Nung nóng hỗn hợp gồm BaSO4, Na2CO3 và FeCO3 trong không khí chỉ chứa O2 và N2 đến khối lượng không đổi được chất rắn A và hỗn hợp khí B.. 2,0 điểm Khi điều chế axit sunfuric người ta h
Trang 1ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN HÓA HỌC LỚP 9 TỈNH HÀ TĨNH
Năm học 2017-2018
Thời gian: 150 phút -
Câu 1 (3,5 điểm)
1 Nung nóng hỗn hợp gồm BaSO4, Na2CO3 và FeCO3 trong không khí (chỉ chứa O2 và N2) đến khối lượng không đổi được chất rắn A và hỗn hợp khí B Hòa tan A vào nước dư thu được dung dịch C và chất rắn D Nhỏ
từ từ dung dịch HCl vào C thu được dung dịch E và khí F Dung dịch E vừa tác dụng với NaOH, vừa tác dụng với H2SO4 Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và xác định A, B, C, D, E, F
2 Cho làn lượt các chất: Na2CO3, NaHSO4, CaSO3, P2O5, Ca(HCO3)2, Al2O3 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư Viết phương trình hóa học (nếu có) của các phản ứng xảy ra
Câu 2 (2,0 điểm)
Khi điều chế axit sunfuric người ta hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch H2SO4 thu được oelum có công thức tổng quát là H2SO4.nSO3 Tính khối lượng khí SO3 hấp thụ vào 200 gam dung dịch H2SO4 96,4% để thu được một loại oleum có thành phần phần trăm theo khối lượng của SO3 là 40,82%
Câu 3 (2,5 điểm)
Tiến hành thí nghiệm với dung dịch của từng muối X, Y, Z ta thấy các hiện tượng được ghi trong bảng sau:
Biết: MX + MZ = 249 ; MX + MY = 241 ; MZ + MY = 332 Xác định công thức của các muối X, Y, Z và viết phương trình hóa học minh họa
Câu 4 (2,0 điểm)
Đốt cháy hoàn toàn 4,741 gam đơn chất X trong oxi rồi cho toàn bộ sản phẩm thu được hấp thụ hết vào 100
ml dung dịch NaOH 25% (D = 1,28 g/ml) được dung dịch A Nồng độ của NaOH trong A giảm đi 1
4 so với
nồng độ của nó trong dung dịch ban đầu A có khả năng hấp thụ tối đa 17,92 lít khí CO2 (đktc) Xác định X và tính nồng độ phần trăm của chất tan trong A
Câu 5 (2,0 điểm)
Cho m gam hỗn hợp A gồm MgCO3, Mg, CuCO3, FeCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 4,8 gam hỗn hợp khí B có thể tích là 6,72 lít (đktc) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 40,9 gam muối khan Tính
m
Câu 6 (3,0 điểm)
X là hỗn hợp gồm hidrocacbon A và O2 (tỉ lệ mol tương ứng 1:10) Đốt cháy hoàn toàn X thu được hỗn hợp
Y Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng dung dịch H2SO4 đặc, dư thoát ra hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với hidro là 19
1 Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của A.
2 Trộn x mol A với 3x mol một hidrocacbon B thu được hỗn hợp T Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít T (ở đktc),
lấy toàn bộ sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào 400 ml dung dịch Ba(OH)2 1M thu được 59,1 gam kết tủa Xác định công thức phân tử của B
Câu 7 (2,5 điểm)
1 Hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C6H6 có làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường không? Viết công thức cấu tạo minh họa và viết phương trình hóa học (nếu có)
2 Cho 10,08 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm C2H2 và H2 qua bột niken nung nóng, thu được hỗn hợp Y chỉ chứa 3 hidrocacbon (Y có tỉ khối so với H2 là 14,25) Cho Y tác dụng với dung dịch brom dư thấy có q mol brom phản ứng Tính q
Câu 8 (2,5 điểm)
Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, MgO, MgSO4 tan hoàn toàn trong 163,68 gam dung dịch H2SO4 28,74%, sau phản ứng thu được dung dịch Y (có chứa H2SO4 4,9%) và 6,048 lít H2 (đktc) Lấy 120 gam dung dịch Y cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Z và dung dịch T Lọc lấy kết tủa Z và nung đến khối lượng không đổi thu được a gam chất rắn Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch T thu được 9,36 gam kết tủa Xác định
giá trị của m, a và phần trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp X
-**
Trang 2HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI HSG MÔN HÓA HỌC LƠP 9 TỈNH HÀ TĨNH
Năm học 2017-2018 -
Câu 1
1
– Phản ứng nung nóng hỗn hợp
2FeCO3 + ½ O2
0 t
Fe2O3 + 2CO2
Rắn A: BaSO4, Na2CO3, Fe2O3
Khí B: CO2, O2, N2
– Hòa tan A vào nước: Chỉ có Na2CO3 bị hòa tan
Dung dịch C: Na2CO3
Rắn D: BaSO4, Fe2O3
– Phản ứng của C với dung dịch HCl
Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl
NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2
Dung dịch E: NaHCO3, NaCl (không còn HCl hoặc Na2CO3)
Khí F: CO2
– Phản ứng của E với NaOH và H2SO4:
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2
2 Các phương trình hóa học xảy ra:
Na2CO3 + Ba(OH)2 dư BaCO3 + NaOH + H2O
NaHSO4 + Ba(OH)2 dư BaSO4 + NaOH + H2O
P2O5 + 3Ba(OH)2 dư Ba3(PO4)2 + 3H2O
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 dư BaCO3 + CaCO3 + 2H2O
Al2O3 + Ba(OH)2 dư Ba(AlO2)2 + H2O
Câu 2
Cách 1: Tính theo %m SO3 trong oleum
H SO2 4
100 192,8 gam ; mH O2 (ban đầu) = 7,2 gam
Vì thu được oleum nên nước phản ứng hết
SO3 + H2O H2SO4
Bđ: m 7,2 192,8 (gam)
Pư: 32 7,2 39,2 (gam)
S pư: (m–3,2) 0 232 (gam)
Cách 2: Tính theo bảo toàn khối lượng
SO3 + H2O H2SO4
0,4 0,4 0,4 mol
oleum
100
59,18
Cách 3: Tính theo công thức oelum
CT của oelum: H2SO4.nSO3
80n98 100 n = 0,845
SO3 + H2O H2SO4
32 7,2 39,2 (gam)
0,845SO3 + H2SO4 H2SO4.0,845SO3
98
Lưu ý: Các em cũng có thể sử dụng cách khác…
Trang 3Câu 3
Phân tích: Đây là bài tập có cả dữ kiện định tính và định lượng Riêng phần định lượng đề bài đã cho đủ 3
phương trình chứa 3 ẩn là khối lượng mol 3 chất X, Y, Z Từ đây ta tính được khối lượng mol các chất X, Y, Z lần lượt bằng 79, 162, 170
Các dữ kiện định tính ch ta đoán được X, Y là các muối cacbonat, còn Z là muối Ag Để chọn muối thích hợp các em lấy các khối lượng mol trừ cho khối lượng mol các gốc axit hoặc kim loại, sau đó chia cho các hóa trị thường gặp của KL (thường là 1,2) sẽ tìm nhanh công thức của các muối X, Y, Z Nếu các em thường xuyên giải bài tập thì cũng có thể thấy khối lượng mol là đủ cơ sở đoán được chất tương ứng.)
Hướng dẫn:
Theo đề ta có:
MX =79; MY = 162; MZ =170
Phân tích bảng hiện tượng thấy:
- X, Y là các muối cacbonat X: NH4HCO3 (M=79) ; Y: Ca(HCO3)2 (M = 162)
- Z tác dụng HCl dư có kết tủa Z là muối Ag Z: AgNO3 (M=170)
Phương trình hóa học:
NH4HCO3 + HCl NH4Cl + H2O + CO2
Ca(HCO3)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O + 2CO2
Ca(HCO3)2 + 2NaOH dư CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
2AgNO3 + 2NaOH NaNO3 + Ag2O + H2O
NH4HCO3 + 2NaOH t0 Na2CO3 + 2H2O + NH3
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3
Câu 4
2
128.25%
100%
Vì dung dịch A (chứa NaOH) hấp thụ tối đa CO2 khi vừa đủ xảy ra phản ứng tạo muối axit NaHCO3
NaOH + CO2 NaHCO3
0,8 0,8 0,8 mol
Ta thấy: nNaOH(trong A) = 0,8 mol = nNaOH(ban đầu) chứng tỏ oxit của X không phản ứng với NaOH, dung dịch ban đầu chỉ bị pha loãng
Đặt oxit của X là X2On
2 n
16n42, 6674, 741
X 1 (H)
Vậy X là H2 oxit của X là H2O
2H2 + O2
0 t
2H2O 4,741 (g) 42,669 (g)
ddA
m 12842, 669 170, 669 gam
Dung dịch A chỉ có một chất tan là NaOH
NaOH
32
170, 669
Hoặc tính theo tỷ lệ nồng độ: C%NaOH 25%.3 18, 75%
4
Trang 4Nhận xét: Ở phần xác định X, các em học sinh cũng có thể khẳng định oxit X 2 O n không phản ứng với NaOH
mà hấp thụ được trong nước chỉ có thể là hơi nước Vậy X là H 2
Câu 5.
CO2 H2 CO2 B
CO2 H2 H2
mol mol
Phương trình hóa học:
MgCO3 + 2HCl MgCl2 + H2O + CO2
CuCO3 + 2HCl CuCl2 + H2O + CO2
FeCO3 + 2HCl FeCl2 + H2O + CO2
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
Theo các phản ứng:
2 CO
n 2 (n n )0,3.20, 6 mol ; H O CO
BYKL m + 0,6.36,5 = 40,9 + 0,1.62 + 0,2.2 m = 25,6 gam
Lưu ý: Có thể giải theo tăng giảm khối lượng, nhanh hơn nhiều
Chuyển từ A muối khan là tách ra CO3 và cộng vào gốc Cl
m – 0,1.60 + 0,6.35,5 = 40,9 m = 25,6 gam
Câu 6
1 Phân tích:
Nếu bài toán trên cho A là chất khí ở điều kiện thường thì chắc chắn khí dư là oxi, vì
CxHy + (x + y
4)O2
0 t
xCO2 + y
2H2O Với xmax = 4; ymax = 10 (x + 0,25y) = 6,5 < 10 O2 dư
Ở đây, hỗn hợp X không cho trạng thái ở điều kiện thường nên không giới hạn được chỉ số C trong hidrocacbon Vì vậy bài toán này cần biện luận theo 2 trường hợp đối với khí dư sau phản ứng (A hoặc O2)
Hướng dẫn:
Giả sử có 1mol A và 10 mol O2
CxHy + (x + y
4)O2
0 t
xCO2 + y
4H2O Dẫn sản phẩm qua H2SO4 đặc thì hơi nước bị hấp thụ
Z
CO2
< M = 44
Trường hợp 1: Dư CxHy
x0, 25y x + 0,25y > 10 (*)
Nếu x = 6; y = 14 thì x + 0,25y = 9,5 < 10
Vậy để thỏa mãn (*) thì x > 6 MA > 12.6 = 72 > 38 (loại)
Hoặc chứng minh ngược lại: MA < 38 12x + y < 38 xmax = 3; ymax = 8
nA(phản ứng) = 10 10 2 1 mol
x0, 25y3 0, 25.8 loại
Trường hợp 2: Dư O2
CxHy + (x + y
4)O2
0 t
xCO2 + y
4H2O
1 (x + 0,25y) x (mol)
CO2
O2
y
0, 25
Từ (*) chỉ có x = 4; y = 8 thỏa mãn Công thức của A là C4H8
CTCT: CH2=CH–CH2–CH3 ; CH3 – CH=CH – CH3 ; CH2=C(CH3)2
CH2
C
H2
CH2
C
H2
CH2
C
2 Tính số mol nT 0, 2 0, 2 0, 05
4
Trang 5n 0, 4 mol ; nBaCO3 = 0,3 mol < 0,4 mol có 2 trường hợp
Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
0,3 0,3 mol
Bảo toàn số mol C 0,05.4 + 0,15.C = 0,3 B C = 0,67 (loại) B
Trường hợp 2: Kết tủa tan một phần
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
0,4 0,4 0,4 mol
CO2 + H2O + BaCO3 Ba(HCO3)2
0,1 (0,4 - 0,3) mol
Bảo toàn số mol C 0,05.4 + 0,15.CB= 0,4 + 0,1 CB= 2
Vậy công thức phân tử của B có thể là: C2H2, C2H4 hoặc C2H6
Câu 7
1 Tính chất hóa học của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào cấu tạo
Hợp chất có phân tử C6H6 có tổng số vòng và số liên kết kém bền ( ) là:
2
có thể có hoặc không làm mất màu dịch brom ở nhiệt độ thường
-Công thức cấu tạo minh họa:
Benzen có cấu tạo vòng liên hợp (bền) nên không làm mất màu dd brom ở đk thường
CH
CH CH CH
CH
CH
CHC– CH2– CH2– CCH: Có 4 liên kết kém bền nên làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường -Phương trình hóa học minh họa:
CHC(CH2)2CCH + 4Br2 CHBr2 –CBr2(CH2)2CBr2–CHBr2
2 Tính nX 0, 45 mol ; M =28,5 g/molY
Sau phản ứng qua niken thu được hỗn hợp chỉ gồm 3 hidrocacbon nên H2 hết
Gọi x, y lần lượt là số mol C2H2 và H2 trong X
C2H2 + H2
0
t ( Ni)
C2H4
C2H2 + 2H2
0
t (Ni)
C2H6
Y gồm: C2H6, C2H4, C2H2 dư
Theo phản ứng thấy số mol Y = số mol C2H2 ban đầu = x (mol)
BTKL 26x + 2y = 28,5x
Xét cả quá trình thì toàn bộ số mol các hợp chất không no đều phản ứng hết
Đặt X2 là công thức chung của H2 phản ứng và Br2 phản ứng
C2H2 + 2X2 C2H2X4
0,2 0,4 mol
n n n 0,25 + q = 0,4 q = 0,15 mol
Lưu ý: Bài toán trên có thể giải theo những cách khác, như: phương pháp trung bình, phương pháp bảo toàn
số mol liên kết pi, ghép ẩn hoặc phân tích hệ số Dưới đây là một số phương pháp khác:
Cách 2: Sử dụng công thức trung bình
Đặt CT trung bình của Y: C2Hx
24 + x = 14,25.2 = 28,5 x = 4,5
C2H2 + 1,25H2 C2H4,5
a 1,25a a (mol)
C2H4,5 + 0,75Br2 C2H4,5Br1,5
a 0,75a (mol)
Theo đề a + 1,25a = 0,45 a = 0,2 mol
q =nBr2(phản ứng) = 0,75a = 0,75.0,2 = 0,15 mol
Trang 6Cách 3: Sử dụng ghép ẩn số
Gọi x,y lần lượt là số mol C2H2 tạo C2H4 và C2H6
Gọi z là số mol C2H2 còn dư
C2H2 + H2
0
t ( Ni)
C2H4
C2H2 + 2H2
0
t (Ni)
C2H6
y 2y y
C2H4 + Br2 C2H4Br2
x x (mol)
C2H2 + 2Br2 C2H2Br4
z 2z (mol)
(Nhiệm vụ chúng ta là không cần tìm giá trị của từng ẩn x,y,z mà chỉ cần tìm nghiệm của đa thức x + 2z, vì đây
là số mol Br 2)
Theo đề ta có: 2x + 3y + z = 0,45 (1)
BTKL 26.(x + y + z) + 2.(x + 2y) = (x + y + z).28,5
x - 3y + 5z = 0 (2)
Lấy (2) + (1) được: 3x + 6z = 0,45 x + 2z = 0,45: 3 = 0,15 = q
Cách 4: Sử dụng bảo toàn liên kết pi (hoặc phân tích hệ số phản ứng)
Trước hết cần tìm số mol C2H2 và H2 như bước 1
Phân tích hệ số phản ứng, ta thấy:
Br2 H2 C H2 2
Câu 8
Phân tích:
Đây là bài toán khá hay (tuy không khó), có thể làm không ít học sinh lúng túng khi sử dụng các dữ kiện đề cho Thử hỏi? "H2 bay ra do kim loại nào? kết tủa cuối cùng là gì? "
Từ số mol H2 bay ra 0,18 mol Al trong m (gam) hỗn hợp Vậy cho kết tủa Al(OH)3 = 0,12 mol làm gì?
So sánh lượng Al ở 2 TN mY = 120.18
12= 180 gam
Nếu các mấu chốt đã được tháo gỡ thì bài toán trên có thể nói đã trở nên đơn giản
Phân tích:
H2
n 0, 27mol;
Al(OH)3
- Phản ứng của X với H2SO4 loãng, dư:
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (1)
MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O (2)
x x x (mol)
Gọi x, y lần lượt là số mol MgO, MgSO4 trong m (gam) hỗn hợp X
Dung dịch Y: (x + y) mol MgSO4 ; 0,09 mol Al2(SO4)3; H2SO4 dư
- Phản ứng của 120 gam dung dịch Y:
Al2(SO4)3 + 8NaOH 2NaAlO2 + 3Na2SO4 + 4H2O (4)
MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4 (5)
Mg(OH)2
0 t
+ Chất rắn: a (gam) MgO ; Dung dịch T: NaAlO2, Na2SO4, NaOH
CO2 + 2H2O + NaAlO2 NaHCO3 + Al(OH)3 (8)
0,12 0,12 mol
Vì Al(ban
Al(OH)3
1,5
®Çu)
nên mY 1,5.120 180 (gam)
Bảo toàn khối lượng m+ 163,68 = 180 + 0,27.2 m = 16,86 (gam)
Trang 7H SO2 4
180.4,9
100.98
2 4
Ta có hệ phương trình:
Bảo toàn mol Mg ta có sơ đồ:
MgO + MgSO4 TL 2/3 MgO
0,12 0,06 (mol)
MgO
n (sp nung kết tủa) = (0,06 + 0,12).2
3= 0,12 mol
a = 0,12.40 = 4,8 (gam)
(Hoặc so sánh tổng số mol Mg trong MgO và MgSO4 bằng số mol Al ban đầu nên số mol rắn MgO
đồng nhất các dữ kiện ở tất cả các thí nghiệm trong bài toán)
Phần trăm khối lượng mỗi chất trong X:
%mMgSO4 42, 70%
-HẾT ĐÁP ÁN