Dïng giÊy quú nhËn biÕt ®îc dung dÞch KOH... VËy kim lo¹i M cã hãa trÞ III.[r]
Trang 1UBND huyện lục yên đề thi chọn học sinh giỏi cấp thcs phòng Giáo dục và đào tạo Huyện Lục Yên – Năm học 2007-2008
môn: Hóa Học
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1 (2 điểm): Cho bán kính proton r = 2.10-13cm, khối lợng proton mP = 1,6726.10-27 kg, khối lợng nơtron mn = 1,6750.10-27 kg, khối lợng electron me = 9,1095.10-31 kg, thể tích hình cầu bán kính r đợc tính theo công thức V = 4
3π r
3 Trong nguyên tử nhôm có 13 proton, 14 nơtron
và 13 electron, đờng kính nguyên tử nhôm 2,86.10-7 mm
a) Tính khối lợng riêng (g/mm3) của proton
b) Tính khối lợng riêng (g/mm3) của nguyên tử nhôm (coi khối lợng electron trong nguyên
tử nhôm là không đáng kể)
c) Tính số electron trong 1kg nhôm
d) Tính khối lợng nhôm chứa 1kg electron
Bài 2 (1,5 điểm): Hòa tan một lợng oxit kim loại hóa trị II vào một lợng dung dịch H2SO4 có nồng độ a% vừa đủ tạo thành dung dịch muối có nồng độ b% Hãy xác định:
a) Nguyên tử khối của kim loại theo a và b
b) Nếu a = 20%, b = 22,64% Hãy cho biết công thức hóa học của oxit kim loại đã dùng
Bài 3 (2,5 điểm):
A) Hãy nhận biết dung dịch các chất đựng trong các lọ riêng biệt sau:
FeSO4, Fe2(SO4)3, KOH, MgCl2, AlCl3, CuCl2
(chỉ đợc dùng thêm một thuốc thử)
B) Hòa tan 15 gam tinh thể FeSO4.7H2O vào nớc rồi thêm dần dần NaOH cho đến d và
đun nóng hỗn hợp trong không khí tới khối lợng không đổi ngời ta thu đợc 4gam Fe2O3
a) Cho biết mẫu muối FeSO4.7H2O đã dùng có tinh khiết không? vì sao?
b) Tính độ tinh khiết của mẫu muối FeSO4.7H2O đã dùng
Bài 4 (2 điểm): Cho một luồng khí CO d đi qua ống sứ chứa 15,3 gam hỗn hợp gồm FeO và
ZnO nung nóng thu đợc một hỗn hợp chất rắn có khối lợng 12,74 gam Biết trong điều kiện thí nghiệm hiệu suất của các phản ứng trên đều đạt 80%
a) Tính phần trăm khối lợng hỗn hợp ban đầu
b) Để hòa tan toàn bộ chất rắn thu đợc sau phản ứng trên phải dùng một thể tích dung dịch HCl 2M là bao nhiêu?
c) Nếu thay dung dịch HCl 2M bằng dung dịch H2SO4 96%, khối lợng riêng d = 1,1g/ml cần bao nhiêu ml dung dịch H2SO4 trên
Bài 5 (2 điểm): Có một hỗn hợp bột sắt và bột kim loại M có hóa trị n Nếu hòa tan hết hỗn
hợp này trong dung dịch axit HCl thu đợc 7,84 lít khí Hidro (ở đktc) Nếu cho hỗn hợp trên tác dụng với khí Clo thì thể tích khí Clo cần dùng là 8,4 lít (ở đktc) Biết tỉ lệ số nguyên tử sắt và
số nguyên tử kim loại M trong hỗn hợp là 1: 4
a) Viết các phơng trình phản ứng xảy ra
b) Tính thể tích khí Clo đã hóa hợp kim loại M (ở đktc)
c) Xác định hóa trị n của kim loại M
d) Nếu khối lợng kim loại M có trong hỗn hợp là 5,4 gam thì M là kim loại nào?
(Học sinh đợc phép sử dụng máy tính cá nhân và bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học)
Trang 2UBND huyện lục yên kỳ thi chọn học sinh giỏi thcs
phòng Giáo dục và đào tạo Huyện Lục Yên – Năm học 2007-2008
Hớng dẫn chấm Môn: Hóa Học
Bài 1 (2 điểm): Mỗi ý đúng đợc 0,5 điểm.
a) Theo công thức tính khối lợng riêng: D= m
V
Thì khối lợng riêng của p:
1672 ,6 10 −27
4
3 3 ,14 (20 10
−13)3
=0 , 0499 1012
(g /mm3
)
b) Khối lợng nguyên tử nhôm:
mAl=13 mp+14 m n=13 1 ,6726 10− 27+14 1 , 675 10−27=45 , 194 10−27(kg)=45 , 194 10 −24(g)
Đờng kính của nguyên tử nhôm là 2,86.10-7mm ⇒r=1, 43 10 −7
mm
Khối lợng riêng của nhôm là:
1 , 43 10 −7¿3
¿
4
3.3 ,14 ¿
D= 45 ,195 10
−24
¿ c) Số e trong 1kg nhôm là: 1 13
mAl =
1 13
45 , 194 10 −27 ≈ 0 , 2876 1027(e )
d) Số e trong 1kg e là: 1
m e=
1
9 ,1095 10 −31=0 , 1098 10
31
(e)
0 ,1098 1031
−27=0 , 382 104
Bài 2 (1,5 điểm):
a) Kí hiệu kim loại là M, công thức của oxit là MO Ta có phơng trình phản ứng:
Đặt x là nguyên tử khối của kim loại M, khối lợng mol của MO là: (x+16)g, của H2SO4
là 98g, của muối MSO4 là (x + 96)g
Theo bài toán khối lợng của dung dịch H2SO4:
mddH2SO4=98 100 %
a % =
9800
Dung dịch muối MSO4 có nồng độ phần trăm b %= 100 %(x+ 96)
mddMSO4 (1)
Theo phơng trình phản ứng, khối lợng của dung dịch muối bằng khối lợng của dung
dịch axit + khối lợng chất tan MO: mddMSO4=9800
a +(x+16) (0,25 điểm)
Thay giá trị này vào phơng trình (1) ta có: b= 100.( x+96)
9800
a +(x +16)
(0,25 điểm)
Giải ra ta có nguyên tử khối của kim loại M tính theo a và b là:
x= 100(98 b − 96 a)+16 ab
a(100 − b) (2) (0,25
điểm)
b) Thay a = 20 và b = 22,64 vào (2) ta có: x= 24 Kim loại có hóa trị II, nguyên tử khối
là 24 đvC là kim loại Mg Công thức hóa học của oxit là: MgO (0,25 điểm)
Bài 3 (2,5 điểm):
A) (1,5 điểm) Dùng giấy quỳ nhận biết đợc dung dịch KOH (0,25 điểm)
Lấy ở mỗi lọ còn lại một ít để làm mẫu thử: Lần lợt cho dung dịch KOH vào các mẫu
thử:
Trang 3+) Nhận đợc dung dịch FeSO4 vì có kết tủa trắng xanh xuất hiện rồi hóa nâu đỏ trong không khí: FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2 ↓ + K2SO4 (0,25 điểm)
(trắng xanh) +) Nhận đợc dung dịch SO4¿3
Fe2¿ vì có kết tủa mầu nâu đỏ xuât hiện:
OH¿3↓+3 K2SO4
SO4¿3+6 KOH→ 2 Fe¿
Fe2¿
(0,25 điểm)
(nâu đỏ) +) Nhận đợc dung dịch MgCl2 vì có kết tủa trắng xuât hiện:
OH¿2↓+2 KCl
MgCl2+2 KOH→ Mg¿ (0,25 điểm)
(trắng) +) Nhận đợc dung dịch AlCl3 vì có kết tủa trắng keo xuất hiện, rồi kết tủa lại tan trong dung dịch KOH d:
OH ¿3↓+3 KCl
AlCl3+3 KOH→ 3 Al ¿
(trắng keo)
OH¿3+KOHdu→ KAlO2+2 H2O
Al¿ (0,25 điểm)
+) Nhận đợc dung dịch CuCl2 vì có kết tủa xanh lơ xuất hiện:
OH¿2+2 KCl
CuCl2+2 KOH→ Cu¿ (0,25 điểm)
(xanh lơ)
B) (1 điểm).
a) Chất ban đầu là FeSO4.7H2O, chất cuối cùng thu đợc là Fe2O3 Ta có sơ đồ biến hóa hóa học:
2(FeSO4.7 H2O)→ Fe2O3
2 mol 1 mol
160=0 , 025 mol
Số mol FeSO4.7H2O: x = 0,025.2 = 0,05(mol)
Khối lợng của 0,05 mol FeSO4.7H2O: 0,05.(152 + 126) = 13,9(g) (0,5 điểm)
So sánh với khối lợng của FeSO4.7H2O đã dùng là 15gam chứng tỏ muối đã dùng là
không tinh khiết (0,25 điểm)
b) Độ tinh khiết của muối FeSO4.7H2O đã dùng: 13 , 9 100 %
15 ≈ 92, 7 % (0,25
điểm)
Bài 4 (2 điểm):
a) Gọi a, b lần lợt là số mol FeO và ZnO đã dùng Theo đề bài có 0,8.a mol và 0,8.b mol các chất trên phản ứng theo những phơng trình sau:
t0
FeO ¿ + ¿ CO ¿→¿ Fe ¿ + ¿ CO2
0,8a mol 0,8a mol
t0 ZnO¿+¿CO¿→¿Zn¿+¿CO2 (0,25 điểm)
0,8b mol 0,8b mol
Nh vậy chất rắn sau phản ứng gồm: 0,8.a mol Fe; 0,8.b mol Zn; 0,2a mol FeO d; 0,2b mol
ZnO d (0,25 điểm)
Suy ra khối lợng hai oxit là: 72a + 81b = 15,3 (1)
Khối lợng hỗn hợp chất rắn sau phản ứng:
0,8a.56 + 0,8b.65 + 0,2a.72 + 0,2b.81 = 12,74 (2) (0,25 điểm)
Giải (1) và (2) ta đợc: a = b = 0,1
Vậy phần trăm FeO: 72 0,1
15 ,3 .100 %=47 %
Trang 4phần trăm ZnO: 81 0,1
15 ,3 100 %=53 % (0,25
điểm)
b) Hỗn hợp sau phản ứng gồm: 0,08 mol Fe; 0,08 mol Zn; 0,02 mol FeO d; 0,02 mol ZnO
d Hòa tan chất rắn bởi dung dịch HCl có các phản ứng:
Fe ¿ + ¿ 2 HCl ¿→¿ FeCl2¿ + ¿H2
0,08 mol 0,16 mol
Zn¿+¿2 HCl¿→¿ZnCl2¿+¿H2
0,08 mol 0,16 mol
FeO ¿ + ¿ 2 HCl ¿→¿ FeCl2¿ + ¿H2O
0,02 mol 0,04 mol
ZnO¿+¿2 HCl¿→¿ZnCl2¿+¿H2O (0,25 điểm)
0,02 mol 0,04 mol
Số mol HCl cần là: 0,16 + 0,16 + 0,04 + 0,04 = 0,4(mol)
Thể tích dung dịch HCl cần: 0,4 : 2 = 0,2 (l) (0,25 điểm)
c) Các phản ứng xảy ra:
Fe¿+¿H2SO4¿→¿FeSO4¿+¿H2
Zn ¿ + ¿H2SO4¿→¿ ZnSO4¿ + ¿H2
FeO¿+¿H2SO4¿→¿FeSO4¿+¿H2O
ZnO ¿ + ¿H2SO4¿→¿ ZnSO4¿ + ¿H2O (0,25 điểm)
Số mol H2SO4 cần là: 0,08 + 0,08 + 0,02 + 0,02 = 0,2(mol)
Khối lợng H2SO4 cần là: 0,2.98 = 19,6(g)
Thể tích dung dịch H2SO4 là: 19 ,6 100
96 ≈ 20 , 42(ml) (0,25
điểm)
Bài 5 (2 điểm):
a) Các phơng trình phản ứng:
Fe+2 HCl → FeCl2+H2 (2)
2 Fe+3 Cl2→ 2FeCl3 (4) (0,5 điểm) b) Thể tích khí Clo:
Đặt x là số mol sắt có trong hỗn hợp, số mol kim loại M là 4x.
Theo (1): n H2(1)=2 nx
Theo (2): n H2(2)=x
Ta có phơng trình đại số: n H2=x+2 nx= 7 , 84
22, 4=0 , 35(mol) (0,25 điểm)
Số mol Cl2 hóa hợp với kim loại M ở (3) là: 2nx và số mol Cl2 hóa hợp với Fe ở (4) là 1,5x Ta có phơng trình:
nCl2=1,5 x+2 nx= 8,4
22 , 4=0 ,375 (mol) (0,25 điểm)
Từ hai phơng trình đại số trên ta có: 2nx = 0,3 (0,25 điểm)
Thể tích khi Clo đã hóa hợp với kim loại M là: 0,3.22,4 = 6,72 (l) (0,25 điểm) c) Hóa trị của kim loại M:
Thay 2nx = 0,3 vào một trong hai phơng trình đại số trên ta có: x = 0,05
Thay x = 0,05 vào phơng trình: 2nx = 0,3 ta có n = 3
Vậy kim loại M có hóa trị III (0,25 điểm) d) Số mol kim loại M có trong hỗn hợp: n M=4 x=4 0 , 05=0,2(mol)
Khối lợng kim loại M là: 5,4
0,2=27(g)
Trang 5Kim lo¹i M hãa trÞ III, cã nguyªn tö khèi lµ 27 suy ra kim lo¹i M lµ Al (0,25 ®iÓm)
(Häc sinh gi¶i b»ng c¸ch kh¸c vÉn cho ®iÓm tèi ®a)