các phản ứng của BaCl2 với muối cacbonat hoặc của MgSO4 với muối cacbonat có thể xảy ra nếu các muối này còn dư, GV có thể viết nhưng không tính điểm ống nghiệm còn lại đựng hỗn hợp NaCl[r]
Trang 1PHÒNG GD&ĐT ĐỀ THI CHỌN GIÁO VIÊN GIỎI CẤP HUYỆN
Môn: hóa học Thời gian làm bài: 150 phút
Câu 1: ( 6 điểm)
1) Có 3 gói bột màu trắng không ghi nhãn, mỗi gói chứa riêng rẽ hỗn hợp 2 chất sau: Na2CO3
và K2CO3; NaCl và KCl; MgSO4 và BaCl2 Bằng phương pháp hoá học, làm thế nào để phân biệt 3 gói bột trên nếu chỉ sử dụng nước và các ống nghiệm Viết các phương trình hoá học 2) Những nguyên liệu nào thường dùng để sản xuất oxi trong công nghiệp?
Viết 2 phương trình hoá học biểu diễn phản ứng điều chế oxi trong phòng thí nghiệm 3) Hỗn hợp X gồm CaCO3, Cu, Fe3O4 Nung nóng X (trong điều kiện không có không khí) một thời gian được chất rắn B và khí C Cho khí C hấp thụ vào dung dịch NaOH được dung dịch
D Dung dịch D tác dụng được với dung dịch BaCl2 và dung dịch KOH Hoà tan B vào nước dư được dung dịch E và chất rắn F Cho F vào dung dịch HCl dư được khí C, dung dịch G và chất rắn
H Nếu hoà tan F vào dung dịch H2SO4 đặc dư thu được khí I và dung dịch K
Viết phương trình phản ứng xảy ra và xác định B, C, D, E, F, G, H, I, K
Câu 2: (5 điểm) Hai hỗn hợp A và B đều chứa Al và FexOy
1) Sau phản ứng nhiệt nhôm mẫu A thu được 92,35 gam chất rắn C Hòa tan C bằng dung dịch xút dư thấy có 8,4 lít khí bay ra và còn lại một phần không tan D Hoà tan 1/4 lượng chất rắn D cần dùng 60 gam dung dịch H2SO4 98% , nóng (giả sử chỉ tạo thành một loại muối sắt (III)) Tính khối lượng Al2O3 tạo thành khi nhiệt nhôm mẫu A và xác định công thức phân tử của sắt oxit
2) Tiến hành nhiệt nhôm 26,8 gam mẫu B, sau khi làm nguội, hoà tan hỗn hợp thu được bằng dung dịch HCl loãng, dư thấy bay ra 11,2 lít khí Tính khối lượng nhôm và sắt oxit của mẫu B đem nhiệt nhôm
Biết hiệu suất các phản ứng đạt 100%, các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn
Câu 3: (4 điểm)
1) Cho 3,8 gam bột hỗn hợp P gồm các kim loại Mg, Al, Zn, Cu tác dụng hoàn toàn với oxi dư thu được hỗn hợp rắn Q có khối lượng 5,24 gam Tính thể tích (tối thiểu) dung dịch HCl 1M cần dùng để hoà tan hoàn toàn Q
2) Cho một lượng bột CaCO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl 32,85%, sau phản ứng thu được dung dịch A trong đó nồng độ HCl còn lại là 24,2% Thêm vào A một lượng bột MgCO3, khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng thu được dung dịch B trong đó nồng độ HCl còn lại là 21,1% Tính nồng độ phần trăm của các muối CaCl2 và MgCl2 trong dung dịch B 1
Cõu 4: (3 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 12 gam chất hữu cơ A chỉ thu được hỗn hợp khí và hơi gồm
CO2, H2O Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 40 gam kết tủa trắng và khối lượng dung dịch giảm 15,2 gam so với khối lượng của dung dịch Ca(OH)2 ban đầu Biết rằng 3 gam A ở thể hơi có thể tích bằng thể tích của 1,6 gam oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ và
áp suất
1 Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, biết A phản ứng được với CaCO3
2 Cho 12 gam A tác dụng với 20 ml rượu etylic 920 có axit H2SO4 đặc làm xúc tác, đun nóng thu được chất hữu cơ E Tính khối lượng của E, biết hiệu suất của phản ứng là 80% và khối lượng riêng của rượu etylic nguyên chất là 0,8 g/ml
Câu 5: (2 điểm) Cho m1 gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24% Sau khi các kim loại tan hết có 8,96 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 bay ra (ở đktc) và dung dịch A Thêm một lượng vừa đủ O2 vào X, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí Y Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư có 4,48 lít hỗn hợp khí Z đi ra (ở đktc) Tỷ khối của Z đối với H2 bằng 20 Nếu cho dung dịch NaOH vào A để được lượng kết tủa lớn nhất thu được 62,2 gam kết tủa Tính
m1, m2 Biết lượng HNO3 lấy dư 20% so với lượng cần thiết
(Cho: Al:27, Mg:24, Cu:64, Zn:65, Fe:56, Ag:108, N:14, O:16, H:1, Na:23, Ca: 40, S:32, K: 39)
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2HƯỚNG DẪN CHẤM
1 Lấy ở mỗi gói một ít chất bột cho vào 3 ống nghiệm riêng rẽ, đánh dấu ống nghiệm
Hoà nước dư vào 3 ống nghiệm ống nghiệm nào thấy xuất hiện kết tủa trắng thì ống nghiệm
đó đựng hỗn hợp (MgSO4, BaCl2) do có phản ứng
MgSO4 + BaCl2 BaSO4 + MgCl2
Lọc lấy dung dịch, trong dung dịch có MgCl2 ngoài ra còn có thể có BaCl2 dư hoặc MgSO4
dư
Cho dung dịch chứa MgCl2 vào 2 ống nghiệm chứa dung dịch còn lại, ống nào xuất hiện kết
tủa trắng thì ống nghiệm đó đựng hỗn hợp (Na2CO3, K2CO3) vì có phản ứng:
Na2CO3 + MgCl2 MgCO3 + 2NaCl
K2CO3 + MgCl2 MgCO3 + 2KCl
(các phản ứng của BaCl2 với muối cacbonat hoặc của MgSO4 với muối cacbonat có thể xảy
ra nếu các muối này còn dư, GV có thể viết nhưng không tính điểm)
ống nghiệm còn lại đựng hỗn hợp (NaCl, KCl) vì không có phản ứng xảy ra
0.5
0.5 0.5
0.5
2 Nguyên liệu thường dùng để sản xuất oxi trong công nghiệp: Không khí và nước
Hai phương trình điều chế oxi trong phòng thí nghiệm :
2KClO3 2KCl + 3O2 (điều kiện: xúc tác MnO2, nhiệt độ)
2 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 ( điều kiện: nhiệt độ)
1
1
3 B : CaO, Cu, Fe3O4, CaCO3 dư ; C: CO2 ; D : dung dịch NaHCO3 và Na2CO3 ; E : dung dịch
Ca(OH)2 ; F: CaCO3 dư, Cu, Fe3O4 ; H : Cu ;
G : dung dịch CaCl2, FeCl2, FeCl3, HCl dư ; K : dung dịch CaSO4, Fe2(SO4)3, CuSO4, H2SO4
dư ; I : CO2, SO2
Viết 11 phương trình phản ứng
2
1 Gọi công thức của sắt oxit là FexOy : 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe (1)
Vì H =100% và hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH giải phóng H2 chứng tỏ Al dư,
FexOy hết
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 (2)
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (3)
-Theo (2) n(Al dư) = 2/3.n H2=2/3 x 8,4/22,4 = 0,25
-Chất rắn không tan trong NaOH là Fe, tan trong H2SO4 đặc nóng:
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (4)
-Tính số mol sắt trong cả chất rắn:
nFe = 2/6 x n(H2SO4) x 4 =1/3 x 60.98/100.98 x 4 = 0,8 mol
-Theo (1), tổng khối lượng hỗn hợp bằng khối lượng Al2O3 + kl sắt + kl Al dư:
102.0,8 y/3x + 0,8.56 + 0,25.27 = 92,35
Rút ra khối lượng Al2O3 = 40,8 gam và tỷ lệ y/x = 3/2
Vậy công thức của sắt oxit là Fe 2 O 3 -
-0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
0.5 2
Đối với mẫu B: 2Al + Fe2O3
0
t
2Fe + Al2O3 (5) các phản ứng có thể khi hòa tan hỗn hợp sau phản ứng bằng HCl:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (6)
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (7)
Al2O3 +6HCl → 2AlCl3 + 3H2O (8)
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl2 + 3H2O (9)
-Gọi x, y lần lượt là số mol của Al và Fe2O3 lúc đầu, a là số mol của Fe2O3 đã tham gia phản
ứng; như vậy theo (5) số mol Al còn lại là x-2a, số mol sắt tạo ra là 2a Ta có:
27x + 160y = 26,8 (10)
Theo (6,7): 3/2(x-2a) + 2a = n(H2) = 11,2/22,4 = 0,5 (11)
hệ phương trình (10,11) đúng cho mọi trường hợp; nhưng vì phản ứng hoàn toàn nên có 2
khả năng xảy ra hoặc Al hết hoặc Fe2o3 hết
-* Khi Fe2O3 hết: a=y (11) thành: 3/2(x-2y) + 2y = 0,5 hay 1,5x – y = 0,5 (12)
Giải hệ (10,12) ta có y = 0,1 ; x=0,4
khối lượng Al ban đầu= 0,4.27 = 10,8 gam
0.75
0.5
0.5
Trang 3Khối lượng Fe2O3 ban đầu = 0,1.160 = 16 gam
-* Khi Al hết: x-2a = 0 => a = x/2 và (11) trở thành 2a = 2.x/2 = x = 0,5 (13)
Theo (5) thì a= 0,5/2 = 0,25 theo (10) thì (y = 26,8 – 27.0,5)/160 = 0,083<a
=> không thoả mãn nên không xảy ra trường hợp Al hết 0.25
1 Gọi a, b, c, d lần lượt là số mol Mg, Al, Zn, Cu
2Mg + O2 2MgO (1)
a 0,5a a
4Al + 3O2 2Al2O3 (2)
b 0,75b 0,5b
2Zn + O2 2ZnO (3)
c 0,5c c
2Cu + O2 2CuO (4)
d 0,5d d
Q gồm: (MgO, Al2O3, ZnO, CuO)
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O (5)
a 2a
Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O (6)
O,5b 3b
ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O (7)
c 2c
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O (8)
d 2d
-Theo ( 5, 6, 7, 8) nHCl = 2a + 3b + 2c + 2d
áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho (1, 2, 3, 4)
m P+ m O2 = mQ
=> mO2 = mQ - mP = 5,24 - 3,18 = 1,44g
=> nO2 = 1,44 : 32 = 0,045 mol
Theo (1,2,3,4) : nO2 = 0,5a + 0,75b + 0,5c + 0,5d = 0,045 mol
Ta thấy: nHCl= 4.(0,5a + 0,75b + 0,5c + 0,5d) = 4nO2 = 4 0,045 = 0,18 mol
=> Vdd HCl cần tìm = n/CM = 0,18/1 = 0,18 (lít) = 180 (ml)
-Viết đúng mỗi PTHH được 0.25 điểm
2
1
2 Phương trình phản ứng
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 (1)
x 2x x x
Gọi x là số mol của CaCO3
Dung dịch A gồm CaCl2, HCl 24,2%
-Khối lượng HCl tham gia phản ứng (1) là :73x (g)
Khối lượng CO2 thoát ra là: 44x (g)
Giả sử ban đầu lấy 100g dung dịch HCl 32,85% tham gia phản ứng
Nồng độ dung dịch HCl sau phản ứng (1) là:
C% = (32,85 - 73x)/(100 + 100x - 44x) = 0,242
=> Giải phương trình trên được x = 0,1 mol
=> mCaCl2 = 111 0,1 = 11,1
g -Thêm MgCO3 vào dung dịch A
MgCO3 + 2HCl MgCl2 + H2O + CO2 (2)
y 2y
Dung dịch B gồm : CaCl2, MgCl2, HCl 21,1%
Gọi y là số mol MgCO3
Khối lượng MgCO3 là: 84y (g)
Khối lượng HCl tham gia phản ứng (2) là: 73y (g)
Khối lượng CO2 thoát ra theo phản ứng (2) là: 44y (g)
Nồng độ dung dịch HCl sau phản ứng (2) là:
C% = (32,85 - 7,3 - 7,3y)/(100 + 5,6 + 84y - 44y) = 0,211
Giải phương trình trên được y = 0,04mol
mMgCl2 = 95 0,04 = 3,8g
-Khối lượng dung dịch sau phản ứng (2) là:
0.25
0.25
0.25
t 0
t 0
t 0
t 0
Trang 4100 + 5,6 + 40 0,04 = 107,2g
Nồng độ C% của CaCl2 là:
C% = (11,1/107,2) 100% = 10,35%
Nồng độ C% của dung dịch MgCl2 là:
C% = (3,8/107,2) 100% = 3,54% - 0.25
1 Theo bài do các khí ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất nên tỷ lệ về thể tích bằng tỷ lệ về số
mol của chúng Vậy số mol A trong 3 gam A bằng số mol oxi
2
1,6 0,05 32
=> MA =
g
60 05 , 0
3
-Số mol trong 12 gam A đem đốt cháy là 60 0,2mol
12
mol
n CaCO 0,4
100
40
-Theo bài, khí CO2 và nước hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 dư, khối lượng dung
dịch sau phản ứng giảm 15,2 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 đem dùng
Vậy: m CaCO3 (m CO2 m H2O)15,2
gam
O H
m 2 = 40- (0,4x44 + 15,2) = 7,2 gam => n H2O 718,2 0,4mol.
-mO (trong 12 gam A)= 12 - 0,4(12 + 2) = 6,4 gam => 16 0,4 .
4 , 6
mol
n O
-Vậy A là hợp chất hữu cơ chứa C, H, O
nC : nH : nO = 0,4 : (0,4.2) : 0,4 = 1:2:1 => Công thức ĐGN của là CH2O -Công thức phân tử A là (CH2O)n Ta có 30n = 60 => n= 2
Vậy công thức phân tử của A là C2H4O2 -Theo bài A phản ứng được với CaCO3 Vậy A là axit, CTCT: CH3COOH -CaCO3 + 2CH3COOH (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O
-0.25
0.25
0.25 0.25
0.25 0.25 0.25 0.25 2
mol
46
8 , 0 92 , 0 20
OH H
PTHH: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (1)
TheoPTHH 1 1 1
Theo bài 0,2 0,32
-=> Hiệu suất phải tính theo axit, theo bài H = 80 % Theo (1) ta có nCH 3 COOC 2 H 5= 0,2x0,8 = 0,16 mol
Vậy: mCH3COOC2H5(E)
= 0,16 x 88 = 14,08 gam
-0.5
0.5
Số mol của hỗn hợp X: nX = 8,96/22,4 = 0,4 mol
Khi cho O2 vào hỗn hợp X có : 2NO + O2 = 2NO2 Þ nX = ny
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
→ nz=nN❑2O +nN❑2= 44,8/22,4 = 0,2 mol → nNO = 0,2
MZ= 2.20 = 40 = n N2 O 44+n N2 28
0,2
→ nN❑2O = 0,15 mol ; nN❑2= 0,05 mol
-Khi kim loại phản ứng ta có quá trình nhường e:
Mg –2e = Mg2
x mol ne (mất) = (2x + 3y) mol
Al – 3e = Al3+
y mol
Khi HNO3 phản ứng ta có quá trình nhận e :
N+5 + 3e =N+2(NO)
0.5
H2SO4 đặc, t0
Trang 50,2 mol 0,2 mol
2N+5+ 8e = 2 N+ (N2O) ne(nhận) = 0,2.3+0,15.8+0,05.10 = 2,3 mol
0,3 0,15mol
2N+5 +10e = N2
0,1 0,05 mol
Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓
x mol
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓
y mol
Ta có hệ PT : 2x +3y = 2,3
58x + 78y = 62,2
→ x = 0,4mol ; y = 0,5mol
-→ m1 = 23,1 g
Và số mol HNO3 tham gia phản ứng là:
n HNO❑3= nN❑+5tạo khí+ nN❑+5tạo muối= 0,6 + 2,3 = 2,9 mol
(nN❑+5tạo muối = ne trao đổi)
Vậy: m2 = 2,9 63 100 120
24 100 =913 , 5g
1
0.5
Lưu ý: - Nếu giáo viên làm theo cách khác mà đúng thì vẫn cho điểm tối đa.
- Ttrong mỗi bài giáo viên làm đúng đến đâu thì tính điểm đến đó