Đáp án bài thi học sinh giỏi hóa học 9 tỉnh thanh hóa năm học 2007 - 2008

ĐÁP ÁN BÀI THI HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC 9 TỈNH THANH HÓA Năm học 2007 - 2008 Ngày thi 28-3-2008 Câu 1: 1- a/ A, B, C là quặng sắt, than cốc, đác vôi. D là oxi hoặc không khí giàu oxi. E, Ngân hàng, G là CO2, CO, N2. H là xỉ, I là gang. b/ Sự hình thành CO trong lò cao và phản ứng khử manhetit. C + O2 CO2 CO2 + C 2CO Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 2- a/ Khi ta thổi mạnh một luồng không khí vào bếp củi đang cháy, luồng không khí lạnh đột ngột đi vào có thể làm cho nhiệt độ trong bếp hạ xuống thấp hơn nhiệt độ cháy vì vậy ngọn lửa trong bếp có thể bị tắt. Khi ta thổi mạnh một luồng không khí vào bếp củi đang cháy, nếu nhiệt độ trong bếp không hạ thấp hơn nhiệt độ cháy thì ngọn lửa có thể bùng cháy mạnh hơn vì khi đó đã cung cấp thêm oxi cho quá trình cháy. b/ Các viên than tổ ong được chế tạo nhiều hàng lỗ xuyên dọc viên than nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc giữa than với oxi tạo điều kiện chi sự cháy xảy ra hoàn toàn. Còn khi nhóm bếp than tổ ong người ta thường úp thêm một ống khói cao lên miệng lò là nhằm ứng dụng hiện tượng đối lưu, nhằm mục đích hút không khí vào lò làm tăng nồng độ oxi, đồng thời đẩy khói ra khỏi lò nên quá trình cháy mạnh hơn. 3- - Các phương trình hóa học điều chế clo: 4HCl + MnO2 MnCl2 + 2H2O + Cl2 (1) 16HCl + 2KMnO4 2KCl + 2MnCl2 +8H2O + 5Cl2 (2) - Nếu khối lượng MnO2 và KMnO4 bằng nhau và bằng a gam: Theo (1): a/87 mol MnO2 điều chế được a/ 87 mol Cl2. Theo (2): a/158 mol KMNO4 điều chế được 2,5a/158 = a/63,2 (mol) Cl2 > a/87 Vậy dùng KMnO4 sẽ thu được nhiều khí Cl2 hơn so với cùng khối lượng MnO2. - Nếu số mol MnO2 và số mol KMnO4 bằng nhau: Theo (1): a mol MnO2 điều chế được amol Cl2 Theo (2): a mol KMnO4 điều chế 2,5a mol Cl2 Vậy dùng KMnO4 sẽ thu được nhiều khí Cl2 hơn so với cùng số mol MnO2. - Chọn chất nào để tiết kiệm được HCl: Theo (1): muốn điều chế được 1 mol Cl2 cần 4 mol HCl. Theo (2): muốn điều chế 1 mol Cl2 cần 16/5=3,2 mol HCl. Vậy muốn điều chế những thể tích Cl2 bằng nhau ta chọn KMnO4 sẽ tiết kiệm HCl. Câu 2: 1- Theo đề ra thì: A: CH4, B: C2H2, C: H2, D: C2H4, F: C2H5OH, G: CH3COOH, H: CH3COOC2H5, I: CH3COONa, L: Na. Phương trình hóa học: 2CH4 C2H2 + 3H2 C2H2 + H2 C2H4 C2H4 + H2O C2H5OH C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH 2CH3COOH +2Na 2CH3COONa + H2 2- Cấu tạo các đồng phân của C5H12 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3; CH3-CH(CH3)-CH2-CH3; CH3-C(CH3)2-CH3 Theo đề thì công thức cấu tạo đúng của A là CH3-C(CH3)2-CH3 Phương trình hóa học: CH3-C(CH3)2-CH3 + Cl2 CH3-C(CH3)2-CH2Cl + HCl 3- CaCO3 CaO CaC2 C2H2 C2H4C2H5OH C2H5OH CH3COOH C2H2 C4H4 C4H10 CH4 và CH2= CH- CH3 CH4 CH3Cl CH3OH HCOOH CH2=CH-CH3 CH2=CH-CH2Cl CH3-CH2-CH2Cl CH3-CH2-CH2OH C2H5-CHO C2H5-COOH Câu 3: Gọi M và MO là kim loại và oxit của nó. Khi nung hỗn hợp A ta có: MO + H2 M + H2O (1) MgO và Al2O3 không phản ứng. Hòa tan chất rắn trong HCl xảy ra các phản ứng: MgO + 2HCl MgCl2 + H2O (2) x mol x mol Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O (3) y mol 2y mol Dung dịch B chứa MgCl2 và AlCl3. Khi tác dụng với NaOH: AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl (4) MgCl2 + 2NaOH MgCl2 + 2NaCl (5) Nếu dư NaOH: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O (6) Biện luận: Có thể xảy ra 3 trường hợp thiếu, đủ, dư NaOH. * Thiếu NaOH: 13,9 6,8 => loại. * Đủ NaOH: Al(OH)3 không phản ứng. m (chất rắn sau khi nung) = 12,2 > 6,8 => Loại * Dư NaOH: Hai trường hợp: Khi nung kết tủa, ta được: 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O (7) 2x mol x mol Mg(OH)2 MgO + H2O (8) - Xác định tên kim loại: Khối lượng H2SO4 có trong 15,3 g dung dịch H2SO4 90% là 15,3.90/100 = 13,77 (g) Vậy khối lượng nước thoát ra từ (1) là 2,43 - 1,53 = 0,9 (g) hay 0,05 mol Chất rắn trong ống còn lại gồm M, MgO và Al2O3. Chỉ có MgO và Al2O3 tan trong HCl. Do đó, 3,2 g chất không tan là M. Theo (2): = => M = 3,2/0,05 = 64. Vậy kim loại cần tìm là Cu. - Xác định thành phần % khối lượng của A: + Trường hợp chất rắn sau khi nung gồm hai oxit: Đặt x, y lần lượt là số mol của MgO và Al2O3 có trong 16,5 g A, z là số mol Al2O3 trong hỗn hợp sau khi nung, ta có: = 0,0,05.80 = 4 (g) Vậy 40x + 102y = 16,2 - 4 = 12,2 (9) 40x + 102y = 6,08 (10) đã dùng 0,82.1 = 0,82 . Trong đó đã dùng 2x mol theo (2, 5), dùng 6z mol theo (4,7) => số mol NaOH dùng ở (6) là 0,82 - 2x - 6z Theo (4,6): = 1/4 . (0,82 -2x -6z) Vậy: (0,82-2x-6z)/4 + z = y (11) Giải hệ (9,10,11) được x= 0,05; y = 0,1; z = 0,04 Do đó khối lượng CuO là 4g = 0,05 .40 = 2 g =>. 12,35% m (CuO) = 4 => 24,69% m (Al2O3) => 62,96% + Trường hợp chất rắn sau khi nung chỉ 1 oxit MgO m(MgO) = 40x = 6,08 (13) Giải hệ (12,13) được x= 0,152 ; y = 0,06 n (NaOH) đã dùng 2x mol theo (2,5), dùng 8y theo (3,4,7): n(NaOH) = 2.0,152 + 8.0,06 = 0,784 < 0,82 thỏa mãn. Do đó khối lượng CuO ;à 4 g m(MgO) = 0,152. 40 = 6,08 g => 37.53% m(CuO) = 4g => 24,69% m(Al2O3) => 37,785 % Câu 4: 1- Đặt a, b lần lượt là số mol CxHy va H2 trong hỗn hợp A1. Số mol CO2 = 15,6/44= 0,4 Số mol Br2 = 32/160 = 0,2 Khi đốt A1: CxHy + (x+ y/4) O2 xCO2 + y/2H2O a 0,4 => ax = 0,4 (1) CxHy + mBr2 CxHyBr2m a 0,2 => am = 0,2 (2) Từ (1), (2) ta có x = 2m (3) * Biện luận: Vì hidrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường nên x 4. Từ (3) ta có: m= 1 => x = 2 m= 2 => x = 4 m =3 => x = 6 Khi x = 2, m=1 hỗn hợp A1 có H2 và C2H4 Khi x = 4, m= 2 hỗn hợp A1 có H2 và C4H6 Thành phần % các khí trong A1: + Hỗn hợp H2 và C2H4: n (C4H6) = a = 0,4/2 = 0,2 => 50% n (H2) = b = (6 - 28 . 0,2)/2 = 0,2 => 50% + Hỗn hợp H2 và C2H4: n (C4H6) = a = 0,4/4 = 0,1 n(H2) = b = (6 - 54 . 0,1) / 2 = 0,3 => 25% 2- Đặt a1 , b1 lần lượt là số mol của CzHk và H2 trong A2, ta có: (M. a1 + 2b1)/2.(a1 + b1) = 3 => Ma1 = 6a1 + 4b1 (1) Khi qua bột Ni nung nóng: CzHk + mH2 CzHk+2m Số mol đầu a1 b1 Số mol phản ứng a1 ma1 a1 Số mol sau phản ứng 0 b1-ma1 a1 Tỷ khối của hỗn hợp B so với H2 là: Hay Ma1 = 9a1 + 7b1 - 9ma1 (2) Từ (2): a- Khi m=1 => Ma1 = 7b1 (3) Từ(1,3): 6a1 + 4b1 = 7b1 => b1 = 2a1 (4) Thay (4) vào (1) hoặc (3) ta có: M = 7.2a1 /2a1 = 14 loại b- Khi m = 2 Ma1 = 7b1 -9a1 (5) Từ (1,5): 6a1 + 4b1 = 7b1 - 9a1 => b1 = 5a1 (6) Thay (6) vào (1) hoặc (5): M = (7.a1 - 9a1)/a1 = 26 (C2H2) Từ (6) ta có: a1/b1 = 1/5 => C2H2 chiếm 16,66%, H2 chiếm 83,33% c- Khi m=3: Biện luận tương tự có M= 38 loại vì = 3 phải có ít nhất 4 nguyên tử C nên M>38 d- Khi m = 4 biện luận tương tự m = 50. Công thức là C4H2 H - CC - CC - H (Đây chỉ là đáp án, phần biểu điểm đã lược bỏ, các bạn thông cảm - Anh Tình)