[r]
(1)UBND TỈNH BẮC NINH
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC: 2009 - 2010 ĐỀ CHÍNH THỨC
MƠN THI: HĨA HỌC - LỚP 9- THCS
Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 14 tháng năm 2010 = = = = = = = = = = Câu (3,0 điểm)
Hịa tan hồn tồn a gam oxit sắt H2SO4 đặc nóng thấy khí SO2 (duy nhất) Nếu khử hồn tồn a gam oxit CO nhiệt độ cao hòa tan lượng sắt tạo H2SO4 đặc, nóng thu lượng SO2 lần lượng SO2 phản ứng
1.Viết phương trình hóa học xảy hai thí nghiệm Xác định cơng thức oxit sắt
Câu (3,0 điểm)
Cho 3,28 gam hỗn hợp A gồm Fe Mg vào 400 ml dung dịch CuSO4 Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 4,24 gam chất rắn B dung dịch C Thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch C, lọc lấy kết tủa nung ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi 2,40 gam chất rắn D
1.Tính nồng độ mol/lit dung dịch CuSO4
2.Tính thành phần phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp A
Tính thể tích khí SO2 (đktc) hịa tan hồn tồn chất rắn B H2SO4 đặc nóng dư Câu (4,0 điểm)
X oxit kim loại M, M chiếm 80% khối lượng Cho dịng khí H2 qua ống sứ chứa a gam chất X đốt nóng Sau phản ứng khối lượng chất rắn ống lại b gam Hòa tan hết b gam chất rắn dung dịch HNO3 loãng thu dung dịch Y khí NO Cơ cạn dung dịch Y thu 3,025a gam muối Z Giả thiết hiệu suất phản ứng 100%
1.Xác định công thức X, Z
Tính thể tích NO (đktc) theo a, b Câu (3,0 điểm)
Thực phản ứng este hóa axit CxHyCOOH rượu CnH2n+1OH Sau phản ứng tách lấy hỗn hợp X gồm este, axit rượu Đốt cháy hoàn toàn 13,2 gam hỗn hợp X thu 12,768 lít khí CO2 (đktc) 8,28 gam H2O Nếu cho hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch NaOH 1M thu 3,84 gam rượu b gam muối khan Hóa hồn tồn lượng rượu thu thể tích thể tích 3,36 gam N2 (đo điều kiện t0, p) 1.Tính b hiệu suất phản ứng este hóa
Xác định CTPT rượu axit Tính %m chất X Câu (3,0 điểm)
X hợp chất hữu Trong X tỷ lệ khối lượng O so với nguyên tố lại 4:7 Đốt cháy hoàn toàn X thu CO2 nước với tỷ lệ số mol 1:1 Tổng số mol chất tham gia phản ứng cháy tỷ lệ với tổng số mol sản phẩm 3:4
1.Xác định công thức phân tử hợp chất hữu X
2.Xác định công thức cấu tạo có ứng với cơng thức phân tử vừa tìm được, biết X đơn chức Câu (4,0 điểm)
Hợp chất hữu A có công thức phân tử C8H12O5 Cho 0,01mol A tác dụng với lượng dung dịch NaOH vừa đủ, sau cạn thu rượu có ba nhóm -OH 1,76 gam hỗn hợp chất rắn gồm muối axit hữu đơn chức Xác định công thức cấu tạo có A (khơng cần viết khai triển công thức gốc hidrocacbon axit)
-Hết -
(Đề thi có 01 trang)
Cho: H = 1, O =16, N = 14, C = 12, Na = 23, Cu = 64, Fe = 56, Mg = 24, Al = 27, S = 32, Zn = 65
(2)ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG TỈNH BẮC NINH MƠN HĨA HỌC LỚP NĂM HỌC 2009 - 2010 Câu (3,0 điểm)
1.Gọi oxit sắt FexOy Có phương trình phản ứng xảy
TN1 FexOy + (6x-2y) H2SO4 /n ắắđ x Fe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 -+ (6x-2y) H2O (1)
TN2 FexOy + y CO ắắđt0 x Fe + y CO2 (2) Fe + H2SO4 đ/n ¾¾® Fe2(SO4)3 + SO2 -+ H2O (3) 2.Vì khơng cho n, m, V chất cụ thể nên để đơn giản cho tính tốn mà khơng tính tổng quát toán ta coi a = 56x+16y (gam) tức số mol FexOy (mol) Theo phương trình phản ứng (1) ta có
2
SO
3x 2y n
2
-= (mol) Theo phương trình phản ứng (2), (3) ta có
2
SO
3x n
2
= (mol)
Theo lượng SO2 thu từ phản ứng (3) gấp lần từ phản ứng (1) 3x 9.3x 2y
2
-= _ 3x = 27x - 18 y _ 24x = 18y _ x 18 y =24 =4 Vậy x = 3, y = _ oxit sắt Fe3O4
Câu (3,0 điểm)
Khi cho A vào dung dịch CuSO4 có phương trình phản ứng xảy là:
Mg + CuSO4 ắắđ MgSO4 + Cu (1) Fe + CuSO4 ắắđ FeSO4 + Cu (2) Cht rn B gồm Cu, Fe dư, Mg dư Dung dịch C gồm: FeSO4, MgSO4, có CuSO4 dư Thêm NaOH vào dung dịch C có phn ng: 2NaOH+FeSO4ắắđFe(OH)2+ Na2SO4 (3) 2NaOH+CuSO4ắắđCu(OH)2+ Na2SO4 (4) 2NaOH+MgSO4ắắđMg(OH)2+ Na2SO4 (5) Nung kt ta ngoi khụng khớ thỡ cú cỏc phn ng: Fe(OH)2 + O2 ắắđt0 Fe2O3 + H2O (6) Cu(OH)2ắắđt0 CuO + H2O (7) Mg(OH)2ắắđt0 MgO + H2O (8)
Trường hợp 1: Kim loại hết, CuSO4 dư
Gọi số mol Fe, Mg x, y (mol) ta có: 56x + 24 y = 3,28 (gam) Chất rắn B có Cu: 64.(x + y) = 4,28 (gam) Giải hệ phương trình x = 0,0524 (mol) y = 0,0145 (mol) Khối lượng hỗn hợp oxit thu sau phản ứng (6), (7), (8) là:
2
hh CuO MgO Fe O CuO CuO
0, 0145
m m m m m 40.0, 0524 160 m 3, 256 gam 2, gam
= + + = + + = + > (loại)
Trường hợp 2: Kim loại dư, CuSO4 hết.(không xảy phản ứng (4), (7))
Gọi số mol MgSO4 FeSO4 tạo thành từ phản ứng (1), (2) a, b (mol) Theo phản ứng (3), (5), (6), (8) khối lượng chất rắn D thu là:
mD = mMgO+mFe O2 3= 40a + 80b = 2,4 (gam)
Theo phương trình phản ứng (1), (2) khối lượng kim loại tăng lên là: (64a-24a) + (64b-56b) = 40a + 8b = 4,24 - 3,28 = 0,96 (gam)
Giải hệ phương trình ta a = b = 0,02 (mol) 1.Theo phản ứng (1) (2) ta có tổng số mol CuSO4 là:
4
CuSO
n = 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol)
Vậy
CuSO4
M
0, 04
C 0,1(M) 0,
= =
2. Theo phản ứng (1) (2) ta có tổng số mol Cu tạo là: 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol)
Vậy mCu = 0,04.64 = 2,56 (gam) khối lượng kim loại dư là: 4,24 - 2,56 = 1,68 (gam) kim loại dư phải Fe dư phản ứng (2) xảy sau mà thực tế xảy có 0,02 mol Fe tham gia phản ứng Vậy khối lượng kim loại phản ứng 3,28 - 1,68 = 1,6 (gam)
Khối lượng Fe ban đầu là: 1,68 + 0,02.56 = 2,8 (gam) _ %mFe 2,8 100% 85, 37% 3, 28
(3)3. Chất rắn B tạo có 0,03 mol Fe 0,04 mol Cu Các phản ứng xảy
Fe + H2SO4 /n ắắđ Fe2(SO4)3 + SO2 -+ H2O (9) (mol) 0,03 0,045
Cu + H2SO4 đ/n ¾¾® CuSO4 + SO2 -+ H2O (10) (mol) 0,04 0,04
Thể tích SO2 (đktc) thu là: (0,045 + 0,04).22,4 = 1,904 (lít) Câu (3,0 điểm)
1.Theo oxit X có 80% khối lượng kim loại Gọi X M2On ta có %mM = 2M 100%
2M 16n+ = 80% _ M = 32n
Vì n hóa trị kim loại M nên giá trị phù hợp n = 2, M = 64 Vậy X CuO Các phương trình phản ứng xảy ra:
CuO + H2
0
t
ắắđ Cu + H2O (1) CuO + HNO3 ¾¾® Cu(NO3)2 + H2O (2) Cu + HNO3 ắắđ Cu(NO3)2 + 2NO- + H2O (3) Vì muối sinh Cu(NO3)2 nên muối thu Cu(NO3)2 nH2O
Theo phương trình phản ứng (1), (2), (3) phản ứng (1) CuO dư hay hết cuối tạo muối Cu(NO3)2 nên ta có:
3
Cu ( NO ) CuO
a n n (mol)
80
= = Vậy khối lượng muối Z
3 2
Cu ( NO ) nH O
a
n (188 18n) 3, 025.a (gam) 80
= + = _ n = _ muối Z Cu(NO3)2 3H2O
2 Theo phương trình phản ứng (1) khối lượng chất rắn giảm khối lượng O bị H2 lấy từ CuO (bất kể phản ứng có hiệu suất nào, chất dư) Vậy mO = a - b (gam)
Cũng theo phương trình phản ứng (1) số mol Cu tạo số mol O bị H2 lấy tức ta có: nCu = nO = a b
16
(mol) Theo phản ứng (3) nNO = 2.nCu a b a b(mol) 3 16 24
-
-= =
Vậy thể tích NO thu đktc là: VNO =
a b
22, 4.( ) 0, 933.(a b) (lit) 24
- =
-Câu (3,0 điểm)
Các phương trình phản ứng xảy ra:
CxHyCOOH + CnH2n+1OH 04
H SO dac 170 C
ắắắắđCxHyCOO CnH2n+1 + H2O (1) Hỗn hợp X tác dụng với nNaOH = 0,15.1 = 0,15 (mol), có axit este phn ng
CxHyCOOHd + NaOH ắắđCxHyCOONa + H2O (2) CxHyCOO CnH2n+1 + NaOH ắắđCxHyCOONa + CnH2n+1OH (3)
Theo phản ứng (1), (2), (3) sau trình biến đổi toàn axit ban đầu biến thành muối toàn rượu ban đầu biến thành rượu sau phản ứng với naxit = nmuối, nrượu bd = nrượu sau pứ
Khi hóa 3,84 gam rượu thu thể tích thể tích 3,36 gam N2 điều kiện nên ta có số mol chúng Vậy nrượu = N2
3, 36
n 0,12(mol) 28
= =
Khối lượng mol rượu là: nrượu = 3,84
32
0,12= _ 14n+18 = 32 _n=1 CH3OH Theo phản ứng (1), (2), (3) nNaOH = naxit bđ = nmuối = 0,15 (mol)
(4)Vậy 13,2 gam hỗn hợp X có chứa 0,12-a (mol) CH3OH dư, 0,15-a (mol) CxHyCOOH dư, a mol CxHyCOO CH3
Khi đốt cháy 13,2 gam X cho
2
CO
12, 768
n 0, 57 (mol) 22,
= = ,
2
H O
8, 28
n 0, 46 (mol) 18
= =
mX = 32.(0,12-a) + (0,15-a).(12x+y+45) +a.(12x+y+59) = 13,2 (gam)
3,84 - 32a +1,8x +0,15y + 6,75 -12ax - ay - 45a + 12ax + ay + 59a = 13,2 1,8x +0,15y -18a = 2,61(I)
Áp dụng định luật bảo tồn ngun tố đốt cháy x tồn C tạo CO2, H tạo H2O nên có
2
CO C
n =n =1.(0,12 a) (x 1).(0,15 a) (x- + + - + +2).a=0, 57 (mol) 0,12 -a + 0,15x - ax + 0,15 - a + ax + 2a = 0,57
0,15x = 0,3 x = 2.
2
H O H
1 y y
n n 2.(0,12 a) (0,15 a) a 0, 46 (mol)
2 2
+ +
= = - + - + =
0,24 - 2a + 0,075y + 0,075 - 0,5ay - 0,5a + 0,5ay + 1,5a = 0,46 0,075 y -a = 0,145(II)
Thay x = vào (I) ta có hệ phương trình 0,15y 18a 0, 99 0, 075y a 0,145
- =
-ì
í - =
ỵ _
y a 0, 08
= ì í = î Vậy CTPT axit : C2H3COOH, CTCT là: CH2 = CH - COOH
Trong 13,2 gam hỗn hợp X có chứa 0,04 mol CH3OH, 0,07 mol C2H3COOH 0,08 mol C2H3COO CH3
Phản ứng este hóa là: C2H3COOH + CH3OH
H SO dac 170 C
ắắắắđC2H3COOCH3 + H2O
(mol ban đầu) 0,15 0,12 (mol phản ứng) 0,08 0,08 (mol sau phản ứng) 0,07 0,04 0,08 0,08
Nếu hiệu suất phản ứng 100% CH3OH hết nên ta tính hiệu suất theo chất 1.Hiệu suất phản ứng este hóa là: H% = 0, 08.100% 66, 67%
0,12 =
Số mol muối C2H3COONa số mol C2H3COOH ban đầu nên 0,15 (mol) b =
2
C H COONa
m =0,15.94 14,1 (gam)=
2.Công thức phân tử rượu CH3OH, axit C2H3OH Trong X chứa:
3
CH OH
m =0, 04.32=1, 28 (gam) _
3
CH OH
1, 28
%m 100% 9, 697% 13,
= =
2
C H COOH
m =0, 07.72=5, 04 (gam) _
2
C H COOH
5, 04
m 100% 38,182% 13,
= =
Và
2 3
C H COOCH
%m =100%-(9,697%+38,182%)=52,121% Câu (3,0 điểm)
1.Vì đốt cháy hồn toàn chất hữu X thu CO2, H2O theo tỷ lệ mol : nên X chứa C, H, O với số nguyên tử H gấp đôi số nguyên tử C
Đặt CTPT X là: CxH2xOy khơng n, m, V chất cụ thể nên để đơn giản mà khơng tính tổng quát tập ta coi nX = (mol) ta có phản ứng cháy CxH2xOy + (3x 2y
2
-) O2 ắắđt0 x CO2 + x H2O (1) (mol) 3x 2y
2
x x
Theo ta có tỷ lệ ( + 3x 2y
(5)2.X có CTPT C4H8O2 mà lại đơn chức nên axit este có CTCT là: CH3-CH2-CH2-COOH; (CH3)2CH-COOH;
H-COO- CH2-CH2-CH3; H-COO- CH(CH3)2; CH3-COO-CH2-CH3; CH3-CH2-COO-CH3 Câu (4,0 điểm)
Vì A phản ứng với kiềm tạo rượu muối nên A este
Do rượu có nhóm -OH mà A lại có ngun tử O nên A khơng thể là: R’(COOR)3 lúc A có O A phải là: R’(OH)(OOCR)2 R’ gốc hidrocacbon rượu, R gốc hidrocacbon trung bình axit
Phương trình phản ứng xảy ra:
R(OH)(OOCR)2 + NaOH ắắđt0 R(OH)3 + 2RCOONa (1)
Số mol muối Na tạo phải gốc R’liên kết với gốc axit gốc Khối lượng mol trung bình muối là: M 1, 76 88
0, 02
= = _ R+ 67 = 88 _R = 21 Vậy muối có gốc có R < 21 H- hay CH3-
Trường hợp 1: Một hai muối tạo HCOONa số mol HCOONa 0,01 (mol) Muối cịn lại RCOONa có số mol 0,01 (mol)
Khối lượng mol trung bình muối là: M 68.0, 01 (R 67).0, 01 88
0, 02
+ +
= = _ R = 41 (gốc CH2=CH-CH2- hay CH3-CH=CH-) Công thức A có dạng R’ (OH)(OOCH)(OOCC3H5)
Do A C8H12O5 nên R’ C3H5 tức rượu C3H5(OH)3 Các CTCT có A là:
CH2(OH)-CH(OOCH)-CH2(OOCC3H5); CH2(OOCH)-CH(OH) -CH2(OOCC3H5); CH2(OOCH)- CH(OOCC3H5) -CH2(OH);
Trường hợp 2: Một hai muối tạo CH3COONa số mol CH3COONa 0,01 (mol) Muối cịn lại RCOONa có số mol 0,01 (mol)
Khối lượng mol trung bình muối là: M 82.0, 01 (R 67).0, 01 88
0, 02
+ +
= = _ R = 27 (gốc CH2=CH-) Công thức A có dạng R’ (OH)(OOCCH3)(OOCC2H3) Do A C8H12O5 nên R’ C3H5 tức rượu C3H5(OH)3 Các CTCT có A là:
CH2(OH)-CH(OOCCH3)-CH2(OOCC2H3); CH2(OOCCH3)-CH(OH)-CH2(OOCC2H3); CH2(OOCCH3)-CH(OOCC2H3)-CH2(OH);