Hai nguyên tố trong Y3 thuộc hai chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn và có số thứ tự cách nhau 7 đơn vị.. 2/ Mô tả bản chất các liên kết trong phân tử M.. Viết các phương trình phả
Trang 1SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 12
QUẢNG TRỊ KHÓA THI NGÀY 11 THÁNG
11 NĂM 2003
MÔN THI: HÓA HỌC
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
-Câu I:
Hợp chất M được tạo nên từ cation X+ và anion Y3 , mỗi ion đều do 5 nguyên tử của hai nguyên tố phi kim tạo nên Biết tổng số proton trong X+ là 11 và trong Y3 là 47 Hai nguyên tố trong Y3 thuộc hai chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn và có số thứ tự cách nhau 7 đơn vị.
1/ Hãy xác định công thức phân tử của M.
2/ Mô tả bản chất các liên kết trong phân tử M.
Câu II:
Viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa sau:
Mn(NO3)2 K2MnO4
Câu III:
1 Trình bày phương pháp hóa học để tách từng kim loại riêng biệt ra khỏi hỗn hợp gồm: Cu, Au, Al, Mg.
Viết các phương trình phản ứng.
2 Hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính axit của các chất trong hai dãy sau: (có giải thích)
a) H ClO4 , H ClO , H ClO3 , H ClO2.
b) CH3CH2COOH , CH CCOOH ; CH3CH2CH2COOH; CH2 = CH COOH
Tiếp trang 2
VÒNG 1
(12
)
(11 )
(1)
(2) (3)
(4)
(5)
(6) (7)
(8)
(9)
(10 )
Trang 2Trang 2 Vòng 1 - Đề chọn HSG lớp 12 THPT (khóa thi ngày 11/11/2003)
Câu IV:
M là hợp chất hóa học gồm nhôm và đồng (trong tinh thể hợp kim) có chứa 12,3% Al (về khối lượng).
1/ Tìm công thức của M.
2/ Hòa tan M trong dung dịch HNO3 loãng thu được hai muối A, B Tách riêng A, B rồi lần lượt cho tác dụng với dung dịch NH3 dư thì A tạo kết tủa A1, B tạo ra B1 Cho A1,
B1 tác dụng với NaOH đặc thì A1 tạo ra dung dịch A2 còn
B1 tạo ra kết tủa B2 Cho A2, B2 tác dụng với HNO3 lại tạo
ra A và B ban đầu.
Viết tất cả các phương trình phản ứng.
Câu V:
1/ Khi đốt cháy 10g cacbon ta thu được hỗn hợp CO và CO2 theo tỷ lệ thể tích 4 : 1.
Tính thể tích ôxi (điều kiện tiêu chuẩn) đã tham gia phản ứng.
2/ Trong một bình kín chứa hỗn hợp CO, CO2 và O2 Sau khi đốt cháy và đưa nhiệt độ bình về trạng thái ban đầu thấy áp suất trong bình giảm 4% Tỉ khối so với hydrô của hỗn hợûp khí trong bình sau phản ứng là 916 .
Tính phần trăm thể tích mỗúi khí trong bình trước và sau phản ứng.
Câu VI:
Để mg phoi bào sắt (A) ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp (B) có khối lượng 12,0g gồm các ôxit sắt: FeO , Fe3O4, Fe2O3 Cho B hoàn tan hoàn toàn vào dung dịch HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 lít khí duy nhất NO (điều kiện tiêu chuẩn).
1) Viết các phương trình phản ứng.
2) Tính khối lượng m của A.
(C = 12 ; O = 16 ; Al = 27 ; Cu = 64 ; Fe = 56)
Trang 3
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG VĂN HÓA LỚP 12
-MÔN HÓA V1
(Khóa thi ngày 11/11/2003)
Câu 1: (2 điểm)
a- Đặt Zx là số proton trung bình trong hạt nhân của ion X+ Zx
= 2 , 2
5
11
X+
Phải chứa H (Z = 1) hoặc He (Z = 2)
Ta loại He vì nó là khí hiếm thực tế không tham gia
0,25đ Các phản ứng hóa học thông thường
Gọi A là nguyên tố thứ 2 tạo nên cation X+ X+ : [AnHm]+
Ta có: nZ mn 1m5 11 ZA n n 6
A
Lần lượt cho n =1, 2, 3, 4 (1) ta được các giá trị tương ứng của ZA và m
Nghiệm phù hợp là n = 1, ZA = 7 m = 4; ZA = 7 A là N (Nitơ)
X+ là NH+
4
0,25đ
Đặt Zy là số proton trung bình trong hạt nhôm của các
nguyên tử
9,4 5
47 y
Z
3
Y
Suy ra một nguyên tố tạo nên Y3- phải thuộc chu kì 2
và nguyên tố kia thuộc chu kì 3
0,25đ
Gọi R là nguyên tố thuộc chu kì 2 và Q là nguyên tố thuộc chu kì 3
trong ion Y3-, ta có:
47 5
7 5 y x 3 :
3
.x Z x Z
y Q x R
Y
R R
5Z R7x 12 nghiệm thỏa mãn
(O) 8 4
R Z
ZQ = 8 + 7 = 15 Q là phốt pho (P)
Vậy ion Y3 là 3
4 PO Hợp chất M là (NH4)3PO4
0,25đ
b- Bản chất các liên kết trong phân tử (NH4)3PO4:
H + O 3
4
NH
ion H - N - H ; 3 :
4
PO ion O - P - O liên kết ion 0,25đ
H O
-Các liên kết giữa N và H, P và O là liên kết cộng hóa trị
Câu 2: (1,5 điểm)
Các phương trình phản ứng:
1- K2MnO4 + 4HNO3 2KNO2 + Mn(NO3)2 + 2H2O
0,125đ
Trang 42- 4KMnO4 + Mn(OH)2 + 6KOH 5K2MnO4 + 4H2O
0,125đ
Trang 2 - HDC kỳ thi HSG Môn Hóa Vòng 1 (khóa ngày 11/11/2003
3- MnCl2 + 2KOH Mn(OH)2 + 2KCl 0,125đ 4- MnCl2 + 2AgNO3 Mn(NO3)2 + 2AgCl
0,125đ
5- 2KMnO4 + 2CH2 = CH2 + 4H2O 3C2H6O2 + 2MnO2 + 2KOH
0,125đ
6- 2KMnO4 + 5H2O + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O
0,125đ
7- Mn + H2SO4 MnSO4 + H2
0,125đ
8- 3MnO2 + 4Al 2AlO3 + 3Mn
0,125đ
9- 2MnO2 + 4HNO2 Mn(NO2)2 + Mn(NO3)2 + 2H2O
0,125đ
10- 2KMnO4 + H2O2 + 2KOH 2K2MnO4 + O2 + 2H2O
0,125đ
11- MnSO4 + 2KOH Mn(OH)2 + 2K2SO4
0,125đ
- Viết và cân bằng đúng mỗi phương trình 0,125đ x 12 =
1,5 điểm
Câu 3:
1/ Tách từng kim loại Cu, Au, Al, Mg
- Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch HCl dư
Mg + 2HCl MgCl2 + H2
2Al + 6HCl AlCl3 + 3H2
Lọc tách Cu và Au không tan, dung dịch (A) gồm Mg 2+ và
Al3+
- Hòa tan Cu và Au trong HNO3 loãng
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Lọc tách Au, điện phân dung dịch Cu(NO3)2 được Cu
2Cu(NO3)2 + 2H2O 2Cu + O2 + 4HNO3
- Cho dung dịch A + NaOH dư:
MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl
AlCl3 + 4NaOH NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O
Lọc tách Mg(OH)2 sau đó hòa tan trong dung dịch HCl Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + H2O
Cô cạn dung dịch MgCl2 rồi điện phân MgCl nóng chảy MgCl2 Mg + Cl2
- Cho CO2 lội qua dung dịch NaAlO2 Al(OH)3
NaAlO2 + CO2 +2H2O Al(OH)3 + NaHCO3
2Al(OH)2 Al2O3 + 3H2O
đpnc
đp
đpn c
t
950C 4-đp
Trang 5Điện phân Al2O3 trong Na3AlF6 được Al.
Al2O3 2Al + 3/2O2
-Tách đúng mỗi chất: 0,25 điểm x 4 chất = 1 điểm
Trang 3 - HDC kỳ thi HSG Môn Hóa Vòng 1 (khóa ngày 11/11/2003
2/ a- H ClO < H ClO2 < H ClO3 < H ClO4
-Khi số nguyên tử oxi tăng, liên kết O - H trở nên phân cực hơn
do các nguyên tử oxi
O hút mạnh cặp e dùng chung giữa O Cl H O Cl
O
1 2 3 4 b- CH3CH2CH2COOH < CH3CH2COOH < CH2 = CH COOH < CH C
COOH
-Do gốc CH3 CH2 CH2 đẩy e về phía COOH mạnh hơn gốc CH3
CH2
liên kết O H (1) phân cực yếu hơn trong (2) do đó tính axit (2)
> (1)
- Gốc CH2 = CH hút e từ COOH về phía mình tính axit (3) > 2
- Gốc CH CH hút e mạnh hơn CH2 = CH tính axit (4) > (3)
0,25đ
Câu 4: (1,25 điểm)
1/ Tìm công thức M : Cu Al
3
1 y
x 87,7
12,3 64y
27x
3
0,125đ
2/ Các phản ứng:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Al + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NO +2H2O 0,25đ
Cu3Al + 12HNO3 = 3Cu(NO3)2 + Al(NO3)3 + 3NO + 6H2O
Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 +3NH4NO3
0,25đ
(A) (A1)
Cu(NO3)2 + 4NH3 dư = [Cu(NH3)4](NO3)2
0,253đ
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
(A1) (A2)
[Cu(NH3)4] (NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2NaNO3 + 4NH3
NaAlO2 + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NaNO3 + 2H2O
(A2) (A)
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
0,125đ
Trang 6(B2) (B)
Câu 5: (2 điểm)
1) Các phản ứng: C + O2 = CO2 (1)
2C + O2 = 2CO (2) Có thể viết: C + O2 = CO2
0,25đ
CO2 + C = 2CO Hoặc 2C + O2 = 2CO
2CO + O2 = 2CO2
Trang 4 - HDC kỳ thi HSG Môn Hóa Vòng 1 (khóa ngày 11/11/2003
-Gọi x, y là số mol CO2 và CO, đồng thời cũng là
số mol Cacbon tham gia phản ứng 1 và 2, ta có:
12
10
y
x : y = 1 : 4 (b) 0,25đ
Giải hệ phương trình (a) (b) ta có: x61 và y 64
Vậy thể tích O2 đã phản ứng theo (1) (2):
2 , 11 4 , 22 2 6
4 6
1 4 , 22
x
0,25đ
2) Phản ứng đốt cháy: 2CO + O2 = 2CO2 (3)
Vì M của hỗn hợp khí sau phản ứng là 2 30 , 3
6
91
nên trong bình phải có
(KLPT < 30,3), nghĩa là O2 phải hết
Gọi a là % thể tích của O2 sau phản ứng ta có:
) 1 ( 28 44 3
91 6
91
a a
x
Giải ra ta có: a = 0,146 tức 14,6% CO2 và 85,4% CO
0,25đ
- Giả sử tổng thể tích ban đầu là 100 lít, vì áp suất giảm 4% nghĩa là lượng khí
giảm 4 lít (tính theo áp suất và nhiệt độ không đổi)
Theo (3): 2V CO 1V O2 thành 2V CO2
Do đó: V giảm = V CO2 nghĩa là V O2 =4 lít tức 4%
0,25đ
Gọi V1, V2 là thể tích CO và CO2 ban đầu,
Ta có: V1 + V2 = 100 4 = 96 (c)
(d) 96
8) 28(V 8)
44(V 2
6
91
(V2 + 8, vì thể tích CO2 tăng 2.4 = 8 lít
V1 8, vì thể tích CO giảm 2.4 = 8 lít
Trang 7Giải hệ phương trình (c, d) ta có: V1 = 90 lít tức CO chiếm 90%
Và V2 = 6 tức CO2 chiếm 6%
0,25đ
Câu 6:(1,75 điểm)
1/ Các phản ứng (A + O2):
2Fe + O2 = 2FeO 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
0,25đ
3Fe + 2O2 = Fe3O4
Trang 5 - HDC kỳ thi HSG Môn Hóa Vòng 1 (khóa ngày 11/11/2003
-Hỗn hợp B + dung dịch HNO3:
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO 2H2O 3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO 5H2O 0,25đ
Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + H2O 3Fe3O4 + 28NO3 = 9Fe(NO3)3 + NO 14H2O 0,25đ
2/ Nhận xét: Từ các phản ứng trên, lượng sắt ban đầu là (A)
đã chuyển hết vào dung dịch B ở dạng Fe3+
Chất khử: Fe 3e = Fe3+
1 mol 3 mol Chất ôxi hóa O2 + 4e = 2O2
1 mol 4 mol
3
NO + 4H+ + 3e = NO + 2H2O
3 mol 1mol -Vì trong phản ứng hóa học, tổng số electron nhường phải bằng
tổng số electrom nhận nên:
0,25đ
Số e Fe nhường = số e của các chất oxi hóa nhận
22,4
2,24
.4 32
m 12
.3
56
m
Số mol e nhường Số mol O2 nhận Số mol HNO3 nhận
Giải (1) ta được m = 10,08 (gam)
0,5 đ
Cách khác đặt x, y, z, t là số mol Fe, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 trong B
56x + 72y + 232z + 160t = 12 (a)
Trang 8y + 4z + 3t = 12 16m (mol nguyên tử ôxi) (b)
x + y + 3z + 2t =
56
m (số mol Fe) (c) 0,1
3
z 3
y
x (Số NO)
Giải hệ 4 phương trình được m = 10,08 (gam)