Kim loại crom có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối.. Tính bán kính gần đúng của nguyên tử kim loại crom.. Sục khí Flo qua dung dịch NaOH loãng lạnh 5.. Sục khí Clo đến dư vào dung dị
Trang 1SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT BẮC LƯƠNG SƠN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CỤM
MÔN: HÓA HỌC – LỚP 10
NĂM HỌC: 2010 – 2011
Thời gian: 150 phút (không kể phát đề)
Cho biết nguyên tử khối (theo đvC) của các nguyên tố:
H = 1; He = 4; Li = 7; Be = 9; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; P=31; S = 32; Cl = 35,5;
K = 39; Ca = 40; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Br = 80; Rb = 85; Sr = 88; Ag = 108;
Sn = 119; Cs = 133; Ba = 137; Pb = 207
Câu 1 (6 điểm):
1 Hoàn thành các phương trình phản ứng sau (cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron):
a FeO + HNO3 → N Ox y↑+
Trên cơ sở hệ số tìm được, hãy suy luận cho trường hợp Fe3O4:
Fe3O4 + HNO3 → N O x y ↑+
b CuFeS2+ Fe (SO )2 4 3+ O2+ H O2 → CuSO4+ FeSO4+ H SO2 4
2 Kim loại crom có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối Khối lượng riêng của kim loại crom là
7,19 g/cm3, nguyên tử khối của crom là 52 Tính bán kính gần đúng của nguyên tử kim loại crom Cho số Avôgađrô là N=6,022.1023
Câu 2 (4 điểm):
Viết phương trình phản ứng xảy ra trong những trường hợp sau:
1 Ozon oxi hóa I- trong môi trường trung tính
2 Sục khí CO2 qua nước Javel
3 Cho nước Clo qua dung dịch KI
4 Sục khí Flo qua dung dịch NaOH loãng lạnh
5 Sục khí Clo đến dư vào dung dịch FeI2
6 Bình thủy tinh bị thủng khi đựng dung dịch axit flohiđric.
Câu 3 (4 điểm):
Đem nhiệt phân 22,12 gam kalipemangannat thu được 21,16 gam hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với lượng dư dung dịch axit HCl đặc Tính thể tích khí clo (đktc) có thể thoát ra cực đại.
Câu 4 (6 điểm):
A, B, C là ba kim loại kế tiếp nhau trong cùng một chu kì (theo thứ tự từ trái sang phải trong chu kì)
có tổng số khối trong các nguyên tử chúng là 74.
a Xác định A, B, C.
b Hỗn hợp X gồm (A, B, C) Tiến hành 3 thí nghiệm sau: (1) hoà tan (m) gam X vào nước dư thu đựơc V lít khí; (2) hoà tan (m) gam X vào dung dịch NaOH dư thu được 7V/4 lít khí ; (3) hoà tan (m) gam
X vào dung dịch HCl dư thu được 9V/4 lít khí Biết các thể tích khí đều được đo ở đktc và coi như B không tác dụng với nước và kiềm.
b1 Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong X?
b2 Áp dụng: cho V = 2,24 Tính m?
HẾT
-Ghi chú:
- Học sinh không được sử dụng bất kì tài liệu nào (kể cả Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học)
- Giám thị coi thi không cần giải thích gì thêm.
Trang 2SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT BẮC LƯƠNG SƠN ĐÁP ÁN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CỤM
MÔN: HÓA HỌC – LỚP 10
NĂM HỌC: 2010 – 2011
HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
a
FeO + HNO3 → Fe(NO )3 3+ N Ox y ↑ + H O2
Fe+2
→ Fe+3 + 1e x (5x - 2y)
xN+5 + (5x - 2y) e → 2yx
x
N+ x 1
Cân bằng: (5x-2y) FeO + (16x-6y) HNO3 → (5x-2y)Fe(NO )3 3+ N Ox y↑ + (8x 3y)H O − 2
Suy luận:
Vì có thể xem Fe3O4 là FeO.Fe2O3, nên phần Fe2O3 không bị oxi hóa mà chỉ hòa tan trong
HNO3 thành Fe(NO3)3, còn FeO thì tham gia phản ứng oxi hóa khử với hệ số như ở trên Vì vậy
ngoài phần HNO3, cần cho phản ứng với FeO như trên,
còn cần (5x-2y)6.HNO3 để tạo muối với Fe2O3 Vậy hệ số tổng cộng là:
(5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y) HNO3 → (15x-6y)Fe(NO )3 3+ N Ox y ↑ + (23x 9y)H O − 2
0,25
0,5
0,5
0,75
0,5
b
CuFeS2+ Fe (SO )2 4 3+ O2+ H O2 → CuSO4+ FeSO4+ H SO2 4
2S-2 → 2S+6 + 16e x 1
2Fe+3 +2e → 2Fe+2 x a
O02 + 4e → 2O-2 x b
Vì tổng số electron mà các chất khử cho phải bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận, do
đó ta có phương trình:
2a + 4b = 16 hay a + 2b = 8
⇒ 0<a<8 và 0<b<4
Vì chỉ có 1 phương trình mà lại 2 ẩn số a, b nên có vô số nghiệm số, ví dụ cho y=1 thì x=6
CuFeS2+ 6Fe (SO )2 4 3+ O2+ 6H O2 → CuSO4+ 13FeSO4+ 6H SO2 4
0,5
0,5
0,5
Khối lượng riêng của kim loại crom là 7,19 g/cm3 ⇒ 1cm3 crom nặng 7,19 gam
Trong 1cm3 crom thì thể tích thực của kim loại crom trong đó chỉ là 0,68 cm3
⇒ ta tính được thể tích thực của 1 nguyên tử crom là:
0,68.52 23
V
7,19.6,022.10
Mặt khác ta có 4 3
3 π
=
Trang 3⇒ Bán kính gần đúng của nguyên tử kim loại crom là: 3 3.V
R
4 π
Ta có phản ứng nhiệt phân KMnO4
t0
2KMnO → K MnO + MnO + O (1) 0,25 Theo định luật BTKL ta tính được:
Khối lượng khí oxi đã thoát ra là: mO2 = 22,12 21,16 0,96gam − =
⇒ số mol oxi là:
2 O
0,96
32
0,5
Từ phương trình phản ứng (1) ta tính được các đại lượng:
0,75
Theo bài ra ta có: số mol KMnO4 ban đầu đem dùng là: KMnO4 22,12
158
⇒ số mol KMnO4 còn dư sau nhiệt phân là: 0,14 - 0,06 = 0,08 mol
0,5
Như vậy ta có chất rắn X gồm các chất sau: KMnO4: 0,08 mol
2 4
2
K MnO :0,03mol MnO : 0,03mol
0,25
Khi cho X tác dụng với HCl đặc dư ta có các phương trình của các phản ứng hóa học đã xảy ra:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O (2)
K2MnO4 + 8HCl → 2KCl + MnCl2 + 2Cl2 + 4H2O (3)
MnO2 + 4HCl →MnCl2 + Cl2 + 2H2O (4)
0,75
Từ các phương trình (2), (3), (4) ta tính được tổng số mol khí Cl2 thoát ra là:
5
2
⇒ thể tích khí Cl2 (đktc) thoát ra là: V = n.22,4 = 0,29.22,4 = 6,496 (lít) 0,25
Gọi Z1 là số electron của nguyên tử A
⇒Số electron của nguyên tử B, C lần lượt là Z1+1, Z1+2
Gọi N1, N2, N3, lần lượt là số nơtron của nguyên tử A, B, C 0,25
Vì tổng số khối của các nguyên tử A, B, C là 74 nên ta có phương trình:
(Z1+N1) + (Z1+1+N2) + (Z1+2+N3) = 74 (1) 0,5 Mặt khác ta có:
Đối với các nguyên tố hóa học có Z 82 ≤ ta luôn có: Z N 1,5Z ≤ ≤ Thay vào (1) ta có: 0,25 (Z1+Z1) + (Z1+1+Z1+1) + (Z1+2+Z1+2) ≤ 74 0,5
Trang 4⇒ 6Z1 ≤68 ⇒ Z1 ≤11,3 (*)
(Z1+1,5Z1) + (Z1+1+1,5Z1+1,5) + (Z1+2+1,5Z1+1,5.2) ≥ 74
⇒ 7,5Z1 ≥ 68 ⇒ Z1 ≥ 8,9 (**) 0,5
Từ (*) và (**) ta suy ra 8,9 Z 11,3 ≤ ≤1
Vậy A, B, C lần lượt là các kim loại Natri (Na); Magie (Mg); Nhôm (Al) 0,25
b1
Ta có nhận xét:
Vì thể tích khí thoát ra ở thí nghiệm (2) nhiều hơn ở thí nghiệm (1) chứng tỏ ở thí nghiệm (1) nhôm phải đang còn dư Và sự chênh lệch thể tích khí ở thí nghiệm (1) và (2) là do Al dư ơ thí
nghiệm (1)
Chênh lệch thể tích khí ở thí nghiệm (2) và (3) là do Mg
0,5
Ta có các phản ứng xảy ra ở cả 3 thí nghiệm:
ở thí nghiệm (1) và (2): 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (1*)
2Al + 2 NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (2*)
ở thí nghiệm (3) : 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 (3*)
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (4*)
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (5*)
0,5
Giả sử số mol khí thoát ra ở thí nghiệm (1) là x thì số mol khí thoát ra ở các thí nghiệm (2) và (3)
lần lượt là 7x/4 và 9x/4
Vì ở thí nghiệm (1) Al dư nên NaOH hết nên ta cộng (1*) với (2*) ta có:
2Na + 2Al + 4H2O → 2NaAlO2 + 4H2
⇒ số mol Na bằng ½ số mol H2 ở thí nghiệm (1) = x/2
0,5
Xét thí nghiệm (2) ta có:
Số mol Na = x/2 suy ra số mol H2 do Na sinh ra bằng x/4
Tổng số mol H2 là 7x/4
Suy ra số mol H2 do Al sinh ra là (7x/4) - (x/4) = 3x/2 ⇒số mol Al = x
0,25
Số mol Mg bằng số mol khí chênh lệnh của thí nghiệm (2) và (3)
Như vậy trong hỗn hợp X gồm có các kim loại với tỉ lệ mol là:
Na: Mg: Al = 1:2:1
Suy ra % khối lượng của mỗi kim loại trong X là:
%mNa = 23.1
.100%
%mMg = 24.1
.100%
%mAl = 53,47%
0,5
b2
Vậy giá trị của m là: m = 0,05.23 + 0,1.27+ 0,05.24 = 5,05 gam 0,25
Ghi chú : - Thí sinh làm cách khác nhưng đúng kết quả vẫn cho điểm tối đa,
- Phương trình hóa học ghi thiếu điều kiện trừ đi ½ số điểm.