Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10 - Năm học 2018-2019 - Trường THPT Nguyễn Hữu Tiến (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10 - Năm học 2018-2019 - Trường THPT Nguyễn Hữu Tiến (Có đáp án)

1. 1. Đề thi đề xuất 2018 2. Kì thi chọn HSG 10 3. Môn thi: Hóa học 4. Đơn vị: Trường THPT Nguyễn Hữu Tiến - Duy Tiên - Hà Nam 5. Nội dung đề thi Câu I (2,0 điểm) 1. Trong tự nhiên, nguyên tố Clo có 2 đồng vị là 35Cl và 37Cl. Nguyên tử khối trung bình 35 của Clo là 35,5. Trong hợp chất HClOx, nguyên tử đồng vị Cl chiếm 26,12% về khối lượng. Xác định công thức phân tử của hợp chất HClOx (cho H = 1; O = 16) 2. Tổng số các hạt cơ bản trong ion M n+ có là 80. Trong hạt nhân của M, số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 4. Xác định tên nguyên tố M và viết cấu hình electron của Mn+. Câu II (2,0 điểm) 1. Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hiđro (trong đó R có số oxi hóa thấp nhất) là a%, còn trong oxit cao nhất là b%. a. Xác định R biết a:b=11:4. b. Viết công thức oxit cao nhất, hợp chất khí với hidro. 2. Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính của sáu ion theo đơn vị A 0 như sau: 1,71; 1,16; 1,19; 0,68; 1,26; 0,85. Các ion đó đều có cùng số electron. Số điện tích hạt nhân Z của các ion đó trong giới hạn 2< Z <18. Hãy xác định các ion đó và gán đúng trị số bán kính cho từng ion, xếp theo thứ tự tăng dần của các trị số đó. Giải thích của sự gán đúng các trị số đó. Câu III (2,0 điểm) 1. Hãy giải thích tại sao: Khi rớt H2SO4 đậm đặc vào quần áo bằng vải sợi bông chỗ vải đó bị đen và thủng ngay, còn khi bị rớt HCl thì vải mủn dần rồi mới bục ra? 2. Những thay đổi nào có thể xảy ra khi bảo quản lâu dài các hóa chất đựng trong các bình bị hở nút đậy sau: Axit sunfuhiđric và axit bromhiđric. 3. Dự đoán hiện tượng và viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra (nếu có) trong các thí nghiệm sau: a. Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch HCl đến dư vào dung dịch Na2CO3. b. Sục khí SO2 vào dung dịch nước Br2. c. Cho FeCl2 vào dung dịch chứa (H2SO4 loãng, KMnO4) dư. d. Cho Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 (đặc, nóng, dư). Câu IV (2,0 điểm) Hoàn thành các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron. a. FeS2 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + 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. Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4  Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Câu V (2,0 điểm) 1. Có 4 lọ hóa chất mất nhãn được kí hiệu là A, B, C, D. Mỗi lọ đựng một trong các dung dịch: HCl, NaHSO4, BaCl2, NaHSO3. Để xác định hóa chất trong mỗi lọ, người ta tiến hành các thí nghiệm và thấy hiện tượng như sau: - Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch B thấy xuất hiện kết tủa; NHT_HSG10_HOA_01
2. - Cho dung dịch B hay D tác dụng với dung dịch C đều thấy có bọt khí không màu, mùi hắc bay ra; - Cho dung dịch D tác dụng với dung dịch A thì không thấy hiện tượng gì. Hãy biện luận để xác định hóa chất đựng trong các lọ A, B, C, D. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. 2. H2SO4 đặc có tính háo nước, nó có thể lấy nước từ một số hợp chất hữu cơ. Trong quá trình than hóa saccarozơ có hình thành hỗn hợp khí A (gồm 2 khí). a. Giải thích quá trình hình thành hỗn hợp khí A. b. Trình bày phương pháp hóa học chứng minh sự có mặt của các khí trong A. c. So sánh quá trình làm khô và quá trình than hóa của H2SO4 đặc. Câu VI (2,0 điểm) 1. Bộ dụng cụ điều chế khí được bố trí như hình vẽ sau: Khí C Với bộ dụng cụ trên, có thể dùng để điều chế những chất khí nào trong số các khí sau: Cl 2, H2, O2, SO2, CO2? Giải thích. Viết phương trình phản ứng điều chế các khí đó (mỗi khí chọn một cặp chất A, B thích hợp). 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau và cho biết các chất ứng với các chữ cái (A), (B), tương ứng: (1) FeS2 + khí (A) chất rắn (B) + khí (D) (2) (D) + khí (E) chất rắn (F) + H2O (3) (F) + (A) (D) (4) (E) + NaOH (G) + H2O (5) (G) + NaOH (H) + H2O (6) (H) + (I) (K) + (L) (7) (K) + HCl (I) + (E) (8) (E) + Cl2 + H2O Câu VII (2,0 điểm) Cho dung dịch chứa 19,0 gam muối clorua của một kim loại hóa trị (II) không đổi tác dụng vừa hết với dung dịch chứa 22,0 gam muối sunfua, thu được 11,6 gam kết tủa. Tìm hai muối đã cho. Câu VIII (2,0 điểm) Hoàn tan hết m gam hỗn hợp gồm Fe và một oxit sắt (Fe xOy) trong 800 ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ), thu được dung dịch X và 1,792 lít khí H2 (ở đktc). Cho dung dịch X phản ứng với dung dịch AgNO3 dư, thu được 132,08 gam kết tủa. Tính m. Câu IX (2,0 điểm) Cho 2,25 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng kết thúc thu được 1344 ml (đktc) khí và còn lại 0,6 gam chất rắn không tan. a. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong A. NHT_HSG10_HOA_01
3. b. Lấy toàn bộ lượng HCl đã phản ứng ở trên trộn vào V lít dung dịch NaOH 0,2M được dung dịch B. Tính V, biết rằng lượng dung dịch B thu được có thể hòa tan hết 0,51 gam nhôm oxit. Câu X (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M (hóa trị n không đổi). Hòa tan hoàn toàn m gam X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư được dung dịch A và V lít khí SO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn lượng SO2 trên bằng 500 ml dung dịch NaOH 0,2M được dung dịch chứa 5,725 gam chất tan. Thêm vào m gam X lượng M gấp đôi lượng M ban đầu được hỗn hợp Y. Cho Y tan hết trong dung dịch HCl được 1,736 lít H2 (đktc). Thêm một lượng Fe vào m gam X để được hỗn hợp Z chứa lượng sắt gấp đôi lượng sắt có trong X. Cho Z tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư được dung dịch B chứa 5,605 gam muối. a. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. b. Tính V. c. Tìm kim loại M và thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong X. HẾT NHT_HSG10_HOA_01
4. HƯỚNG DẪN CHẤM, BIỂU ĐIỂM Câu Nội dung Điểm Câu I 1. Gọi x là % số nguyên tử của đồng vị 35Cl, ta có: (2,0 điểm). 35x 37(100 x) 0,25 35,5 = => x= 75. 100 Chọn số mol của HClOx = 1 mol => nCl = 1 mol => số mol nguyên tử 35Cl = 0,75 mol. Theo bài ta có: 0,5 0,75.35 %m 35Cl = = 0,2612 => x= 4. 1.(1 35,5 16x) 0,25 CTPT hợp chất là : HClO4 2. Theo bài ra ta có: 2ZM + NM – n = 80 (1); NM – ZM = 4 (2) 0,25 Thay (2) vào (1) ta được: 3ZM – n = 76 0,25 Do 1 ≤ n ≤ 3  77 ≤ 3ZM ≤ 79  25,67 ≤ ZM ≤ 26,33 0,25  Z = 26; n = 2  M là sắt (Fe) M 0,25 Cấu hình electron của Mn+ (Fe2+): [Ar] 3d6 Hoặc 1s22s22p63s23p63d6 Câu II 1. Vì R tạo được hợp chất khí với H nên R là phi kim. (2,0 điểm). Giả sử R thuộc nhóm x (x 4). Theo giả thiết R 0,25 Công thức của R với H là RH8-x a= .100 R 8 x 0,25 Công thức oxit cao nhất của R là R2Ox 2R R b= .100 b .100 2R 16x R 8x a R 8x 11 43x 88 0,25 suy ra R b R+8-x 4 7 x 4 5 6 7 0,25 R 12 có C 18,14 loại 24,28 loại 30,42 loại Công thức của R là CO2 và CH4 2. Vì 2 < Z < 18 nên các ion này là của các nguyên tố thuộc chu kì 2 0,25 và 3. Vì các ion này có cùng tổng số electron nên trong hai chu kì này có các ion sau: 0,25 N3-, O2-, F-, Na+, Mg2+, Al3+. Vì các ion này có cùng số electron nhưng điện tích hạt nhân tăng nên 0,25 bán kính giảm (số lớp electron là như nhau, lực hút giữa các electron và hạt nhân tăng lên). Ta có thể lập bảng theo thứ tự tăng dần như sau: 0,25 Ion Al3+ Mg2+ Na+ F- O2- N3- Bán kính (A0) 0,68 0,85 1,16 1,19 1,26 1,71 Câu III 1. Khi H2SO4 đặc rơi vào quần áo, xenlulozơ trong vải bông bị oxi 0,25 (2,0 điểm). hóa tạo ra nhiều sản phẩm trong đó có cacbon (H2SO4 đặc là chất hút nước mạnh và có tính oxi hóa mạnh). Còn khi HCl rơi vào quần áo vải bông thì quần áo bị mủn dần rồi bục ra là do xelulozơ bị thủy phân trong môi trường axit (HCl không có tính oxi hóa mạnh, chỉ đóng vai trò là môi trường axit) NHT_HSG10_HOA_01
5. 2. + Vẩn đục màu vàng của lưu huỳnh 0,25 2H2S + O2 2H2O + 2S + Dung dịch có màu vàng nhạt 0,25 4HBr + O2 2H2O +2Br2 3. a. Lúc đầu không có khí, lúc sau có bọt khí không màu thoát ra 0,5 Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O 0,25 b. Màu vàng nâu nhạt dần SO2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO4 0,25 c. Xuất hiện khí màu vàng lục, dung dịch mất màu tím. 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O 0,25 d. Xuất hiện khí không màu, mùi hắc. 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc nóng) 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O to Câu IV a. FeS2 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 0,5 +3 +4 (2,0 điểm). 1x 2FeS2 2Fe + 4S +22e 11x S+6 +2e S+4 o 2FeS + 14H SO t Fe (SO ) + 15SO + 14H O 2 2 4 2 4 3 2 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 to d. Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4  Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 5x S+4  S+6 + 2e 2x Mn+7 + 5e  Mn+2 t0 5Na2SO3 + 2KMnO4 + aNaHSO4  bNa2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + cH2O BTNT(Na) 10 a 2b BTNT(S)  5 a b 2 1 a 6; b 8; c 3. BTNT(H)  a 2c t0 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4  8Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O Câu V 1. A + B có kết tủa A hoặc B có thể là NaHSO4 hoặc BaCl2 NHT_HSG10_HOA_01
6. (2,0 điểm). B + C hay D + C đều giải phóng khí không màu, mùi hắc C phải là NaHSO3, B hoặc D có thể là HCl hoặc NaHSO4 0,25 => B là NaHSO4; D là HCl => A là BaCl2 A + D không có hiện tượng gì BaCl2 không tác dụng với HCl (thỏa mãn). Phương trình hóa học: 0,25 BaCl2 + NaHSO4 → BaSO4 + NaCl + HCl 0,25 NaHSO4 + NaHSO3 → Na2SO4 + SO2 + H2O 0,25 HCl + NaHSO3 → NaCl + SO2↑ + H2O (*) Học sinh có thể lập bảng phản ứng, viết PTHH và kết luận cũng cho điểm tương đương. 2. a. Giải thích sự hình thành A: H2SO4 (dac) C12H22O11  12C + 11 H2O (tỏa nhiệt) 0,25 C + 2H2SO4 (đặc nóng) CO2 + 2SO2 + 2H2O. Vậy hỗn hợp khí A gồm CO2 và SO2 b. Chứng minh sự có mặt của hai khí trong A, ta dẫn hỗn hợp khí lần lượt qua bình 1 đựng dung dịch Brom (dư) và bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 dư rồi thêm vài giọt dung dịch BaCl2 vào bình (1): Hiện tượng: Bình (1) brom nhạt màu, có kết tủa xuất hiện chứng tỏ hỗn hợp có SO2 0,25 SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr 0,25 H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl Bình (2) có kết tủa xuất hiện chứng tỏ có CO2: 0,25 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O c. Sự khác nhau giữa quá trình làm khô và quá trình than hóa: Quá trình làm khô là quá trình vật lý. Quá trình than hóa là quá trình hóa học. Câu VI 1. Giải thích: Để điều chế được khí C như bộ dụng cụ vẽ thì khí C 0,25 (2,0 điểm). phải có đặc điểm: nặng hơn không khí (M = 29) và không tác dụng với không khí. 0,25  có thể điều chế được các khí: Cl2, SO2, CO2, O2. - Phản ứng điều chế: 0,125 0,125 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O 0,125 Na SO + H SO  Na SO + SO  + H O 2 3 2 4 (loãng) 2 4 2 2 0,125 CaCO3 + 2HCl  2NaCl + CO2↑ + H2O MnO2 H2O2  H2O + 1/2O2↑ Các phương trình: 1,0 (1) 4FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 (2) SO2 + 2H2S 3 S + 2 H2O (3) S + O2 SO2 (4) H2S + NaOH NaHS + H2O (5) NaHS + NaOH Na2S + H2O (6) Na2S + FeCl2 FeS + 2NaCl (7) FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S (8) H2S + 4Cl2 + 4H2O H2SO4 + 8 HCl NHT_HSG10_HOA_01
7. Mỗi phương trình đúng được 0,125 điểm Câu VII + Gọi MCl2 là muối clorua ; X2Sn là công thức của muối sunfua. (2,0 điểm).  TH1 : Tạo kết tủa muối sunfua nMCl2 + X2Sn  nMS↓ + 2XCln 0,5 19 19 mol : → M 71 M 71 19 11,6 = M = 29,135 (loại) M 71 M 32  TH2 : Tạo kết tủa hiđroxit 0,5 nMCl2 + X2Sn + 2nH2O  nM(OH)2↓ + nH2S↑ + 2XCln 19 19 19 mol : → M 71 (M 71)n M 71 0,5 19 11,6 = M = 24 (Magie) M 71 M 34 0,5 19 22 + Theo giả thiết và phản ứng ta cũng có : = (24 71)n 2X 32n X = 39n n = 1 ; X = 39(kali) thỏa mãn. + Vậy hai muối đã cho là MgCl2 và K2S Câu VIII Qui đổi hỗn hợp sắt và oxit sắt thành Fe và O ta có sơ đồ: (2,0 điểm). Fe FeCl : a mol H : 0,08 mol + HCl: 0,8 mol  2 2 O FeCl : b mol H O 3 2 0,5 + Bảo toàn clo ta có: 2a + 3b = 0,8 (I) + Bảo toàn H 0,8 = 0,08.2 + 2nH2O 0,5 H2O = 0,32 mol; tiếp đó bảo toàn oxi nO ban đầu = 0,32 mol (*). + Khi X phản ứng với dung dịch AgNO3 dư ta có: FeCl : a mol AgCl: (2a+3b) mol 2 + AgNO dư  FeCl : b mol 3 Ag : a mol 0,5 3 + Theo sơ đồ và giả thiết ta có: 143,5.(2a + 3b) + 108a = 132,08 (II) 0,5 + Từ (I, II) ta có: a = b = 0,16 mol nFe ban đầu = a + b = 0,32 mol ( ) + Từ (*, ) m = mFe + mO = 23,04 gam. Câu IX a/ Ptpư: (2,0 điểm). 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2 (1) Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 (2) Cu + HCl  không phản ứng => 0,6 gam chất rắn còn lại chính là Cu: Gọi x, y lần lượt là số mol Al, Fe Ta có: 0,25 3x + 2y = 2.0,06 = 0,12 0,25 27x + 56 y = 2,25 – 0,6 = 1,65 => x = 0,03 (mol) ; y = 0,015 (mol) 0,5 0,6 => %Cu .100% 26,67% ; 2,25 56.0,015 %Fe= .100% 37,33% ; 2,25 NHT_HSG10_HOA_01
8. %Al = 36% b/ nHCl = 3x+2y = 0,12 mol ; nNaOH = 0,2V mol 0,25 n = 0,51 :102 = 0,005 mol Al2O3 Phương trình hóa học có thể xảy ra: 0,25 HCl + NaOH NaCl + H2O (5) 6HCl + Al O 2AlCl + 3H O (6) 2 3 3 2 0,25 2NaOH + Al2O3 2NaAlO2 + H2O (7) TH1: Xảy ra phản ứng (5) và (6) 0,25 nNaOH = 0,2V = 0,12 – 6. 0,005 = 0,09 mol V = 0,45 lít TH2: Xảy ra phản ứng (5) và (7) nNaOH = 0,2V = 0,12 + 0,005.2 = 0,13 mol V = 0,65 lít Câu X a. Các phương trình phản ứng: (2,0 điểm). *) Hỗn hợp X + H2SO4 đặc nóng: 2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6H2O (1) 0,25 2M + 2nH2SO4 M2(SO4)n + n SO2 + 2nH2O (2) Khí SO2 sinh ra tác dụng với dung dịch NaOH có thể xảy ra phản ứng: SO2 + NaOH NaHSO3 (3) 0,25 SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O (4) *) Hỗn hợp Y tan hết trong dung dịch HCl: 0,25 Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 (5) 2M + 2n HCl 2MCln + nH2 (6) *) Z tác dụng với dung dịch H SO loãng dư: 2 4 0,25 Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (7) 2M + n H2SO4 M2(SO4)n + nH2 (8) b. Tính V: 0,25 Ta có nNaOH = 0,5.0,2 = 0,1 mol Xét trường hợp xảy ra cả phản ứng (3) và (4), NaOH hết: Đặt n a(mol) ; n b(mol) SO2 (3) SO2 (4) nNaOH a 2b 0,1mol mchat tan 104.a 126.b 5,725gam 0,25 a = - 0,014 < 0 (loại) Xét trường hợp chỉ xảy ra phản ứng (4), NaOH có thể dư: Đặt n d(mol) n = 0,1 – 2d mol. SO2 (4) NaOH dư m chất tan = 126.d + 40.(0,1 - 2d) = 5,725 gam d = 0,0375 mol Vậy VSO2 = 0,0375 . 22,4 = 0,84 lít c. Đặt số mol Fe và M trong m gam X lần lượt là: x và y mol 3 n Theo (1) và (2) n x y 0,0375m o l SO2 2 2 (*) Theo đề bài, trong hỗn hợp Y có nFe = x mol; nM = 3y mol n Theo (5), (6) ta có n x .2y 0,0775mol H2 2 ( ) NHT_HSG10_HOA_01
9. Theo đề bài, trong hỗn hợp Z có nFe = 2x mol; nM = y mol 1 y Theo (7) và (8) có:nFeSO nFe 2xmol ; n n mol 4 M2 (SO4 )n 2 M 2 y Khối lượng muối: mmuối = 152.2x + (2M + 96n). = 5,605 gam 2 304.x + M.y + 48.ny = 5,605 gam ( ) Từ (*), ( ), ( ) ta có: x = 0,01; M.y = 0,405; n.y = 0,045 0,25 M M.y 0,405 9 n n.y 0,045 Xét: n 1 2 3 M (g/mol) 9 18 27 (loại) (loại) (M là Al) y = 0,015 mol. 0,25 Vậy kim loại M là Al và thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong X: 56x %m .100% 58,03% Fe(trongX) 56x 27y 27x %m .100% 41,97% Al(trongX) 56x 27y NHT_HSG10_HOA_01