Dïng giÊy quú nhËn biÕt ®îc dung dÞch KOH... VËy kim lo¹i M cã hãa trÞ III.[r]
(1)UBND huyện lục yên đề thi chọn học sinh giỏi cấp thcs phòng Giáo dục đào tạo Huyện Lục Yên – Năm học 2007-2008
m«n: Hãa Häc
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao )
Bài (2 điểm): Cho bán kính proton r = 2.10-13cm, khèi lỵng proton m
P = 1,6726.10-27 kg, khối lợng nơtron mn = 1,6750.10-27 kg, khối lợng electron me = 9,1095.10-31 kg, thể tích hình cầu bán kính r đợc tính theo cơng thức V =
3π.r
3
Trong nguyên tử nhơm có 13 proton, 14 nơtron 13 electron, đờng kính ngun tử nhơm 2,86.10-7 mm.
a) TÝnh khèi lợng riêng (g/mm3) proton.
b) Tớnh lng riêng (g/mm3) nguyên tử nhôm (coi khối lợng electron nguyên tử nhôm không đáng kể)
c) TÝnh sè electron 1kg nh«m
d) TÝnh khèi lợng nhôm chứa 1kg electron
Bi (1,5 im): Hịa tan lợng oxit kim loại hóa trị II vào lợng dung dịch H2SO4 có nồng độ a% vừa đủ tạo thành dung dịch muối có nồng độ b% Hãy xác định:
a) Nguyªn tư khèi cđa kim loại theo a b
b) Nu a = 20%, b = 22,64% Hãy cho biết công thức hóa học oxit kim loại dùng Bài (2,5 điểm):
A) Hãy nhận biết dung dịch chất đựng lọ riêng biệt sau: FeSO4, Fe2(SO4)3, KOH, MgCl2, AlCl3, CuCl2
(chỉ đợc dùng thêm thuốc thử)
B) Hòa tan 15 gam tinh thể FeSO4.7H2O vào nớc thêm NaOH d đun nóng hỗn hợp khơng khí tới khối lợng không đổi ngời ta thu đợc 4gam Fe2O3
a) Cho biết mẫu muối FeSO4.7H2O dùng có tinh khiết khơng? sao? b) Tính độ tinh khiết mẫu muối FeSO4.7H2O dùng
Bài (2 điểm): Cho luồng khí CO d qua ống sứ chứa 15,3 gam hỗn hợp gồm FeO và ZnO nung nóng thu đợc hỗn hợp chất rắn có khối lợng 12,74 gam Biết điều kiện thí nghiệm hiệu suất phản ứng đạt 80%
a) Tính phần trăm khối lợng hỗn hợp ban đầu
b) hũa tan ton b cht rắn thu đợc sau phản ứng phải dùng thể tích dung dịch HCl 2M bao nhiêu?
c) NÕu thay dung dÞch HCl 2M b»ng dung dÞch H2SO4 96%, khối lợng riêng d = 1,1g/ml cần ml dung dịch H2SO4
Bi (2 điểm): Có hỗn hợp bột sắt bột kim loại M có hóa trị n Nếu hịa tan hết hỗn hợp dung dịch axit HCl thu đợc 7,84 lít khí Hidro (ở đktc) Nếu cho hỗn hợp tác dụng với khí Clo thể tích khí Clo cần dùng 8,4 lít (ở đktc) Biết tỉ lệ số nguyên tử sắt số nguyên tử kim loại M hỗn hợp 1:
a) Viết phơng trình phản ứng xảy
b) Tính thể tích khí Clo hóa hợp kim loại M (ở đktc) c) Xác định hóa trị n kim loại M
d) Nếu khối lợng kim loại M có hỗn hợp 5,4 gam M kim loại nào? (Học sinh đợc phép sử dụng máy tính cá nhân
(2)UBND huyện lục yên kỳ thi chọn học sinh giỏi thcs phòng Giáo dục đào tạo Huyện Lục Yên – Năm học 2007-2008
Hớng dẫn chấm Mơn: Hóa Học Bài (2 điểm): Mỗi ý đợc 0,5 im
a) Theo công thức tính khối lợng riêng: D=m
V Thì khối lợng riêng p:
1672,6 10−27
4
3 3,14 (20 10
−13)3=0,0499 10 12
(g/mm3) b) Khèi lỵng nguyên tử nhôm:
mAl=13 mp+14 mn=13 1,6726 1027+14 1,675 1027=45,194 1027(kg)=45,194 1024(g) Đờng kính nguyên tử nhôm 2,86.10-7mm
r=1,43 107mm
Khối lợng riêng nhôm là:
1,43 1073 ¿
4
3.3,14 ¿ D=45,195 10
24
c) Số e 1kg nhôm là: 13m
Al
= 13
45,194 10−27 ≈0,2876 10 27
(e) d) Sè e 1kg e lµ: m1
e
=
9,1095 10−31=0,1098 10
31
(e)
Khối lợng nhôm chứa 1kg e là:
0,1098 1031
13 45,194 10 −27
=0,382 104(kg)=3820(kg) Bài (1,5 điểm):
a) Kí hiệu kim loại M, công thức oxit MO Ta có phơng trình phản ứng:
MO+H2SO4MSO4+H2O (0,25 điểm)
Đặt x nguyên tử khối kim loại M, khối lợng mol MO là: (x+16)g, H2SO4 98g, cđa mi MSO4 lµ (x + 96)g
Theo toán khối lợng dung dịch H2SO4: mddH2SO4=98 100 %
a% =
9800
a (0,25 ®iĨm)
Dung dịch muối MSO4 có nồng độ phần trăm b%=
100 %(x+96)
mddMSO4 (1)
Theo ph¬ng trình phản ứng, khối lợng dung dịch muối khối lợng dung dịch axit + khối lợng chất tan MO: mddMSO4=
9800
a +(x+16) (0,25 điểm) Thay giá trị vào phơng trình (1) ta cã: b=
100.(x+96)
9800
a +(x+16)
(0,25 điểm) Giải ta có nguyên tử khối kim loại M tính theo a b là:
x=100(98b −96a)+16 ab
a(100− b) (2) (0,25 điểm)
b) Thay a = 20 b = 22,64 vào (2) ta có: x= 24 Kim loại có hóa trị II, nguyên tử khối 24 đvC kim loại Mg Công thức hóa học oxit là: MgO (0,25 điểm) Bài (2,5 điểm):
(3)+) Nhận đợc dung dịch FeSO4 có kết tủa trắng xanh xuất hóa nâu đỏ khơng khí: FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2 ↓ + K2SO4 (0,25 điểm)
(trắng xanh) +) Nhận đợc dung dịch SO4¿3
Fe2¿ có kết tủa mầu nâu đỏ xuât hiện:
OH¿3↓+3K2SO4
SO4¿3+6 KOH→2 Fe¿
Fe2¿
(0,25 điểm) (nâu đỏ)
+) Nhận đợc dung dịch MgCl2 có kết tủa trắng xuât hiện: OH¿2↓+2 KCl
MgCl2+2 KOH→Mg¿ (0,25 điểm)
(trắng)
+) Nhn c dung dịch AlCl3 có kết tủa trắng keo xuất hiện, kết tủa lại tan dung dịch KOH d:
OH¿3↓+3 KCl
AlCl3+3 KOH→3 Al¿
(trắng keo) OH3+KOHduKAlO2+2H2O
Al (0,25 điểm)
+) Nhận đợc dung dịch CuCl2 có kết tủa xanh lơ xuất hiện: OH¿2+2 KCl
CuCl2+2 KOH→Cu¿ (0,25 ®iĨm)
(xanh l¬) B) (1 ®iĨm).
a) Chất ban đầu FeSO4.7H2O, chất cuối thu đợc Fe2O3 Ta có sơ đồ biến hóa hóa học:
2(FeSO4.7H2O)→Fe2O3
mol mol
x mol
160=0,025 mol
Sè mol FeSO4.7H2O: x = 0,025.2 = 0,05(mol)
Khối lợng 0,05 mol FeSO4.7H2O: 0,05.(152 + 126) = 13,9(g) (0,5 điểm) So sánh với khối lợng FeSO4.7H2O dùng 15gam chứng tỏ muối dùng không tinh khiết (0,25 điểm)
b) Độ tinh khiết muối FeSO4.7H2O dùng: 13,9 100 %
15 ≈92,7 % (0,25 điểm)
Bài (2 điểm):
a) Gọi a, b lần lợt số mol FeO ZnO dùng Theo đề có 0,8.a mol 0,8.b mol chất phản ứng theo phơng trình sau:
t0
FeO¿+¿CO¿→¿Fe¿+¿CO2
0,8a mol 0,8a mol t0
ZnO¿+¿CO¿→¿Zn¿+¿CO2 (0,25 ®iĨm) 0,8b mol 0,8b mol
Nh chất rắn sau phản ứng gồm: 0,8.a mol Fe; 0,8.b mol Zn; 0,2a mol FeO d; 0,2b mol ZnO d (0,25 điểm)
Suy khối lợng hai oxit là: 72a + 81b = 15,3 (1) Khối lợng hỗn hợp chất rắn sau phản ứng:
0,8a.56 + 0,8b.65 + 0,2a.72 + 0,2b.81 = 12,74 (2) (0,25 điểm) Giải (1) (2) ta đợc: a = b = 0,1
Vậy phần trăm FeO: 72 0,1
(4)phần trăm ZnO: 81 0,1
15,3 100 %=53 % (0,25 ®iĨm)
b) Hỗn hợp sau phản ứng gồm: 0,08 mol Fe; 0,08 mol Zn; 0,02 mol FeO d; 0,02 mol ZnO d Hòa tan chất rắn dung dịch HCl có phản ứng:
Fe+2 HClFeCl2+H2
0,08 mol 0,16 mol
Zn¿+¿2 HCl¿→¿ZnCl2¿+¿H2
0,08 mol 0,16 mol
FeO¿+¿2 HCl¿→¿FeCl2¿+¿H2O
0,02 mol 0,04 mol
ZnO¿+¿2 HCl¿→¿ZnCl2¿+¿H2O (0,25 ®iĨm) 0,02 mol 0,04 mol
Sè mol HCl cần là: 0,16 + 0,16 + 0,04 + 0,04 = 0,4(mol)
Thể tích dung dịch HCl cần: 0,4 : = 0,2 (l) (0,25 ®iĨm) c) Các phản ứng xảy ra:
Fe+H2SO4FeSO4+H2
0,08mol 0,08mol
Zn¿+¿H2SO4¿→¿ZnSO4¿+¿H2
0,08mol 0,08mol
FeO¿+¿H2SO4¿→¿FeSO4¿+¿H2O
0,02mol 0,02mol
ZnO¿+¿H2SO4¿→¿ZnSO4¿+¿H2O (0,25 ®iĨm)
0,02mol 0,02mol
Sè mol H2SO4 cần là: 0,08 + 0,08 + 0,02 + 0,02 = 0,2(mol) Khối lợng H2SO4 cần là: 0,2.98 = 19,6(g)
Thể tích dung dịch H2SO4 là: 19,6 100
96 20,42(ml) (0,25 điểm)
Bài (2 điểm):
a) Các phơng trình phản ứng:
2M+2 nHCl→2MCln+nH2 (1)
Fe+2 HCl→FeCl2+H2 (2)
2M+nCl2→2 MCln (3)
2 Fe+3 Cl2→2FeCl3 (4) (0,5 ®iĨm)
b) ThĨ tÝch khÝ Clo:
Đặt x số mol sắt có hỗn hợp, số mol kim loại M 4x.
Theo (1): nH2(1)=2 nx
Theo (2): nH2(2)=x
Ta có phơng trình đại số: nH2=x+2 nx=7,84
22,4=0,35(mol) (0,25 ®iĨm)
Sè mol Cl2 hóa hợp với kim loại M (3) là: 2nx số mol Cl2 hóa hợp với Fe
(4) 1,5x Ta có phơng trình:
nCl2=1,5x+2 nx= 8,4
22,4=0,375(mol) (0,25 ®iĨm)
Từ hai phơng trình đại số ta có: 2nx = 0,3 (0,25 điểm)
Thể tích Clo hóa hợp với kim loại M là: 0,3.22,4 = 6,72 (l) (0,25 điểm)
c) Hãa trÞ cđa kim lo¹i M:
Thay 2nx = 0,3 vào hai phơng trình đại số ta có: x = 0,05 Thay x = 0,05 vào phơng trình: 2nx = 0,3 ta có n =
VËy kim loại M có hóa trị III. (0,25 điểm)
d) Số mol kim loại M có hỗn hỵp: nM=4 x=4 0,05=0,2(mol)
Khèi lỵng kim loại M là: 5,4
(5)