Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 10 THPT - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Dương (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 10 THPT - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Dương (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT HẢI DƯƠNG NĂM HỌC 2015 - 2016 MÔN THI: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ CHÍNH THỨC Ngày thi: 06/4/2016 (Đề thi gồm : 02 trang) Câu I: (2,0 điểm) 1. Cho 5 nguyên tố A, X, Y, Z, T theo thứ tự thuộc 5 ô liên tiếp nhau trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có số hiệu nguyên tử tăng dần. Tổng số hạt mang điện trong 5 nguyên tử của 5 nguyên tố trên bằng 100. a) Xác định 5 nguyên tố đã cho. b) Sắp xếp bán kính của các nguyên tử và ion sau theo chiều tăng dần (có giải thích): A2-; X-; Z+; T2+; Y. 2. Trong tự nhiên, nguyên tố Clo có 2 đồng vị là 35Cl và 37Cl. Nguyên tử khối trung 35 bình của Clo là 35,5. Trong hợp chất HClO x, 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) Câu II: (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; - 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. Trong khí thải công nghiệp và khí thải của các động cơ đốt trong (ô tô, xe máy) có chứa lưu huỳnh đioxit. Khí lưu huỳnh đioxit là một trong những khí chủ yếu gây ra mưa axit. Mưa axit phá hủy những công trình, tượng đài làm bằng đá, bằng thép. Bằng kiến thức hóa học hãy giải thích cho vấn đề nêu trên? 3. Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a) Na2SO3 + NaHSO4 + KMnO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O b) FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O c) Cu + H2SO4 (đặc,nóng) → CuSO4 + SO2 + H2O d) Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O Câu III: (2,0 điểm) 1. Hòa tan 15,92 gam hỗn hợp 2 muối NaX, NaY vào nước thu được dung dịch A (X, Y là 2 nguyên tố Halogen có trong tự nhiên và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong Bảng tuần hoàn). Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch AgNO 3 (dư), thu được 28,67 gam kết tủa (các phản ứng xảy ra hoàn toàn). Tìm 2 nguyên tố X, Y và tính thành phần % về khối lượng của hai muối trong hỗn hợp ban đầu. 2. Cho V lít khí SO2 (đktc) hấp thụ vào 350ml dung dịch X gồm KOH 2M và Ba(OH)2 aM, sau phản ứng thu được 86,8 gam kết tủa. Mặt khác, hấp thụ 3,25V lít khí SO 2 (đktc) vào 350ml dung dịch X ở trên, cũng thu được 86,8 gam kết tủa. Tính giá trị của a và V?
2. Câu IV: (2,0 điểm) 1. Nhiệt phân 98 gam KClO 3 (có xúc tác MnO2), sau một thời gian thu được 93,2 gam chất rắn và khí A. Cho toàn bộ lượng khí A phản ứng hết với hỗn hợp kim loại X gồm Mg, Fe thu được hỗn hợp chất rắn Y cân nặng 15,6 gam. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp Y bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu được 0,56 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S+6). Tính thành phần % khối lượng của Mg trong hỗn hợp X. 2. Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, 7 thu được 2,24 lít khí SO (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S +6) và còn gam kim loại 2 50 không tan. Cho toàn bộ lượng kim loại không tan tác dụng hết với dung dịch HCl (lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng) được dung dịch A. Dung dịch A tác dụng hết với dung dịch chứa tối đa 0,064 mol KMnO4 đun nóng (đã axit hóa bằng H2SO4 dư). a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. b) Tính giá trị của m và thành phần % khối lượng các chất trong hỗn hợp X? Câu V: (2,0 điểm) Cho A là dung dịch NaOH aM; B là dung dịch chứa hỗn hợp HCl bM và H 2SO4 cM. Trộn A với B theo tỉ lệ thể tích tương ứng là 5 : 2, thu được dung dịch C không làm đổi màu quỳ tím. Cô cạn 700ml dung dịch C, thu được 30,5 gam muối khan. Mặt khác, đem hòa tan 5,4 gam một kim loại R vào 300ml dung dịch B, thu được dung dịch D và 6,72 lít khí H2 (đktc). Để trung hòa axit dư trong dung dịch D, cần vừa đủ 150ml dung dịch A. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, coi thể tích dung dịch không thay đổi khi pha trộn. 1. Xác định kim loại R đã dùng. 2. Tính giá trị của a, b, c? - Cho biết nguyên tử khối trung bình của các nguyên tố: H = 1; C =12; N = 14; O = 16; P = 31; S = 32; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Na = 23; K = 39; Mg = 24; Al = 27; Ca = 40; Ba = 137; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Mn = 55. - Cho biết số hiệu nguyên tử của một số nguyên tố: 1H; 2He; 3Li; 4Be; 5B; 6C; 7N; 8O; 9F; 10Ne; 11Na; 12Mg; 13Al; 14Si; 15P; 16S; 17Cl; 18Ar; 19K; 20Ca; 21Sc; 22Ti; 23V; 24Cr; 25Mn; 26Fe. - Học sinh không được sử dụng tài liệu, kể cả Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Hết Họ và tên thí sinh: . Số báo danh: Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: .
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM HẢI DƯƠNG ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2015 - 2016 MÔN THI: HÓA HỌC (Hướng dẫn chấm gồm : 5 trang) (*) Hướng dẫn chung: - Học sinh có thể làm bài theo cách khác, nếu đúng và lập luận chặt chẽ vẫn cho điểm tối đa. - Nếu giải toán có sử dụng tỉ lệ của PTHH mà cân bằng sai phương trình thì không cho điểm phần giải toán đó. - Nếu bài làm học sinh viết thiếu điều kiện phản ứng, thiếu đơn vị (mol, g, l ) thì giáo viên chấm linh động để trừ điểm. - Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm. (*) Đáp án và thang điểm: Câu Ý Đáp án Điểm Gọi số hạt proton của A là p của X là p+1; của Y là p+2; của Z là p+3; của T là p+4 => 0,5 Theo bài ra ta có: 10p + 20 = 100 => p = 8. => A là 8O ; X là 9F ; Y là 10Ne ; Z là 11Na ; T là 12Mg Cấu hình e của A: 1s2 2s2 2p4 Do A +2e A2- => Cấu hình e của A2- là 1s2 2s2 2p6 Cấu hình e của X: 1s2 2s2 2p5 Do X + e X- => Cấu hình e của X - là 1s2 2s2 2p6 1 Cấu hình e của Y: 1s2 2s2 2p6 0,25 (1,0 Cấu hình e của Z: 1s2 2s2 2p63s1 Do Z Z+ +1e => Cấu hình e của điểm) Z+ là 1s2 2s2 2p6 Cấu hình e của T: 1s 2 2s2 2p63s2 Do T T2+ +2e => Cấu hình e của T2+ là 1s2 2s2 2p6 Do A2-, X-, Y, Z+, T2+ đều có cùng cấu hình e (lớp vỏ giống nhau) I nhưng điện tích hạt nhân của chúng lần lượt là 8+, 9+, 10+, 11+, 12+ 0,25 Khi lực hút của hạt nhân càng lớn thì bán kính càng nhỏ => Bán kính nguyên tử, ion biến đổi theo thứ tự sau: T2+ x= 75. 0,5 100 2 Chọn số mol của HClOx = 1 mol => nCl = 1 mol (1,0 => số mol nguyên tử 35Cl = 0,75 mol. điểm) Theo bài ta có: 0,75.35 0,5 %m 35Cl = = 0,2612 => x= 4. 1.(1 35,5 16x) CTPT hợp chất là : HClO4
4. A + B có kết tủa A hoặc B có thể là NaHSO4 hoặc BaCl2 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 1 A + D không có hiện tượng gì BaCl 2 không tác dụng với HCl (thỏa mãn). (0,5 Phương trình hóa học: điểm) BaCl2 + NaHSO4 → BaSO4 ↓+ NaCl + HCl 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. - Lưu huỳnh đioxit tác dụng với khí Oxi và hơi nước trong không khí tạo ra axit sunfuric (xúc tác là oxit kim loại có trong khói, bụi 0,25 2 hoặc ozon) : 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 (0,5 Axit H2SO4 tan vào nước mưa tạo thành mưa axit. điểm) - Mưa axit phá hủy các công trình, tượng đài bằng đá, thép: H SO + CaCO → CaSO + CO + H O 0,25 II 2 4 3 4 2 2 H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2 a) 5Na2SO3 + 6NaHSO4 + 2KMnO4 → 8Na 2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 4 6 S S 2e 5 7 2 Mn 5e Mn 2 b) (5x-2y) FeO + (16x-6y) HNO3 (5x-2y) Fe(NO3)3 + NxOy + (8x-3y)H2O. 3 Fe+2 → Fe+3 + 1e . (5x-2y) (1,0 xN+5 + (5x-2y)e → xN+2y/x . 1 1,0 t0 điểm) c) Cu + 2H2SO4 (đ)  CuSO4 + SO2 + 2H2O Cu0 → Cu+2 + 2e x 1 S+6 + 2e → S+4 x 1 d) 3Mg + 8HNO3 → 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3x Mg0 → Mg+2 + 2e 2x N+5 +3e → N+2 (*) 0,25 điểm/PT; nếu không viết các quá trình oxh, khử thì trừ nửa số điểm. Muối Halogenua tác dụng với AgNO3 tạo kết tủa gồm có muối clorua, bromua hoặc iotua; muối florua không tác dụng. TH1: Chỉ có 1 muối halogenua tạo kết tủa với dd AgNO 3 2 muối 0,25 halogenua là NaF và NaCl 1 NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl ↓ III (1,0 Kết tủa là AgCl nNaCl bđ = nAgCl = 28,67/143,5 ≈ 0,2 mol điểm) mNaCl bđ = 11,7g X, Y là F và Cl 0,25 %mNaCl 73,5%; %mNaF 26,5%. TH2: Cả 2 muối halogenua đều tạo kết tủa với dd AgNO . 3 0,25 Gọi CT chung của 2 muối là NaX .
5. Phản ứng: NaX AgNO3 Ag X  NaNO3 15,92 28,67 Ta có: 23 + = 108 + => = 83,13 => hai nguyên tố X, Y là Br và I. CT 2 muối: NaBr và NaI. Đặt nNaBr=x, nNaI=y 188x+235y=28,67 và 103x+150y=15,92 x=0,14; y=0,01 (mol) 0,25 0,14.103 %m .100% 90,58%;%m 9,42%. NaBr 15,92 NaI Các phản ứng có thể xảy ra : SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 ↓ + H2O (1) SO + 2KOH → K SO + H O (2) 2 2 3 2 0,25 SO2 + K2SO3 + H2O → 2KHSO3 (3) SO2 + BaSO3 + H2O → Ba(HSO3)2 (4) Số mol: nKOH = 0,7mol; nBa(OH)2 = 0,35a mol; nBaSO3 = 0,4mol Ta thấy: Pư (1) kết tủa tăng dần đến cực đại; Pư (2), (3) kết tủa không đổi; Pư (4) kết tủa tan dần => Có 2 trường hợp xảy ra. TH1: Kết tủa thu được là giá trị cực đại => Ở cả 2 thí nghiệm: Ba(OH)2 phản ứng hết; chưa có phản ứng (4) 2 Ta có: khi xong (1) => nSO2 = nBa(OH)2 = nBaSO3 = 0,4mol; 0,25 Khi xong (1), (2), (3) => nSO2 = 0,4 + 0,7 = 1,1mol (1,0 => 0,4 ≤ nSO2 ≤ 1,1 điểm) Đặt số mol SO2 trong V lít là x mol => trong 3,25V lít là 3,25x mol => 0,4 ≤ x ≤ 1,1 và 0,4 ≤ 3,25x ≤ 1,1 (loại) TH2: Kết tủa thu được chưa đạt cực đại => Ở thí nghiệm 1: Ba(OH)2 dư, SO2 hết, chỉ xảy ra phản ứng (1) Ở thí nghiệm 2: Cả Ba(OH) 2 và SO2 hết; Xảy ra phản ứng (1), 0,25 (2), (3) xong; (4) xảy ra một phần. - TN1: Theo (1) nSO2 = nBaSO3 = 0,4mol => V = 8,96 lít - TN2: Theo (1), (2), (3) => nSO2 = nBa(OH)2 + nKOH = 0,35a +0,7 Theo (4) => n = n - n = 0,35a - 0,4 SO2 BaSO3 max BaSO3 thu được 0,25 => (0,35a + 0,7) + (0,35a - 0,4) = 0,4.3,25 = 1,3 => 0,7a = 1 => a = 10/7 (M) 푡0, 푛 2 Phản ứng nhiệt phân: 2KClO3 2KCl + 3O2 - Khí A là O , ta có: 2 0,25 m = 98 – 93,2 = 4,8(g); n 0,15(mol) O2 O2 mkim loại= 15,6 – 4,8 = 10,8 (g) 1 Theo PP bảo toàn e 2+ 2- IV (1,0 Mg → 2e + Mg O2 + 4e → 2O điểm) x 2x (mol) 0,15 0,6 (mol) 0,25 Fe → 3e + Fe3+ S+6 + 2e → S+4 y 3y (mol) 0,05 0,025(mol) 24x 56y 10,8 Bảo toàn e ta có hệ: 0,25 2x 3y 0,65
6. x 0,1; y 0,15 mMg 0,1.24 2,4g 2,4 0,25 % m .100% 22,22% Mg 10,8 Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư. =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO4. PTHH các phản ứng : 0,25 2Fe + 6H2SO4 đ,nóng → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (1) 2Fe3O4 + 10H2SO4đ,nóng → 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (2) Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 (3) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (4) 10HCl + 2 KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Cl2 + 8 H2O 0,25 (5) 10FeCl2 + 6 KMnO4 + 24H2SO4 → 3K 2SO4 + 6MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 24 H2O (6) Gọi số mol Fe dư là a mol Theo (4) ta có : nHCl phản ứng = 2a (mol) 2 => nHCl dư = 0,2a (mol) 0,25 Dung dịch A thu được, tác dụng với dung dịch KMnO /H SO (1,0 4 2 4 Theo các phản ứng (5), (6) => nKMnO = 0,64a = 0,064 => a= 0,1 điểm) 4 mFe dư= 5,6 gam = 7m/ 50 => m = 40 (gam) Gọi số mol Fe, Fe3O4 phản ứng ở (1), (2), (3) là x, y Ta có 56 x + 232y = 40- 5,6 = 34,4 (7) Số mol SO2 = 0,1mol 0,25 Các quá trình: Fe0  Fe+2 + 2e S+6 +2e S+4 Mol : x 2x mol: 0,2 0,1 3Fe+8/3+ 2e 3Fe+2 Mol: 3y 2y Theo định luật bảo toàn electron ta có : 2x = 2y + 0,2 (8) Từ (7) và (8) ta giải ra được : x = 0,2 và y = 0,1 Khối lượng sắt ban đầu : mFe bđ = 0,2. 56 + 5,6 = 16,8 gam %m => %mFe= 42% ; Fe3O4 = 58%. Kim loại R tác dụng với axit tạo H2: (gọi n là hóa trị của R) 2R + 2nHCl → 2RCln + nH2 (1) 0,5 2R + nH2SO4 → R2(SO4)n + nH2 (2) 1 Ta có: nH2 = 0,3 mol 5,4 (1,0 Theo các phản ứng (1), (2) => .n 0,6 => R = 9n V điểm) R 0,5 Thử n = 1; 2; 3 => kim loại R là Al (thỏa mãn với n = 3). (*) Học sinh có thể viết quá trình và dùng bảo toàn mol e cũng cho điểm tương đương. 2/ Phản ứng trung hòa axit bằng kiềm: 2 NaOH + HCl → NaCl + H2O (3) (1,0 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O (4)
7. điểm) (*) Thí nghiệm 1: Trộn A với B tỉ lệ thể tích 5:2 - Dung dịch C không đổi màu quỳ tím => Phản ứng vừa đủ - V dd C = 700ml => VA = 500ml; VB = 200ml 0,25 => nNaOH = 0,5a; nHCl =0,2b; nH2SO4 = 0,2c (mol) Theo PƯ (3), (4) ta có: 0,5a = 0,2b + 0,4c (5) Tổng m = 0,5a.23 + 0,2b.35,5 + 0,2c.96 = 30,5 muối 0,25 => 11,5a + 7,1b + 19,2c = 30,5 (6) (*) Thí nghiệm 2: Dung dịch B tác dụng với kim loại R thu dung dịch D, trung hòa dung dịch D bằng dung dịch A. Ta có: nH2 = 0,3mol VB = 300ml => nHCl =0,3b; nH2SO4 = 0,3c (mol) VA =150ml => nNaOH = 0,15a mol 0,25 Theo các phản ứng ta có: nNaOH ở (3) + 2nH2 ở (1) = nHCl; nNaOH ở (4) + 2nH2 ở (2) = 2nH2SO4 => nNaOH + 2nH2 = nHCl + 2nH2SO4 => 0,15a + 0,6 = 0,3b + 0,6c (7) Giải hệ (5), (6), (7) ta được kết quả: a = 1; b = 2; c = 0,25. (*) Cách giải khác: có thể dùng PT dạng ion hoặc đặt công thức 0,25 chung của axit là HX