Đề thi chọn học sinh giỏi môn hoá học năm học 2008 – 2009 (thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề)

PHÒNG GD-ĐT CHÂU THÀNH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THCS LONG ĐỊNH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC NĂM HỌC 2008 – 2009 (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề) Bài 1: a) Khi cho hỗn hợp Al và Fe dạng bột tác dụng với dung dịch CuSO4, khuấy kĩ để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch của 3 muối tan và chất kết tủa. Viết các phương trình phản ứng, cho biết thành phần dung dịch và kết tủa gồm những chất nào? b) Khi cho một kim loại vào dung dịch muối có thể xảy ra những phản ứng hoá học gì ? Giải thích ? Bài 2: Có thể chọn những chất nào để khi cho tác dụng với 1 mol H2SO4 thì được: a) 5,6 lít SO2 b) 11,2 lít SO2 c) 22,4 lít SO2 d) 33,6 lít SO2 Các khí đo ở đktc. Viết các phương trình phản ứng Bài 3: Đốt cháy một ít bột đồng trong không khí một thời gian ngắn. Sau khi kết thúc phản ứng thấy khối lượng chất rắn thu được tăng lên khối lượng của bột đồng ban đầu. Hãy xác định thành phần % theo khối lượng của chất rắn thu được sau khi đun nóng Bài 4: a) Cho oxit kim loại M chứa 65,22% kim loại về khối lượng. Không cần biết đó là kim loại nào, hãy tính khối lượng dung dịch H2SO4 19,6% tối thiểu cần dùng để hoà tan vừa hết 15 g oxit đó b) Cho 2,016g kim loại M có hoá trị không đổi tác dụng hết với oxi, thu được 2,784g chất rắn. hãy xác định kim loại đó Bài 5: Cho 10,52 g hỗn hợp 3 kim loại ở dạng bột Mg, Al, Cu tác dụng hoàn toàn với oxi, thu được 17,4 g hỗn hợp oxit. Hỏi để hoà tan vừa hết lượng hỗn hợp oxit đó cần dùng ít nhất bao nhiêu ml dung dịch HCl 1,25M Bài 6: Có 2 chiếc cốc trong mỗi chiếc cốc có 50g dung dịch muối nitrat của một kim loại chưa biết. Thêm vào cốc thứ nhất a (g) bột Zn, thêm vào cốc thứ hai cũng a (g) bột Mg, khuấy kĩ các hỗn hợp để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Sau khi kết thúc các phản ứng đem lọc để tách các kết tủa từ mỗi cốc, cân khối lượng các kết tủa đó, thấy chúng khác nhau 0,164 g. Đem đun nóng các kết tủa đó với lượng dư HCl, thấy trong cả 2 trường hợp đều có giải phóng H2 và cuối cùng còn lại 0,864 g kim loại không tan trong HCl dư Hãy xác định muối nitrat kim loại và tính nống độ % của dung dịch muối này ( Cho: H = 1, C = 12, O = 16, Mg = 24, Zn = 65, Fe = 56, Al = 27, S = 32, Cu = 64) ĐÁP ÁN Bài 1: a) Thứ tự hoạt động của các kim loại Al > Fe > Cu Ba muối tan là Al2(SO4)3, FeSO4 và CuSO4 còn lại 2Al + 3CuSO4Al2(SO4)3 + 3Cu Fe + CuSO4FeSO4 + Cu Dung dịch gồm: Al2(SO4)3, FeSO4, CuSO4 còn dư. Kết tủa chỉ lả Cu với số mol bằng số mol CuSO4 ban đầu b) Xét 3 trường hợp có thể xảy ra: - Nếu là kim loại kiềm, Ca, Ba: Trước hết các kim loại này tác dụng với nước củadung dịch cho bazơ kiềm, sau đó bazơ kiềm tác dụng với muối tạo thành hiđroxit kết tủa Ví dụ: Na + dd CuSO4 : Na + H2O NaOH + H2 2NaOH + CuSO4Cu(OH)2 + Na2SO4 - Nếu là kim loại hoạt động hơn kim loại trong muối thì sẽ đẩy kim loại của muối ra khỏi dung dịch Ví dụ: Zn + FeSO4ZnSO4 + Fe - Nếu kim loại yếu hơn kim loại của muối: phản ứng không xảy ra Ví dụ Cu + FeSO4 không phản ứng Giải thích: Do kim loại mạnh dễ nhường điện tử hơn kim loại yếu, còn ion của kim loại yếu lại dễ thu điện tử hơn Bài 2: a) nSO2 = = 0,25 mol nH2SO4 : nSO2 = 1 : 0,25 = 4 : 1 2FeO + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O b) nH2SO4 : nSO2 = 2 : 1 Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O c) nH2SO4 : nSO2 = 1 : 1 C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 + 2H2O d) nH2SO4 : nSO2 = 2 : 3 S + 2H2SO4 3SO2 + 2H2O Bài 3: 2Cu + O2 2CuO 128g 32g 160g Như vậy khi phản ứng oxi hoá Cu xảy ra hoàn toàn thì khối lượng chất rắn thu được tăng lên: =. Theo đầu bài, sau phản ứng khối lượng chất rắn thu được tăng lên 1/6 khối lượng Cu ban đầu, tức là Cu chưa bị oxi hoá hết, thu được hỗn hợp gồm CuO và Cu còn dư Giả sử làm thí nghiệm với 128g Cu. Theo đề bài số g oxi đã phản ứng là: = 21,333g Theo PTHH của phản ứng số g Cu đã phản ứng với oxi và số g CuO được tạo thành là: mCu = 21,333 = 85,332g ; mCuO = . 21,333 = 106,665g Số g Cu còn lại là: 128 – 85,332 = 42,668g %Cu = . 100 = 28,57% ; %CuO = 71,43% Bài 4: a) Đặt kim loại và khối lượng mol nguyên tử của nó là M, hoá trị n. Theo đề bài ta có: = 0,6522M = 15n M2On = 2M = 16n = 46n (g) M2On + nH2SO4M2(SO4)n + nH2O Theo phản ứng để hoà tan 1 mol oxit (tức 46n)g cần n mol H2SO4. Để hoà tan 15g oxit cần .15 = 0,3261 mol H2SO4 mdd = .0,3261 . 98 = 163,05g b) Đặt kí hiệu kim loại và khối lượng mol nguyên tử của nó là M, hoá trị n ta có: 4M + nO2 2M2On M = 21n . Xét bảng: với n = 1, 2, 3 n 1 2 3 M 21 42 63 Với số liệu đề bài đã cho không có kim loại nào tạo nên oxit có hoá trị từ 1 đến 3 thoả mãn cả. Vậy M phản ứng với oxit theo 2 hoá trị, thí dụ: theo hoá trị 2 và 3 (hoá trị 8/3). Như đã biết: Fe tạo Fe3O4, Mn tạo Mn3O4, Pb tạo Pb3O4. Vì vậy khi n = 8/3 M = 56 Kim loại chính là Fe và oxit là Fe3O4 Bài 5: Đặt x, y, z là số mol của Mg, Al, Cu trong 10,52g hỗn hợp 2Mg + O2 2MgO x 0,5x x 4Al + 3O2 2Al2O3 y 0,75y 0,5y 2Cu + O2 2CuO z 0,5z z MgO + 2HClMgCl2 + H2O x 2x Al2O3 + 6HCl2AlCl3 + 3H2O 0,5y 3y CuO + 2HCl CuCl2 + H2O z 2z Từ các PTPƯ trên ta thấy số mol khí oxi tác dụng với kim loại luôn bằng ¼ số mol axit đã dùng để hoà tan vừa hết lượng oxit kim loại được tạo thành. Theo đầu bài số mol oxi đã tác dụng với các kim loại để tạo thành hỗn hợp oxit là: = 0,125mol Số mol HCl cần dùng hoà tan vừa hết lượng hỗn hợp oxit đó: 0,125 . 4 = 0,86 mol Thể tích dung dịch HCl 1,25M cần dùng: = 0,688 lít Bài 6: Đặt kim loại tạo muối nitrat là M, hoá trị n. Các PTPƯ xảy ra trong 2 cốc là: nZn + 2M(NO3)n nZn(NO3)n + 2M (1) nMg + 2M(NO3)n nMg(NO3)n + 2M (2) Đặt số mol muối M(NO3)n trong mỗi cốc là x Số mol Zn và Mg: nZn = ; nMg =nMg > nZn Khối lượng kết tủa ở cốc nhúng thanh Zn là: xM + a - Khối lượng kết tủa ở cốc nhúng thanh Mg là: xM + a - (xM + a - ) – (xM + a - ) = 32,5nx – 12nx = 0,164 20,5nx = 0,164 nx = 0,008 Khi cho kết tùa tác dụng lần lượt với dung dịch HCl dư, thấy giải phóng hiđrô chứng tỏ Mg, Zn dư, cuối cùng còn lại 0,864g kim loại không tan là M với số mol là x Mx = 0,864 ; nx = 0,008 M = 108n. Xét bảng: n 1 2 3 M 108 216 324 Ag loại loại Vậy kim loại M là: Ag ; nAg = 0,008 C% = . 100 = 2,72%