Phương pháp sunfat là cho muối halogenua kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc, nóng để điều chế hidrohalogenua dựa vào tính dễ bay hơi của hidrohalogenua - Phương pháp này chỉ áp dụng[r]
Trang 1UBND TỈNH THÁI NGUYấN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Kè THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10
NĂM HỌC 2013-2014 MễN THI: HOÁ HỌC
(Thời gian làm bài 150 phỳt khụng kể thời gian giao đề)
Câu I : ( 4,0 điểm)
1 Hoàn thành cỏc phơng trình húa học sau và cân bằng theo phơng pháp thăng bằng
electron:
a KMnO4 + HBr ………
b KMnO4 + H2O2 + H2SO4 ………
c CaOCl2 + HCl → ………
d FeaOb + H2SO4 đặc, nóng ………
2 Tổng số hạt protron trong phân tử của hợp chất A là 100 Phân tử A gồm 6 nguyên tử
của hai nguyên tố phi kim ở các chu kỳ nhỏ và thuộc hai nhóm khác nhau.
a Cho biết bộ 4 số lượng tử ứng với electron cuối cựng của cỏc nguyờn tử cú trong
hợp chất A.
b Xác định công thức phân tử của A Cho biết dạng hỡnh học phõn tử của A và kiểu
lai húa của nguyờn tử trung tõm.
c Viết phơng trình húa học xảy ra khi A tỏc dụng với nớc và dung dịch NaOH.
Cõu II: (4,0 điểm)
1 Cho cỏc dung dịch riờng biệt mất nhón sau : Na2SO4, AlCl3, FeSO4, NaHSO4, FeCl3 Chỉ dựng một dung dịch muối làm thuốc thử, trỡnh bày phương phỏp để phõn biệt cỏc dung dịch trờn? Viết cỏc phương trỡnh húa học xảy ra.
2 Dựng phương phỏp sunfat điều chế được những chất nào trong số cỏc chất sau đõy:
HF, HCl, HBr, HI? Giải thớch? Viết cỏc phương trỡnh húa học và ghi rừ điều kiện của phản ứng (nếu cú)?
3 Trong thiờn nhiờn, brom cú nhiều ở nước biển dưới dạng NaBr C ụng nghiệp húa học điều chế brom từ nước biển được thực hiện theo quy trỡnh sau đõy:
- Cho một ớt dung dịch H2SO4 vào một lượng nước biển;
- Sục khớ clo vào dung dịch mới thu được;
- Dựng khụng khớ lụi cuốn hơi brom tới bóo hũa vào dung dịch Na2CO3;
- Cho dung dịch H2SO4 vào dung dịch đó bóo hũa brom, thu hơi brom rồi húa lỏng Hóy viết phương trỡnh húa học chớnh đó xảy ra trong cỏc quỏ trỡnh trờn và cho biết vai trũ của H2SO4.
Cõu III: ( 3,0 điểm )
Đốt 16,2 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe trong khớ Cl2 thu được hỗn hợp chất rắn Y Cho Y vào nước dư, thu được dung dịch Z và 2,4 gam kim loại Fe khụng tan Dung dịch Z tỏc dụng được với tối đa 0,21 mol KMnO4 trong dung dịch H2SO4 Viết cỏc PTHH xảy ra và tớnh phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp X ?
Câu IV : ( 4,0 điểm )
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2Cho m gam muối halogenua của một kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch axit H2SO4 đặc, nóng, dư Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc khí X và hỗn hợp sản phẩm Y Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO3)2 thu đợc 23,9 gam kết tủa màu đen Làm bay hơi nớc cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu đợc 171,2 gam chất rắn A Nung A
đến khối lợng không đổi thu đợc muối duy nhất B có khối lợng 69,6 gam Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy d vào Y thì thu đợc kết tủa Z có khối lợng gấp 1,674 lần khối lợng muối B.
1 Tính m và nồng độ mol của dung dịch H2 SO4
2 Xác định kim loại kiềm và halogen.
Cõu V: (5,0 điểm)
Chia 80 gam hỗn hợp X gồm sắt và một oxit của sắt thành hai phần bằng nhau: Hoà tan hết phần I vào 400 gam dung dịch HCl 16,425% được dung dịch A và 6,72 lớt khớ H2 (đktc) Thờm 60,6 gam nước vào A được dung dịch B, nồng độ % của HCl dư trong B là 2,92%.
1 Tớnh khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X và xỏc định cụng thức của oxit sắt.
2 Cho phần II tỏc dụng vừa hết với H2SO4 đặc, núng rồi pha loóng dung dịch sau phản ứng bằng nước, ta thu được dung dịch E chỉ chứa Fe2(SO4)3 Cho 10,8 gam bột Mg vào
300 ml dung dịch E khuấy kĩ, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 12,6 gam chất rắn C và dung dịch D Cho dung dịch D tỏc dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, lọc kết tủa và nung đến khối lượng khụng đổi được m gam chất rắn F Tớnh CM của dung dịch E và giỏ trị m.
Biết NTK: Cl=35,5; Br=80; I=127; H=1; N=14; S=32; O=16; Al=27; Ba=137;
Fe=56; Pb=207; K=39; Na=23; Mg=24.
………Hết………
( Học sinh khụng được sử dụng bất kỡ tài liệu nào Giỏm thị coi thi khụng giải thớch gỡ thờm).
Họ và tờn thớ sinh……….SBD………
UBND TỈNH THÁI NGUYấN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Kè THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10
NĂM HỌC 2013-2014 MễN THI: HOÁ HỌC
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 3(Thời gian làm bài 150 phỳt khụng kể thời gian giao đề)
H ƯỚNG DẪN CHẤM Câu I : ( 4,0 điểm)
1.
a 2 Mn + 5e +7 Mn2+
5
-2 2Br Br + 2e
2KMnO + 16HBr 4 2KBr + 2MnBr + 5Br +8H O2 2 2
b 2 Mn + 5e +7 Mn2+
5
2KMnO + 5H O + H SO 4 2 2 2 4 K SO + 2MnSO + O + 8H O2 4 4 2 2
c
-Cl Cl + 1e
Cl + 1e + Cl
CaOCl + 2HCl 2 CaCl + Cl + H O2 2 2
d 2
2b
3+
a
(3a-2b) S + 2e 6+ S4+
2Fe O + (6a - 2b)H SO a b 2 4 aFe (SO ) + (3a - 2b)SO + (6a - 2b)H O2 4 3 2 2
2,0đ
2 Số proton trung bình trong mỗi nguyên tử =
100
16, 7
6 1 nguyên tố có Z > 16
Hai nguyên tố là phi kim thuộc chu kỳ nhỏ có Z < 19
Vậy 1 nguyên tố có Z = 17 đó là Clo
Nguyên tố còn lại không cùng nhóm với clo
Nếu Clo có số oxi hóa dơng thì chỉ có trong hợp chất với oxi , các oxit của clo đều không phù
hợp với đề bài
Nếu Clo có số oxi hóa –1 số nguyên tử Clo là 5, nguyên tố còn lại có 1 nguyên tử; Công
thức XCl5
Số p của X là Zx = 100 – 17.5 = 15 là phốt pho (Z = 15)
a Nguyờn tử Cl: n = 3, l = 1, m = 0, s = -1/2
Nguyờn tử P: n = 3, l = 1, m = +1, s = +1/2
Dạng hỡnh học của PCl5: lưỡng thỏp tam giỏc
Trong phõn tử PCl5, nguyờn tử P ở trạng thỏi lai húa sp3d
c PCl5 + 4H2O H3PO4 + 5HCl
PCl5 + 8NaOH 5NaCl + Na3PO4 + 4H2O
2,0đ
Cõu II: (4,0 điểm)
1 Chọn thuốc thử là dung dịch Na2S hoặc Na2CO3
Thờm dung dịch Na2S vào cỏc mẫu thử cũn lại
1,25đ
Trang 4- Mẫu thử không có hiện tượng là dung dịch Na2SO4
2AlCl3 + 3Na2S + 3H2O 6NaCl + 2Al(OH)3 + 3H2S
2NaHSO4 + Na2S 2Na2SO4 + H2S
- Mẫu thử xuất hiện kết tủa đen chứa FeCl2
Na2S + FeCl2 FeS + 2NaCl
2 Phương pháp sunfat là cho muối halogenua kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc,
nóng để điều chế hidrohalogenua dựa vào tính dễ bay hơi của hidrohalogenua
- Phương pháp này chỉ áp dụng được điều chế HF, HCl không điều chế được HBr, HI vì
axit H2SO4 đặc nóng là chất oxi hóa mạnh còn HBr và HI trong dung dịch là những chất
khử mạnh Do đó áp dụng phương pháp sunfat không thu được HBr và HI mà thu được
Br2 và I2
- Các phương trình hóa học:
CaF2 + H2SO4 đặc
0
t
NaCl + H2SO4 đặc
0
t
NaBr + H2SO4 đặc
0
t
2HBr + H2SO4 đặc
0
t
SO2 + 2H2O +Br2
NaI + H2SO4 đặc
0
t
6HI + H2SO4 đặc
0
t
H2S + 4H2O + 4I2
1,25đ
3 Cl2 + 2NaBr H
+ ¿
⃗
¿ 2NaCl + Br2 (1) 3Br2 + 3Na2CO3 5NaBr + NaBrO3 + 3CO2 (2)
H2SO4 + Na2CO3 ❑⃗ Na2SO4 + CO2 + H2O (3)
5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O (4)
Vai trò của H2SO4: (1) H2SO4 có tác dụng axit hóa môi trường phản ứng, (3) (4) là chất
tham gia pư, nếu môi trường kiềm thì sẽ có cân bằng:
3Br2+ 6OH- OH 5Br- + BrO3- + 3H2O
-H +
1,5đ
Câu III: ( 3,0 điểm )
Vì khi cho chất rắn Y vào nước dư, còn lại 2,4 gam Fe không tan nên khi Fe p.ư với
Cl2 tạo thành FeCl3, sau đó FeCl3 p.ư hết với Fe dư sinh ra FeCl2
Các PTHH xảy ra:
Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 (3)
10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4
+ 24H2O (4)
10AlCl3 + 6KMnO4 + 24H2SO4 → 5Al2(SO4)3 + 15Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4
+ 24H2O (5)
Gọi số mol Al p.ư là x mol, số mol Fe p.ư là y mol
Từ (1), (2), (3), (4), (5) ta có các quá trình cho và nhận e như sau:
Al → Al +3 + 3e
x mol 3x mol
1,5đ
1,5đ
Trang 5Fe → Fe+3 + 3e
y mol 3y mol
Mn+7 + 5e → Mn+2
0,21 mol 1,05 mol
Giải hệ (I), (II): x = 0,2; y = 0,15
Câu IV : ( 4,0 điểm )
1 Gọi muối halogenua của kim loại kiềm là ML
- Theo bài ML + H2SO4 đặc, nóng khí X + Hỗn hợp Y
Mà khí X + Pb(NO3)2 đen => khí X phải là H2S
8ML + 5H2SO4(đ) 4M2SO4 + 4L2 + H2S + 4H2O (1)
Mol: 0,5 0,4 0,4 0,1 0,4
H2S + Pb(NO3)2 PbS + 2HNO3 (2)
Mol: 0,1 0,1
Y: M2SO4, L2, H2SO4(còn d)
BaCl2(d) + Y có p:
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl (3)
Mol: 0,1 0,1
BaCl2 + M2SO4 BaSO4 + 2MCl (4)
Mol: 0,4 0,4
+ Theo (2): nH2S = nPbS =
23,9
= 0,1mol 239
Từ (1) và theo ĐLBTKL ta có:
mML + mH2SO4 = mM2SO4 + mL2 + mH2S + mH2O
mML = mM2SO4 + mL2 + mH2S + mH2O – mH2SO4
= mA + mH2S + mH2O – mH2SO4
= 171,2 + 0,1 34 + 0,4 18 – 0,5 98 = 132,8 (gam)
+ Ta có mZ = mBaSO4 = 1,674 mB = 1,674 69,6 = 116,5104 (gam)
nBaSO4 =
116,5104
0,5mol
233
Từ (4) : nBaSO4 (4) = nM2SO4 = 0,4 mol nBaSO4(3) = 0,5 – 0,4 = 0,1 mol
nH2SO4(3) = 0,1 mol => nH2SO4(1), (3) = 0,5 + 0,1 = 0,6 mol
=>
2 4
M
H SO
0,6
0,2
2,5đ
2 Y
0
t
rắn A (M2SO4, L2) nung muối B (M2SO4)
mA = 171,2g mB = 69,6g
- Theo (1): nB = nM2SO4 = 4nH2S = 0,4 mol
M SO
69,6
Vậy kim loại kiềm là Kali
- Ta có : mL2 = 171,2 – 69,6 = 101,6 (gam)
Theo (1): nL2 = 4nH2S = 0,4 mol
=> 2
L
101,6
1,5đ
Cõu V: (5,0 điểm)
1 Đặt cụng thức của oxit sắt là FexOy
Cỏc phương trỡnh hoỏ học:
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1)
2,0đ
Trang 6FexOy + 2yHCl
2 y x
xFeCl
+ yH2O (2)
nHCl ban đầu 400.16, 425 1,8 100.36,5 (mol); H2 6,72 n 0,3 22, 4 (mol) mddB = 400 + 40 – 0,3.2 + 60,6 = 500 (g) nHCl dư 2,92.500 0, 4 100.36,5 (mol) nHCl đã phản ứng ở (1) và (2) = 1,8 – 0,4 = 1,4 (mol) Từ (1): nHCl = 2nH 2 = 2.0,3 = 0,6 (mol) Từ (1): nFe = nH 2 = 0,3 (mol) mFe = 0,3.56 = 16,8 (g) mFe O x y = 40 – 16,8 = 23,2 (g) nHCl ở (2) = 1,4 – 0,6 = 0,8 (mol) Từ (2): Fe Ox y 1 0, 4 n 0,8 2y y ta có: 0, 4 x 3 (56x 16y) 23, 2 y y 4 Vậy công thức của FexOy là Fe3O4 2 Các PTHH: 2Fe + 6H2SO4đ Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1)
2Fe3O4 + 10H2SO4đ 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (2)
Fe2(SO4)3 + 3Mg 2Fe + 3MgSO4 (3)
Có thể: Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 (4)
Ba(ỌH)2 + MgSO4 BaSO4 + Mg(OH)2 (5)
Có thể: Ba(OH)2 + FeSO4 BaSO4 + Fe(OH)2 (6)
Mg(OH)2 MgO + H2O (7)
Có thể: Fe(OH)2 0 t FeO + H2O (8)
hoặc: 4Fe(OH)2 + O2 t0 2Fe2O3 + 4H2O (9)
Mg
10,8
24
(mol)
Trường hợp 1: Mg chưa phản ứng hết, Fe2(SO4)3 hết ở (3) không có (4,6,8,9)
Đặt: nFe (SO ) 2 4 3
trong 300 ml ddE là x
Từ (3): nMg đã phản ứng = 3x
nMg còn lại = 0,45 – 3x
Từ (3): nFe = 2x mFe = 2x.56
Ta có pt: (0,45 – 3x).24 + 2x.56 = 12,6
CM của Fe2(SO4)3 trong ddE
0,045
0,15(M) 0,3
Khi đó trong ddD chỉ có: MgSO4 và kết tủa gồm BaSO4 và Mg(OH)2
Từ (3): nMgSO 4 3nFe (SO ) 2 4 3 3.0,045 0,135
(mol)
3,0đ
Trang 7Từ (5): nBaSO 4 nMgSO 4 0,135
(mol)
Từ (7): nMgO nMg(OH) 2 0,135
(mol) Giá trị của m = 0,135.233 + 0,135.40 = 36,855 (g)
Trường hợp 2: Mg hết, Fe2(SO4)3 sau phản ứng (3) còn dư:
(4,6,7) hoặc (4,6,8) xảy ra
Từ (3): Fe (SO ) 2 4 3 Mg
(mol)
(mol) 16,8 (g) Theo bài ra khối lượng chất rắn chỉ có 12,6 (g) nhỏ hơn 16,8 (g) chứng tỏ (4) có xảy ra
và khối lượng Fe bị hoà tan ở (4) = 16,8 – 12,6 = 4,2 (g) 0,075 (mol)
từ (4): nFe (SO ) 2 4 3
= nFe bị hoà tan = 0,075 (mol)
Tổng nFe (SO ) 2 4 3
trong 300 ml ddE = 0,15 + 0,075 = 0,225 (mol) Vậy CM của dung dịch E
0, 225
0,75(M) 0,3
Khi đó kết tủa thu được khi cho dung dịch D phản ứng với Ba(OH)2 gồm: BaSO4, Mg(OH)2, Fe(OH)2.
Với :nMgSO 4
ở (3) = nMg = 0,45 (mol)
Từ (4): nFeSO 4
= 3nFe= 3.0,075 = 0,225 (mol)
Từ (5): nBaSO 4 nMg(OH) 2 nMgSO 4 0, 45
(mol)
Từ (6): nBaSO 4 nFe(OH) 2 nFeSO 4 0,225
(mol)
Số mol trong kết tủa lần lượt là:
4
BaSO
n
= 0,45 + 0,225 = 0,675 (mol)
2
Fe(OH)
n
= 0,225 (mol), nMg(OH) 2
= 0,45 (mol) Khi nung kết tủa trên ta lại phải xét 2 trường hợp:
* Nếu nung trong chân không:
Từ (7): nMgO nMg(OH) 2 0,45
(mol)
Từ (8): nFeO nFe(OH) 2 0,225
(mol) Giá trị của m trong trường hợp này = 0,675.233 + 0,45.40 + 0,225.72 = 191,475 (g)
* Nếu nung trong không khí:
Từ (9): Fe O2 3 Fe(OH)2
(mol) Vậy giá trị của m trong trường hợp này là:
0,675.233 + 0,45.40 + 0,1125.160 = 193,275 (g)
……….