Cho biết nguyên tử khối 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 pthh của phản ứng sau (cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron): (4 điểm) a. FeO + HNO3 Trên cơ sở hệ số tìm được, hãy suy luận để xác định hệ số cho trường hợp Fe3O4: Fe3O4 + HNO3 b. 2) Viết phương trình phản ứng xảy ra trong những trường hợp sau: (2 điểm) 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 Clo đến dư vào dung dịch FeI2 Câu 2 (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 3 (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. (3 điểm) 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. Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong X? (3 điểm)
Trang 1SỞ GD&ĐT HÀ NỘI ĐỀ THI OLYMPIC (Ngày 3/4/2011)
TRƯỜNG THPT ĐA PHÚC Môn: Hoá học 10
- Thời gian: 90 phút
Cho biết nguyên tử khối 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 pthh của phản ứng sau (cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron): (4 điểm)
a FeO + HNO3 → N Ox y ↑+
Trên cơ sở hệ số tìm được, hãy suy luận để xác định hệ số cho trường hợp Fe3O4:
Fe3O4 + HNO3 → N Ox y↑ +
b CuFeS2+Fe (SO )2 4 3+O2+H O2 →CuSO4+FeSO4+H SO2 4
2) Viết phương trình phản ứng xảy ra trong những trường hợp sau: (2 điểm)
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 Clo đến dư vào dung dịch FeI2
Câu 2 (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 3 (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 (3 điểm)
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
Tính % khối lượng của mỗi kim loại trong X? (3 điểm)
Câu 4 (4 điểm): Một sunfua kim loại có công thức R2S ,trong đó kim loại R thể hiện số oxihoá +1 và +2 trong các hợp chất Đốt cháy hoàn toàn 1,6g sunfua đó trong lượng dư oxi, rồi hoà tan chất rắn thu được sau phản ứng trong một lượng vừa đủ dung dịch HCl 29,2% Nồng độ của muối trong dung dịch thu được là 40,9% Khi làm lạnh dung dịch này thấy có 1,71g muối rắn X kết tinh ra và nồng độ của muối trong dung dịch sau khi tách muối rắn giảm xuống còn 27,6% Xác định công thức của muối kết tinh
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 GD&ĐT HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT ĐA PHÚC
-HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM
ĐỀ THI OLYMPIC (Ngày 3/4/2011)
Môn: Hoá học 10
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
0
2
O + 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 nhiều nghiệm số, ví dụ cho b=1 thì a=6
CuFeS2+6Fe (SO )2 4 3+O2+6H O2 →CuSO4+13FeSO4+6H SO2 4
0,5
0,5 0,5
Ta có phản ứng nhiệt phân KMnO4
t0
2KMnO →K MnO +MnO +O (1) 0,25
Trang 3Khối lượng khí oxi đã thoát ra là: mO2 =22,12 21,16 0,96gam− =
⇒ số mol oxi là:
2 O
0,96
32
= =
Từ phương trình phản ứng (1) ta tính được các đại lượng:
K MnO O
= =
= =
= =
0,75
Theo bài ra ta có: số mol KMnO4 ban đầu đem dùng là: nKMnO4 22,12 0,14 mol
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:
Cl2 KMnO4 K MnO2 4 MnO2
5
2
⇒ thể tích khí Cl2 (đktc) thoát ra là: V = n.22,4 = 0,29.22,4 = 6,496 (lít) 0,25 Vậy thể tích khí clo có thể thoát ra cực đại là 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
⇒ 6Z1 ≤68 ⇒ Z1 ≤11,3 (*) 0,5 (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
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*) 0,5
Trang 42Al + 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*)
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
0,5
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%
23.1 27.2 24.1+ + = 22,77 (%) %mMg = 24.1 100%
23.1 27.2 24.1+ + = 23,76 (%) %mAl = 53,47%
0,5
Pthh: R2S + 2O2 2RO + SO2
nR2S= 1,6/(2R+ 32); nRO= 3,2/ (2R+ 32); nHCl= 6,4/ (2R+ 32); nRCl2= 3,2/(2R+ 32)
mdd HCl= (62,R4.+3632,5)x 29100,2 = (2R800+32)
mdd sau pư= mRO + mdd HCl= 851(2,2+323,2)
+
R
C%RCl2= (3(,22( +3271))
+
R
R
:851(2,2+323,2)
+
R
R
)x100% = 40,9%
=> R= 64 => R là kim loại Cu
0,5
Làm lạnh dung dịch, có 1,71g muối kết tinh
=> mdd sau làm lạnh= mdd sau pư – 1,71= 6,6- 1,71= 4,89g
mCuCl2 trước làm lạnh= =
+
+
32 64 2
) 71 64 ( 2 , 3
2,7g
mCuCl2 sau làm lạnh =
100
89 , 4 6 , 27
= 1,35g
0,5
mCuCl2 kết tinh= 2,7-1,35 = 1,35g => nCuCl2 kết tinh= 0,01 mol
mH2O kết tinh= 1,71- 1,35= 0,36g => nH2O kết tinh = 0,02 mol
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.