Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 9

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 9

1. Đề 9 Câu 1(5 điểm): 1. Hỗn hợp X gồm Ca, Mg, MgCO3, MgO, CaO. Hịa tan hồn tồn 23,84 gam X bằng dung dịch HCl, thu được dung dịch Y (chỉ chứa 48,48 gam muối) và 7,616 lít (đktc) hỗn hợp khí Z(cĩ tỉ khối hơi so với hiđro bằng 143/17). Mặt khác, khi hịa tan hồn tồn 23,84 gam X bằng dung dịch HNO3 lỗng, thu được dung dịch T (chỉ chứa 74,72 gam muối) và V lít (đktc) hỗn hợp khí gồm NO và CO2. Tính giá trị của V. 2. Cho 13 gam hỗn hợp A một kim loại kiềm M và một kim loại M ’ ( hĩa trị II ) tan hồn tồn vào nước tạo thành dung dịch B và 4,032 lít H2 (đktc). Chia dung dịch B làm 2 phần bằng nhau : Phần 1 : Đem cơ cạn thu được 8,12 gam chất rắn X. Phần 2 : Cho tác dụng với 400 ml dung dịch HCl 0,35M tạo ra kết tủa Y. a. Tìm kim loại M, M’. Tính số gam mỗi kim loại trong hỗn hợp A. b. Tính khối lượng kết tủa Y. 3. Cho từ từ khí CO qua ống đựng 3,2 gam CuO nung nĩng . Khí ra khỏi ống được hấp thụ hồn tồn vào nước vơi trong dư thấy tạo thành 1 gam kết tủa. Chất rắn cịn lại trong ống sứ cho vào cốc đựng 500 ml dung dịch HNO3 0,16M thu được V1 lít khí NO và cịn một phần kim loại chưa tan. Thêm tiếp vào cốc 760 ml dung dịch HCl nồng độ 2/3 mol/l sau khi phản ứng xong thu thêm V2 lít khí NO. Sau đĩ thêm tiếp 12 gam Mg vào dung dịch sau phản ứng thu được V3 lít hỗn hợp khí H2 và N2, dung dịch muối clorua và hỗn hợp M của các kim loại. 1. Tính các thể tích V1, V2, V3. Biết các phản ứng xảy ra hồn tồn các thể tích khí đo ở đktc 2. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp M 4. Hịa tan 23 gam một hỗn hợp gồm kim loại Bari và hai kim loại kiềm A,B thuộc hai chu kỳ liên tiếp vào nước được dung dịch D và 5,6 lít H2(đo ở điều kiên tiêu chuẩn) a) Nếu trung hịa ½ dung dịch D cần bao nhiêu ml H2SO4 0,5M +2 b) Nếu thêm 180ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng vẫn chưa kết tủa Ba . Nếu thêm 210ml dung dịch Na2SO4 0,5M vào dung dịch D, sau phản ứng cịn dư dung dịch Na2SO4 . Xác định tên hai kim loại. Câu 2(5 điểm): 1. Hỗn hợp X gồm Cu2O , FeS2 , Fe và Cu.Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch H2SO4 lỗng dư được chất rắn A hỗn hợp khí B và dung dịch C. Cơ cạn dung dịch C được hỗn hợp muối khan D .Biết các chất trong A cĩ khối lượng bằng nhau, trong B cĩ thể tích bằng nhau và trong C tỉ lệ mol 2 muối là 1: 8. Xác định % khối lượng hỗn hợp X. 2. Đốt cháy 3,2 gam M2S ( Kim loại M trong hợp chất thể hiện số oxyhố +1 và +2) trong oxy dư. Sản phẩm rắn thu được đem hồ tan trong một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 39,2% nhận được dung dịch muối cĩ nồng độ 48,5%. Đem làm lạnh dung dịch muối này thấy tách ra 2,5 gam tinh thể, khi đĩ nồng độ muối giảm cịn 44,9%. Tìm cơng thức tinh thể muối tách ra. 3. Một hỗn hợp Y gồm Al và Fe. Cho 22 gam Y tác dụng với 2 lít dung dịch HCl 0,3M thu được V lít khí H2 (đktc). 1. Chứng minh rằng hỗn hợp Y khơng tan hết. Tính V (đktc). H2 2. Cho 22 gam Y tác dụng với clo dư thu được m1 gam muối. Nếu cho 22 gam Y tác dụng với Iot dư thu được m2 gam muối. Biết m2 – m1 = 139,3 gam. Tính khối lượng mỗi kim loại trong 22 gam Y. 4. Hấp thụ hết V lít khí CO2 (đktc)vào dung dịch chứa a mol NaOH được dung dịch A. Biết rằng nếu cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch A thì phải mất 50ml dd HCl 1M mới thấy bắt đầu cĩ khí thốt ra. Mặt khác cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch A được 7,88 gam kết tủa. Tính V (đktc) và số mol NaOH trong A. Câu 3(5 điểm): 1. Hỗn hợp A gồm BaO, FeO, Al2O3. Hồ tan A trong lượng nước dư được dung dịch D và phần khơng tan B. Sục khí CO2 dư vào D, phản ứng tạo kết tủa. Cho khí CO dư qua B nung nĩng được chất rắn E. Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư, thấy tan một phần và cịn lại chất rắn G. Hồ tan hết G trong lượng dư dung dịch H2SO4 lỗng rồi cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch KMnO4. Giải thích thí nghiệm trên bằng các phương trình phản ứng. 2. Cho m gam hỗn hợp Na và Ca vào một lượng nước dư thu được dung dịch X và V lít khí (đktc). Sục từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch X, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Tính giá trị của m? 3. Chỉ dùng thêm một thuốc thử, trình bày phương pháp hĩa học nhận biết các dung dịch riêng biệt sau: NaOH, NaCl, K2S, KI, Pb(NO3)2 và NH3
2. 4. Hịa tan hết m gam hỗn hợp gồm Na, Na2O, Ba và BaO vào nước, thu được 0,15 mol khí H2 và dung dịch X. Sục - 2- + HCO3 , CO3 0,32 mol khí CO2 vào dung dịch X, thu được dung dịch Y chỉ chứa các ion Na , và kết tủa Z. Chia dung dịch Y làm 2 phần bằng nhau. - Cho từ từ đến hết phần 1 vào 200 ml dung dịch HCl 0,6M thấy thốt ra 0,075 mol khí CO 2, coi tốc độ HCO- , CO2- phản ứng của 3 3 với H+ bằng nhau. - Cho từ từ đến hết 200 ml dung dịch HCl 0,6M vào phần 2, thấy thốt ra 0,06 mol khí CO2. Các phản ứng xảy ra hồn tồn, H2O phân li khơng đáng kể. Tính m. Câu 4(5 điểm): 1. Cho hỗn hợp gồm Al và FeS 2 tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc nĩng dư, thu được một chất khí màu nâu (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch hỗn hợp Ba(OH) 2 và NaOH (dư), phản ứng hồn tồn thu được kết tủa. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dạng ion rút gọn. 2. Cho m1 gam hỗn hợp Mg và Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24%. Sau khi các kim loại tan hết cĩ 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 bay ra (ở đktc) và dung dịchA. Thêm một lượng vừa đủ oxi vào X, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư cĩ 4,48 lít hỗn hợp khí Z đi ra ở đktc. Tỉ khối của Z đối với hiđro bằng 20. Nếu cho dung dịch NaOH vào A để được lượng kết tủa lớn nhất thu được 62,2 gam kết tủa. a.Tính m1, m2. Biết lượng HNO3 lấy dư 20% so với lượng cần thiết. b.Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch. 3. Hịa tan 4,8 gam kim loại M hoặc hịa tan 2,4 gam muối sunfua của kim loại này, bằng dung dịch HNO3 đặc nĩng dư, thì đều thu được lượng khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất) như nhau. 1) Viết các phương trình phản ứng xẩy ra. 2) Xác định kim loại M, cơng thức phân tử muối sunfua. 3) Hấp thụ khí sinh ra ở cả hai phản ứng trên vào 300 ml dung dịch NaOH 1M, rồi thêm vào đĩ một ít phenolphtalein. Hỏi dung dịch thu được cĩ màu gì? Tại sao? 4. Hỗn hợp X cĩ: MgO, CaO; hỗn hợp Y cĩ: MgO, Al2O3. Khối lượng hỗn hợp X= khối lượng hỗn hợp Y = 9,6 gam, số mol MgO trong X bằng 1,125 lần số mol MgO trong Y. Cho X và Y lần lượt tác dụng với 100 ml dd / / / 3 HCl 19,87% (D=1,047 g/ml) thì thu được dd X và Y . Cho X tác dụng với Na2CO3 thì thu được 1,904 dm khí CO2 (đktc) Tìm % khối lượng các chất trong X và nồng độ % dd X/ Hỏi Y cĩ tan hết trong dd HCl khơng? Nếu cho 340 ml dd KOH 2M vào Y/, thì thu được bao nhiêu gam kết tủa.
3. Câu Nội dung đáp án Điểm 1.1 1,25 V= 0,24x22,4 =5,376 lít 1.2 a) 1,25 Vì dung dịch B + dung dịch HCl kết tủa nên M’ cĩ hyđroxyt lưỡng tính. 1 M + H2O = MOH + H (1) 2 2 x x mol x mol 2 M’ + 2MOH = M2M’O2 + H2 (2) y mol 2y y y MOH + HCl = MCl + H2O (3) x 2y x 2y 2 2 M2M’O2 + 2HCl = M’(OH)2 + 2MCl (4) y y y 2 2 M’(OH)2 + 2HCl = M’Cl2 + 2H2O (5) nHCl 0,14mol n 0,18mol H2 x y 0,18 1 2 x y M 17 y 2M M ' 32 8,12 2 2 2 Mx M ' y 13 3
4. x x y 2 M My 17 17y My M ' 16y 8,12 2 2 2 x y x M M ' 17 y 8,12 2 2 2 1 x Mx M ' y 17 y 8,12 2 2 x 17 y 1,62 2 17x 2y 3,24 4 1 x 2y 0,36 18x 3,6 x 0,2 ; y 0,08 b) (3) => 0,2M + 0,08M’ = 13 => 2,5M + M’ = 162,5 ( M mK = 39 x 0,2 = 7,8 g M’ là Zn => mZn = 65 x 0,08 = 5,2 g x 2y 0,2 0,16 n y 0,08 0,1mol ( phản ứng 3 +4 ) HCl 2 2 nHCl dư = 0,14 - 0,1 = 0,04 mol y nZn(OH)2= 0,04mol ( phản ứng 4 ) 2 1 (5) => nZn(OH)2 = nHCl = 0,02 mol 2 => nZn(OH)2 dư = 0,04 - 0,02 = 0,02 mol mZn(OH)2 = 99 x 0,02 = 1,98 g
5. 1.3 1,25 1.4 Gọi CTTB của 2 kim loại kiềm hĩa trị I là M. 1,25 Đặt số mol của Ba và M lần lượt là a và b mol.
6. 2.1 1,25 2.2 1,25
7. 2.3 1,25 2.4 1,25 • CO2 + NaOH → ddX ddX + 0,05 mol HCl → bắt đầu cĩ ↑ ddX + Ba(OH)2 dư → 0,04 ↓BaCO3 • CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 • TH1 : CO2 dư → dung dịch X gồm Na2CO3 và NaHCO3 → nNa2CO3 = nHCl = 0,05 mol Mà nBaCO3 = nNa2CO3 + nNaHCO3 = 0,04 mol < nNa2CO3 = 0,05 mol → Sai • TH2 : NaOH dư → dung dịch X gồm Na2CO3; NaOH nHCl = nNaOH + nNa2CO3 = 0,05 mol nBaCO3 = 0,04 mol → nNa2CO3 = 0,04 mol; nNaOH dư = 0,01 mol → Đúng → Dung dịch X chứa NaOH và Na2CO3 3.1  1,25 Hồ tan hỗn hợp A vào lượng nước dư cĩ các phản ứng: BaO + H2O Ba(OH)2  Al2O3 + Ba(OH)2 Ba(AlO2)2 + H2O Phần khơng tan B gồm: FeO và Al2O3 dư (do E tan một phần trong dung dịch NaOH)  dung dịch D chỉ cĩ Ba(AlO2)2.  * Sục khí CO2 dư vào D: Ba(AlO2)2 + 2CO2 + 4H2O 2Al(OH)3 + Ba(HCO3)2
8. o t * Sục khí CO dư qua B nung nĩng cĩ phản ứng: FeO + CO Fe + CO2  chất rắn E gồm: Fe và Al2O3  * Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư: Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O  chất rắn G là Fe  * Cho G tác dụng với H2SO4: Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 Và dung dịch thu được tác dụng với dung dịch KMnO4  10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O 3.2 1,25 Cách 1: Sử dụng công thức n 2 n nCO CO3 OH 2 nCa(OH) nCaCO max 0,1 khi n 0,1 thì n 0,1 2 3 CO CaCO max 2 3 n 2 nNaOH 2nCa(OH) nCO CO3 2 2 khi nCO max 0,35 thì nCaCO 0,05 2 3    0,05 n 0,35 OH n n 0,2 n n 0,1 Na NaOH Ca Ca(OH)2 m 0,2.23 0,1.40 8,6 gam nNaOH 2nCa(OH) 0,4   2 m m Na Ca Cách 2 : Sử dụng bảo toàn nguyên tố C n n 2n n CO2 max CaCO3 Ca(HCO3 )2 NaHCO3 khi nCO 0,1 thì nCaCO max 0,1 2 3     0,35 0,05 0,1 0,05 ? khi nCO max 0,35 thì nCaCO 0,05 2 3 nNaOH nNaHCO 3 nNaOH nNaHCO 0,2 m 0,2.23 0,1.40 8,6 gam 3   mNa mCa 3.3 Chọn thuốc thử là dd CuSO4 1,25 Cho dd CuSO4 lần lượt vào các mẫu thử đến dư: - Tạo kết tủa màu xanh lam là dd NaOH: CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 - Xuất hiện kết tủa màu xanh lam sau đĩ kết tủa tan ngay lập tức tạo dung dịch xanh thẫm là dd NH3 CuSO4 + 2NH3 + 2H2O Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 - Xuất hiện kết tủa đen là dung dịch K2S: CuSO4 + K2S CuS + K2SO4 - Xuất hiện kết tủa trắng là Pb(NO3)2: CuSO4 + Pb(NO3)2 Cu(NO3)2 + PbSO4 - Xuất hiện kết tủa đồng thời dd chuyển sang màu vàng là dung dịch KI: 2CuSO4 + 4KI Cu2I2 + I2 + 2K2SO4 - Khơng hiện tượng: dung dịch NaCl 3.4 Na: x (mol) 1,25 NaOH : x (mol) Ba: y (mol) + H2O  H2 .  Ba(OH)2 : y (mol) 0,15 mol O: z (mol) m gam Bảo tồn electron cĩ x + 2y -2z =0,15.2 (I) - Sục CO2 vào dung dịch X:
9. 2 CO2 OH  HCO3 CO3     0,32 mol x+2y (mol) a (mol) b (mol) Bảo tồn C cĩ: a + b = 0,32 (II). Bảo tồn điện tích cĩ: a +2b = x+2y (III) 2 2 Ba CO  BaCO3  3  y (mol) b (mol) y (mol) - HCO3: a (mol) 2- CO3 : (b-y) mol + Na Dung dịch Y cĩ - Cho từ từ dung dịch Y vào HCl. HCO3 + + H → H2O + CO2. a Ban đầu 2 Phản ứng 2 CO3 + + 2H → H2O + CO2. b y Ban đầu 2 Phản ứng  2 b   0,03  0,12  0,045 Ta cĩ: 0,03.2 0,045.2 b - y = 1,5a (IV) a b y  CO2 HCO Cho từ từ HCl vào Y: 3 + H+ →. 3 b y b y b y 2 2 2 HCO3 + + H → H2O + CO2. a b y 2 0,06 0,06 b y  2 = 0,06 (V) Từ (I), (II), (III), (IV), (V) cĩ a = 0,08 mol; b = 0,24; x=0,32; y = 0,12; z = 0,13. Vậy m = 25,88. 4.1 Phương trình phản ứng dạng ion rút gọn 1,25 + - 3+ Al + 6H + 3NO3 Al + 3NO2 + 3H2O + - 3+ 2- FeS2 + 14H + 15NO3 Fe +15NO2 + 2SO4 +7 H2O + - 2+ 2- 3+ - H + OH H2O Ba + SO4 BaSO4 Fe + 3OH Fe(OH)3 3+ - - - Al + 3OH Al(OH)3 Al(OH)3 + OH Al(OH)4 4.2 Số mol của hỗn hợp X: nX = 8,96: 22,4 = 0,4 mol 1,25 Khi cho O2 vào hỗn hợp X cĩ: 2NO + O2 2NO2 nX = nY 2NO2 + 2NaOH NaNO3 + NaNO2 + H2O 2 2 nZ = nN O + nN = 4,48: 22,4 = 0,2 mol nNO = 0,2 mol
10. n .44 n .28 N2O N2 0,2 MZ =2 . 20 = 40 = Do đĩ: số mol N2O = 0,15 mol và số mol N2 = 0,05 mol Đặt số mol Mg là x mol và số mol Al là y mol Viết pthh của kim loại với HNO3 và dd A với NaOH , ra được hệ phương trình: 2x 3y 2,3 x 0,4mol 58x 78y 62,2 y 0,5mol Vậy: m1 = 23,1 gam Số mol axit phản ứng là: 0,6+ 2,3 = 2,9 mol 2,9.63.100.120 24.100 Vậy: m2 = = 913,5(gam) a) Dung dịch A cĩ: Mg(NO3)2; Al(NO3)3; HNO3 dư (3,48 -2,9 = 0,58mol) Khối lượng dung dịch A là: Mdd A = 913,5 + 23,1-(0,2.30+ 0,15.44+0,05.28) = 922,6 gam Nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch A: %Mg(NO3)2= 6,4166486% %Al(NO3)3 = 11,5434641% % HNO3 dư = 3,9605462% 4.3 (1) Phương trình phản ứng: 1,25 + - m+ M + 2mH + mNO3 M + mNO2 + mH2O (1) + - m+ 2- M2Sn + 4(m+n)H + (2m+6n)NO3 2M + nSO4 + (2m+6n)NO2 + 2(m+n)H2O (2) 4,8 2,4 m (2m 6n) M 2M 32n (2) Vì số mol NO2 ở hai trường hợp là bằng nhau nên ta cĩ: 64mn M 6n 2m n,m 1,2,3 , nghiệm thích hợp là n = 1, m = 2 và M = 64. Vậy M là Cu và cơng thức muối là Cu2S. 4,8 n Cu 0,075mol (3) 64 Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O n 2 2 0,075 0,3mol n NO2 NaOH đã xảy ra vừa đủ phản ứng: 2NO2 + 2NaOH NaNO3 + NaNO2 + H2O - - dung dịch thu được cĩ màu hồng do NO2 tạo mơi trường bazơ: NO2 + H2O ⇌ HNO2 + OH- 4.4 100.1,047.19,8 1,904 1,25 n 0,57(mol) n 0,085(mol) HCl 100.36,5 CO2 22,4 nKOH 0,34.2 0,68(mol) Gọi a, b lần lượt là số mol của MgO và CaO trong X (a, b >0) Gọi x, y lần lượt là số mol của MgO và Al2O3 trong Y (x, y >0) Theo đề ta cĩ: mX mY 9,6(g) a 1,125x X tác dụng với HCl: MgO + 2HCl  MgCl2 + HCl (1) a 2a a a CaO + 2HCl  CaCl2 + HCl (2) b 2b b b Y tác dụng với HCl: MgO + 2HCl  MgCl2 + HCl (3) x 2x x x Al2O3 + 6HCl  2AlCl3 + 3HCl (4) y 6y y y
11. X/ tác dụng với HCl: Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2 (5) 0,17 0,085 nHCl tác dụng với X = 0,57 – 0,47 = 0,4 (mol) từ (1) và (2) ta cĩ: 40a + 56b = 9,6 2a + 2b = 0,4 Giải HPT trên ta cĩ: a = 0,1 b = 0,1 mMgO 0,1.40 4(g) mCaO 0,1.56 5,6(g) m / 9,6 104,7 114,3(g) X Khối lượng các chất trong X/: m 0,1.95 9,5(g) m 0,1.111 11,1(g) MgCl2 CaCl2 mHCl du 0,17.36,5 6,205(g) m / 9,5 11,1 6,205 26,805(g) X 26,805.100 % / 23,45% X 114,3 Từ (3) và (4) ta cĩ: 40x + 102y = 9,6 Mặc khác ta cĩ a = 1,125x mà a = 0,1 vậy x = 0,089 thay x vào PT trên ta cĩ: y = 0,06 Giả sử Y tan hết theo (3), (4) ta cĩnHCl 2x 6y 2.0,089 6.0,06 0,54(mol) < 0,57(mol) đề Vậy Y tan hết. MgCl2 + 2KOH  Mg(OH)2  + 2KCl x 2x x 2x AlCl3 + 3KOH  Al(OH)3  + 3KCl y 3y y 3y  2x 3y 2.0,089 3.0,06 0,358(mol) < 0,68(mol) vậy Y/ tác dụng hết. nKOH n 0,089.58 5,162(g) n 0,06.78 4,68(g) Mg(OH ) 2 Al(OH )3