20 HSG hà tĩnh 2017 2018 DA

1 ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MƠN HĨA HỌC LỚP TỈNH HÀ TĨNH Năm học 2017-2018 Thời gian: 150 phút Câu (3,5 điểm) Nung nóng hỗn hợp gồm BaSO4, Na2CO3 FeCO3 khơng khí (chỉ chứa O2 N2 ) đến khối lượng không đổi chất rắn A hỗn hợp khí B Hòa tan A vào nước dư thu dung dịch C chất rắn D Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào C thu dung dịch E khí F Dung dịch E vừa tác dụng với NaOH, vừa tác dụng với H2SO4 Viết phương trình hóa học phản ứng xảy xác định A, B, C, D, E, F Cho lượt chất: Na2CO3, NaHSO4, CaSO3, P2 O5, Ca(HCO3)2, Al2O3 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư Viết phương trình hóa học (nếu có) phản ứng xảy Câu (2,0 điểm) Khi điều chế axit sunfuric người ta hấp thụ khí SO2 dung dịch H2SO4 thu oelum có cơng thức tổng quát H2SO4.nSO3 Tính khối lượng khí SO3 hấp thụ vào 200 gam dung dịch H2SO4 96,4% để thu loại oleum có thành phần phần trăm theo khối lượng SO3 40,82% Câu (2,5 điểm) Tiến hành thí nghiệm với dung dịch muối X, Y, Z ta thấy tượng ghi bảng sau: Mẫu thử Thí nghiệm Hiện tượng X Y Tác dụng với dung dịch HCl dư Đều có khí CO2 Y Z Tác dụng với dung dịch NaOH dư Đều có chất kết tủa X Tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng Có chất khí Z Tác dụng với dung dịch HCl dư Có kết tủa Biết: MX + MZ = 249 ; MX + MY = 241 ; MZ + MY = 332 Xác định công thức muối X, Y, Z viết phương trình hóa học minh họa Câu (2,0 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 4,741 gam đơn chất X oxi cho toàn sản phẩm thu hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch NaOH 25% (D = 1,28 g/ml) dung dịch A Nồng độ NaOH A giảm so với nồng độ dung dịch ban đầu A có khả hấp thụ tối đa 17,92 lít khí CO2 (đktc) Xác định X tính nồng độ phần trăm chất tan A Câu (2,0 điểm) Cho m gam hỗn hợp A gồm MgCO3 , Mg, CuCO3, FeCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thu 4,8 gam hỗn hợp khí B tích 6,72 lít (đktc) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu 40,9 gam muối khan Tính m Câu (3,0 điểm) X hỗn hợp gồm hidrocacbon A O2 (tỉ lệ mol tương ứng 1:10) Đốt cháy hoàn toàn X thu hỗn hợp Y Dẫn tồn Y qua bình đựng dung dịch H2SO4 đặc, dư hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với hidro 19 Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo A Trộn x mol A với 3x mol hidrocacbon B thu hỗn hợp T Đốt cháy hồn tồn 4,48 lít T (ở đktc), lấy tồn sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào 400 ml dung dịch Ba(OH)2 1M thu 59,1 gam kết tủa Xác định công thức phân tử B Câu (2,5 điểm) Hợp chất hữu có cơng thức phân tử C6H6 có làm màu dung dịch brom điều kiện thường không? Viết công thức cấu tạo minh họa viết phương trình hóa học (nếu có) Cho 10,08 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm C2H2 H2 qua bột niken nung nóng, thu hỗn hợp Y chứa hidrocacbon (Y có tỉ khối so với H2 14,25) Cho Y tác dụng với dung dịch brom dư thấy có q mol brom phản ứng Tính q Câu (2,5 điểm) Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, MgO, MgSO4 tan hoàn toàn 163,68 gam dung dịch H2SO4 28,74%, sau phản ứng thu dung dịch Y (có chứa H2SO4 4,9%) 6,048 lít H2 (đktc) Lấy 120 gam dung dịch Y cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Z dung dịch T Lọc lấy kết tủa Z nung đến khối lượng không đổi thu a gam chất rắn Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch T thu 9,36 gam kết tủa Xác định giá trị m, a phần trăm khối lượng chất hỗn hợp X -** HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI HSG MÔN HÓA HỌC LƠP TỈNH HÀ TĨNH Năm học 2017-2018 Câu 1 – Phản ứng nung nóng hỗn hợp t 2FeCO3 + ½ O2   Fe2O3 + 2CO2  Rắn A: BaSO4, Na2CO3, Fe2 O3 Khí B: CO2, O2, N2 – Hòa tan A vào nước: Chỉ có Na2CO3 bị hòa tan Dung dịch C: Na2 CO3 Rắn D: BaSO4, Fe2O3 – Phản ứng C với dung dịch HCl Na2CO3 + HCl  NaHCO3 + NaCl NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2  Dung dịch E: NaHCO3 , NaCl (khơng HCl Na2CO3) Khí F: CO2 – Phản ứng E với NaOH H2SO4 : NaHCO3 + NaOH  Na2CO3 + H2O 2NaHCO3 + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O + 2CO2  Các phương trình hóa học xảy ra: Na2CO3 + Ba(OH)2 dư  BaCO3 + NaOH + H2O NaHSO4 + Ba(OH)2 dư  BaSO4 + NaOH + H2 O 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 Cách 1: Tính theo %m SO3 oleum 200.96,4 m H SO (ban đầu) =  192,8 gam ; m H O (ban đầu) = 7,2 gam 100 Vì thu 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) 232 (gam) m  32 40,82 Theo đề ta có:   m  192 (gam) 232 100  40,82 Cách 2: Tính theo bảo tồn khối lượng SO3 + H2O  H2SO4 0,4 0,4 0,4 mol 100 m oleum  (192,8  0, 4.98)  392 gam  mSO  392  200  192(gam) 59,18  Cách 3: Tính theo cơng thức oelum CT oelum: H2SO4.nSO3 80n 40,82  ta có:   n = 0,845 80n  98 100 SO3 + H2O  H2SO4 32 7,2 39,2 (gam) 0,845SO3 + H2SO4  H2SO4.0,845SO3 x? 232 (gam) 232.0,845.80  mSO3  32  = 192 gam 98  Lưu ý: Các em sử dụng cách khác… Câu Phân tích: Đây tập có kiện định tính định lượng Riêng phần định lượng đề cho đủ phương trình chứa ẩn khối lượng mol chất X, Y, Z Từ ta tính khối lượng mol chất X, Y, Z 79, 162, 170 Các kiện định tính ch ta đốn X, Y muối cacbonat, Z muối Ag Để chọn muối thích hợp em lấy khối lượng mol trừ cho khối lượng mol gốc axit kim loại, sau chia cho hóa trị thường gặp KL (thường 1,2) tìm nhanh cơng thức muối X, Y, Z Nếu em thường xuyên giải tập thấy khối lượng mol đủ sở đoán chất tương ứng.) Hướng dẫn:  M X  M Y  241  Theo đề ta có:  M X  M Z  249  MX =79; MY = 162; MZ =170  M  M  332 Z  Y Mẫu thử Thí nghiệm Hiện tượng X Y Tác dụng với dung dịch HCl dư Đều có khí CO2 Y Z Tác dụng với dung dịch NaOH dư Đều có chất kết tủa X Tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng Có chất khí Z Tác dụng với dung dịch HCl dư Có kết tủa Phân tích bảng tượng thấy: - X, Y muối cacbonat  X: NH4HCO3 (M=79) ; Y: Ca(HCO3)2 (M = 162) - Z tác dụng HCl dư có kết tủa  Z 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 t NH4HCO3 + 2NaOH   Na2CO3 + 2H2O + NH3  AgNO3 + HCl  AgCl + HNO3 Câu m dd NaOH  V.d  100.1,28  128(g) ; m NaOH  n NaOH  128.25%  32(g) 100% 32 17,92  0,8(mol) ; n CO2   0,8(mol) 40 22, Vì dung dịch A (chứa NaOH) hấp thụ tối đa CO2 vừa đủ xảy phản ứng tạo muối axit NaHCO3 NaOH + CO2  NaHCO3 0,8 0,8 0,8 mol Ta thấy: n NaOH (trong A) = 0,8 mol = n NaOH (ban đầu)  chứng tỏ oxit X không phản ứng với NaOH, dung dịch ban đầu bị pha loãng Đặt oxit X X2On 100 BTKL  m X O  32  128  42,67 (gam) n 25.3/ n  2X 4,741 Xét hợp chất: X2 On    X  1n   16n 42,667  4,741  X  (H) Vậy X H2  oxit X H2O t 2H2 + O2   2H2O 4,741 (g)  42,669 (g) m ddA  128  42,669  170,669 gam Dung dịch A có chất tan NaOH 32 C% NaOH  100%  18,75% 170,669 Hoặc tính theo tỷ lệ nồng độ: C% NaOH  25%  18,75% 4 Nhận xét: Ở phần xác định X, em học sinh khẳng định oxit X2On khơng phản ứng với NaOH mà hấp thụ nước nước Vậy X H2 Câu n CO2  n H2  0,3 n CO2  0,1mol  n B  0,3mol   44n CO2  2n H2  4,8 n H  0,2 mol Phương trình hóa học: MgCO3 + 2HCl  MgCl2 + H2 O + CO2  CuCO3 + 2HCl  CuCl2 + H2O + CO2  FeCO3 + 2HCl  FeCl2 + H2O + CO2  Mg + 2HCl  MgCl2 + H2  Theo phản ứng: n HCl   (n CO2  n H )  0,3.2  0,6 mol ; n H O  n CO  0,1 mol 2 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 nhiều Chuyển từ A  muối khan tách CO3 cộng vào gốc Cl  m – 0,1.60 + 0,6.35,5 = 40,9  m = 25,6 gam Câu Phân tích: Nếu tốn cho A chất khí điều kiện thường chắn khí dư oxi, y y t0 CxHy + (x + )O2  xCO2 + H2O Với xmax = 4; ymax = 10  (x + 0,25y) = 6,5 < 10  O2 dư Ở đây, hỗn hợp X không cho trạng thái điều kiện thường nên không giới hạn số C hidrocacbon Vì tốn cần biện luận theo trường hợp khí dư sau phản ứng (A O2) Hướng dẫn: Giả sử có 1mol A 10 mol O2 y y t0 CxHy + (x + )O2   xCO2 + H2O 4 Dẫn sản phẩm qua H2SO4 đặc nước bị hấp thụ M Z  19.2  38g / mol < M CO = 44  Z O2 CxHy dư Trường hợp 1: Dư CxHy 10 Ta có:   x + 0,25y > 10 (*) x  0, 25y Nếu x = 6; y = 14 x + 0,25y = 9,5 < 10 Vậy để thỏa mãn (*) x >  MA > 12.6 = 72 > 38 (loại)  Hoặc chứng minh ngược lại: MA < 38  12x + y < 38  xmax = 3; ymax = 10 10  n A (phản ứng) =    mol  loại x  0, 25y  0,25.8 Trường hợp 2: Dư O2 y y t0 CxHy + (x + )O2  xCO2 + H2O 4  (x + 0,25y) x (mol) n CO  38  32   10  x  0,25y  x  y  10  2x (*) nO 44  38 0, 25 Từ (*)  có x = 4; y = thỏa mãn Công thức A C4H8 CTCT: CH2=CH–CH2–CH3 ; CH3 – CH=CH – CH3 ; CH2=C(CH3)2 CH2 H2 C CH CH3 Tính số mol n T  0, mol ; n C H8 H2 C CH2 H2 C CH2  0,  0,05 mol ; n B = 0,15 mol n Ba(OH)  0, mol ; n BaCO = 0,3 mol < 0,4 mol  có 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 CB = 0,3  CB = 0,67 (loại) Trường hợp 2: Kết tủa tan 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 C B = 0,4 + 0,1  C B = Vậy cơng thức phân tử B là: C2H2, C2H4 C2H6 Câu Tính chất hóa học hợp chất hữu phụ thuộc vào cấu tạo Hợp chất có phân tử C6H6 có tổng số vòng số liên kết bền (  ) là: 2.6   k=   có khơng làm màu dịch brom nhiệt độ thường -Công thức cấu tạo minh họa: CH CH CH CH CH Benzen có cấu tạo vòng liên hợp (bền) nên khơng làm màu dd brom đk thường CH CHC– CH2– CH2– CCH: Có liên kết bền nên làm màu dung dịch brom điều kiện thường -Phương trình hóa học minh họa: CHC(CH2)2CCH + 4Br2  CHBr2 –CBr2(CH2)2CBr2–CHBr2 Tính n X  0, 45 mol ; M Y =28,5 g/mol Sau phản ứng qua niken thu hỗn hợp gồm hidrocacbon nên H2 hết Gọi x, y số mol C2H2 H2 X t (Ni) C2H2 + H2   C2H4 t (Ni) C2H2 + 2H2   C2H6 Y gồm: C2 H6, C2 H4, C2H2 dư Theo phản ứng thấy số mol Y = số mol C2H2 ban đầu = x (mol) BTKL  26x + 2y = 28,5x  2,5x  2y   x  0,2 Ta có:    x  y  0,45  y  0,25 Xét trình tồn số mol hợp chất khơng no phản ứng hết Đặt X2 công thức chung H2 phản ứng Br2 phản ứng C2H2 + 2X2  C2H2X4 0,2  0,4 mol Ta có: n H  n Br  n X  0,25 + q = 0,4  q = 0,15 mol 2 Lưu ý: Bài tốn giải theo cách khác, như: phương pháp trung bình, phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi, ghép ẩn phân tích hệ số Dưới số phương pháp khác: Cách 2: Sử dụng công thức trung bình Đặt CT trung bình 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 = n Br (phản ứng) = 0,75a = 0,75.0,2 = 0,15 mol Cách 3: Sử dụng ghép ẩn số Gọi x,y số mol C2H2 tạo C2H4 C2H6 Gọi z số mol C2H2 dư t ( Ni) C2H2 + H2   C2H4 x x x (mol) t (Ni) C2H2 + 2H2   C2H6 y  2y y C2H4 + Br2  C2H4Br2 x x (mol) C2H2 + 2Br2  C2H2 Br4 z  2z (mol) (Nhiệm vụ khơng cần tìm giá trị ẩn x,y,z mà cần tìm nghiệm đa thức x + 2z, số mol Br2) 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 = (2) Lấy (2) + (1) được: 3x + 6z = 0,45  x + 2z = 0,45: = 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 H2 bước Phân tích hệ số phản ứng, ta thấy: n Br  n H  2n C H  q + 0,25 = 0,2.2  q = 0,15 mol 2 2 Câu Phân tích: Đây tốn hay (tuy khơng khó), làm khơng học sinh lúng túng sử dụng kiện đề cho Thử hỏi? "H2 bay kim loại nào? kết tủa cuối gì? " Từ số mol H2 bay  0,18 mol Al m (gam) hỗn hợp Vậy cho kết tủa Al(OH)3 = 0,12 mol làm gì? 18 So sánh lượng Al TN  mY = 120 = 180 gam 12 Nếu mấu chốt tháo gỡ tốn nói trở nên đơn giản Phân tích: Tính số mol mH SO  47,04 gam ; n H SO =0,48 mol ; 4 n H  0,27mol ; n Al(OH)  0,12 mol - Phản ứng X với H2SO4 loãng, dư: 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 (1) 0,18 0,27 0,09 0,27 (mol) MgO + H2SO4  MgSO4 + H2 O (2) x x x (mol) Gọi x, y số mol MgO, MgSO4 m (gam) hỗn hợp X Dung dịch Y: (x + y) mol MgSO4 ; 0,09 mol Al2(SO4)3; H2SO4 dư - Phản ứng 120 gam dung dịch Y: H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O (3) Al2(SO4)3 + 8NaOH  2NaAlO2 + 3Na2SO4 + 4H2O (4) MgSO4 + 2NaOH  Mg(OH)2  + Na2SO4 (5) t Mg(OH)2  (6)  MgO + H2O + Chất rắn: a (gam) MgO ; Dung dịch T: NaAlO2, Na2SO4, NaOH CO2 + NaOH  NaHCO3 (7) CO2 + 2H2O + NaAlO2  NaHCO3 + Al(OH)3  (8) 0,12 0,12 mol n Al(ban đầu) 0,18 Vỡ 1,5 nên  m Y  1,5.120  180 (gam) n Al(OH) 0,12 Bảo toàn khối lượng  m + 163,68 = 180 + 0,27.2  m = 16,86 (gam) 180.4,9  0,09 mol  n H SO (pư với X) = 0,39 mol 100.98 Ta có hệ phương trình:  40x  120y  16,86  0,18.27  12  x  0,12    x  0, 27  0,39  y  0,06 nH (trongY)  2SO4 Bảo tồn mol Mg ta có sơ đồ: TL 2/3 MgO + MgSO4   MgO 0,12 0,06 (mol) n MgO (sp nung kết tủa) = (0,06 + 0,12) = 0,12 mol  a = 0,12.40 = 4,8 (gam) (Hoặc so sánh tổng số mol Mg MgO MgSO4 số mol Al ban đầu nên  số mol rắn MgO sau nung số mol kết tủa Al(OH)3 = 0,12 mol Để đơn giản tính tốn em đồng kiện tất thí nghiệm toán) Phần trăm khối lượng chất X: 0,18.27 0,12.40 %m Al  100%  28,83% ; %m MgO  100%  28, 47% 16,86 16,86  %m MgSO  42,70% -HẾT ĐÁP ÁN ...2 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI HSG MƠN HĨA HỌC LƠP TỈNH HÀ TĨNH Năm học 201 7 -201 8 Câu 1 – Phản ứng nung nóng hỗn hợp t 2FeCO3 + ½ O2   Fe2O3... 1,5. 120  180 (gam) n Al(OH) 0,12 Bảo toàn khối lượng  m + 163,68 = 180 + 0,27.2  m = 16,86 (gam) 180.4,9  0,09 mol  n H SO (pư với X) = 0,39 mol 100.98 Ta có hệ phương trình:  40x  120y... lượng SO3 + H2O  H2SO4 0,4 0,4 0,4 mol 100 m oleum  (192,8  0, 4.98)  392 gam  mSO  392  200  192(gam) 59,18  Cách 3: Tính theo công thức oelum CT oelum: H2SO4.nSO3 80n 40,82  ta có: