Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 2 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 2 (Có đáp án)

1. ĐỀ 2. Bài 1 (4 điểm). 1. Xác định công thức các chất và viết phương trình phản ứng biểu diễn theo sơ đồ biến đổi hóa học sau: 0 + , + + Q H2 t + A H 2 SO4 Y Z X 0 0 X + Fe, t + A t + B + Y K L M Fe N 0 + + D, t + A H2O Y X Z + P + H 2O 2. Đốt cháy hoàn toàn 12,8 gam lưu huỳnh. Khí sinh ra được hấp thụ hết bởi 100 ml dung dịch NaOH 20% (d= 1,28 g/ml). Tìm C% của các chất trong dung dịch thu được sau phản ứng. 3. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron. a) FeCl2 + KMnO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + Cl2 + + K2SO4 + MnSO4 + H2O b) Mg + HNO3  Mg(NO3)2 + N2O + N2 + NH4NO3 + H2O (biết tỉ lệ mol của N2O : N2 : NH4NO3 là 1 : 2: 1) c) Fe3O4 + HNO3  NxOy + d) Al + NaNO3 + NaOH + H2O  NaAlO2 + NH3 4. Từ KMnO4, NaHCO3, Fe, CuS, NaHSO3, FeS2 và dung dịch HCl đặc có thể điều chế được những khí gì? Viết phương trình hoá học. Bài 2. 1. Ion M3+ có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s23p63d5. Xác định vị trí (số thứ tự, chu kỳ, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn. Cho biết M là kim loại gì? 2. Cho a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp A có khối lượng 37,6 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 3,36 lít khí SO2 (đktc). a) Tính a. b) Tính số mol H2SO4 đã phản ứng. 3. Cho 20,4 gam hỗn hợp X gồm Zn, Fe, Al tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 10,08 lít H 2 ở đktc. Mặt khác cho 0,2 mol hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 6,16 lít Cl 2 ở đktc. Xác định khối lượng mỗi kim loại trong 20,4 gam hỗn hợp X? 4. Nung a gam hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được hỗn hợp khí Z có d =13. Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong X. Z H 2
2. Bài 3. 1. Cho 11,2 gam Fe vào 300 ml dung dịch chứa (HNO3 0,5M và HCl 2M) thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với lượng dư dung dịch KMnO4 / H2SO4 loãng. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a. Cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam chất rắn khan. b. Tính khối lượng KMnO4 đã bị khử. 2. Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam kim loại M vào dung dịch axit HNO3, thu được dung dịch A. Chia A thành 2 phần bằng nhau. - Kết tinh phần 1 ở điều kiện thích hợp thu được 25,6 gam một muối X duy nhất. - Cho phần 2 tác dụng với NaOH dư được kết tủa B. Nung B đến khối lượng không đổi thu được 4,0 gam chất rắn. Xác định kim loại M và muối X, biết M chỉ có một hóa trị duy nhất. 3. Thêm V (ml) dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào 100 ml dung dịch KAl(SO4)2 0,1M thu được 2,1375 gam kết tủa. Tính V. Bài 4. 1. Sục khí A vào dung dịch chứa chất B ta được rắn C màu vàng và dung dịch D. Khí X có màu vàng lục tác dụng với khí A tạo ra C và F. Nếu X tác dụng với khí A trong nước tạo ra Y và F, rồi thêm BaCl2 vào dung dịch thì có kết tủa trắng. A tác dụng với dung dịch chất G là muối nitrat kim loại tạo ra kết tủa H màu đen. Đốt cháy H bởi oxi ta được chất lỏng I màu trắng bạc. Xác định A, B, C, F, G, H, I, X, Y và viết phương trình hóa học của các phản ứng. 2. Cho 37,44 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, Fe 3O4 và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 1,5 mol HCl và 0,12 mol + HNO3, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa ion NH 4 ) và 0,16 mol hỗn hợp khí Z gồm NO và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Y, thấy thoát ra 0,045 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được 220,11 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của Fe 3O4 có trong hỗn hợp ban đầu là ? 3. Hoà tan hoàn toàn 54,24 gam hỗn hợp X gồm Mg , Fe3O4 , MgCO3 , Fe(NO3)2 ( trong đó Oxi chiếm 31,858% khối lượng hỗn hợp ) vào dung dịch chứa 0,04 mol NaNO3 và 2,24 mol HCl . Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu được dung dịch Y và 0,16 mol hỗn hợp khí Z gồm 2 khí có tỉ khối so với He bằng 11 . Cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch Y . Kết thúc các phản ứng thu được 334,4 gam kết tủa và có 0,02 mol khí NO ( sản phẩm khử duy nhất ) . Nếu cô cạn dung dịch Y thu được 111,44 gam muối . Phần trăm khối lượng của Fe3O4 có trong hỗn hợp X là ? Bài 5: 1. Hỗn hợp A gồm bột S và Mg. Đun nóng A trong điều kiện không có không khí, sau đó làm nguội và cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu được 2,987 lít khí B có tỉ khối so với không khí bằng 0,8966. Đốt cháy hết khí B, sau đó cho toàn bộ sản phẩm vào 100ml H 2O2 5% (D = 1g/ml) thu được dung dịch D. Xác định % khối lượng các chất trong A và nồng độ % các chất tạo ra trong dung dịch D. Cho thể tích các chất khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. 2. Đốt cháy hoàn toàn 4,4g sunfua của kim loại M (công thức MS) trong oxi dư. Chất rắn sau phản ứng đem hoà tan trong 1 lượng vừa đủ dung dịch HNO3 37,8% thấy nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch thu được là 41,72%. Khi làm lạnh dung dịch này thì thoát ra 8,08g muối rắn. Lọc tách muối rắn thấy nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch là 34,7%. Xác định công thức muối rắn. 3. Hãy tìm các chất thích hợp trong các sơ đồ sau và viết các phương trình phản ứng. Cho biết S là lưu huỳnh, mỗi chữ cái còn lại là một chất. 1.S + A X 2.S + B Y 3.Y + A X + E 4.X + D Z 5.X + D + E U + V 6.Y + D + E U + V 7.Z + E U + V
3. Bài 1 1. (2,75) Xác định Cl2 + H2 2HCl đúng chất HCl + KOH KCl + H2O và viết đúng PT mỗi PT 10KCl + 2KMnO4 + 8 H2SO4 5Cl2 + 6K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O 0,25 t o Tổng 2,75 3Cl2 + 2Fe  2FeCl3 FeCl3 + 3KOH Fe(OH)3 + 3KCl t o 2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O t o Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2O Cl2 + H2O HCl + HClO t o 4 HCl + MnO2  MnCl2 + Cl2 + 2H2O Cl2 + 2KOH KCl + KClO + H2O 2. (1,25) n = n = 0,4 mol ; m = 100.1,28 = 128 (gam) S SO2 (dd NaOH) 128.20 nNaOH n (NaOH) = 0,64(mol) 1,6 tạo ra hai muối 100.40 n SO2 => tạo ra hỗn hợp 2 muối: NaHSO3: 0,24 (mol) và Na2SO3: 0,16 (mol) Khối lượng dung dịch sau pư = 128 + 0,4.64 = 153,6 gam 0,25 0,16.104 =>C% NaHSO3 = .100% 10,8% 153,6 0,24.126 C% Na2SO3 = .100% 19,69% 153,6 Bài 2 Hoàn thành các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng 2,0 đ electron. a) 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4  5 Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 0,5 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O 3 5 2 FeCl2  2Fe + 2Cl2 + 6e 6 Mn 7 + 5e  Mn 2 0,5 b) 18Mg + 44HNO3  18Mg(NO3)2 + N2O + 2N2 + NH4NO3 + 20H2O (biết tỉ lệ mol của N2O : N2 : NH4NO3 là 1: 2 : 1) 18 Mg  Mg 2 + 2e 1 5 3 1 7N + 36 e  N 2 O + 2N2 + N 0,5 c) +3 (5x-2y) Fe3O4 3Fe + 1e +2y/x +5 1 xN + (5x-2y)e NxOy 0,5 (5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3  NxOy + (15x-6y)Fe(NO3)3 + (23x-9y)H2O d) 8 Al Al+3 + 3e 3 N+5 + 8e -3 N 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O  8NaAlO2 + 3NH3
4. Bài 3 - Các khí có thể điều chế được gồm O2, H2S, Cl2, CO2, SO2 2,5đ - Các phương trình hoá học: t o 2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2 đ/c khí 0,25 NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2 Fe + 2HCl FeCl2 + H2 2KMnO4 + 16HCl 5Cl2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O NaHSO3 + HCl  NaCl + H2O + SO2 FeS2+ 2HCl  FeCl2 + H2S + S - Để làm khô tất cả các khí mà chỉ dùng một hoá chất thì ta chọn CaCl 0,5 2 0,5 khan. Vì chỉ có CaCl2 khan hấp thụ hơi nước mà không tác dụng với các khí đó. Bài 4 Tổng số electron của nguyên tử M là 26. 0,5 1,5đ Cấu hình electron đầy đủ 1s22s22p63s23p63d64s2 0,5 Số thứ tự 26, chu kì 4, nhóm VIIIB. M là Fe. 0,5 Bài 5 Viết các PTHH 0,5 3đ Quy đổi hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 về a mol Fe và b mol O. 0,5 56x + 16 y= 37,6 n = 3,36/22,4 =0,15 mol SO2 Fe Fe 3 + 3e 0,5 x 3x 3x = 2y + 0,3 0,5 O + 2e O 2 y 2y S 6 + 2e S 4 0,3 0,15 0,5 Ta có x = 0,5 a = 28 (g) y = 0,6 0,5 Bảo toàn nguyên tố S ta có: nS ( H2SO4) = nS( Fe2(SO4)3 + nS (SO2) Số mol H2SO4 = 0,9 mol Bài 6 Đặt x, y, z lần lượt là số mol Fe, Zn, Al trong 20,4 g hỗn hợp X 2đ Theo đầu bài 56x + 65y + 27z = 20,4 (I) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (1) 0,5 Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 (2) 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2 (3) Từ 1, 2, 3 và đầu bài 0,5 3 10,08 n x y z 0,45mol (II) H2 2 22,4 0,5 Trong 0,2 mol hỗn hợp X số mol Fe, Zn, Al lần lượt là kx, ky, kz kx + ky + kz = 0,2 (III) 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 (4) Zn + Cl2  ZnCl2 (5) 2Al + 3Cl  2AlCl (6) 2 3 0,5 3 3 6,16 n x y z 0,275mol (IV) Cl2 2 2 22,4 Từ I, II, III, IV 0,5 X = 0,2 mol  mFe = 11,2 gam Y = 0,1 mol  mZn = 6,5 gam Z = 0,1 mol  mAl = 2,7 gam
5. Bài 7 Nung hỗn hợp X S + Fe  FeS (1) 0,25 2đ 2x  2x Chất rắn Y gồm FeS và Fe dư. Gọi x, y lần lượt là số mol FeS và Fe trong 0,25 mỗi phần hỗn hợp Y. FeS + 2HCl  FeCl2 + H2S (2) 0,5 x mol x mol Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (3) y mol y mol 0,5 34x 2y x 3 nFe 2(x y) 4 Ta có: M Y 13 2 x y y 1 nS 2x 3 4 56 100% % khối lượng của Fe = 70% (4 56) (3 32) % khối lượng của S = 30% 2 Phương trình phản ứng: S + Mg MgS (1) MgS + 2HCl MgCl2 + H2S (2) Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (3) M B 0,8966 29 26 B chứa H2S và H2 [Mg có dư sau phản ứng (1)] 2,987 x y Gọi x và y lần lượt là số mol khí H2S và H2, ta có 22,4 34x 2y 26 x y 0,1 Giải ra ta có x = 0,1 ; y = . Từ (1), (2), (3) ta có: 3 0,1 32 %m(S) 100% 50%, %m(Mg) 50% 0,1 0,1 24 0,1 32 3 3 H2S + O2 SO2 + H2O 2 0,1 0,1 0,1 1 H2 + O2 H2O 2 0,033 0,033 SO2 + H2O2 H2SO4 0,1 0,147 0 0,047 0,1 m(dung dịch) = 100 0,1 64 0,133 18 108,8 gam
6. 0,1.98 0,047.34 C%(H2SO4) = 100% 9%; C%(H2O2) = 1,47% 108,8 108,8 3 Vì O2 dư nên M có hoá trị cao nhất trong oxit 2MS + (2 + n:2)O2 M2On + 2SO2 (0,25 đ) a 0,5a M2On + 2nHNO3 2M(NO3)n + n H2O (0,25 đ) 0,5a an a Khối lượng dung dịch HNO3 m = an 63 100 : 37,8 = 500an : 3 (g) Khối lượng dung dịch sau phản ứng m = aM + 8an + 500an : 3 (g) Ta có (aM + 62an) : (aM + 524an: 3) = 0,4172 Nên M = 18,65n (0,50 đ) Chọn n = 3 Suy ra M = 56 (Fe) Ta có: a(M+32)= 4,4 Suy ra a = 0,05 khối lượng Fe(NO3)3 là m= 0,05 242 = 12,1(g) Khối lượng dung dịch sau khi muối kết tinh : mdd = aM + 524an: 3 – 8,08 =20,92 (g) Khối lượng Fe(NO3)3 còn lại trong dung dịch là : m = 20,92 34,7 : 100 = 7,25924 (g) Khối lượng Fe(NO3)3 kết tinh m = 12,1 - 7,25924 = 4,84 (g) (0,50 đ) Đặt công thức Fe(NO3)3 . nH2O Suy ra 4,84:242 (242 + 18n) = 8,08 Suy ra n = 9 CT Fe(NO3)3 . 9H2O
7. 4 X là SO2, Y là H2S t o S + O2  SO2 t o S + H2  H2S 3 t o H2S + O2dư  SO2 + H2O 2 SO2 + Cl2 SO2Cl2 ( hoặc thay Cl2 bằng Br2) SO2 + Cl2 + H2O 2HCl + H2SO4 H2S + 4Cl2 + 4H2O H2SO4 + 8HCl SO2Cl2 + 2H2O 2HCl +H2SO4 Câu 3 6 điểm 1. a. 2đ nFe = 0,2 mol; nHNO 0,15; nHCl = 0,6 => n 0,75, n 0,15; n 0,6 0,25 3 H NO3 Cl + - 3+ Fe + 4H + NO3 → Fe + NO + 2 H2O 0,15 ←0,6 ←0,15 → 0,15 Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ 0,05 → 0,1 → 0,15 0,5 Dung dịch X có Fe2+ (0,15 mol); Fe3+ (0,05 mol); H+ (0,15 mol); Cl- (0,6 mol) Cô cạn dung dịch X được 2 muối: FeCl2 (0,15 mol) và FeCl3 (0,05 mol) => mmuối = 27,175 gam 0,25 b. (0,5 điểm) Cho lượng dư KMnO4 / H2SO4 vào dung dịch X: Fe+2 → Fe+3 + 1e Mn+7 + 5e → Mn+2 - 2Cl → Cl2 + 2e Dùng bảo toàn mol electron ta có: 0,25 n + n = 5n Fe2 Cl Mn 7 +7  Số mol KMnO4 = Số mol Mn = 0,15 mol 0,5 m (KMnO4) = 23,7 gam. 0,25 2 Gọi hóa trị của kl là n (1,2,3) , 2đ khối lượng mol là a (g)
8. Gọi số mol muối ở mỗi phần là x . ta có số mol kim loại ban đầu là 2x có 2ax = 4,8 nên ax = 2,4 (1) 0,25 Nếu muối tạo thành chỉ là M(N03)n thì ta có : (a + 62n)x = 25,6 (2) 0,25 Từ (1) và (2) suy ra x = (25,6 - 2,4)/62n = 0,187/n Mặt khác theo các pt (viết pt ra ) số mol oxit thu dc là x/2 nên ta có (2a + 16n) x/2 = 4 (3) từ (1) và (3) ta có x = (4- 2,4 ) /16n = 0,1/n 0,25 Ta thấy 2 giá trị x ko bằng nhau . Vì vậy muối NO3 phải là muối ngậm nước Đặt công thức muối là M(NO3)n.mH2O khối lượng muối mỗi phần là (a + 62n +18m)x = 25,6 (4) 0,25 Kết hợp (1) (3) (4) ta có hệ 0,25 ax= 2,4 (2a + 16n) x/2 = 4 (a + 62n +18m)x = 25,6 thay ax = 2,4 vào các pt dưới ta dc nx = 0,2 và mx = 0,6 suy ra a/n = 12 . 0,25 thay n= 1, 2, 3 => a= 24 . là Mg thay n= 2 thu dc x= 0,1 . do đó m = 6 0,25 vậy M là Mg và muối là Mg (NO3)2. 6H2O 0,25 3. Theo giả thiết n 3 0,01mol và n 2 0,02 mol . Gọi x là số mol Ba(OH) 2 cần thêm 0,5 Al SO4 2đ vào, như vậy n x mol và n 2x mol . Ba2 OH 2+ 2- Ba + SO4 BaSO4 (1) x (mol)0,02 (mol) 3+ - Al + 3OH Al(OH)3 (2) 0,01 (mol) 2x (mol) - - Al(OH)3 + OH Al(OH)4 (3) 0,5
9. Xét trường hợp chỉ xảy ra phản ứng (1) và (2). Trong trường hợp này Al3+ tham gia phản ứng 2x vừa đủ hoặc dư : 0,01 x 0,015(mol) , và như vậy Ba 2+ phản ứng hết ở phản ứng 3 (1). 2x Ta có m(kết tủa) = 233.x 78. 2,1375 x 0,0075(mol) 3 Vậy thể tích dung dịch Ba(OH)2 đã sử dụng là : 0,0075mol V= 1000ml / l 75ml 0,1mol / l Nếu xảy ra các phản ứng (1), (2) và (3) thì x 0,015(mol) m 0,015 mol 233gam / mol 3,495gam 2,1375gam (loại). BaSO4 Vậy kết luận V= 75 ml