rắn BaCO3 tiếp tục cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, thu dược dung dịch BaCl2; cô cạn và điện phân nóng chảy BaCL2 ta thu được Ba Bari Cho phần 2 tác dụng với dung dịch HCl dư, thu [r]
(1)ĐỀ THI HSG LỚP TỈNH THANH HOÁ, NGÀY 24/3/2010 ( 2009- 2010) Câu 1: (5,5 điểm) Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau: (Mỗi mũi tên là phương trình hóa học) Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 Fe3O4 FeSO4 Có hỗn hợp bột gồm các oxit: K2O, Al2O3, BaO Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng kim loại khỏi hỗn hợp trên Dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol FeSO4 Xét ba thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu dung dịch muối a Tìm mối quan hệ a, b, c thí nghiệm b Nếu a = 0,2; b = 0,3 và số mol Mg là 0,4 thì khối lượng chất rắn thu sau phản ứng là bao nhiêu? Câu 2: (5,5 điểm) Một hợp chất hữu có công thức dạng C xHyOz (x 2) tác dụng với NaOH Hãy xác định công thức cấu tạo và viết phương trình hóa học xảy các chất trên với NaOH Trình bày phương pháp hóa học phân biệt các bình khí sau: H 2, CH4, C2H4, CO2, SO2 Viết phương trình hóa học xảy Axit A là chất rắn, màu trắng, dễ tan nước Oxit B tác dụng với dung dịch nước A tạo nên hợp chất C màu trắng, không tan nước Khi nung C với cát và than nhiệt độ cao thu đơn chất có thành phần A Xác định công thức A, B, C và viết phương trình hóa học xảy Câu 3: (4,5 điểm) Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat hai kim loại nhóm IIA thuộc chu kỳ bảng tuần hoàn Hòa tan 3,6 gam hỗn hợp X dung dịch HNO dư, thu khí Y cho toàn lượng khí Y hấp thụ hết dung dịch Ba(OH) dư thu 7,88 gam kết tủa a Hãy xác định công thức hai muối và tính thành phần % khối lượng muối X b Cho 7,2 gam hỗn hợp X và 6,96 gam FeCO3 vào bình kín chứa 5,6 lit không khí (đktc) Nung bình nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp khí Z Tính thành phần % theo số mol các chất Z c Tính thể tích dung dịch HNO3 2M tối thiểu cần dùng để hòa tan hết hỗn hợp chất rắn thu sau nung Giả sử không khí oxi chiếm 1/5 và nitơ chiếm 4/5 thể tích (2) Câu 4: (4,5 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam hợp chất hữu A chứa C, H, O cho toàn sản phẩm cháy qua bình đựng H 2SO4 đặc và bình đựng nước vôi dư Sau kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình tăng 10,8 gam và bình tăng 17,6 gam Xác định công thức phân tử A và viết công thức cấu tạo có thể có A A là rượu đa chức có công thức R(OH) n (R là gốc hidrocacbon) cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với Na dư thu 5,6 lit H2 (ở đktc) Xác định công thức phân tử A, biết khối lượng phân tử A là 92 đ.v.C Cho: H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23, Mg = 24, Al = 27, Ca = 40, Fe = 56, Cu = 64, Ba = 137 *** HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ TỈNH THANH HOÁ ĐÁP ÁN Câu 1.1 5,5 2Fe + 3Cl2 ⃗t 2FeCl3 2FeCl3 + Fe 3FeCl2 2FeCl2 + Cl2 FeCl3 FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl 2Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 ⃗ t0 Fe2O3 + 3H2O 3Fe2O3 + CO ⃗t 2Fe3O4 + CO2 1.2 Điểm Fe3O4 + 4H2SO4 loãng + Fe 4FeSO4 + 4H2O Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp dung dịch HCl dư, sau đó nhúng kim loại Mg vào hỗn hợp dung dịch trên tới phản ứng kết thúc, lấy kim loại Mg Ta thu phần: - Phần 1: Hỗn hợp dung dịch gồm KCl, BaCl2; MgCl2 - Phần 2: Rắn gồm Mg và Al Cho phần tác dụng với dung dịch KOH vừa đủ ta thu Mg(OH)2 không tan, lọc tách Mg(OH)2 dung dịch gồm KCl và BaCl2; cho dung dịch vừa thu tác dụng với dung dịch K 2CO3 dư ta thu BaCO3 không tan, lọch tách BaCO3 ta dung dịch gồm KCl khan; điện phân nóng chảy KCl ta thu K (Kali) Còn chất (3) rắn BaCO3 tiếp tục cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, thu dược dung dịch BaCl2; cô cạn và điện phân nóng chảy BaCL2 ta thu Ba (Bari) Cho phần tác dụng với dung dịch HCl dư, thu hỗn hợp dung dịch gồm MgCl2; AlCl3 và HCl còn dư, cho hỗn hợp dung dịch tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu kết tủa Mg(OH) 2; lọc tách kết tủa còn lại hỗn hợp dung dịch, tiếp tục thổi dòng khí CO dư vào hỗn hợp dung dịch ta lại thu kết tủa Al(OH)3; lọc tách Al(OH)3 đem nung nhiệt độ cao thu đuợc Al 2O3; tiếp tục đem Al2O3 điện phaâ nóng chảy ta thu Al Các PTHH xảy ra: K2O + 2HCl → 2KCl + H2O BaO + 2HCl → 2BaCl2 + H2O Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Khi nhúng kim loại Mg vào dung dịch phản ứng xảy ra: 3Mg + 2AlCl3 3MgCl2 + 2Al Phần 1: MgCl2 + 2KOH Mg(OH)2 + 2KCl BaCl2 + 2K2CO3 BaCO3 + 2KCl Lọc tách BaCO3: K2CO3 + 2HCl → 2KCl + H2O + CO2 Cô cạn dung dịch ta thu KCl khan, điện phân nóng chảy KCl thu đượch K: dpnc K + Cl2 2KCl Cho BaCO3 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + H2O + CO2 Cô cạn dung dịch ta thu BaCl2 khan, điện phân nóng chảy BaCL2 thu Ba: dpnc Ba + Cl2 BaCl2 - Phần 2: Tác dụng với HCl dư Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (4) Cho dung dịch thu tác dụng với NaOH dư: HCl + NaOH NaCl + H2O MaCl2 + 2NaOH Ma(OH)2 + 2NaCl AlCl3 + 4NaOHdư NaAlO2 + 2NaCl + H2O Lọc tách kết tủa Ma(OH)2, thổi dòng khí CO2 dư vào dung dịch thu được: NaAlO2 + CO2 + H2O Al(OH)3 + NaHCO3 Lọc tách kết tủa Al(OH)3, đem nung Al(OH)3 ta thu Al2O3 2Al(OH)3 ⃗t Al2O3 + 3H2O Điện phân nóng chảy Al2O3 ta thu Al: dpnc 4Al + 3O2 2Al2O3 1.3 a) Ở thí nghiệm 1: Sau phản ứng thu dung dịch gồm muối gồm MáO4; CuSO4 và FeSO4, đó ta có c < a, tức là CuSO4 còn dư và FeSO4 chưa phản ứng (vì theo quy tắc thì Mg tham gia phản ứng với muối CuSO4 trước, hết CuSO4 mà Mg còn dư thì tiếp tục phản ứng với FeSO4) PTHH: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu c a mol Với c < a: dung dịch chứa CuSO4, MgSO4, FeSO4 Ở thí nghiệm 2: Sau phản ứng thu dung dịch gồm muối gồm MgSO4 và FeSO4 đó ta có a 2c < a + b, tức là FeSO còn dư (FeSO4 chưa phản ứng phản ứng phần) TH1: Nếu 2c = a thì FeSO4 chưa phản ứng: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol TH2: Nếu 2c > a thì FeSO4 đã phản ứng phần, sau phản ứng còn dư lượng là: b - (2c - a) mol Hay (a+b) -2c mol Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe 2c-a 2c-a mol Vậy a 2c < a+b (5) Ở thí nghiệm 3: sau phản ứng thu dung dịch muối , vì CuSO4 và FeSO4 đã phản ứng hết 3c a + b TN1: 3c = a + b, phản ứng xảy vừa đủ Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe 2c-a 2c-a mol (Với 2c - a = b hay 2c = a + b) TN2: 3c > a + b Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu a a mol Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe b b mol (Với 3c - a > b hay 3c > a+b) b) Ta có: mr = 0,2 x 64 + 0,2 x 56 = 12,8 + 11,2 = 24gam Câu 5,5 2.1 Để tách dụng với NaOH thì chất hữu trên phải có nhóm -COOH có nhóm chức -COO; có ít nhâấ nguyên tử Oxi Số nguyên tử oxi không vượt quá 4, vì có tối đa là nguyên tử C Vậy z Ta có: H-COOH, CH3-COOH, H-COOCH3, HO-CH2-COOH, HOOC-COOH, O=H-COOH TPHH: H-COOH + NaOH H - COONa + H2O CH3-COOH + NaOH CH3-COONa + H2O H-COOCH3 + NaOH CH3-OH + H-COONa HO-CH2-COOH + NaOH HI-CH2-COONa + H2O HOOC-COOH + 2NaOH NaOOC-COONa + 2H2O O=CH-COOH + NaOH O=CH-COONa + H2O 2.2 Dẫn các khí qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước brom Phân biệt nhóm: - Nhóm 1: Làm màu dung dịch nước brom gồm C2H4 và SO2 - Nhóm 2: Không làm màu dung dịch nước brom gồm H 2; CH4 và CO2 - Nhận SO2 nhóm cách dẫn khí đó qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm nào bị (6) đục là nhận khí SO - Nhận CO nhóm cách dẫn khí đó qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi trong, ống nghiệm nào bị vẩn đục là nhận khí CO - Nhận H2 nhóm cách dâẫ khí còn lại qua các ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm nào mà làm chất rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ và đồng thời có nước xuất là nhận khí H2 - Khí còn lại là CH4 Các PTHH: SO2 + 2H2O +Br2 → H2SO4 + 2HBr C2H4 +Br2 → C2H4Br2 SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O H2 + CuO ⃗t Cu + H2O Hoặc có thể làm theo cách: Dẫn các khí qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước vôi Phân biệt nhóm - Nhóm 1: Làm đục dung dịch nước vôi và tạo kết tủa gồm: CO2 và SO2 - Nhóm 2: Không làm đục dung dịch nước vôi gồm H 2; CH4 và C2H4 - Nhận SO2 nhóm cách dẫn khí đó qua các ống nghiệm chứa dung dịch brom, ống nghiệm nào bị màu là nhận khí SO2 - Nhận C2H4 nhóm cách dẫn khí đó qua các ống nghiệm chứa dung dịch nước brom, ống nghiệm nào bị màu là nhận khí C2H4 - Nhận H2 nhóm cách dẫn khí còn lại qua các ống nghiệm chứa bột CuO nung nóng, ống nghiệm nào mà làm chất rắn từ màu đen chuyển dần sang màu đỏ và đồng thời có nước xuất là nhận khí H2 - Khí còn lại là CH4 Các PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (7) SO2 + 2H2O +Br2 → H2SO4 + 2HBr C2H4 +Br2 → C2H4Br2 H2 + CuO ⃗t Cu + H2O 2.3 A là H3PO4; B là CaO; C là Ca3(PO4)2 Các PTHH: 3CaO + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 3H2O Ca3(PO4)2 + 3SiO2 +5C ⃗t 2P + 3CaSiO3 + 5CO Câu a) Đặt công thức chung muối cacbonat hai kim loại hoá trị II là: RCO3, Ta có PTHH: RCO3 + 2HNO3 R(NO3)2 + H2O + CO2 CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O nBaCO3 = 0,04 mol nRCO3 = nCO2 = nBaCO3 = 0,04 mol MRCO3 = 90 MR = 30 MR là khối lượng nguyên tử trung bình kim loại hoá trị II Mà kim loại hoá trị II lại thuộc chu kỳ bảng tuần hoàn Vậy kim loại đó là Mg và Ca CTHH muối: MgCO3 và CaCO3 Theo bài ta có: 84a + 100b = 3,6 a +b = 0,04 Đặt a, b là số mol MgCO3 và CaCO3 Giải hệ phương trình ta a = 0,025 và b = 0,015 mCaCO3 = 1,5g và % mCaCO3 = 41,67% mMgCO3 = 2,5g và % mMgCO3 = 58,33% b) MaCO3 ⃗t MgO + Co2 CaCO3 ⃗t CaO + CO2 FeCO3 ⃗t FeO + CO2 nFeCO3 = 0,06 mol nFeO = 0,06 mol 1 VO2= Vkk = 5,6 = 1,12 (lít) nO2 = 0,05 (mol) VN2 = 5,6 - 1,12 = 4,48 (lít) nN2 = 0,2 (mol) Xảy phản ứng: 4FeO + O2 ⃗ t 2Fe2O3 0,06 0,05 0,03 mol Sau phản ứng thì nO2du = 0,05 - 0,015 = 0,035 (mol) 4,5 (8) Ta nhận thấy khối lượng hỗn hợp X câu b gấp đôi câu a Vì số mol CO2 hỗn hợp X câu b là 0,08 mol ∑ n CO = 0,08 + 0,06 = 0,14 (mol) Tổng số mol các khí là: 0,2 + 0,14 + 0,035 = 0,375 (mol) Vậy thành phần các khí hỗn hợp Z là: %nO2 = 9,33%; %nN2 = 53,33%; %nCO2 = 37,33%; a) Các PTHH xảy ra: MgO + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2O 0,05 0,1 (mol) CaO + 2HNO3 Ca(NO3)2 + H2O 0,03 0,06 (mol) Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O 0,03 0,18 (mol) nHNO3 (đã dùng): 0,1 + 0,06 + 0,18 = 0,34 mol VHNO3 (cần dùng): ,34 = 0,17 (lít) Câu Theo bài ta có PTHH: 4.1 4CxHyOz + (4x + y - 2z)O2 ⃗t 4xCO2 + 2yH2O Vì H2SO4 đặc nên háo nước và hút nước sinh từ phản ứng cháy, còn bình đựng nước vôi dư hấp thụ hết lượng khí CO Vậy khối lượng bình tăng 10,8g là khối lượng H2O và khối lượng bình tăng 17,6g là khối lượng CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Ta có : nCO2 = 0,4 (mol) nC = nCO2 = 0,4 (mol) Vậy mC = 4,8 gam và: nH2O = 0,6 (mol) nH = 2nH2O = 1,2 (mol) Vậy mH = 1,2 gam Ta có khối lượng mO = 9,2 – (4,8 +1,2) = 3,2 gam nO = 0,2 mol 4,8 1,2 3,2 Ta có tỉ lệ: nC: nH: nO = 12 : : 16 = 0,2: 0,6: 0,1 = 2: 6: Công thức thực nghiệm A là C2nH6nOn Ta có: 6n 22n + 2 n và n nguyên dương n = Công thức phân tử A là C2H6O Công thức cấu tạo có thể có A: CH3-CH2OH (Rượu etylic); 4,5 (9) CH3-O-CH3 (Đimetylete) 4.2 Theo bài ta có: mA = 12,8 x 0,71875 = 9,2g nA = 0,1 (mol) mH2O = 3,6gam; mH2O = 0,2mol nH2 = 0,25 (mol) 2H2O + 2Na 2NaOH + H2 (1) 0,2 0,1 (mol) 2R(OH)n + 2nNa 2R(Ona)n + nH2 (2) n (mol) 0,1 0,05n (mol) Từ (1) và (2): nH2 = 0,1 + 0,05n = 0,25 mol n = Ta có n = 3: Công thức là R(OH)3 có khối lượng phân tử A là 92 đ.v.C MR(OH)3 = MR + 51 = 92 MR = 41 Mà R là gốc hiđrocacbon nên có dạng CxHy Ta có: 12x + y = 41 (x, y là số nguyên dương) Xét tỉ lệ: x y 29 (loại) 27 (loại) -7 (loại) Vậy giá trị x = và y = là phù hợp Công thức phân tử rượu A là: C3H5(OH)3 (Glyxerin) 1, 2, propan triol (10)