Cho một lượng muối BaCl 2 khan vào dung dịch B thấy tạo ra 4,66 gam chất kết tủa trắng không tan trong axit, không có khí thoát ra, khi lọc bỏ phần kết tủa thu được dung dịch C.. Cho một[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI Câu I ( 4.0 đ): I/ Cho sơ đồ biến hóa: +X A B KÌ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ - LỚP Năm học 2013 -2014 Môn thi: Hóa học Ngày thi: 31-3-2014 Thời gian làm bài: 150 phút ( Đề gồm trang) +X + H2O D P +Y D X Q +Y R Biết: - Các chất A, B, D, Y là hợp chất natri Các chất P, Q, R là hợp chất bari, chất Q không tan nước tan dung dịch HCl và kém bền với nhiệt độ R không tan axit, không tan kiềm và không bị phân hủy nhiệt độ - X là chất khí không mùi dẫn khí X vào dung dịch Ca(OH) dư thấy kết tủa màu trắng Hãy chọn các chất thích hợp và viết các PTHH theo sơ đồ trên 2/ Khi trộn lượng dung dịch AlCl3 13,35% với lượng dung dịch Al2(SO4)3 17,1% thu 350g dung dịch A đó số nguyên tử clo 1,5 lần số nguyên tử lưu huỳnh Khi thêm 81,515 gam bari vào dung dịch A sau phản ứng thu m gam chất kết tủa Tính m Câu II (3,0 đ) 1/ Có muối A, B, C kém bền nhiệt độ Biết : - Muối A phản ứng với dung dịch HCl dung dịch NaOH có chất khí thoát - Muối B tạo sản phẩm khí với dung dịch HCl và tạo chất kết tủa trắng với dung dịch NaOH - Muối C có màu tím đem phản ứng với dung dịch HCl thấy sing chất khí màu vàng - Tổng phân tử khối A, B, C là 383 Hãy lựa chọn các muối A, B, C phù hợp và viết PTHH các phản ứng đã xảy 2/ Hòa tan 32 gam CuO dung dịch H 2SO4 nồng độ 20% vừa đủ nung nóng, sau phản ứng thu dung dịch X Làm nguội dung dịch X đến 80 0C thấy tách m gam tinh thể CuSO4.5H2O (rắn) Biết độ tan CuSO4 800C là 17,4 gam.Tính giá trị m Câu III ( 4,5đ) : 1/ Dùng phương pháp hóa học để phân biệt các chất khí riêng biệt CO 2, SO2, C2H4 , CH4, H2, N2 ( trình bày theo phương pháp kẻ bảng và viết các phương trình hóa học minh họa) 2/ Hòa tan 6,58 gam chất A vào 100 gam nước thu dung dịch B chứa chất tan X Cho lượng muối BaCl khan vào dung dịch B thấy tạo 4,66 gam chất kết tủa trắng không tan axit, không có khí thoát ra, lọc bỏ phần kết tủa thu dung dịch C Cho lượng Zn dư vào dung dịch C thấy thoát 1,792 lít khí H2 (đktc) và còn lại dung dịch D a/ Xác định công thức phân tử chất A b/ Tính nồng độ phần trăm chất tan có dung dịch D c/ Cần thêm bao nhiêu gam chất A vào 100 gam dung dịch chứa chất tan X có nồng độ 20% để thu dung dịch có nồng độ chất tan là 49% Câu IV (4,5 đ) 1/ Khi cho 1,2 mol khí A gồm metan, etilen, axetilen và hiđro và dung dịch brom dư thấy có 80 gam brom đã phản ứng và còn lại 20,16 lít hỗn hợp khí B thoát (đktc), tỉ khối hỗn hợp B so với H2 là 16/9 Mặt khác nung 1,2 mol hỗn hợp A với bột niken làm xúc tác, sau thời gian phản ứng thu hỗn hợp khí D, phương pháp thích hợp tách (2) hỗn hợp D thành hỗn hợp X (gồm các chất không làm màu dung dịch brom) và hỗn hợp Y ( gồm các chất phản ứng làm màu dung dịch nước brom) Biết khối lượng hỗn hợp X nhiều khối lượng hỗn hợp Y là 0,48 gam và phân tử khối trung bình hỗn hợp Y là 26,8 Tính thành phẩn phần trăm theo thể tích khí có hỗn hợp D 2/ Hỗn hợp X gồm 0,15 mol CH 4, 0,09 mol C2H2 và 0,2 mol H2 Nung nóng hỗn hợp X với xúc tác là niken sau thời gian phản ứng thu hỗn hợp khí Y gồm CH 4, C2H4, C2H6, C2H2 dư và H2 dư Dẫn toàn hỗn hợp khí Y qua bình đựng dung dịch brom dư thấy khối lượng bình đựng dung dịch brom tăng 0,82 gam và còn lại V lít hỗn hợp khí Z (đktc) thoát Tỉ khối Z so với H2 là a/ Tính giá trị V b/ Tính thành phần phần trăm theo thể tích khí có hỗn hợp Y Câu V (4,0đ) 1/ Hòa tan hoàn toàn 4,88 gam hỗn hợp bột X gồm Fe xOy và Cu lượng dư dung dịch H2SO4 đặc nóng Sau phản ứng thu 1,088 lít khí SO (sản phẩm khí đktc) và dung dịch chứa 13,2 gam hỗn hợp hai muối sunfat Tìm công thức oxit sắt và tính khối lượng chất có hỗn hợp X 2/ Đốt 40,6 gam hỗn hợp X gồm Al và Zn bình đựng khí clo Sau thời gian phản ứng thu 65,45 gam hỗn hợp Y gồm bốn chất rắn Cho toàn lượng hỗn hợp Y tan hết dung dịch HCl thì thu V lít H (đktc) Dẫn V lít khí này qua ống đựng 80 gam CuO nung nóng, sau phản ứng thấy ống còn lại 72,32 gam chất rắn và có 80% lượng H2 đã phản ứng Tính thành phần phần trăm theo khối lượng kim loại có hỗn hợp X Cho: H = 1, C = 12, O = 16, Al = 27, S = 32, Cl = 35,5, Fe = 56, Cu = 64, Zn = 65, Br = 80, Ba = 137 Hết -Thí sinh không dùng bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (Giám thị không giải thích gì thêm) (3) ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ - LỚP Năm học 2013 -2014 Câu I 1/ A: NaOH, B: Na2CO3, D: NaHCO3, P: Ba(HCO3)2, R: BaSO4, Q: BaCO3, X: CO2 Các PTHH: NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 NaHCO3 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 ↑ + H2O NaHCO3 + Ba(OH)2 BaCO3 ↓ + NaOH + H2O BaCO3 + 2NaHSO4 BaSO4 ↓ + Na2SO4 + CO2 ↑ + H2O Ba(HCO3)2 + Na2SO4 NaHCO3 + BaSO4 ↓ 2/ ndd AlCl3 = a (mol) : nddAl2SO4 = b (mol) Ta có số nguyên tử clo 1,5 lần số nguyên tử lưu huỳnh =>3a = 1,5.3b => 3a = 4,5b (1) =>mct = 133,5.a + 342b Ta có phương trình khối lượng dung dịch A: 133 ,5 a 100 13 ,35 342 b 100 + 17 , = 350 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: Giải ta được: a = 0,15 (mol) ; b = 0,1(mol) nBa = 81,515 : 137 = 0,595 (mol) PTHH: Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2 ↑ nBa(OH)2 = nBa = 0,595 (mol) 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 3BaSO4 ↓ + 2Al(OH)3 ↓ PTHH(mol): 3 ĐB (mol): 0,595 0,1 => dư Al2(SO4)3 =>nBaSO4 = nBa(OH)2 = 0,595(mol); nAl(OH)3 = 2/3nBa(OH)2 = 0,519.2/3 = 1,19/3 => m = 0,595 233 + 1,19/3.78 = 169,575(g) Câu 2: 1/ A: NH4HCO3 B: Mg(HCO3)2 C: KMnO4 PTHH: NH4HCO3 + HCl NH4Cl + CO2 ↑ + H2O NH4HCO3 + NaOH NaHCO3 + NH3 ↑ + H2O Mg(HCO3)2 + 2HCl MgCl2 + 2CO2 ↑ + 2H2O Mg(HCO3)2 + NaOH Mg(OH)2 ↓ + NaHCO3 2KMnO4 + 8HCl 2KCl + 2MnCl2 + Cl2 ↑ + 4H2O 2/ nCuO = 0,4 (mol) PTHH: CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O (mol) : 0,4 0,4 0,4 (4) 0,4 98 100 => mddCuSO4 = 20 = 196 (g) => mddsau p.ư = 196 + 32 = 228 (g) mCuSO4 = 0,4.160 = 64 (g) Trong m (g) tinh thể CuSO4.5H2O 160 m mCuSO4 = 250 = 0,64m (g) 18 m mH2O = 250 = 0,36m (g) Xét dung dịch sau làm nguội dd X: mCuSO4 = 64 – 0,64m mH2O = 164 – 0,36m Độ tan CuSO4 800C là 17,4(g) => Ta có phương trình: (64 − ,64 m) 100 164 −0 , 36 m = 17,4 Giải m = 61,424 (g) Câu 3: 1/ - Sục các khí qua dd Ca(OH)2: Khí làm đục nước vôi trong: SO2, CO2 (nhóm I) PTHH: Không có tượng gì: C2H4, CH4, H2, N2 (nhóm II) NB nhóm I: Dẫn các khí nhóm I qua dd nước Brom Khí làm màu dd Brom: khí SO2 PTHH: Khí không làm màu dd Brom còn lại nhóm I là CO2 Nb các khí nhóm (II): Sục các khí nhóm II qua dd nước Brom: Khí làm màu dd brom: khí C2H4 Các khí còn lại không làm màu dd brom: CH4, H2, N2 - Đốt các khí trên + Khí không cháy: N2 + Cháy với lửa màu xanh: CH4, H2 Dẫn hai khí này qua bột CuO nung nóng Trường hợp nào thấy có chất rắn màu đỏ tạo thành, nhận biết H2 PTHH: Chất khí còn lại là CH4 2/ a, A có thể là: R2(SO4)n, R(HSO4)n, H2SO4, H2SO4.nSO3 - A không thể là R2(SO4)n vì dd C thu không phản ứng với Zn - Với A là H2SO4: H2SO4 + BaCl2 BaSO4 ↓ + 2HCl nBaSO4 = 0,02 (mol) = > nH2SO4 = 0,02 (mol) ,58 nH2SO4 dư = 98 - 0,02 = 0,047 (mol) DD C: 0,04 mol HCl, 0,047 mol H2SO4 Khi cho dd C phản ứng với HCl dư => Thể tích khí thu khác với 1,792 lít (loại) - Với A là R(HSO4)n (5) 2R(HSO4)n + nBaCl2 R2(SO4)n + nBaSO4 ↓ + 2nHCl + Trường hợp dung dịch C: gồm 0,04 mol HCl và BaCl2 dư Cho dd C tác dụng với Zn dư => nH2 = 0,04 mol => VH2 = 0,04 22,4 # 1,72 (l) Nên trường hợp này loại + Trường hợp dd C gồm 0,04 mol HCl và R(HSO4)n dư nH2 = 1,782 : 22,4 = 0,08 (mol) Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 ↑ (mol) 0,04 0,02 nZn + 2R(HSO4)n R2(SO4)n + nZnSO4 + nH2 ↑ ,12 n (mol) nR(HSO4)n tham gia phản ứng với dd BaCl2 : Vậy nR(HSO4)n ban đầu: ,12 + n 04 = n 04 n ,16 (mol) n Ta có phương trình khối lượng R(HSO4)n: ( R + 97n) ,16 n = 6,58 Giải R < (loại) Trường hợp A là oleum : H2SO4.nSO3 SO3 + H2 O H2SO4 H2SO4 + BaCl2 BaSO4 ↓ + 2HCl (mol) 0,02 0,02 0,04 - Loại trường hợp dd C gồm HCl và BaCl dư vì VH2 sinh tác dụng với Zn dư khác 1,792 l - dd C gồm : HCl và H2SO4 dư Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 ↑ (mol) 0,04 0,02 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 ↑ (mol): 0,06 0,06 nH2SO4 dd C = 0,06 (mol) => nH2SO4 dd B: 0,02 + 0,06 = 0,08 (mol) => Gọi nH2SO4.nSO3 = a (mol) Ta có: SO3 + H2 O H2SO4 (mol) an an Ta có phương trình tổng số mol H2SO4 dd B: a + an = 0,8 (1) Phương trình khối lượng Oleum: a ( 98 + 80n) = 6,58 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình Giải hệ n = 7, a = 0,01 (mol) Vậy CTPT A là H2SO4.7SO3 b/ mddB = 6,58 + 100 = 106,58 (g) mddC = mddB + mBaCl2 - 4,66 = 106,58 + 0,02 208 – 4,66 = 106,08 (g) mddD = mddC + mZn – mH2 = 106,08 + 0,08.65 – 0,08.2 = 111,12 (g) dd D gồm: 0,02 mol ZnCl2 và 0,06 mol ZnSO4 ,02 136 = > C%ddZnCl2 = 111, 12 .100% = 2,45% (6) ,06 161 => C%ddZnSO4 = 111, 12 100% = 8,69% c/ Gọi nH2SO4.7SO3 cần thêm vào = a ( mol) => nH2SO4 = 8a (mol) Ta có phương trình nồng độ phần trăm; 98 a+20 658 a+100 49 = 100 Giải a = 0,0628 (mol) mH2SO4.7SO3 = 0.0628 658 = 41,324 (g) Câu IV/ Hỗn hợp khí A: Ch4, C2H4, C2H2, H2 PTHH C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 (1) C2H4 + Br2 C2H4Br2 (2) nBr2 phản ứng = 80 : 160 = 0,5 mol nCH4 + nH2 = 20,16 : 22,4 = 0,9 (mol) => nC2H2 + nC2H4 = 1,2 – 0,9 = 0,3mol Gọi nC2H2 : a mol, nC2H4: b mol Ta có phương trình số mol hỗn hợp khí: a + b = 0,3 Theo phương trình hóa học (1), (2) ta có phương trình số mol Br2: 2a + b = 0,5 Giải hệ phương trình: => a = 0,2 : b = 0,1 Khí B có tỉ khối so với H2 là 16 Gọi nCH4: x nH2: y Ta có PT: 16 x+2 y = ( x+ y ) 16 ; mặt khác có PT tổng số mol hh khí : x + y = 0,9 Giải được: x = 0,1: y= 0,8 Vậy hỗn hợp khí A: 0,1 mol CH4 ; 0,8 mol H2; 0,1 mol C2H4, 0,2 mol C2H2 Khi nung hỗn hợp khí A với Ni xúc tác PTHH: C2H4 + H2 C2H6 (mol) a a a C2H2 + 2H2 C2H6 (mol) b 2b b Hỗn hợp D: C2H6, CH4, C2H4, C2H2, H2 X: CH4 , C2H6, H2 Y: C2H4; C2H2 Gọi nC2H4 = a; nC2H2 = b Vậy D có: nC2H6 = a + b nC2H4 dư = 0,1 –a nC2H2 dư = 0,2 – b nH2 dư = 0,8 – (a + 2b) (7) nCH4 = 0,1 => mX = 0,1.16 + (a + b).30 + [0,8 – ( a + 2b)].2 = 3,2 + 28 a +26b => mY = ( 0,1 – a).28 + (0,2 – b).26 = – 28a – 26b Ta có PT: 3,2 + 28a + 26b = 0,48 + – 28a – 26b 56a + 52b = 5,28 (1) Ta có phương trình phân tử khối trung bình hỗn hợp Y: (0,1 −a) 28+(0,2 −b).26 = 26,8 (2) 0,1 −a+ 0,2− b Giải hệ phương trình (1), (2) => a = 0,02, b= 0,08 Vậy D có: 0,1 mol C2H6, 0,08 mol C2H4, 0,12 mol C2H2, 0,62 mol H2 và 0,1 mol CH4 Phần trăm theo thể tích khí chính là phần trăm theo số mol 0,1 => % C2H6 = , 02 100% = 2/ PTHH: C2H2 + H2 C2H4 (mol): a a a C2H2 + 2H2 C2H6 (mol) b 2b b Hỗn hợp Y gồm: 0,15 mol CH4, 0,09 mol C2H2, b mol C2H6 (0,09 - a – b) mol, C2H2; (0,2- a – 2b) mol H2 =>28a + (0,09 - a – b).26 = 0,82 26b – 2a = 1,52 Z: 0,15 mol CH4; b mol C2H6; (0,2 - a -2b)H2 Ta có phương trình tỉ khối Z so với H2 16 ,15+30 b+ 0,4 −2 a − b = 16 14a + 42b = 2,8 , 35− a −b Giải a = 0,02; b = 0,06 Hỗn hợp Z: 0,15 mol CH4, 0,06 mol C2H6, 0,06 molH2 V = (0,15 + 0,06 + 0,06).22,4 = 6,048 (l) Hỗn hợp Y: 0,15 mol CH4; 0,02 mol C2H4, 0,06 mol C2H6: 0,01 mol C2H2; 0,06 mol H2 nY = 0,3 mol Thành phần phần trăm khí hỗn hợp Y: Câu V 1/ Gọi nCu = a (mol); nFe = b (mol) , nSO2 = 1.008 : 22,4 = 0,045 (mol) 2FexOy + (6x – 2y) H2SO4 xFe2(SO4)3 + (3x – 2y)SO2 + (6x – 2y)H2O (mol) a ax/2 a.(3x – 2y)/2 Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O (mol) b b b Ta có hệ phương trình ax 400 + 160b = 13,2 a.(3x – 2y)/2 + b = 0,045 (8) (56x + 16y).a + 64b = 4,88 Giải hệ phương trình ta được: ax = 0,05 ; ay = 0,05 => x = y 1 Vậy CTHH oxit là FeO => a = 0,05 mol => mFeO= 0,05 72 = 3,6 (g) => mCu = 4,88 -3,6 = 1,28 (g) 2/ 2Al + 3Cl2 AlCl3 (1) (mol) a 1,5a Zn + Cl2 ZnCl2 (2) (mol) b b Áp dụng ĐLBTKL : mCl2 = 65,45 – 40,6 = 24,85(g) => nCl2 = 24,85 : 71 = 0,35 Ta có phương trình số mol Cl2: 1,5a + b = 0,35 (*1) Sau phản ứng thu hỗn hợp Y gồm chất rắn còn dư kim loại Al, Zn Gọi số mol kim lợi dư là c, d Cho Y tác dụng với HCl: 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (3) (mol) c 1,5c Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 (4) (mol) d d Khí sinh sau phản ứng (3,4) là H2 H2 + CuO Cu + H2O (5) mO CuO = 80 – 72,32 = 7,68 (g) => nO = nCu = nH2 = 7,68 : 16 = 0,48 (mol) Do phản ứng (5) có 80% H2 tham gia => nH2 (p.ư 3,4) = 0,48.100/80 = 0,8mol Ta có phương trình số mol H2: 1,5c + d = 0,8 (*2) Phương trình khối lượng hỗn hợp X: (a + c).27 + (b + d).65 = 40,6 (*3) Từ (*1), (*2), (*3) ta có hệ phương trình: 1,5a + b = 0,35 (*1) 1,5c + d = 0,8 (*2) (a + c).27 + (b + d).65 = 40,6 (*3) Giải hệ phương trình => (a + c) = 0,484 (mol) => nAl hỗn hợp X = a + c = 0,484 (mol) => mAl = 0,484 27 = 13,068 (g) => %Al = 32,19% => %Zn = 100% - 32,19% = 67,81% (9)