Đang tải... (xem toàn văn)
Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X nói trên, cho sản phẩm hấp thụ hết vào 580ml dung dịch CaOH 2 0,5M thì thu được kết tủa.. Lọc bỏ kết tủa, lấy dung dịch nước lọc cho tác dụng vớ[r]
(1)X X X SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÌNH PHƯỚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP Năm học 2007-2008 Môn thi: Hóa học Thời gian làm bài: 150’ ( không kể thời gian phát đề) - Câu1:(3điểm) 1- Trong hoá học, để làm khô chất khí người ta thường dùng số chất làm khô Hãy cho biết điều kiện chất chọn làm khô chất khí 2- Khí CO2 có lẫn nước, chất nào sau đây không dùng làm khô khí CO : P2O5, CaCl2 rắn, NaOHrắn , H2SO4 đặc , CaO Giải thích và viết PTHH có 3- Hãy trình bày cách pha 1lít dung dịch H2SO4 0,46M từ dung dịch H2SO4 98% ( d= 1,84g/cm3) Câu 2:( 3điểm) 1- Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau ( ghi rõ điều kiện phản ứng) X + A F E F X + B Fe I FF H X + C XI F F K X ( Mỗi mũi tên là phương trình phản ứng ) + + + 2- Có mẫu phân bón hoá học không nhãn : Phân kali ( KCl ), phân đạm ( NH 4NO3), Phân lân Ca(H2PO4)2 , phân ure : CO(NH2)2 Ở nông thôn có nước và vôi sống, ta có thể nhận biết mẫu phân đó hay không ? Nếu hãy trình bày phương pháp nhận biết và viết PTHH cho cách nhận biết đó ( Biết phân ure đất chuyển hoá thành amoni cacbonat, là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho phát triển cây trồng ) Câu3: (3điểm) 1- X là hiđrocacbon có công thức thực nghiệm : (C3H4)n Biết X không làm màu dung dịch nước Brom a) Lập luận xác định CTPT X b) Xác định CTCT đúng X Biết X tác dụng với Clo ( ánh sáng) thu sản phẩm hữu chứa nguyên tử Clo phân tử A2- Nêu phương pháp hoá học ( kèm theo phương trình phản ứng) tách các khí khỏi hỗn hợp: C 2H6, C2H4 , E Fe BC2H2 và SO2 H Câu 4: ( 3điểm) CDung dịch A chứa a mol CuSO và b mol FeSO 4 -Thí nghiệm 1: Cho c mol Mg vào A ,sau phản ứng kết thúc, dung dịch thu có muối -Thí nghiệm 2: Cho 2c mol Mg vào A, sau phản ứng kết thúc, dung dịch thu có muối -Thí nghiệm 3: Cho 3c mol Mg vào A, sau phản ứng kết thúc, dung dịch thu có muối Tìm mối quan hệ a,b, và c thí nghiệm Câu 5:( 4điểm) Cho V lít CO ( đktc) lấy dư qua ống sứ chứa 0,15 mol hỗn hợp A gồm FeO và Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian để nguội, thu 12 gam chất rắn B ( gồm chất ) và khí X thoát ( tỷ khối X so với H 20,4) Cho X hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi dư thì thu 20 gam kết tủa trắng 1- Tính phần trăm khối lượng các chất A Xác định giá trị V 2- Cho B tan hết dung dịch HNO đậm đặc nóng Tính khối lượng muối khan tạo thành sau cô cạn dung dịch sau phản ứng Câu 6: (4điểm) Cho 3,136 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon mạch hở vào bình nước brom dư Sau kết thức phản ứng có 896 cm3 (đktc) khí thoát và 32 gam brom phản ứng Mặt khác đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X nói trên, cho sản phẩm hấp thụ hết vào 580ml dung dịch Ca(OH) 0,5M thì thu kết tủa Lọc bỏ kết tủa, lấy dung dịch nước lọc cho tác dụng với dung dịch Ba(OH) lấy dư, ta thu tiếp kết tủa và tổng khối lượng hai lần kết tủa 46,73g Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo có thể có hai hiđrocacbon HẾT Lưu ý: Thí sinh sử dụng bảng tuần hoàn BGD-ĐT ban hành và máy tính bỏ túi theo quy định Họ và tên thí sinh: .SBD: Phòng thi: Chữ ký giám thị 1: Chữ ký giám thị 2: (2) Câu/ý Câu 1(1đ) 2(1đ) 3(1đ) ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG MÔN HÓA HỌC LỚP ( Gồm : 03 trang ) Nội dung Điểm Điều kiện chất chọn làm chất khí : 0,5 - Chất có khả hút nước 0,5 - Không phản ứng và không tạo chất phản ứng với chất khí cần làm khô Những chất không chọn để làm khô khí CO2 : NaOH rắn, CaO vì: 0,5 CO2 + 2NaOH Na2CO3 + 2H2O ( NaHCO3) CO2 + CaO CaCO3 0,5 ( ptpư 0,25 điểm ) Khối lượng H2SO4 = 98 0,46 = 45,08 gam 0,5 45, 08 100 25 ml Thể tích dung dịch H2SO4 98% cần lấy : 98 1,84 Cách pha: Lấy thể tích đủ lớn ( Nhỏ lít ) cho vào cốc có vạch chia thể tích Dùng dụng cụ hút chính xác 25 ml H2SO4 98% cho từ từ vào cốc và khuấy Sau đó thêm nước vào cốc cho đủ lít Câu 1( 1đ) 2(2đ) Câu 1(2đ) X: Fe2O3 , A,B,C là các chất H2, CO, Al ( C) F: FeCl3 ; I : FeCl2 ; H: HCl ; E : Cl2 , K: O2 Viết ptpư 0,125 điểm = điểm Cho nước vào vôi sống thu nước vôi Dùng thuốc thử này để tác dụng với các mẫu phân bón, ta nhận thấy: - Mẫu phân đạm: có khí mùi khai thoát : 2NH4NO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O - Mẫu phân lân: có kết tủa xuất hiện: Ca(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O - Mẫu ure : có kết tủa trắng và có khí mùi thoát ra: CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NH3 + 2H2O - Mẫu phân ka li : không có tượng gì xảy ( Nhận biết chất 0,5 điểm = điểm ) a) X không làm màu dung dịch brom : có trường hợp xảy - X là hiđro cacbon mạch hở chứa liên kết đơn CTTQ : CxH2x + - X là hiđro cacbon có chứa vòng benzen CTTQ : CxH2x – ( có thể có trường hợp thứ là hiđrocacbon mạch vòng có liên kết đơn CTTQ : CxH2x với x học sinh THCS chưa học ) * X có dạng C3nH4n - Nếu X có dạng CxH2x + 4n = 6n + ( loại) - Nếu X có dạng CxH2x – 4n = 6n – n = CTPT X là C9H12 b) Vì X tác dụng với Cl2 ( ánh sáng) thu sản phẩm hữu chứa nguyên tử Clo, nên X có cấu tạo đối xứng CH CTCT : CH 2(1đ) CH Cho hỗn hợp khí sục vào dung dịch Ca(OH)2 dư, SO2 tách dạng 0,5 1đ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,75 (3) kết tủa : SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O Lọc kết tủa đem nung nóng ( tan hết dung dịch HCl ) SO2 t0 CaSO3 CaO + SO2 Cho hỗn hợp khí thoát vào dung dịch AgNO dư( NH3), tách kết tủa cho tan hết dung dịch HCl Ta thu C2H2 NH3 C2Ag2 + H2O C2H2 + Ag2O C2Ag2 + 2HCl 2AgCl + C2H2 Hai khí còn lại cho hấp thụ vào nước ( H 2SO4 đặc làm xúc tác) , C2H6 thoát ta thu Lấy dung dịch đun nóng trên 1700C ( xúc tác H2SO4 đặc) ta thu C2H4 ( sau ngưng tụ để loại bỏ nước): H SO4 đ.đ C2H4 + H2O C2H5OH C2H5OH Câu 4: ( đ) Câu 5: (3đ) SO đ.đ H2170 C C2H4 + H2O ( Tách chất 0,25 điểm = điểm ) Thí nghiệm 1: Vì dung dịch thu có muối Vậy có các ptpư Mg + CuSO4 Cu + MgSO4 c a ( ta có a > c ) Thí nghiệm 2: Dung dịch thu gồm muối Vậy ta có các PTHH: Mg + CuSO4 Cu + MgSO4 a a Mg + FeSO4 Fe + MgSO4 (2c – a) b (mol) Ta có : 2c a và b > 2c – a : a 2c < a + b Thí nghiệm 3: Dung dịch thu có muối Vậy thứ tự các PTHH : Mg + CuSO4 Cu + MgSO4 a a Mg + FeSO4 Fe + MgSO4 (3c – a) b (mol) Ta có : 3c – a b Xét đúng thí nghiệm : điểm = điểm FeO a mol Fe O b mol 0,15 mol ta có : a + b = 0,15 Nung A tạo hỗn hợp B gồm: Fe2O3, FeO, Fe3O4, Fe Khí X gồm : CO2 và CO dư CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Số molCO2 = số mol CO (tham gia) = số mol CaCO3 = 0,2 mol m m CO (TG) m B mCO Áp dụng định luật BTKL ta có: A mA = 12 + (0,2 44 ) – (28 0,2) = 15,2 gam 72a 160b 15, Giải hệ phương trình : a b 0,15 a = 0,1 và b = 0,05 72 0,1 100% 47,36% 15, %(m) FeO = %(m) Fe2O3 = 52,64% 44.0, 28x M 40,8 40,8 0, x ( x : số mol CO dư ) giải x = 0,05 mol 0,25 0,75 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 Số mol CO ban đầu = 0,2 + 0,05 = 0,25 VCO = 5,6 lít 2(1đ) B tan hết HNO3 đặc nóng tạo muối Fe(NO3)3 0,25 (4) Số mol Fe(NO3)3 = số mol Fe B = số mol Fe A = a + 2b = 0,2 ( Định luật bảo toàn nguyên tố ) Vậy khối lượng Fe(NO3)3 = 242 0,2 = 48,4 gam Câu 3,316 0,14 mol ( 4điểm) 22, Số mol hỗn hợp X : Hiđrocacbon không bị dung dịch Br2 hấp thụ có dạng CnH2n + (A) 0,896 0, 04 mol Số mol CnH2n + 22, Vậy số mol Hiđrocacbon (B) tác dụng với dung dịch Br2 là 0,1 mol 32 0, mol Mặt khác số mol Br2 ( pư) = 160 Vì số mol Br2 : số mol Hiđrocacbon B = 2:1 nên suy Hiđrocacbon B phải có liên kết đôi liên kết ba CTTQ B là CmH2m – 3n O2 nCO2 + (n+1)H2O CnH2n + + 0,04 0,04n (mol) 3n O2 mCO2 + (m-1)H2O CmH2m - + 0,1 0,1m (mol) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O x x x (mol) 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 2y y y (mol) Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 CaCO3 + BaCO3 + 2H2O y y y (mol) Ta có : 100x + 100y + 197y = 46,73 Số mol Ca(OH)2 = 0,29 x + y = 0,29 Giải hệ pt (1) và (2) x = 0,2 ; y = 0,09 Số mol CO2 = x + 2y = 0,38 nên suy 0,04n + 0,1m = 0,38 4n + 10m = 38 Biện luận : n m / / / Chọn n = ( C2H6) CTCT : CH3 – CH3 m = ( C3H4) CTCT : CH3 – C C – CH3 CH2=C=CH2 Hết 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 (5) Đáp án Câu1: 1- Chất chọn làm khô khí phải có khả hút ẩm tốt và không tác dụng với chất cần làm khô 2- Không thể dùng CaO và NaOH để làm khô khí CO2 vì xảy phản ứng: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O ( NaHCO3) CaO + CO2 CaCO3 10D 10.1,84 C%× =98%× =18,4(M) M 98 3Nồng độ mol dung dịch H2SO4 98% : CM = Số mol H2SO4 dung dịch H2SO4 0,46M : 0,46 = 0,46 mol n 0, 46 0, 025 lit C 18, Thể tích dung dịch H SO 98% ( tức 18,4M) cần lấy : V= M = 25ml Cách pha chế : -Cho H2O cất vào gần đầy bình định mức lít -Đong 25ml dung dịch H2SO4 98% cho vào bình, lắc cho tan hết -Thêm nước vào bình vạch định mức lít thì ta có 1lít dung dịch H2SO4 0,46M Câu 2: 1Fe2O3 + H2 HCl + Cl2 FeCl3 Cl2 FeCl2 FeCl3 Fe HCl FeCl3 Fe2O3 + C Fe2O3 + O2 Viết PTHH theo sơ đồ trên ( có thể thay Fe2O3 Fe3O4) 2- Trích mẫu : - Điều chế thuốc thử : CaO + H2O Ca(OH)2 - Thử các mẫu dung dịch nước vôi, thì : +Mẫu nào có khí, không có KT là NH4NO3 +Mẫu nào có khí và có KT là urê +Mẫu nào có KT, không có khí là Ca(H2PO4)2 Các PTHH : (NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3 ( phản ứng ure nước ) 2NH4NO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NH3 + 2H2O Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O Câu 3: 1- X có công thức thực nghiệm (C3H4)n C3nH6n – 2n Fe2O3 + CO X không làm màu dung dịch brom nên X là ankan xyclo ankan vòng liên hợp ( liên kết đơn, đôi xen kẽ ) + Nếu : -2n = ( An kan) n = -1 ( vô lý) + Nếu : 2n = (xyclo ankan) n = ( vô lý) + Nếu 2n = (đi xyclo ankan) n =1 ( sai vì 3C không thể tạo 2vòng) + Nếu 2n = ( liên hợp trên vòng cạnh ) n = CTPT là C6H8 ( dư 2C) + Nếu 2n = ( liên hợp 3 trên 1vòng cạnh ) n = CTPT là C9H12 (dư 3C) 2- Vì X + Cl2 (as) 1 sản phẩm mono clo nên phải có số nhóm - CH gắn vào mạch vòng theo tính chất đối xứng CH3 HC C– CH3 CH H3 –C C CTCT C6H8 H3 C CH3 CTCT C9H12 Nhờ có cấu tạo bên, tác dụng Cl2 (as) thì Cl vào H nhóm CH3 nào tạo dẫn xuất mono clo (6) 3- -Dẫn hỗn hợp khí vào dung dịch NaOH dư, thì SO2 bị giữ lại: SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O Tái tạo SO2 : Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + SO2 -Dẫn khí còn lại qua dung dịch AgNO3/ NH3 thì C2H2 bị giữ lại : NH C2Ag2 + H2O C2H2 + Ag2O Tái tạo C2H2: C2Ag2 + 2HCl C2H2 + 2AgCl -Dẫn hỗn hợp khí còn lại vào dung dịch Brom dư thì C 2H4 bị giữ lại, khí C2H6 thoát nên thu C2H6 tinh khiết: C2H4 + Br2 C2H4Br2 t0 Tái tạo C2H4 : C2H4Br2 + Zn C2H4 + ZnBr2 a mol CuSO b mol FeSO Câu 4: A + Mg ( : c, 2c, 3c mol ) Vì Mg > Fe > Cu nên các phản ứng xảy theo trình tự sau : Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu a a Mg + FeSO4 MgSO4 + Fe b b Trường hợp : Nếu sau phản ứng có muối thì các muối là MgSO4 , FeSO4 ,CuSO4 CuSO4 chưa n <n hết Mg CuSO4 c < a Trường hợp 2: Sau phản ứng có muối thì các muối là : MgSO và FeSO4 CuSO4 đã hết và FeSO4 a a b nCuSO n Mg < nCuSO n FeSO 4 chưa hết a 2c < a + b c < Trường hợp 3: Sau phản ứng có muối MgSO4 thì hai muối ban đầu đã phản ứng hết n nCuSO n FeSO 4 Mg 3c a+b Câu 5: 1- Vì hỗn hợp sau phản ứng khử gồm chất nên B gồm : Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Mặt khác Fe3O4 là oxit hỗn tạp FeO và Fe2O3 nên có thể xem B gồm : Fe, FeO, Fe2O3 Các PTHH xảy : t0 CO + FeO Fe + CO2 (1) t 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 (2) Hỗn hợp X gồm CO và CO2 , MX = 20,4 = 40,8 gam 44 x 28 y 40,8 x y Ta có : x=4y CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O x x (3) 0, mol CO 20 0, mol 0, 05 mol CO Suy x = 100 hỗn hợp X gồm : Theo định luật BTKL ta có : mCO + mrắn A = mCO2 + mrắn B mrắn A = (0,2 44) + 12 – (0,2 28) = 15,2 gam Đặt a là số mol FeO A ta có : 72a + 160.(0,15 – a) = 15,2 a = 0,1 % m oxit A là : FeO = 47,37% và Fe2O3 = 52,63% Theo các PTHH (1) và (2) ta thấy : số mol CO(pư) = số mol CO ( sinh ra) nên thể tích khí không đổi V = VX = (0,2 + 0,05) 22,4 = 5,6 lít 2- nFe (B) = nFe (A) = 0,2 + (0,15 – 0,1) = 0,2 mol Viết các PTHH chất với HNO3 đặc Số mol Fe(NO3)3 = số mol Fe = 0,2 mol Khối lượng muối khan : m = 0,2 242 = 48,4 gam Câu 6: Vì có hiđro cacbon tác dụng với ddBr chất ankan và chất có k liên kết (7) CTTQ : CmH2m + (đặt A) và CnH2n+2 -2k ( đặt B) Ta có nX =0,14 ; nbrom = 0,2 nA = 0,04 ( khí bay ) , nB = 0,14 – 0,04 = 0,1 mol Pt pư : CnH2n+2 -2k + kBr2 CnH2n+2 -2kBr2k 0,2 k 0,2 0,2 k = 0,1 k = ( B có liên kết có dạng CnH2n – Suy : +O +O 2 mCO2 nCO2 CmH2m + và : CnH2n -2 0,04 0,04m (mol) 0,1 0,1n (mol) 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 2a a ( đặt) a (mol) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (0,29 – a) (0,29 – a ) (mol) Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 BaCO3 + CaCO3 + 2H2O a a a (mol) Phương trình biểu diễn khối lượng các kết tủa : 0,29.100 + 197a = 46,73 a = 0,09 mol Ta có : 0,1n + 0,04 m = 0,38 n = 3,8 – 0,4m Vì A và B là các hiđrocacbon khí nên số C n,m Z+ và n,m Biện luận : m n / / / Vậy hai hiđro cacbon là : C2H6 và C3H4 C2H6 có cấu tạo : CH3 – CH3 C3H4 có cấu tạo mạch hở : CH2=C=CH2 và CHC–CH3 Hết - (8)