Để xác định hóa chất trong mỗi lọ, người ta tiến hành các thí nghiệm và thấy hiện tượng như sau: -Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch B thấy xuất hiện kết tủa.. -Cho dung dịch B hay [r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ TĨNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
(Đề thi có 02 trang, gồm 10 câu)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2017 - 2018 Môn thi: HÓA HỌC – LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút
Câu 1 (2 điểm)
1) Nguyên tử X, cation Y2+, anion Z- đều có cấu hình electron 1s2 2s2 2p6 X, Y, Z là kim loại, phi kim hay khí hiếm? Tại sao ?
2) Electron cuối cùng trong nguyên tử A ở trạng thái cơ bản có các số lượng tử là n = 2; m = -1; ms= +1/2 Trong đó, quy ước m có giá trị từ nhỏ đến lớn Số electron độc thân trong nguyên tử của nguyên tố R
ở trạng thái cơ bản thuộc phân lớp 4d hoặc 5s cũng bằng số electron độc thân của A Cho biết, R là những nguyên tố nào? (có thể sử dụng bảng tuần hoàn để trả lời).
3) Cho biết một số giá trị năng lượng ion hoá thứ nhất (I1,eV): 5,14; 7,64; 21,58 của Ne , Na, Mg và một
số giá trị năng lượng ion hoá thứ hai (I2, eV): 41,07; 47,29 của Na và Ne Hãy gán mỗi giá trị I1, I2 cho mỗi nguyên tố và giải thích Hỏi I2 của Mg như thế nào so với các giá trị I2 trên? Vì sao?
Câu 2 (3 điểm)
1) Viết phương trình phản ứng xảy ra trong những trường hợp sau:
a Ozon oxi hóa dung dịch KI trong môi trường trung tính.
b Sục khí CO2 qua nước Javel.
c Cho nước clo qua dung dịch KI dư.
d Sục khí SO2 vào dung dịch thuốc tím.
e Sục clo đến dư vào dung dịch FeBr2.
2) Trong khí thải công nghiệp và khí thải của các động cơ đốt trong (ô tô, xe máy) có chứa lưu huỳnh
đioxit Khí lưu huỳnh đioxit là một trong những khí chủ yếu gây ra mưa axit Mưa axit phá hủy những công trình, tượng đài bằng đá, bằng thép Bằng kiến thức hóa học hãy giải thích cho vấn đề nêu trên.
3) Nhiệt phân 98 gam KClO3 (có xúc tác MnO2), sau một thời gian thu được 93,2 gam chất rắn và khí A Cho toàn bộ khí A phản ứng hết với hỗn hợp kim loại X gồm Mg, Fe thu được hỗn hợp chất rắn Y cân nặng 15,6 gam Hoàn tan hoàn toàn hỗn hợp Y bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư thu được 0,56 lít khí
SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S+6) Tính thành phần % khối lượng của Mg trong hỗn hợp X.
Câu 3 (2,0 điểm)
1) Mô tả dạng hình học (không vẽ hình) và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử
và ion sau: BCl3, NH3, SF6, SO2, I3-.
2) Cho biết loại liên kết giữa các hạt ở nút mạng lưới trong mỗi loại tinh thể của các chất rắn sau: bạc; canxi oxit; kim cương; than chì (graphit) và iot.
Câu 4 (2 điểm)
1) Có 4 lọ hóa chất mất nhãn được kí hiệu là A, B, C, D Mỗi lọ đựng một trong các dung dịch: HCl,
NaHSO4, BaCl2, NaHSO3 Để xác định hóa chất trong mỗi lọ, người ta tiến hành các thí nghiệm và thấy hiện tượng như sau:
-Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch B thấy xuất hiện kết tủa.
-Cho dung dịch B hay D tác dụng với dung dịch C đều thấy có bọt khí không màu, mùi hắc bay ra -Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch A thì không thấy hiện tượng gì.
Hãy biện luận để xác định hóa chất đựng trong các lọ A, B, C, D Viết phương trình của các phản ứng xảy ra.
2) Tìm cách loại sạch tạp chất khí có trong khí khác trong mỗi hỗn hợp khí sau và viết các phương
trình phản ứng xảy ra: a) HCl có trong H2S; b) HCl có trong SO2 ; c) SO3 có trong SO2.
Câu 5 (2 điểm)
Cho 50g dung dịch MX (M là kim loại kiềm, X là halogen) 35,6 % tác dụng với 10g dung dịch AgNO3
thu được kết tủa AgX Lọc kết tủa được dung dịch nước lọc, biết nồng độ MX trong dung dịch sau thí nghiệm giảm 1,2 lần so với nồng độ đầu.
Trang 21) Tìm M và X.
2) Trong phòng thí nghiệm có chứa một lượng X2 rất độc hãy nêu phương pháp loại bỏ khí X2 Viết phương trình hoá học xảy ra.
3) X2 tác dụng với CO tạo ra hợp chất Y, chất Y tác dụng với H2O tạo ra khí Z Viết các phương trình hóa học xảy ra
Câu 6. (1,0 điểm)
Xét một hợp chất A gồm các nguyên tố: lưu huỳnh (trong phân tử A chỉ có 1 nguyên tử lưu huỳnh), oxy
và halogen (trong số các halogen Cl, Br, I) Thủy phân hoàn toàn A trong nước cho đến khi thu được dung dịch B có nồng độ ổn định đều là 0,1M.
Tiến hành phân tích dung dịch tạo nên qua những thực nghiệm và được kết quả:
Thí nghiệm 1: Thêm dung dịch chứa hỗn hợp HNO3 và AgNO3: xuất hiện kết tủa vàng.
Thí nghiệm 2: Thêm dung dịch Ba(NO3)2: không xuất hiện kết tủa.
Thí nghiệm 3: Thêm dung dịch KMnO4 trong môi trường axit: thấy mất màu tím; sau đó thêm dung dịch Ba(NO3)2: xuất hiện kết tủa trắng (không tan trong môi trường axit).
Thí nghiệm 4: Thêm dung dịch Cu(NO3)2: không xuất hiện kết tủa.
1) Xác định thành phần các ion trong dung dịch B và viết các phương trình hóa học xảy ra.
2) Viết các công thức hóa học có thể có của A
3) Vẽ cấu trúc của A, cho biết trạng thái lai hóa của lưu huỳnh trong A.
Câu 7 (2 điểm)
Cho 3,64 gam hỗn hợp gồm oxit, hiđroxit và muối cacbonat trung hòa của một kim loại M có hóa trị
II tác dụng vừa đủ với 117,6 gam dung dịch H2SO4 10% Sau phản ứng thoát ra 448 ml một chất khí (đktc) và dung dịch muối duy nhất có nồng độ 10,876% Biết khối lượng riêng của dung dịch muối này
là 1,093 g/ml và quy đổi ra nồng độ mol thì giá trị là 0,545M.
1) Xác định kim loại M.
2) Tính % khối lượng của các chất có trong hỗn hợp đầu.
Câu 8 (1,5 điểm)
Để xác định hàm lượng khí độc CO trong không khí của vùng có lò luyện cốc, người ta làm như sau: lấy 24,7 lít không khí (d = 1,2g/ml), dẫn toàn bộ lượng khí đó đi qua thiết bị có chứa một lượng dư I2O5 được đốt nóng ở 1500C để tạo hơi I2 Hơi I2 được hấp thụ hết trong KI dư, lượng KI3 tạo ra phản ứng hoàn toàn với một lượng vừa đủ 7,76 ml dung dịch Na2S2O3 0,0022M Tính hàm lượng CO có trong mẫu không khí theo số ppm Biết ppm là số microgam chất có trong 1 gam mẫu, 1gam = 106microgam.
Câu 9 (2,0 điểm)
Cho V lit khí SO2 (đktc) hấp thụ vào 350 ml dung dịch X gồm KOH 2M và Ba(OH)2 aM, sau phản ứng thu được 86,8 gam kết tủa Mặt khác, hấp thụ 3,25V lít khí SO2 (đktc) vào 350 ml dung dịch X ở trên, cũng thu được 86,8 gam kết tủa Tính giá trị của a và V.
Câu 10 (2,5 điểm)
Hòa tan hết 14,8 gam hỗn hợp Fe, Cu vào 126 gam dung dịch HNO3 48%, thu được khí X và dung dịch
Y chỉ chứa 3 muối (không có NH4NO3) Cho Y tác dụng với 400 ml dung dịch NaOH 1M và KOH 0,5M, thu được kết tủa T và dung dịch Z Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 20 gam chất rắn Cô cạn dung dịch Z thu được 51,5 gam hỗn hợp chất rắn Tính nồng độ phần trăm của các muối trong dung dịch Y.
-HẾT - Học sinh không được sử dụng tài liệu (trừ bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học).
- Cán bộ coi thi không phải giải thích gì thêm.
- Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
Trang 3SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ TĨNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2017 - 2018 Môn thi: HÓA HỌC – LỚP 10
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu 1: (2,0 điểm).
1 a) Từ cấu hình ta nhận thấy:
Nguyên tố X là một khí hiếm, Y là kim loại, Z là phi kim Do X có cầu hình electron lớp
ngoài cùng bão hòa (8e), nguyên tố Y có cấu hình: 1s2 2s2 2p63s2(có 2e ở lớp ngoài
cùng), nguyên tố Z có cấu hình: 1s2 2s2 2p5 (có 7e ở lớp ngoài cùng)
2. b) Electron cuối cùng trong nguyên tố A có các số lượng tử n = 2; m = -1; ms = +1/2 phải
là electron 2p, có năng lượng cao nhất Do đó A có 1 electron độc thân, 5 nguyên tố thỏa
mãn điều kiện gồm:
Rb(Z=37)[Kr]5s1; Y(Z=39)[Kr]4d15s2; Nb(Z=41)[Kr]4d45s1; Mo(Z=42) [Kr]4d55s1; Ru(Z=44)[Kr]4d75s1; Ag(Z=47)[Kr]4d105s1;
3 Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1):
11Na ([Ne]3s1) 12Mg ([Ne]3s2) 10Ne (2s22p6) 5,14(eV) 7,64(eV) 21,58(eV)
Vì Na có bán kính lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn Mg lực hút của hạt nhân với
electron ngoài cùng nhỏ hơn Mg I1 nhỏ.
Ne có lớp vỏ ngoài bão hòa bền vững, hơn nữa Ne thuộc chu kỳ II nên bán kính nhỏ hơn
so với Na và Mg electron khó tách khỏi nguyên tử.
* Năng lượng ion hóa thứ hai (I2):
Na+ -1e Na2+ I2 = 47,29 (eV)
Ne+ -1e Ne2+ I2 = 41,07 (eV)
Na+ có cấu hình e giống khí hiếm (bền vững) e khó tách khỏi Na+.
Ne+ không có cấu hình lớp vỏ ngoài cùng giống khí hiếm electron ngoài cùng
dễ tách ra hơn so với electron của Na+.
* I2 của Mg nhỏ nhất vì Mg+ có bán kính lớn nhất, đồng thời lớp vỏ cũng chưa bền vững.
Câu 2: (3,0 điểm).
1 a O3 + 2I- + H2O O2 + I2 + 2OH
-b CO2 + NaClO + H2O NaHCO3 + HclO
c Cl2 + 2KI 2KCl + I2 ; Nếu KI còn dư: KI + I2 KI3
d 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O→ 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
c 2FeBr2 + 3Cl2 2FeCl3 + 2Br2 ;
5Cl2 + Br2 + 6H2O 2HBrO3 + 10HCl
2 –Lưu huỳnh đioxit tác dụng với khí Oxi và hơi nước trong không khí tạo axit sunfuric
(xúc tác là oxit kim loại có trong khói, bụi hoặc ozon): 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4
Axit H2SO4 tan vào nước mưa tạo thành mưa axit.
- Mưa axit phá hủy các công trình, tượng đài bằng đá, thép:
- H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O
H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2
Trang 43 Phản ứng nhiệt phân: 2KClO3 t MnO, 2
Khí A là O2, ta có:
mO2 = 98-93,2 = 4,8 gam; nO2 =0,15 mol
→ mkim loại = 15,6 -4,8 = 10,8 (g).
Theo PP bảo toàn e:
Ta có hệ:
24x + 56y = 10,8 2x + 3y = 0,65
→ x = 0,1; y = 0,15 → mMg = 0,1 24 = 2,4 gam
%m(Mg) = 2,4 100/10,8 = 22,22%.
Câu 3: (2,0 điểm).
Câu 4: (2 điểm)
1 A + B có kết tủa → A hoặc B có thể là NaHSO4 hoặc BaCl2.
B + C hay D + C đều giải phóng khí không màu, mùi hắc → C phải là NaHSO3, B hoặc D có thể là HCl hoặc NaHSO4.
→ B là NaHSO4; D là HCl → A là BaCl2.
A + D không có hiện tượng gì → BaCl2 không tác dụng với HCl (thỏa mãn).
Phương trình hóa học:
BaCl2 + NaHSO4 → BaSO4 ↓ + NaCl + HCl NaHSO4 + NaHSO3 → Na2SO4 + SO2 + H2O HCl + NaHSO3 → NaCl + SO2 + H2O
2.
a) HCl + NaHS → NaCl + H2S
b) HCl + NaHSO3 → NaCl + SO2 + H2O
c) SO3 + H2SO4 → H2S2O7 (oleum)
1. Dạng hình học của các phân tử:
BCl3: có dạng tam giác đều, B có lai hóa sp2
NH3: có dạng chóp tam giác, N có lai hóa sp3
SF6: có dạng bát diện, S có lai hóa sp3d2
SO2: có dạng chữ V, S có lai hóa sp2
I3-: có dạng đường thẳng, I lai hóa sp3d.
2. Liên kết giữa các hạt ở nút mạng lưới :
- Trong tinh thể bạc, liên kết giữa các hạt là liên kết kim loại Ag – Ag.
- Trong tinh thể CaO, liên kết giữa các hạt Ca2+ và O2- có bản chất là liên kết ion.
- Trong tinh thể kim cương, liên kết giữa các hạt có bản chất là liên kết cộng hóa trị C –
C.
- Trong tinh thể than chì (graphit), có liên kết cộng hóa trị (liên kết σ do sự xen phủ của
các obitan lai hóa sp2, tạo ra vòng 6 cạnh giống vòng benzen và liên kết π do sự xen phủ
của các obitan pz vuông góc với mặt phẳng vòng 6 cạnh) và liên kết phân tử (tương tác
van der Waals) giữa các lớp vòng 6 cạnh.
- Trong tinh thể I2, liên kết giữa các hạt (các phân tử) hình thành lực van der Waals yếu.
Trang 5Câu 5 (2 điểm)
Câu 6 (1,0 điểm).
1. Thí nghiệm 1 : Thêm dung dịch chứa hỗn hợp HNO3 và AgNO3: xuất hiện kết tủa
vàng
trong dung dịch B có thể có các ion Cl-, Br -, I- (X)
Ag+ + X- AgX
Thí nghiệm 2 : Thêm dung dịch Ba(NO3)2: không xuất hiện kết tủa
Thí nghiệm 3 : Thêm dung dịch KMnO4 : thấy mất màu tím; sau đó thêm dung dịch
Ba(NO3)2 : xuất hiện kết tủa trắng không tan trong môi trường axit
trong dung dịch B có ion HSO3-.
2MnO4- + 5HSO3- + H+ 5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O
Ba2+ + SO42- BaSO4
Thí nghiệm 4 : Thêm dung dịch Cu(NO3)2 : không xuất hiện kết tủa.
trong dung dịch B không có ion I-.
2. SOClBr hay SOBr2
3. Cấu trúc chóp tam giác, S lai hóa sp3.
Câu 7: (2 điểm).
1. Đặt số mol của MO, M(OH)2, MCO3 tương ứng là x, y, z.
Nếu tạo muối trung hòa ta có các phản ứng
MO + H2SO4 MSO4 + H2O (1)
M(OH)2 + H2SO4 MSO4 + 2H2O (2)
MCO3 + H2SO4 MSO4 + H2O + CO2 (3)
Nếu tạo muối axít ta có các phản ứng
MO + 2H2SO4 M(HSO4)2 + H2O (4)
M(OH)2 + 2H2SO4 M(HSO4)2 + 2H2O (5)
MCO3 + 2H2SO4 M(HSO4)2 + H2O + CO2 (6)
1. Theo giả thiết ta có khối lượng MX ban đầu là 17,8 gam PTHH
MX + AgNO3 > AgX + MNO3 (1) Gọi a là số mol của MX tham gia phản ứng (1), ta có khối lượng kết tủa là:
a(108 + X) => khối lượng dung dịch sau phản ứng là: 60 – a(108+X)
=> nồng độ MX trong dung dịch sau phản ứng là:
.100
Từ đó ta có: 1,2(M+X) = 0,356(108+X)
Lập bảng xét các giá trị của X = 35,5; 80; 127 chỉ có nghiệm thích hợp là
X = 35,5 và M = 7,0 tương ứng với X là clo, M là liti và công thức hợp chất là
LiCl
2. b) Để loại bỏ một lượng nhỏ khí Cl2 trong phòng thí nghiệm cần phải bơm một lượng
khí NH3 vào.
PTHH: NH3 + Cl2 → N2 + HCl
HCl + NH3 → NH4Cl
3. PTHH: CO + Cl2 → COCl2
COCl2 + H2O → 2HCl + CO2
Trang 6Ta có : ôi M
d.C%.10 1,093 10,876 10
218
Mu
-TH1: Nếu muối là MSO4: M + 96 = 218 => M=122 (loại)
-TH2: Nếu là muối M(HSO4)2: M + 97.2 = 218 => M = 24 (Mg)
Vậy xảy ra phản ứng (4,5,6) tạo muối Mg(HSO4)2
2. Theo (4,5,6) : Số mol CO2 = 0,448/22,4 = 0,02 mol => z = 0,02 (I)
Số mol H2SO4 =
117,6.10%
0,12
98 mol => 2x + 2y + 2z = 0,12 (II)
Đề bài: 40x + 58y + 84z = 3,64 (III)
Giải hệ (I,II,III): x = 0,02; y = 0,02; z = 0,02
% MgO = 40.0,02/ 3,64 = 21,98%
%Mg(OH)2 = 58.0,02/3,64 = 31,87%
%MgCO3 = 84.0,02/3,64 = 46,15%
Câu 8 (1,5 điểm).
Các phương trình hóa học xảy ra:
5CO + I2O5 → I2 + 5CO2 (1)
I2 + KI → KI3 (2)
KI3 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + KI + 2NaI (3) Theo giả thiết ta có mkhông khí = 27,4.1,2.1000 = 32880 gam (Đề cho 24,7 lít kk)
nNa2S2O3 = 0,0022.7,76/1000 = 0,00001707 mol
Từ 1, 2, 3 => nI2 = nKI3 = 0,5nNa2S2O3
nCO = 5nI2 => mCO = 28 × 5×0,5×0,00001707 = 0,00119504 gam = 1195,04 microgam
Vậy hàm lượng CO trong mẫu là: 1195,04/32880 = 0,0363 ppm
Câu 9: (2,0 điểm).
Các phản ứng có thể xảy ra:
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3↓ + H2O (1)
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O (2)
SO2 + K2SO3 + H2O → 2KHSO3 (3)
SO2 + BaSO3 + H2O → Ba(HSO3)2 (4)
Số mol: nKOH = 0,7 mol; nBa(OH)2 = 0,35a mol; nBaSO3 = 0,4 mol
Ta thấy: Pứ (1) kết tủa tăng dần đến cực đại;
Pứ (2), (3) kết tủa không đổi;
Pứ (4) kết tủa tan dần
Như vậy có 2 trường hợp xảy ra:
Trang 7*TH 1: Kết tủa thu được là giá trị cực đại
→ Ở cả 2 thí nghiệm: Ba(OH)2 phản ứng hết; chưa có pứ (4).
Ta có: Khi xong (1) → nSO2 = nBa(OH)2 = nBaSO3 = 0,4 mol.
Khi xong cả (1), (2), (3) → nSO2 = 0,4 + 0,7 = 1,1 mol
Như vậy: 0,4 ≤ nSO2 ≤ 1,1.
Đặt số mol SO2 trong V lit là x mol → trong 3,25V lit là 3,25x mol.
→ 0,4 ≤ x ≤ 1,1 và 0,4 ≤ 3,25x ≤ 1,1 (Loại)
*TH 2: Kết tủa thu được chưa đạt cực đại
→ Ở thí nghiệm 1: Ba(OH)2 dư, SO2 hết, chỉ xảy ra pứ (1)
Ở thí nghiệm (2): Cả Ba(OH)2 và SO2 hết, xảy ra pứ (1), (2), (3) xong; (4) xảy ra một phần.
- TH 1: Theo (1), nSO2 = nBaSO3 = 0,4 mol → V = 8,96 lit.
- TH 2: Theo (1), (2), (3) → nSO2 = nBa(OH)2 + nKOH = 0,35a + 0,7
Theo (4) → nSO2 = nBaSO3 max - nBaSO3 thu được = 0,35a – 0,4
→ (0,35a + 0,7) + (0,35a – 0,4) = 0,4 3,25 = 1,3
→ 0,7a = 1 → a = 10/7 (M).
Câu 10 (2,5 điểm)
Giả sử dung dịch Z không còn OH- => tổng khối lượng của KNO3 và NaNO3 là 54,2 gam >
51,5(vô lí) Vậy Z vẫn còn dư OH Gọi số mol NO3- và OH- trong Z lần lượt là a, b, ta có:
62a + 17b + 0,4.23 + 0,2.39 = 51,5
a + b = 0,2 + 0,4 = 0,6
→ a = 0,54 và b = 0,06 => OH- phản ứng là 0,54 mol => 20 gam chất rắn gồm Fe2O3 và
MgO.
Gọi số mol Fe và Cu trong hỗn hợp đầu lần lượt là x và y => số mol Fe2O3 và CuO tương ứng
là 0,5x và y => ta có hệ:
56x + 64y = 14,8
80x + 80y = 20
x = 0,15; y = 0,1
Dung dịch Y chứa ba muối là Fe(NO3)3, Fe(NO3)2, Cu(NO3)2
Bảo toàn Fe: nFe2+ + nFe3+ = 0,15
BTĐTích (hoặc số mol NO3-tạo muối): 2.nFe2+ + 3.nFe3+ + 2.0,1 = 0,54
nNO3- (trong Y) = n OH - p.ư = 0,54
nFe2+ = 0,11; nFe3+ = 0,04
Ta có mHNO3 = 60,48 gam => nHNO3 = 0,96 mol => nH2O = 0,48 mol (Bảo toàn H)
BTKL: mHNO3 = mNO3 (trong Y) + mKhí + mH2O => mKhí = 60,48 – 62.0,54 – 18.0,48 =
18,36 gam => mdd sau phản ứng = 14,8 + 126 – 18,36 = 122,44 gam
C%(Fe(NO3)3 = 242.0.04.100/122,44 = 7,9%
C%(Fe(NO3)2) = 180.0,11.100/122,44 = 16,17%
Trang 8 C%(Cu(NO3)2) = 188.0,1.100/122,44 = 15,35%.
