b Cho toàn bộ lượng khí SO2 thu được ở trên tác dụng với 550ml dung dịch NaOH 1M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y.. Tính khối lượng chất tan có trong dung dịch Y..
Trang 1UBND HUYỆN TAM DƯƠNG
PHÒNG GD&ĐT ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 Năm học 2011-2012
Môn: Hóa học
Thời gian làm bài: 150 phút
Đề thi này gồm 01 trang
Câu 1: (1,75 điểm)
1) Tìm các chất X1,X2, X3, … thích hợp và hoàn thành các phương trình hóa học sau:
X1 + X2 → Na2SO4 + BaSO4↓ + CO2↑ + H2O
X1 + X3 → Na2SO4 + BaSO4↓ + CO2↑ + H2O
X2 + X4 → X3 + H2O
X2 + X5 → X3 + CaCO3↓ + H2O
2) Chỉ dùng hai kim loại hãy nhận biết 3 dung dịch sau: NaCl, HCl và NaNO3
Câu 2: (1 điểm)
Một loại quặng có thành phần các nguyên tố: 14,4% Ca; 19,4% Al còn lại là thành phần phần trăm về khối lượng của Silic và Oxi Hãy xác định công thức của quặng đó
Câu 3: (2 điểm)
Cho 16,8 gam Fe tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được khí SO2 và dung dịch X
Cô cạn dung dịch X thu được 52,8 gam muối khan
a) Tính khối lượng H2SO4 đã phản ứng
b) Cho toàn bộ lượng khí SO2 thu được ở trên tác dụng với 550ml dung dịch NaOH 1M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Tính khối lượng chất tan có trong dung dịch Y
Câu 4: (2 điểm)
1) Cho hỗn hợp chất rắn gồm FeS2, CuS, Na2O Chỉ được dùng thêm nước và các điều kiện cần thiết (nhiệt độ, xúc tác, ) Hãy trình bày phương pháp và viết các phương trình hóa học xảy ra để điều chế FeSO4, Cu(OH)2
2) Cho a gam hỗn hợp gồm CuO, MgO, ZnO, Fe2O3 tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu được 45 gam nước Hãy tìm khoảng xác định của giá trị a
Câu 5: (1,25 điểm)
Cho hỗn hợp X gồm Na, Al, Fe phản ứng hết với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được V lít khí H2 Nếu thay Na và Fe trong hỗn hợp X bằng kim loại M (hóa trị II, không đổi) có khối lượng bằng
2
1
tổng khối lượng của Na và Fe, khối lượng Al vẫn giữ nguyên thì thu được hỗn hợp Y Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch H2SO4 loãng, dư cũng thu được V lít khí H2
Xác định kim loại M, biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất
Câu 6: (2 điểm)
hoàn toàn, lọc, thu được 1,38 gam chất rắn B và dung dịch C Thêm dung dịch NaOH (dư) vào C, lấy kết tủa đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi, được 0,9 gam chất rắn D a) Tìm nồng độ CM của dung dịch CuSO4
b) Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp A
(Cho: Ca = 40; Al = 27; Si = 28; O = 16; Fe = 56; S = 32; H = 1; Na = 23; Cu = 64; Mg = 24;
Zn = 65; Cl = 35,5)
……….HẾT………
Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
Họ tên thí sinh SBD:
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2UBND HUYỆN TAM DƯƠNG
PHÒNG GD&ĐT HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC KÌ THI CHỌN HSG LỚP 9
Năm học: 2011-2012
(HDC này gồm 04 trang)
1
(1,75 đ) 1) X
1: NaHSO4; X2: Ba(HCO3)2; X3: BaCO3; X4: Ba(OH)2; X5: Ca(OH)2
2NaHSO4 + Ba(HCO3)2→ Na2SO4 + BaSO4↓ + 2CO2↑ + 2H2O
2NaHSO4 + BaCO3→ Na2SO4 + BaSO4↓ + CO2↑ + H2O
Ba(HCO3)2+ Ba(OH)2 → 2BaCO3↓+ 2H2O
Ba(HCO3)2 + Ca(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O
2) Hai kim loại dùng để nhận biết là Fe và Cu
- Lấy một ít các chất trên ra các lọ khác nhau có đánh dấu
- Cho Fe lần lượt vào các dung dịch, dung dịch nào thấy xuất hiện bọt khí
là HCl, hai dung dịch còn lại không có hiện tượng
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
- Cho dung dịch HCl vừa nhận được vào 2 dung dịch còn lại Sau đó cho
kim loại Cu vào, nếu dung dịch nào xuất hiện khí không màu thoát ra, hóa
nâu trong không khí thì dung dịch đó chứa HCl + NaNO3→ nhận ra dung
dịch NaNO3 Dung dịch còn lại là NaCl
3Cu + 8NaNO3 + 8HCl → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O + 8NaCl
2NO + O2 → 2NO2 (màu nâu)
0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
0,5 đ
2
(1 đ)
Theo đề bài, tổng (%Si + %O) trong quặng là:
100% - (14,4% + 19,4%) = 66,2%
Đặt % Si là a % thì %O là (66,2 – a)%
Công thức quặng cần tìm có dạng : CaxAlySizOt
Theo tính chất trung hòa điện tích : Ca x2+Al y3+Si z4+O t2− ta có :
2 16
2 , 66 4 28
3 27
4 , 19 2 40
4 ,
Giải ra : a = 20,14 Do đó, ta có tỉ lệ số nguyên tử :
x : y : z : t =
16
14 , 20 2 , 66 : 28
14 , 20 : 27
4 , 19 : 40
4 ,
= 1 : 2 : 2 : 8
Vậy công thức của quặng là CaAl2Si2O8 hay CaO.Al2O3.2SiO2
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
3
(2 đ) a) Ta có : 56 0,3
8 ,
16 =
=
Fe
Cho 16,8 gam Fe tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng:
2Fe + 6H2SO4 (đặc) →t o Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) Giả sử muối khan chỉ có Fe2(SO4)3 khi đó:
2
3 , 0 2
1
(SO
⇒ mFe2(SO 3 =0,15×400=60(gam) ≠ 52,8 (gam) muối khan (vô lí).
Điều đó chứng tỏ sau phản ứng (1) H2SO4 hết, Fe dư và xảy ra tiếp
phản ứng:
0,25 đ
Trang 3Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 (2)
Gọi số mol Fe phản ứng ở (1) và (2) lần lượt là x và y
⇒ x + y = 0,3 (I)
2 2
1
) 1 ( (1)
(SO
Theo (2): nFe2(SO )3(2) =n Fe(2) =y(mol)
y n
nFeSO4(2) =3 Fe(2) =3 (mol).
⇒muối khan gồm: 3y (mol) FeSO4 và (0,5x-y) (mol) Fe2(SO4)3.
⇒400.(0,5x – y) + 152.3y = 52,8
⇒200x + 56y = 52,8 (II)
Từ (I) và (II) ta có:
= +
= +
8 , 52 56 200
3 , 0
y x
y x
⇒
=
= 05 , 0
25 , 0
y x
Theo (1): nH2SO4 =3n Fe(1) =3×0,25=0,75(mol)
Khối lượng axit H2SO4 đã tham gia phản ứng là:
5 , 73 98 75 , 0
SO
b) Ta có: nKOH =0,55(mol).
2
3 2
3
) 1 (
Vì 1 < 00,375,55 1,47
2
≈
=
SO
KOH
n
n
< 2 nên phản ứng tạo 2 muối KHSO3
và K2SO3.
a a a (mol)
2KOH + SO2 → K2SO3 + H2O
2b b b (mol)
⇒
= +
= +
375 , 0
55 , 0 2
b a
b a
⇒
=
= 175 , 0
2 , 0
b a
Khối lượng chất tan có trong dung dịch Y là:
24 120 2 , 0
65 , 27 158 175 , 0
SO
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
4
(2 đ) 1) - Hòa tan hỗn hợp vào nước lọc, tách lấy chất rắn FeS
2, CuS và dung dịch NaOH:
Na2O + H2O → 2NaOH
- Điện phân nước thu được H2 và O2:
2H2O→đp
- Nung hỗn hợp FeS2, CuS trong O2 (ở 1) dư đến phản ứng hoàn toàn được
hỗn hợp rắn Fe2O3, CuO và khí SO2:
4FeS2 + 11O2→t o 2Fe2O3 + 8SO2↑
CuS + O2 →t o CuO + SO2↑
- Tách lấy khí SO2 cho tác dụng với O2 (ở 1) dư có xúc tác, sau đó đem hấp
thụ vào nước được H2SO4:
2SO2 + O2 →t o,xt 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4 (2)
0,25 đ
Trang 4- Lấy hỗn hợp rắn Fe2O3, CuO đem khử hoàn toàn bằng H2 (ở 1) dư ở nhiệt
độ cao được hỗn hợp Fe, Cu Hòa tan hỗn hợp kim loại vào dung dịch
H2SO4 loãng (ở 2), được dung dịch FeSO4 Phần không tan Cu tách riêng
Fe2O3 + 3H2 →t o 2Fe + 3H2O CuO + H2 →t o Cu + H2O
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Cho Cu tác dụng với O2 (ở 1) tạo ra CuO sau đó hòa tan vào dung dịch
H2SO4 (ở 2) rồi cho tiếp dung dịch NaOH vào, lọc tách thu được kết tủa
Cu(OH)2
2Cu + O2 →t o 2CuO CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
2) PTHH dạng tổng quát: R2On + 2nHCl → 2RCln + nH2O Theo PTHH: nO(trong hỗn hợp oxit) = nO(trong H2O) = n H2O= 2,5 18 45= (mol) - Khối lượng hỗn hợp oxit là cực tiểu khi tất cả là MgO: nMgO = nO = 2,5 (mol) ⇒mhh = mMgO = 2,5.40 = 100 (gam) - Khối lượng hỗn hợp oxit là cực đại khi tất cả là ZnO: nZnO = nO = 2,5 (mol) ⇒mhh = mZnO = 2,5.81 = 202,5 (gam) Vậy giá trị của a nằm trong khoảng: 100 (gam) < a < 202,5(gam) 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 5 (1,25 đ) Gọi số mol của Na và Fe lần lượt là 2a (mol) và b (mol) Vì các thể tích đo cùng điều kiện (to, p) nên tỉ lệ thể tích chính là tỉ lệ số mol 2Na + H2SO4 (loãng) → Na2SO4 + H2↑ 2a a (mol) Fe + H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2↑ b b (mol) Thay Na và Fe bằng kim loại M: M + H2SO4 (loãng) → MSO4 + H2↑ (a + b) (a +b) (mol) Ta có: 2(a + b).M = 46a +56b ⇒ M = b a b + + 5 23
Nhận xét: 0 5 <5 =5 + < b b b a b ⇒ 23 < M < 28 ⇒ M = 24 Vậy M là Mg 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 6 (2 đ) PTHH: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (2)
MgSO4 + 2NaOH →Mg(OH)2↓ + Na2SO4 (3)
FeSO4 + 2NaOH →Fe(OH)2↓ + Na2SO4 (4)
Mg(OH)2→t o MgO + H2O (5)
Trang 52Fe(OH)2 +
2
1
O2→t o Fe2O3 + 2H2O (6) a) Theo đầu bài: 1,02 gam hỗn hợp Mg và Fe qua những biến đổi chỉ thu
được 0,9 gam chất rắn D Như vậy CuSO4 thiếu, kim loại cũn dư
Gọi số mol Mg và Fe ban đầu lần lượt là a (mol) và b (mol)
Ta cú: 24a + 56b = 1,02 (I)
Vỡ Mg mạnh hơn Fe nờn trong phản ứng với CuSO4 thỡ Mg phản ứng
trước
+ Trường hợp 1: Chất rắn B gồm 3 kim loại Mg, Fe, Cu
Gọi số mol Mg tham gia phản ứng là c (mol)
Ta cú: 24(a – c) + 56b + 64c = 1,38 (II)
40c = 0,9 (III)
Từ (I), (II) và (III) ta cú hệ phương trỡnh:
=
= + +
= +
0,9 40c
1,38 64c 56b c) -24(a
1,02 56b 24a
Hệ phương trỡnh trờn vụ nghiệm ⇒ khụng xảy ra trường hợp này.
+ Trường hợp 2: Chất rắn B gồm 2 kim loại Fe và Cu
Gọi số mol Fe phản ứng là x mol
Theo đề bài ta cú hệ phương trỡnh:
= +
= + +
= +
0,9 2 160 40a
1,38 x) 64(a x)
- 56(b
1,02 56b 24a
x
Giải hệ ta được: a = 0,0075 ; b = 0,015 ; x = 0,0075
Tổng số mol của CuSO4 là : 0,0075 + 0,0075 = 0,015 (mol)
Nồng độ CM của dung dịch CuSO4 là:
M
C M CuSO 0,075
2 , 0
015 , 0
)
b) Thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp A:
02 , 1
24 0075 ,
%mFe = 100% - 17,65% = 82,35%.
0,25 đ
0,25 đ
0,5 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
-HẾT
-L u ý:
- Thí sinh có thể giải nhiều cách, nếu đúng vẫn đợc điểm tối đa.
- Nếu thí sinh giải đúng trọn kết quả của 1 ý theo yêu cầu đề ra thì cho điểm trọn ý mà không cần tính điểm từng bớc nhỏ, nếu từng ý giải không hoàn chỉnh, có thể cho một phần của tổng
điểm tối đa dành cho ý đó Điểm toàn bài chính xác đến 0,25đ.