Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 lần 4 - Năm học 2016-2017 - Trường THPT Nghi Lộc 5 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 lần 4 - Năm học 2016-2017 - Trường THPT Nghi Lộc 5 (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HSG 11 THPT NĂM HỌC 2016 -2017 TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 5 MÔN: HÓA HỌC 11 Thời gian: 150 phút. Câu 1(3 điểm). 1. Có 5 lọ hóa chất khác nhau, mỗi lọ chứa một dung dịch của một trong các hóa chất sau: NaOH, HCl, H2SO4, BaCl2, Na2SO4. Chỉ được dùng thêm phenolphtalein (các điều kiện và dụng cụ thí nghiệm có đủ). Hãy trình bày phương pháp hóa học nhận ra 5 hóa chất trên và viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có). 2. Chọn 7 chất rắn khác nhau mà khi cho mỗi chất đó tác dụng với dung dịch H 2SO4 đặc, nóng, dư đều cho sản phẩm là Fe2(SO4)3, SO2 và H2O. Viết các phương trình hóa học. Câu 2(2,5 điểm). 1. Cân bằng các phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: a) Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 K2CrO4 + K2SO4 + K2MnO4 + NO + CO2 b) P + NH4ClO4 H3PO4 + N2 + Cl2 + H2O c) FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NnOm + H2O 2. Những thay đổi nào có thể xảy ra khi bảo quản lâu dài trong bình miệng hở các dung dịch sau đây: (a) axit sunfuhiđric, (b) axit bromhiđric. Câu 3(4 điểm). 1. Hoà tan m gam NH4HCO3 vào 120 ml dung dịch HCl 0,25 M thấy thoát ra V lit khí (đktc ). Phản ứng xong, đổ lượng dư dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch tạo thành, được a gam kết tủa. Mặt khác khi đun nóng nhẹ m gam NH4HCO3 với lượng dư dung dịch Ba(OH) 2 thì sau khi phản ứng kết thúc thu được 1 dung dịch có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của dung dịch Ba(OH) 2 đã dùng là 6,75 gam. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng nước bị bay hơi trong quá trình thí nghiệm là không đáng kể. Hãy xác định m, a, V. 2. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp FeS và FeCO3 bằng dung dịch HNO3 đặc nóng thu được hỗn hợp khí A gồm hai khí X và Y có tỷ khối so với hiđro bằng 22,805. a. Tính phần trăm khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp đầu. b. Làm lạnh hỗn hợp khí A xuống nhiệt độ thấp hơn thì thu được hỗn hợp khí B gồm 3 khí X,Y,Z có tỷ khối so với hiđro bằng 30,61. Tính % khí X bị đime hóa thành khí Z . Hãy cho biết phản ứng đime hóa là tỏa nhiệt hay thu nhiệt và màu của hỗn hợp biến đổi như thế nào khí làm lạnh nó? Câu 4(4,5 điểm): 1. ClO2 là chất hoá chất được dùng phổ biến trong công nghiệp. Thực nghiệm cho biết: a) Dung dịch loãng ClO2 trong nước khi gặp ánh sáng sẽ tạo ra HCl, HClO3. b) Trong dung dịch kiềm (như NaOH) ClO2 nhanh chóng tạo ra hỗn hợp muối clorit và clorat natri. c) ClO2 được điều chế nhanh chóng bằng cách cho hỗn hợp KClO 3, H2C2O4 tác dụng với H2SO4 loãng (biết phản ứng giải phóng CO2). d) Trong công nghiệp ClO2 được điều chế bằng cách cho NaClO3 tác dụng với SO2 có mặt H2SO4 4M. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra và chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử (có giải thích) trong các phản ứng oxi hóa – khử. 2. Hòa tan hoàn toàn 25 gam một cacbonat kim loại bằng dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ) thu được dung dịch muối có nồng độ phần trăm là 10,511%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoát ra 26,28 gam muối rắn A và nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch còn lại là 6,07%. Xác định công thức của muối A? Câu 5(3,5 điểm): Hòa tan hoàn toàn m gam oxit MO (M là kim loại) trong 78,4 gam dung dịch H 2SO4 6,25% (loãng) thì thu được dung dịch X trong đó nồng độ H 2SO4 còn dư là 2,433%. Mặt khác, khi cho CO dư đi qua m gam MO nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua 500 ml dung dịch NaOH 0,1M thì chỉ còn một khí duy nhất thoát ra, trong dung dịch thu được có chứa 2,96 gam muối. 1. Xác định kim loại M và tính m. 2. Cho x gam Al vào dung dịch X thu được ở trên, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 1,12 gam chất rắn. Tính x? Câu 6 (2,5 điểm): 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. Hết
2. II. ĐÁP ÁN: Câu Ý Nội dung trình bày Điểm 1 1 1,0 điểm 1.Lấy một lượng vừa đủ mỗi mẫu hóa chất cho vào các ống nghiệm riêng biệt rồi đánh số thứ tự. Nhỏ từ từ dung dịch phenolphtalein vào các ống nghiệm chứa các hóa chất nói trên, 0,25 + Nếu ống nghiệm nào hóa chất làm phenolphtalein từ không màu chuyển màu hồng là NaOH + Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì là HCl, H2SO4, BaCl2 và Na2SO4. Nhỏ từ từ và lần lượt vài giọt dung dịch có màu hồng ở trên vào 4 ống nghiệm còn lại. + Ống nghiệm nào làm mất màu hồng là các dung dịch axit HCl và H2SO4.(Nhóm I) + Ống nghiệm nào không làm mất màu hồng là dung dịch muối BaCl2 và Na2SO4. 0,25 (Nhóm II). PTHH: NaOH + HCl  NaCl + H2O 2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O Nhỏ một vài giọt dung dịch của một dung dịch ở nhóm I vào hai ống nghiệm chứa dung dịch nhóm II + Nếu không có hiện tượng gì thì hóa chất đó là HCl. Chất còn lại của nhóm I là H2SO4. Nhỏ dung dịch H2SO4 vào hai ống nghiệm chứa hóa chất nhóm II - Nếu thấy ống nghiệm nào kết tủa trắng thì ống nghiệm đó chứa dung dịch BaCl . 2 0,5 - Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì đó là hóa chất Na2SO4 + Nếu thấy ống nghiệm nào có kết tủa ngay thì dung dịch ở nhóm I là hóa chất H2SO4, ống nghiệm gây kết tủa BaCl 2, ống nghiệm còn lại không gây kết tủa chứa hóa chất Na2SO4. Hóa chất còn lại ở nhóm I là HCl. PTHH: H2SO4 + BaCl2  BaSO4 ( kết tủa trắng) + 2HCl 2 1,0 điểm Các chất rắn có thể chọn: Fe;FeO;Fe3O4;Fe(OH)2;FeS;FeS2;FeSO4 Các pthh : t0 2Fe + 6H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O t0 2FeO + 4H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3+SO2+ 4H2O t0 2Fe3O4 + 10H2SO4(đặc)  3 Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O 1,0 t0 2Fe(OH)2 + 4H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O t0 2FeS + 10H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O t0 2FeS2 + 14H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O t0 2FeSO4 + 2H2SO4(đặc)  Fe2(SO4)3 + SO2+ 2H2O 2 1 1,5 điểm a) Cr2S3 + Mn(NO3)2 + K2CO3 K2CrO4 + K2SO4 + K2MnO4 + NO + CO2 + 6 + 6 Cr2S3 2Cr + 3S + 30e │x 1 0,5 Mn+2 + 2N+5 + 2e Mn+ 6 + 2N+2 │x 15 Cr2S3 +15Mn(NO3)2 + 20K2CO3 2K2CrO4 + 3K2SO4 +15K2MnO4+30NO + 20CO2 b) P + NH4ClO4 H3PO4 + N2 + Cl2 + H2O -3 +7 0 0 2N + 2Cl + 8e N2 + Cl2 x 5 0,5 P0 P+ 5 + 5e x 8 10NH4ClO4 + 8P 8H3PO4 + 5N2 + 5Cl2 + 8H2O c) FexOy + HNO3 Fe(NO3)3 + NnOm + H2O xFe+2y/x xFe+ 3 + (3x – 2y)e (5n – 2m) 0,5 nN+ 5 + (5n – 2m)e nN+ 2m/n (3x – 2y)
3. (5n – 2m)FexOy + (18nx – 6mx – 2ny)HNO3 x(5n – 2m)Fe(NO3)3 + (3x – 2y)NnOm + (9nx – 3mx – ny)H2O 2 0,5 điểm (a) Vẩn đục của kết tủa lưu huỳnh: H2S + 1/2O2 H2O + S↓ 0,25 (b) Dung dịch có màu vàng nhạt: 1/2O2 + 2HBr H2O + Br2 0,25 3 1 0,5 điểm Khi cho dung dịch Ca(OH)2 vào thấy kết tủa nên NH4HCO3 dư, HCl hết NH4HCO3 + HCl NH4Cl + CO2 + H2O 0,03 mol ,03 mol 0,03 mol V = VCO2 = 0,03. 22,4 = 0,672 lít - 2+ - HCO3 + Ca + OH CaCO3 + H2O x-0,03 x-0,03 NH4HCO3 + Ba(OH)2 NH3 + BaCO3 + 2H2O 0,5 x x x Gọi số mol của NH4HCO3 ban đầu là x mol mBaCO3 + mNH3 – mNH4HCO3 = m dd giảm 197x + 17x – 79x = 6,75 x = 0,05 mol m(NH4HCO3) = 0,05.79 = 3,95 gam =m mCaCO3 = 0,02. 100 = 2 gam =a 2 1,5 điểm + - 3+ 2- Pư: FeS + 10H + 9NO3 Fe + SO4 + 9NO2 + 5H2O a 9a + - 3+ FeCO3 + 4H + NO3 Fe + CO2 + NO2 + 2H2O b b b a/ Gọi a,b là số mol mỗi muối trong hỗn hợp 44b (9a b).46 d X ,Y 22,805 b 2,877a H2 (9a b).2 Chọn a=1, b=2,877 (mol) Tìm m Tính % %FeS =20,87%; %FeCO3 = 79,13% b/ Phản ứng đime hóa NO2: 2NO2  N2O4 nđầu : 11,877a 0,5 npư : 2x x n : 11,877a-2x x , n b cb CO2 (11,877a 2x).46 44b 92x d X ,Y, Z 30,61 H2 (11,877a 2x b x).2 Thay b=2,877a x 3,762 x 3,762a a Số mol NO2 bị đime hóa là 2x 3,762a.2 %NO2 bị đime hóa 63,35% 11,877a -Phản ứng đime hóa diễn ra khi làm lạnh và khi đó màu của hỗn hợp nhạt dần. - Cân bằng dịch về phải khi hạ nhiệt độ Phản ứng đime hóa là tỏa nhiệt. 1,0 4 1 1,0 điểm a) 6ClO2 + 3H2O → HCl + 5HClO3 +4 0,25 ClO2 vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử vì Cl vừa tăng lên +5, vừa giảm xuống -1 b)2ClO2 + 2NaOH → NaClO2 + NaClO3 + H2O +4 ClO2 vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử vì Cl vừa tăng lên +5, vừa giảm xuống 0,25 +3) c) 2KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2ClO2 + 2KHSO4 + 2CO2 + 2H2O +5 +4 0,25 KClO3 là chất oxi hóa (vì chứa Cl giảm xuống Cl )
4. +3 +4 H2C2O4 là chất khử (vì chứa C tăng lên C ) d) 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2ClO2 + 2NaHSO4 +5 +4 NaClO3 là chất oxi hóa (vì chứa Cl giảm xuống Cl ) 0,25 +4 +6 SO2 là chất khử (vì chứa S tăng lên S ) 2 1,0 điểm * Phương trình phản ứng: M2(CO3)x + 2xHCl 2MClx + xH2O + xCO2 Xét số mol: 1 2x 2 x 2M 71x Ta có: C% .100% 10,511% 0,5 m' 2M 60x 2x.36,5: 0,073 44x M=20x Nghiệm phù hợp: x = 2; M = 40; kim loại là Ca. * Phương trình: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 0,25mol 0,25mol 0,25.111 Khối lượng dd sau phản ứng: .100 264g 10,511 Khối lượng dd sau làm lạnh: 264 -26,28=237,72g 0,5 Đặt công thức của A là CaCl2.nH2O 26,28 237,72.0,0607 Số mol của CaCl2 ban đầu = 0,25mol = => n = 6 111 18n 111 => CT của A là CaCl2.6H2O 5 1 1,5 điểm 78,4.6,25 nH SO 0,05 (mol) Gọi nMO = a mol 2 4( bd ) 100.98 - Hòa tan MO vào dd H2SO4 loãng: MO + H2SO4  MSO4 + H2O mol: a a a => n (0,05 a) mol H2SO4(du) m (M 16)a 78,4 (gam) ddsau pu 0,5 mMO (M 16)a m (gam) 98.(0,05 - a).100 Ta có C = = 2,433(%) (I) %(H2SO4(du) ) (M+16)a + 78,4 - Khử MO bằng CO dư to MO + CO  M + CO2 a a a a Vậy hỗn hợp Y gồm CO2 và CO dư - Cho Y qua dd NaOH có nNaOH = 0,5.0,1= 0,05 (mol) mà chỉ còn một khí thoát ra thì đó là CO, vậy CO2 đã phản ứng hết. Phản ứng có thể xảy ra: 0,5 CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O k 2k k CO2 + NaOH  NaHCO3 t t t => mmuối = 106k + 84t = 2,96 (II) TH1: Nếu NaOH dư thì t = 0 ( không có muối axít) => a = k = 0,028. Thay vào (I) ta được M = 348,8 (loại) TH2: Nếu NaOH hết 2k + t = 0,05 (III) 0,5 Từ (II) và (III) => k = 0,02 t = 0,01 => n a 0,03 (mol) CO2 Thay vào (I) được M = 56 => đó là Fe
5. và m = (56 + 16).0,03 = 2,16 (g) 2 0,5 điểm Dung dịch X gồm: FeSO4 ( 0,03 mol) H2SO4 dư ( 0,02 mol) Khi cho Al vào, phản ứng hoàn toàn mà có 1,12 g chất rắn => H2SO4 đã hết 2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 3H2 0,04/3  0,02 2Al + 3FeSO4  Al2(SO4)3 + 3Fe 2b/3 b b Khối lượng Fe trong dd X : 56.0,03 = 1,68 (g) > 1,12 (g) => FeSO4 còn dư thì Al hết. 11,2 Vậy b 0,02 56 0,04 0,04 0,08 => n (mol) Al 3 3 3 0,5 0,08 => x = 27. = 0,72 (g) 3 Câu 6 A : H2S; B : FeCl3; C : S ; F : HCl ; G : Hg(NO3)2 ; H : HgS ; I : Hg ; X : Cl2 ; Y : H2SO4 Phương trình hóa học của các phản ứng : H2S + 2FeCl3 → 2FeCl2 + S + 2HCl (1) Cl2 + H2S → S + 2HCl (2) 4Cl2 + H2S + 4H2O → 8HCl + H2SO4 (3) BaCl2 + H2SO4 → BaSO4  + 2HCl (4) H2S + Hg(NO3)2 → HgS + 2HNO3 (5) t0 HgS + O2  Hg + SO2 (6) Hết