3 HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TOÁN TRONG ĐỀ HSG TP HÀ NỘI NĂM HỌC 2017-2018 -Bài III Đốt cháy m gam đơn chất X (là chất rắn màu đỏ) oxi dư thu chất rắn Y (chất Y tan nước thành dung dịch axit tương ứng với Y) Cho toàn chất rắn Y vào 500ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,5M KOH 1M đến phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch sau phản ứng, làm khô chất thu 47,24 gam chất rắn khan Tìm giá trị m Hướng dẫn: Chất rắn X màu đỏ, Y oxit axit X photpho (P) Y P2O5 Số mol NaOH = 0,25 mol ; KOH = 0,5 mol mNa+K = 0,25.23 + 0,5.39 = 25,25 (gam) 0, 75.95 Nếu vừa đủ tạo muối PO4 mrắn = 25,25 + = 49 (gam) 0, 75.96 Nếu vừa đủ tạo muối =HPO4 mrắn = 25,25 + = 61,25 (gam) Nếu vừa đủ tạo muối –H2PO4 mrắn = 25,25 + 0,75.97= 98 (gam) Theo đề mrắn = 47,24 gam < 49 gam phản ứng tạo muối trung hòa kiềm dư Đặt cơng thức KOH NaOH MOH t 4P + 5O2 (1) 2P2O5 P2O5 + 3H2O 2H3PO4 (2) H3PO4 + 3MOH M3PO4 + 3H2O (3) m BT mol P n H PO n P (mol) 31 3m Theo (3) n H O 3n H PO = (mol) 31 98m 3m.18 BTKL theo pư (3) 0, 25.40 0, 5.56 47, 24 m = 6,51 (gam) 31 31 Đặt hai cốc A, B có khối lượng lên đĩa cân, cân vị trí thăng Cho 120 gam hỗn hợp kali hidrocacbonat 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 vị trí thăng khơng? Nếu cân khơng vị trí thăng cần thêm gam dung dịch axit clohidric 36,5% vào cốc để cân trở lại vị trí thăng bằng? (Giả thiết khí CO2 khơng tan nước, bỏ qua trình bay nước hidroclorua) Tóm tắt: Hướng dẫn: Cốc A: nH 2SO 19, 0, mol ; 98 120 120 1, n NaHCO KHCO 1, 43 mol 3 100 84 H2SO4 hết 2MHCO3 + H2SO4 M2SO4 + H2O + 2CO2 0,2 0,4 (mol) mddB = 100 + 120 – 0,4.44 = 202,4(gam) Cốc B: 36,5 85 1(mol) ; n AgNO = 0,5 mol < AgNO3 hết 170 36,5 AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 0,5 0,5 mcác chất B = 100 + 85 = 185 gam < 211,2 gam Vậy cân không thăng bằng, cân lệch bên cốc A * Muốn cân thăng phải thêm dung dịch HCl vào cốc B Vì B khơng có chất tác dụng với HCl nên khối lượng dung dịch HCl thêm vào độ chênh khối lượng cốc m ddHCl (thêm vào) = 202,4 – 185 = 17,4 (gam) n HCl Bài IV Cho ankan X tác dụng với clo điều kiện có ánh sáng thu khí hidroclorua 26,25 gam hỗn hợp Y gồm hai dẫn xuất monoclo điclo Lượng khí hidroclorua sinh hòa tan hồn tồn vào nước, trung hòa dung dịch thu 500ml dung dịch NaOH 1M a) Tìm cơng thức phân tử ankan X b) Đốt cháy hồn tồn V lít (ở đktc) ankan X oxi dư, toàn lượng CO2 sinh hấp thụ vào 250ml dung dịch Z chứa đồng thời Ba(OH)2 0,2M NaOH 0,32M thu m gam kết tủa Tìm điều kiện V để m đạt giá trị lớn Hướng dẫn: Đặt công thức ankan X: CnH2n+2 (n 1, n nguyên) a.s CnH2n+2 + Cl2 (1) CnH2n+1Cl + HCl a.s CnH2n+2 + 2Cl2 CnH2nCl2 + 2HCl (2) HCl + NaOH NaCl + H2O (3) 0,5 0,5 mol Theo phản ứng (1,2,3): n Cl(trong ) n HCl 0, mol Y Trong dẫn xuất điclo có hàm lượng Cl cao dẫn xuất monoclo 14n 71 26, 25 14n 36,5 52,5 1,14 < n < 2,4 n = 2 0,5 Công thức phân tử ankan X: C2H6 b n Ba(OH) 0, 05 mol; n NaOH = 0,08 mol t C2H6 + 3,5O2 2CO2 + 3H2O V V (mol) 22, 11, Vì kết tủa cực đại nên Ba(OH)2 phản ứng hết chưa xảy phản ứng hòa tan kết tủa CO2 CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (2) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (3) CO2 + H2O + Na2CO3 2NaHCO3 (4) * Lượng CO2 vừa đủ xảy phản ứng (2) V n CO n Ba(OH) 0, 05mol 0, 05 V 0,56lit 2 11, * Lượng CO2 max vừa đủ xảy phản ứng (2,3,4) V 0,13 V 1, 456 lit n CO n Ba(OH) n NaOH 0, 05 0, 08 0,13mol 2 11, Vậy 0,56 lít V 1,456 lít Đốt cháy hoàn toàn 0,99 mol hỗn hợp X gồm CH3COOCH3, CH3COOC3 H7 ba hidrocacbon mạch hở cần vừa đủ 3,81 mol O2 thu đươc CO2 43,2 gam nước Nếu cho 0,165 mol hỗn hợp X tác dụng dung dịch Br2 dư có mol Br2 phản ứng? Hướng dẫn: Giả sử đốt 0,165 mol X lượng CO2 O2 là: 0,165 43,2 0,165 nO 3,81 0,635 (mol) ; n H O = 0, mol 2 0, 99 18 0,99 Đặt CT axit hidrocacbon là: CnH2nO2 CmH2m+2-2k t0 CnH2nO2 + (1,5n – 1)O2 nCO2 + nH2O a (mol) (1) hÖ sè (1,5H O O2 ) t0 CmH2m+2-2k + (1,5m + 0,5 – 0,5k)O2 mCO2 + (m +1 – k)H2O (2) hÖ sè (1,5H O O ) 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): n Br (phản ứng) = kb = 0,2 mol Bài V Hòa tan lượng hỗn hợp gồm Al Al2O3 dung dịch H2SO4 lỗng vừa đủ thu dung dịch X số nguyên tử hidro 1,76 lần số nguyên tử oxi Tính nồng độ phần trăm chất tan 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 H2O Al2 (SO4 )3 :1(mol) 2x = 1,76.(x + 12) x = 88 Giả sử H 2O : x(mol) 342 100% 17, 76% 342 88.18 Cho m (gam) Zn vào dung dịch chứa 0,1 mol AgNO3 0,15 mol Cu(NO3)2, sau thời gian thu 26,9 gam kết tủa dung dịch X chứa muối Lọc kết tủa, thêm tiếp 5,6 gam bột sắt vào dung dịch X, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu gam kết tủa Tím giá trị m Hướng dẫn: Dung dịch X gồm: Zn(NO3)2 Cu(NO3)2 AgNO3 hết m rắn = 26,9 gam > 0,1.108 = 10,8 gam Chất rắn gồm Ag, Cu (hoặc 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 m = x (gam) Khi cho Fe vào X xảy phản ứng Fe với Cu(NO3)2 Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (tăng m 8gam /1mol Fe ) 5, n Fe (phản ứng) = 0,05 mol < n Fe (ban đầu) = 0,1 Cu(NO3)2 hết n Cu(NO ) = n Fe (phản ứng) = 0,05 mol x = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol C% Al (SO4 )3 Việc tính tốn xác định m thực theo nhiều cách khác nhau: Cách 1: Tăng giảm khối lượng Tăng 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 n Zn(NO ) + 0,05.2 = 0,15.2 + 0,1 n Zn(NO ) = 0,15 mol 3 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 q trình Xét q trình có 0,15mol Zn 0,05 mol Fe chuyển vào muối, kim loại lại chất rắn m + 0,1.108 + 0,15.64 + 5,6 – 0,15.65 – 0,05.56 = 26,9 + m = 19,45 gam Cách 4: Tính theo rắn lần m Zn 0,15.65 26,9 0,1.108 (0,15 0, 05).64 19, 45 (gam) Cho 5,102 gam hỗn hợp X gồm hai muối M2CO3 MHCO3 tác dụng với dung dịch HCl dư, dẫn tồn khí vào 500ml dung dịch Y gồm KOH 0,024M Ba(OH)2 0,09M thu 7,88 gam kết tủa Xác định công thức tính phần trăm khối lượng muối hỗn hợp X Hướng dẫn: - Phản ứng X với dung dịch HCl M2CO3 + 2HCl 2MCl + H2O + CO2 (1) MHCO3 + HCl MCl + H2O + CO2 (2) - Phản ứng CO2 với hỗn hợp kiềm n Ba(OH) 0, 045 mol ; n KOH = 0,012 mol n BaCO 0, 04 mol < n Ba(OH) = 0,045 Kết tủa cực đại có trường hợp Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 0,04 0,04 mol (3) 5,102 127,55 g/mol 0, 04 Theo TC trung bình M + 61 < 127,55 < 2M + 60 33,775 < M < 66,55 M = 39 (K) thỏa mãn 29.138 n K CO %m K CO 100% 78, 44% K CO3 127,55 100 29 3 40.127,55 X KHCO3 n KHCO 138 127,55 11 %m 21, 56% KHCO3 (Hoặc giải hệ pt ẩn tìm số mol tính % khối lượng (như TH2), dùng cách khác được) Trường hợp 2: Kết tủa tan phần n BaCO (hòa tan) = 0,045 – 0,04 = 0,005 mol Theo (1,2): n X n CO 0, 04mol M X 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 5,102 n X n CO 0,062 mol M X 82, g/mol 0, 062 Theo TC trung bình M + 61 < 82,3 < 2M + 60 11,15 < M < 21, 3 M = 18 (-NH4) thỏa mãn (NH )2 CO3 : a(mol) a b 0,062 a 0, 012 X NH HCO3 : b(mol) 96a 79b 5,102 b 0, 05 %m (NH )2 CO3 0, 012.96 100% 22,58% %m NH HCO 77, 42% 5,102 Hết - ... 0,05.64 m = 19, 45 gam Cách 3: BTKL trình Xét trình có 0,15mol Zn 0,05 mol Fe chuyển vào muối, kim loại lại chất rắn m + 0,1.108 + 0,15.64 + 5,6 – 0,15.65 – 0,05.56 = 26,9 + m = 19, 45 gam Cách... cách khác nhau: Cách 1: Tăng giảm khối lượng Tăng 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 n Zn(NO ) + 0,05.2 = 0,15.2 + 0,1... (3) 0,5 0,5 mol Theo phản ứng (1,2,3): n Cl(trong ) n HCl 0, mol Y Trong dẫn xuất điclo có hàm lượng Cl cao dẫn xuất monoclo 14n 71 26, 25 14n 36,5 52,5 1,14 < n < 2,4 n =