Đề thi chọn học sinh giỏi môn hóa học 9 năm học: 2012 – 2013

PHÒNG GD & ĐT THANH LIÊM TRƯỜNG THCS LIÊM PHONG ĐỀ THI CHỌN HSG MÔN HÓA HỌC 9 NĂM HỌC: 2012 – 2013. Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1.( 2 điểm) Cho sơ đồ chuyển hóa của nguyên tố Fe (mỗi mũi tên là 1 phản ứng hóa học): H2SO4 (1) HCl đặc (2) Ba(OH)2 (3) (4) NaCl to (5) H2O (8) t0 (6) HCl (7) Fe Fe2(SO4)3 FeCl3 Fe Fe(OH)3 Fe2O3 Fe(OH)3 a. Hãy chỉ ra những chỗ đúng, sai, hoặc thiếu chính xác ở sơ đồ chuyển hóa trên và giải thích vì sao? b. Từ đó hãy chọn hóa chất, điều kiện (ở trên dấu mũi tên) thích hợp và viết PTHH thực hiện dãy chuyển hóa đúng. Câu 2. (2 điểm) a. Chỉ được dùng thêm 2 hóa chất tự chọn. Bằng phương pháp hóa học hãy phân biệt 5 chất bột chứa trong 5 lọ mất nhãn gồm: Mg(OH)2, Al2O3, Ca(NO3)2, Na2CO3, KOH. b. Hãy trình bày phương pháp hóa học để tách từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm BaCO3, CuO NaCl, CaCl2 sao cho khối lượng không thay đổi. Câu 3. (2 điểm) a. Trình bày nguyên tắc, nguyên liệu, các phản ứng chính xảy ra trong quá trình luyện gang. b. Tính khối lượng quặng manhetit (chứa 10% tạp chất trơ) cần dùng để sản xuất được 2 tấn gang chứa 5% cacbon. Biết hiệu suất quá trình đạt 90%. Câu 4. (2 điểm) Hòa tan 5,33 gam hỗn hợp 2 muối RCln và BaCl2 vào nước được 200 gam dung dịch X. Chia X thành 2 phần bằng nhau: Phần 1: Cho tác dụng với 100 g dung dịch AgNO3 8,5% thu được 5,74 g kết tủa X1 và dung dịch X2. Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được 1,165 gam kết tủa X3. a. Xác định tên kim loại R và công thức hóa học RCln. b. Tính nồng độ % các chất trong dung dịch X2 Câu 5. (2 điểm) Cho 12,9 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại Mg và Al vào trong bình đựng khí clo, nung nóng. Sau một thời gian ngừng phản ứng thu được 41,3 gam hỗn hợp chất rắn B. Cho toàn bộ chất rắn B tan vào trong 500 ml dung dịch HCl 1,2M thu được dung dịch C và V lít khí H2 (đktc). Dẫn V lít khí H2 này qua ống đựng 20 gam CuO nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn nặng 16,8 gam. Biết chỉ có 80% H2 phản ứng. a. Tính thành phần % khối lượng các chất trong hỗn hợp A. b. Tính nồng độ CM các chất trong dung dịch C( Giả sử thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể). Cho: H=1, O=16, Al=27, Ba=137, Mg=24,S=32, Fe=56, Cl=35,5, Ag = 108, Cu = 64, N= 14, C= 12 -------------Hết----------- Họ và tên : …………………………………………………Số báo danh: ………………………………. ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG HÓA HỌC 9 Câu Nội dung Điểm I 2.0 a (1) chưa chính xác vì : Nếu dung dịch H2SO4 loãng thì chỉ thu được FeSO4 Nếu H2SO4 đặc, nguội thì Fe bị thụ động hóa nên không xảy ra phản ứng. Do đó phải dùng dung dịch H2SO4 đặc, nóng 1.0 (2) Sai, vì HCl đặc dễ bay hơi nên không thể đẩy H2SO4 ra khỏi muối (3) Phản ứng xảy ra nhưng không nên dùng Ba(OH)2 vì tạo BaSO4 kết tủa lẫn với Fe(OH)3 (4) Sai, vì Fe(OH)3 là bazơ không tan nên không tác dụng với muối NaCl (5) đúng, vì Fe(OH)3 là bazơ không tan nên bị nhiệt phân (6) Sai, Fe2O3 không thể phân hủy thành Fe, cần có chất khử mạnh như H2, CO... (7) Sai, Vì phản ứng xảy ra chỉ thu được FeCl2 (8) sai, không thể chuyển hóa trực tiếp vì Fe2O3 không tan trong nước b (1) Chọn H2SO4 đặc, nóng 2Fe + 6 H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6 H2O 1.0 (2) Chọn BaCl2: Fe2(SO4)3 + 3 BaCl2 → 2FeCl3 + 3BaSO4 (3) Chọn NaOH Fe2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Fe(OH)3 + 3Na2SO4 (4) Chọn dd HCl: Fe(OH)3 + 3 HCl FeCl3 + 3 H2O (5) 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3 H2O to (6) Chọn CO hoặc H2 Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3 CO2 Fe2O3 + 3 H2 2Fe + 3 H2O (7) Chọn Cl2: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (8) không thể chuyển hóa trực tiếp II 2.0 a. b. - Cho các mẫu thử vào nước dư: + Hai mẫu thử không tan là Mg(OH)2 và Al2O3 ( nhóm 1) + Ba mẩu thử tan tạo thành 3 dung dịch là Ca(NO3)2 , Na2CO3, KOH ( nhóm 2) 1.0 1.0 - Nhỏ dung dịch HCl vào 3 mẫu thử của nhóm 2: + Mẩu nào có bọt khí thoát ra là Na2CO3 Na2CO3 + 2HCl → NaCl + CO2 + H2O. Ta biết lọ Na2CO3 +Lấy dung dịch Na2CO3 vừa nhận biết ở trên cho vào 2 dung dịch còn lại Mẫu nào có kết tủa trắng là Ca(NO3)2 , Không có hiện tượng gì là KOH.. Na2CO3 + Ca(NO3)2 → CaCO3 + 2NaNO3 - Nhỏ dung dịch KOH vừa nhận biết ở trên vào 2 mẩu thử rắn ở nhóm 1 Mẩu nào tan là Al2O3, không tan là Mg(OH)2 Al2O3 + 2KOH → 2KAlO2 + H2O - Cho (NH4)2CO3 vào dung dịch vừa thu được cho đến khi lượng kết tủa không tăng nữa, lọc kết tủa thu được CaCO3. (NH4)2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NH4Cl -Hòa tan CaCO3 trong dung dịch HCl: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Cô cạn dung dịch ta thu được CaCl2. - Lấy nước lọc có chứa NaCl, NH4Cl, (NH4)2 CO3 (dư) ở trên, Cho HCl vào đến khi không còn khí thoát ra: (NH4)2 CO3 + 2 HCl → 2 NH4Cl + CO2 + H2O Cô cạn dung dịch, nung ở nhiệt độ cao thu được NaClNH4Cl NH3 ↑ + HCl↑ - Cho hỗn hợp chất rắn BaCO3, CuO vào nước, sục CO2 vào tới dư: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 . Lọc kết tủa ta thu được CuO. Lấy dung dịch nước lọc đem cô cạn thu được BaCO3 Ba(HCO3)2 BaCO3 + CO2 + H2O III 2.0 a Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng CO khử các oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò cao 1.0 Nguyên liệu: Quặng sắt ( hemantit Fe2O3 hoặc manhetit Fe3O4), than cốc, không khí giàu oxi và chất phụ gia ( đá vôi...) Các phản ứng chính: - Tạo chất khử CO: C + O2 CO2 CO2 + C 2 CO - Khử oxit sắt: 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 hoặc 4 CO + Fe3O4 3 Fe + 4 CO2 - Tạo xỉ: CaCO3 CaO + CO2 CaO + SiO2 CaSiO3 b - Hàm lượng Fe trong gang: 100- 5 = 95 %. Khối lượng Fe có trong 2 tấn gang: 2 . 95% = 1,9 (tấn) Khối lượng Fe3O4 cần dùng để có 1,9 tấn Fe là: ( tấn). Khối lượng quặng manhetit chứa 10% tạp chất: . = (tấn) Vì hiệu suất chỉ đạt 90% nên khối lượng quặng đã lấy là: . ≈ 3,24 (tấn) 1.0 IV 2.0 a Gọi a,b là số mol của RCln và BaCl2 có trong 2,665 gam mỗi phần Phần 1: RCln + n AgNO3 → R(NO3)n + n AgCl (1) a an a an (mol) BaCl2 + 2 AgNO3 → Ba(NO3)2 + 2 AgCl (2) b 2b b 2b (mol) nAgCl = = 0,04 mol ð an + 2b = 0,04 Phần 2: BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 HCl (3) b b mol 2RCln + nH2SO4 → R2(SO4)n + 2nHCl (4) Từ phản ứng(3) cứ 1 mol BaCl2 chuyển thành 1 mol BaSO4 khối lượng muối tăng 25 gam. Từ phản ứng (4) cứ 2 mol RCln chuyển thành 1 mol R2(SO4) khối lượng tăng 12,5 n gam. Nhưng khối lượng X3 < m hỗn hợp muối ban đầu. Chứng tỏ (4) không xảy ra. → X3 là BaSO4 Số mol BaSO4 = = 0,005 mol ð b = 0,005 ð an = 0,03. mhh = a(MR + 35,5n) + 0,005. 208 = 2,665 ð aMR = 0,56 aMR / an = 0,56 / 0,03 ð MR = n 1 2 3 MR 18,7 37,3 56(Fe) Vậy R là kim loại sắt Fe. Công thức hóa học của muối: FeCl3 1.0 b. số mol AgNO3 phản ứng theo PTHH (1), (2)=. 0,04 mol số mol AgNO3 dư = 0,05 - 0,04 = 0,01 mol Dung dịch X2 gồm: Fe(NO3)3 ( 0,01 mol) ð m Fe(NO3)3 = 0,01. 142 = 1,42 g Ba(NO3)2 ( 0,005 mol) ð m Ba(NO3)2 = 0,005. 261=1,305 g AgNO3 dư (0,01 mol) ð m AgNO3 = 0,01 . 170 = 1,7 g mdd = + 100 - 5,74 =194,26 g C% Fe(NO3)3 = = 0,73% C% Ba(NO3)2 = = 0,671% C% AgNO3 = 1.0 V 2.0 a. Gọi x, y là số mol Mg, Al phản ứng với Cl2 theo phương trình hoá học: Mg + Cl2 MgCl2 x x mol 2Al + 3Cl2 2AlCl3 y 3y/2 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mA + mCl2 = mB ð mCl2 = 41,3 - 12,9 = 28,4 g ð nCl2 = ð x + 3y/2 = 0,4 ð 2x + 3y = 0,8 (1) Cho B vào dd HCl thấy có khí H2 thoát ra chứng tỏ kim loại còn dư gọi a, b là số mol Mg, Al có trong B Mg + 2 HCl MgCl2 + H2 a a 2Al + 6 HCl 2 AlCl3 + 3 H2 b 3b/2 nH2 = a + 3b/2 H2 + CuO Cu + H2O khối lượng chất rắn giảm đi chính là khối lượng oxi trong CuO bị khử ð mO = 20 - 16,8 = 3,2 gam Theo PTHH nH2pư = nCuO = nO = mol vì chỉ có 80% H2 tham gia phản ứng nên lượng H2 có trong V lít là ð a + 3b/2 = 0,25 2a +3b = 0,5 (2) Từ (1) và (2) ta có 2(a+x) + 3(b+ y) = 1,3 (4) trong hỗn hợp đầu nMg = (a + x), nAl = (b + y) mhh = 24( a + x) + 27 (b +y) = 12,9 (5) Từ (4), (5) ta có hệ PT: 2(a+x) + 3(b+ y) = 1,3 24( a + x) + 27 (b +y) = 12,9 Giải hệ Pt ta được (a + x) = 0,2 ; ( b + y) = 0,3 mMg = 0,2 . 24 = 4,8 gam mAl = 0,3 . 27 = 8,1 gam % mMg = %mAl = 1.5 b Ta có: nHClbđ = 0,5 . 1,2 = 0,6 mol , nHClpư = 2 nH2 = 2. 0,25 = 0,5 mol HCl dư. Trong dung dịch C nMgCl2 = nMg = 0,2 mol nAlCl3 = nAl = 0,3 mol nHCldư = 0,6 - 0,5 = 0,1 mol. Nồng độ mol các chất trong C CM MgCl2 = ; CM AlCl3 = ; CMHCl = 0,5 Hs có thể giải theo nhiều cách khác nhau, nếu đúng cho điểm tối đa câu đó .