải thêm dung dịch HCl vào cốc B Vì trong B không có chất nào tác dụng với HCl nên khối lượng dung dịch HCl thêm vào bằng độ chênh khối lượng giữa 2 cốc
mddHCl(thêm vào) = 202,4 – 185 = 17,4 (gam)
Bài IV
1 Cho ankan X tác dụng với clo trong điều kiện có ánh sáng thu được khí hidroclorua và 26,25 gam
hỗn hợp Y gồm hai dẫn xuất monoclo và điclo Lượng khí hidroclorua sinh ra được hòa tan hoàn toàn vào nước, trung hòa dung dịch thu được bằng 500ml dung dịch NaOH 1M
a) Tìm công thức phân tử của ankan X.
b) Đốt cháy hoàn toàn V lít (ở đktc) ankan X bằng oxi dư, toàn bộ lượng CO2 sinh ra được hấp thụ vào 250ml dung dịch Z chứa đồng thời Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,32M thu được m gam kết tủa Tìm điều kiện của V để m đạt giá trị lớn nhất
Hướng dẫn:
Đặt công thức của ankan X: CnH2n+2 (n 1, n nguyên)
CnH2n+2 + Cl2 a.s CnH2n+1Cl + HCl (1)
CnH2n+2 + 2Cl2 a.s
CnH2nCl2 + 2HCl (2) HCl + NaOH NaCl + H2O (3)
0,5 0,5 mol
Theo các phản ứng (1,2,3): Cl
(trongY) HCl
n n 0, 5 mol Trong dẫn xuất điclo có hàm lượng Cl cao hơn trong dẫn xuất monoclo
14n 71 26, 25 52,5 14n 36,5
1,14 < n < 2,4 n = 2
Công thức phân tử ankan X: C2H6
b
Ba(OH)2
n 0, 05 mol; nNaOH= 0,08 mol
C2H6 + 3,5O2
0 t
2CO2 + 3H2O V
22, 4
V
11, 2 (mol)
Vì kết tủa cực đại nên Ba(OH)2 phản ứng hết và chưa xảy ra phản ứng hòa tan kết tủa bởi CO2
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (2)
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (3)
CO2 + H2O + Na2CO3 2NaHCO3 (4)
* Lượng CO2 min khi vừa đủ xảy ra phản ứng (2)
CO Ba (OH)
n n 0, 05mol V 0, 05 V 0,56lit
* Lượng CO2 max khi vừa đủ xảy ra phản ứng (2,3,4)
CO2 Ba (OH)2 NaOH
n n n 0, 05 0, 08 0,13mol V 0,13 V 1, 456 lit
Vậy 0,56 lít V 1,456 lít
Trang 32 Đốt cháy hoàn toàn 0,99 mol hỗn hợp X gồm CH3COOCH3, CH3COOC3H7 và ba hidrocacbon mạch
hở thì cần vừa đủ 3,81 mol O2 thu đươc CO2 và 43,2 gam nước Nếu cho 0,165 mol hỗn hợp X tác dụng dung dịch Br2 dư thì có bao nhiêu mol Br2 phản ứng?
Hướng dẫn:
Giả sử đốt 0,165 mol X thì lượng CO2 và O2 là:
O2
43,2
18
Đặt CT của axit và hidrocacbon lần lượt là: CnH2nO2 và CmH2m+2-2k
CnH2nO2 + (1,5n – 1)O2
0 t
nCO2 + nH2O (1) hÖ sè(1, 5H O O )2 2 1
a (mol)
CmH2m+2-2k + (1,5m + 0,5 – 0,5k)O2
0 t
mCO2 + (m +1 – k)H2O (2) hÖ sè(1, 5H O O )2 2 1 k b(mol)
CmH2m+2-2k + kBr2 CmH2m+2-2kBr2k (3)
b bk (mol)
Theo (1,2): a.1 + b.(1-k) = 1,5.0,4 – 0,635 bk = a + b + 0,035 = 0,165 + 0,035 = 0,2 mol
Theo (2):
Br2
n (phản ứng) = kb = 0,2 mol
Bài V
1 Hòa tan một lượng hỗn hợp gồm Al và Al2O3 trong dung dịch H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch X trong đó số nguyên tử hidro bằng 1,76 lần số nguyên tử oxi Tính nồng độ phần trăm của chất tan trong dung dịch X
Hướng dẫn:
Phương trình hóa học:
Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2
Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 và H2O
Giả sử 2 4 3
2
Al (SO ) :1(mol)
H O : x(mol) 2x = 1,76.(x + 12) x = 88
Al (SO )
2 4 3
342
342 88.18
2 Cho m (gam) Zn vào dung dịch chứa 0,1 mol AgNO3 và 0,15 mol Cu(NO3)2, sau một thời gian thu được 26,9 gam kết tủa và dung dịch X chứa 2 muối Lọc kết tủa, thêm tiếp 5,6 gam bột sắt vào dung dịch X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6 gam kết tủa Tím giá trị của m
Hướng dẫn:
Dung dịch X gồm: Zn(NO3)2 và Cu(NO3)2 AgNO3 hết
mrắn = 26,9 gam > 0,1.108 = 10,8 gam Chất rắn gồm Ag, Cu (hoặc còn Mg)
Chất rắn gồm Ag
Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag
0,05 0,1 0,1 mol tăng m1= 7,55 gam
Zn + Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 + Cu
x x x (mol) giảm m2= x (gam)
Khi cho Fe vào X thì chỉ xảy ra phản ứng của Fe với Cu(NO3)2
Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (tăng m8gam /1mol Fe)
nFe(phản ứng) = 6 5, 6
8
0,05 mol < nFe(ban đầu) = 0,1 Cu(NO3)2 hết
Cu( NO )
3 2
n = nFe(phản ứng) = 0,05 mol x = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol
Việc tính toán xác định m có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau:
Cách 1: Tăng giảm khối lượng
Trang 4Tăng giảm khối lượng m + 7,55 – 0,1 = 26,9 m = 19,45 (gam)
Cách 2: Sử dụng BTKL cho phản ứng (1,2)
BT mol NO3 2 Zn (NO )
3 2
n + 0,05.2 = 0,15.2 + 0,1 Zn (NO )
3 2
BTKL kim loại theo phản ứng (1,2) m + 0,1.108 + 0,15.64 = 26,9 + 0,15.65 + 0,05.64
m = 19,45 gam
Cách 3: BTKL cả quá trình
Xét cả quá trình có 0,15mol Zn và 0,05 mol Fe đã chuyển vào muối, các kim loại còn lại ở trong các chất rắn
m + 0,1.108 + 0,15.64 + 5,6 – 0,15.65 – 0,05.56 = 26,9 + 6 m = 19,45 gam
Cách 4: Tính theo rắn lần 1
Zn
m 0,15.65 26, 9 0,1.108 (0,15 0, 05).64 19, 45 (gam)
3 Cho 5,102 gam hỗn hợp X gồm hai muối M2CO3 và MHCO3 tác dụng với dung dịch HCl dư, dẫn toàn bộ khí thoát ra vào 500ml dung dịch Y gồm KOH 0,024M và Ba(OH)2 0,09M thu được 7,88 gam kết tủa Xác định công thức và tính phần trăm khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp X
Hướng dẫn:
- Phản ứng của X với dung dịch HCl
M2CO3 + 2HCl 2MCl + H2O + CO2 (1)
MHCO3 + HCl MCl + H2O + CO2 (2)
- Phản ứng của CO2 với hỗn hợp kiềm
Ba(OH)2
KOH mol ; n = 0,012 mol
BaCO3
Ba(OH)2 mol < n
= 0,045 Kết tủa dưới cực đại có 2 trường hợp
Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (3)
0,04 0,04 mol
Theo (1,2):
2 CO
X
n n 0, 04mol MX 5,102 127,55
0, 04
Theo TC trung bình M + 61 < 127,55 < 2M + 60 33,775 < M < 66,55 M = 39 (K) thỏa mãn
3
K CO
K CO2 3 KHCO3
K CO2 3
KHCO3
29.138
40.127,55
(Hoặc giải hệ pt 2 ẩn tìm số mol tính % khối lượng (như TH2), hoặc dùng cách khác đều được) Trường hợp 2: Kết tủa tan một phần
BaCO3
n (hòa tan) = 0,045 – 0,04 = 0,005 mol
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (3)
0,045 0,045 0,045 mol
CO2 + KOH KHCO3 (4)
0,012 0,012 (mol)
CO2 + H2O + BaCO3 Ba(HCO3)2 (5)
0,005 0,005 mol
n n 0,062 mol MX 5,102 82, 3
0, 062
Theo TC trung bình M + 61 < 82,3 < 2M + 60 11,15 < M < 21, 3 M = 18 (-NH4) thỏa mãn
(NH ) CO : a(mol) a b 0,062 a 0, 012
X
NH HCO : b(mol) 96a 79b 5,102 b 0, 05
0, 012.96
5,102
-Hết -