Đề thi chọn HSG Hóa 9 cấp huyện năm 2009-2010

ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh ………………. KÌ THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN Năm học: 2009 – 2010 Môn thi: Hóa Học Lớp 9 – THCS Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có 4 câu, gồm 01 trang. Câu 1(5,5 điểm) 1. Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau (Mỗi mũi tên là một phương trình hóa học) FeFeCl3FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3Fe3O4FeSO4 2. Có một hỗn hợp bột các oxit: K 2O, Al2O3, BaO. Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp các oxit trên. 3. Dùng dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol FeSO4. Xét 3 thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 3 muối Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 2 muối Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 1 muối a) Tìm mối quan hệ của a, b, c trong từng thí nghiệm. b) Nếu a = 0,2; b = 0,3 và số mol của Mg là 0,4 thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là bao nhiêu? Câu 2(5,5 điểm) 1. Một hợp chất hữu cơ công thức có dạng C xHyOz (x  2) tác dụng được với NaOH. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết phương trình hóa học xảy ra giữa các chất trên với NaOH. 2. Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các bình khí sau: H 2, CH4, C2H4, CO2, SO2. Viết phương trình hóa học xảy ra. 3. Axit A là chất rắn, màu trắng, dễ tan trong nước. Oxit B tác dụng với dung dịch của A tạo nên hợp chất C màu trắng, không tan trong nước.Khi nung chất C với cát và than ở nhiệt độ cao thu được đơn chất có trong thành phần của A. Xác định công thức của A, B, C và viết các phương trình hóa học. Câu 3(4,5 điểm) Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại nhóm IIA thuộc hai chu kì kế tiếp trong bảng tuần hoàn. Hòa tan 3,6 gam hỗn hợp X bằng dung dịch HNO 3 dư, thu được khí Y. Cho toàn bộ lượng khí Y hấp thụ hết bởi dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 7,88 gam kết tủa. a) Hãy xác định công thức của hai muối và tính thành phần % về khối lượng của mỗi muối trong X. b) Cho 7,2 gam hỗn hợp X và 6,96 gam FeCO 3 vào một bình kín chứa 5,6 lít không khí (đktc). Nung bình ở nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Z. Tính thành phần % theo số mol của các chất trong Z. c) Tính thể tích dung dịch HNO3 2M tối thiểu cần dùng để hòa tan hết hỗn hợp chất rắn thu được sau khi nung. Giả sử trong không khí oxi chiếm 1/5 và nitơ chiếm 4/5 về thể tích. Câu 4 (4,5 điểm) 1. Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng nước vôi trong dư. Sau khi kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 10,8 gam và bình 2 tăng 17,6 gam. Xác định công thức phân tử của A và viết công thức cấu tạo có thể có của A. 2. A là rượu đa chức có công thức R(OH) n (với R là gốc hidrocabon). Cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với natri dư thu được 5,6 lít H 2 (đktc). Xác định công thức phân tử của A, biết phân tử khối của A là 92 đvC. ĐÁP ÁN Câu 1 (5,5 điểm). 1. Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau (Mỗi mũi tên là một phương trình hóa học) FeFeCl3FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3Fe3O4FeSO4 Các phương trình hóa học thực hiện sơ đồ chuyển hóa. 3Fe + 3Cl2  2FeCl3 2FeCl3 + Fe  3FeCl2 FeCl2 + 2NaOH  Fe(OH)2 + 2NaCl 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2  4Fe(OH)3 2Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O 3Fe2O3 + H2  2Fe3O4 + H2O Fe3O4 + 4H2SO4 loãng  FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O 2. Có một hỗn hợp bột các oxit: K 2O, Al2O3, BaO. Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng từng kim loại ra khỏi hỗn hợp các oxit trên. Hòa tan hỗn hợp oxit vào nước dư. K2O + H2O  2KOH BaO + H2O  Ba(OH)2 Lọc phần chất rắn không tan đem điện phân nỏng chảy có mặt xúc tác criolit thu được nhôm. 2Al2O3 đpnc, criolit 4Al + 3O2 Xử lí nước lọc bằng khí CO2 dư. Ba(OH)2 + CO2  BaCO3 + H2O 2KOH + CO2  K2CO3 + H2O Lọc kết tủa hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn dung dịch thu được. Đem chất rắn sau khi cô cạn điện phân nóng chảy thu được Ba. BaCO3 + 2HCl  BaCl2 + H2O + CO2 BaCl2 đpnc Ba + Cl2 Dung dịch thu được sau khi lọc kết tủa cho tác dụng với dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn dung dịch thu được. Đem chất rắn sau khi cô cạn điện phân nóng chảy thu được K. K2CO3 + 2HCl  2KCl + H2O + CO2 2KCl đpnc 2K + Cl2 3. Dùng dung dịch A chứa a mol CuSO4 và b mol FeSO4. Xét 3 thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Thêm c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 3 muối Thí nghiệm 2: Thêm 2c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 2 muối Thí nghiệm 3: Thêm 3c mol Mg vào dung dịch A, sau phản ứng thu được dung dịch 1 muối a) Tìm mối quan hệ của a, b, c trong từng thí nghiệm. Các phản ứng có thể xảy ra: CuSO4 + Mg  MgSO4 + Cu (1) FeSO4 + Mg  MgSO4 + Fe (2) - TN1: Sau phản ứng thu được dung dịch 3 muối chứng tỏ Mg phản ứng hết, FeSO 4 chưa phản ứng, CuSO4 còn dư, chỉ sảy ra phản ứng (1) => c < a - TN2: Sau phản ứng thu được dung dịch 2 muối chứng tỏ Mg phản ứng hết, CuSO 4 phản ứng hết, FeSO4 chưa phản ứng xảy ra phản ứng (1) hoặc còn dư xảy ra 2 phản ứng =>a + b > 2c  a - TN3: Sau phản ứng thu được 1 dung dịch muối chứng tỏ CuSO 4 và FeSO4 phản ứng hết, Mg phản ứng hết hoặc còn dư, xảy ra 2 phản ứng. => 3c  a + b b) Nếu a = 0,2; b = 0,3 và số mol của Mg là 0,4 thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là bao nhiêu? Theo (1) nMg = nCu = nCuSO4 = 0,2 mol => mCu = 0,2.64 = 12,8 gam Theo (2) nFe = nMg (dư) = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol => mFe = 0,2.56 = 11,2 gam mChất rắn = 12,8 + 11,2 = 24 gam Câu 2(5,5 điểm) 1. Một hợp chất hữu cơ công thức có dạng C xHyOz (x  2) tác dụng được với NaOH. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết phương trình hóa học xảy ra giữa các chất trên với NaOH. - Hợp chất tác dụng được với NaOH do đó hợp chất phải có dạng RCOOH hoặc RCOOR' + Dạng RCOOH ta có: CH3COOH, HCOOH, HOOC – COOH 2CH3COOH + 2NaOH  2CH3COONa + H2O 2HCOOH + 2NaOH  2HCOONa + H2O HOOC – COOH + 2NaOH  NaOOC – COONa + H2O + Dạng RCOOR' có: HCOOCH3 HCOOCH3 + NaOH  HCOONa + CH3OH 2. Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các bình khí sau: H 2, CH4, C2H4, CO2, SO2. Viết phương trình hóa học xảy ra. Dẫn 1 ít khí ở các bình đi qua dung dịch nước vôi trong. - Các bình làm vẩn đục nước vôi trong là CO2 và SO2 (nhóm I) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (*) SO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O - Các bình không có hiện tượng gì là H2, CH4, C2H4 (nhóm II). Dẫn một ít khí ở các bình của nhóm I qua dung dịch brom. - Bình làm nhạt màu dung dịch brom là SO2 SO2 + 2H2O + Br2  2HBr + H2SO4 - Bình không có hiện tượng gì là CO2. Dẫn một ít khí ở các bình của nhóm II đi qua dung dịch Brom. - Bình làm nhạt màu dung dịch Brom là C2H4 C2H4 + Br2  C2H4Br2 - Các bình không có hiện tượng gì là H2 và CH4 (nhóm III) Đốt cháy một ít khí ở các bình của nhóm III sau đó dẫn sản phẩm cháy qua dung dịch nước vôi trong. 2H2 + O2  2H2O CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O - Sản phẩm cháy làm đục nước vôi trong thí khí cháy là CH4 (Phản ứng *) - Sản phẩm cháy không làm đục nước vôi trong thì khí cháy là H2. 3. Axit A là chất rắn, màu trắng, dễ tan trong nước. Oxit B tác dụng với dung dịch của A tạo nên hợp chất C màu trắng, không tan trong nước. Khi nung chất C với cát và than ở nhiệt độ cao thu được đơn chất có trong thành phần của A. Xác định công thức của A, B, C và viết các phương trình hóa học. - Theo đề ra ta có: A là H3PO4 ; B là CaO ; C là Ca3(PO4)2. - Các PTHH: 3CaO + 2H3PO4  Ca3(PO4)2 + 3H2O Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2  3CaSiO3 + 2P + 5CO Câu 3(4,5 điểm) Hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại nhóm IIA thuộc hai chu kì kế tiếp trong bảng tuần hoàn. Hòa tan 3,6 gam hỗn hợp X bằng dung dịch HNO 3 dư, thu được khí Y. Cho toàn bộ lượng khí Y hấp thụ hết bởi dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 7,88 gam kết tủa. a) Hãy xác định công thức của hai muối và tính thành phần % về khối lượng của mỗi muối trong X. Gọi công thức hóa học của các muối cacbonat lần lượt là ACO3 và BCO3 Các PTHH xảy ra: ACO3 + 2HNO3  A(NO3)2 + H2O + CO2 (1) BCO3 + 2HNO3  B(NO3)2 + H2O + CO2 (2) CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (3) 7 ,88 =0 ,04 Theo (3): nCO2 = nBaCO3 = 197 mol Theo (1) và (2): nhh 2 muối cacbonat = nCO2 = 0,04 mol 3,6 =90 => Mhh 2 muối cacbonat = 0,04 gam , ta có: A + 60 < M < B + 60  A < 30 < B => A là Mg (M = 24), B là Ca (M = 40). Gọi x, y lần lượt là số mol của MgCO3 và CaCO3 trong 3,6 gam hỗn hợp. Ta có: 84x + 100y = 3,6 (I) x + y = 0,04 (II) Kết hợp (I) và (II) ta có: x = 0,025; y = 0,015 0,015.84.100 =35 % 3,6 %MgCO3 = %CaCO3 = 100 – 35 = 65% b) Cho 7,2 gam hỗn hợp X và 6,96 gam FeCO 3 vào một bình kín chứa 5,6 lít không khí (đktc). Nung bình ở nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Z. Tính thành phần % theo số mol của các chất trong Z. Các PTHH: MgCO3  MgO + CO2 (4) CaCO3  CaO + CO2 (5) 4FeCO3 + O2  2Fe2O3 + 4CO2 (6) 5,6 6 ,96 =0 ,05 =0,06 Ta có: nO2 = 22,4.5 mol; nFeCO3 = 116 mol 1 Theo (6) nO2 = 4 nFeCO3 = 0,015 mol => O2 còn dư, FeCO3 đã bị phân hủy hết. Hỗn hợp khí Z gồm: CO2 , O2 và N2. Trong đó: Theo (4): nCO2 = nMgCO3 = 2.x = 0,05 mol Theo (5): nCO2 = nCaCO3 = 2.y = 0,03 mol Theo (6): nCO2 = nFeCO3 = 0,06 mol nCO2 = 0,05 + 0,03 + 0,06 = 0,14 mol; nO2 (dư) = 0,05 – 0,015 = 0,035 mol 5,6.5 =1,25 22,4 nN2 = mol 0,14 .100 0,035.100 =9,8% =2,5 % => %CO2 = 0,14 +0,035+1,25 ; %O2 = 0 ,14 +0 ,035+1,25 %N2 = 100 – (9,8 + 2,5) = 87,7% c) Tính thể tích dung dịch HNO3 2M tối thiểu cần dùng để hòa tan hết hỗn hợp chất rắn thu được sau khi nung. Giả sử trong không khí oxi chiếm 1/5 và nitơ chiếm 4/5 về thể tích. Các PTHH: MgO + 2HNO3  Mg(NO3)2 + H2O (7) CaO + 2HNO3  Ca(NO3)2 + H2O (8) Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O (9) Theo (4) và (5) ta có: nMgO = nMgCO3 = 0,05 mol; nCaO = nCaCO3 = 0,03 mol 1 Theo (6) ta có: nFe2O3 = 2 nFeCO3 = 0,03 mol Theo các phản ứng (7), (8) và (9) ta có: nHNO3 = 2.0,05 + 2.0,03 + 6.0,03 = 0,34 mol 0 ,34 =0 ,17 2 VHNO3 (tối thiểu) = lít = 170 ml Câu 4 (4,5 điểm) 1. Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng nước vôi trong dư. Sau khi kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 10,8 gam và bình 2 tăng 17,6 gam. Xác định công thức phân tử của A và viết công thức cấu tạo có thể có của A. 10 ,8 =0,6 Ta có: m bình 1 tăng = mH2O = 10,08 gam => nH2O = 18 mol => nH = 0,6.2 = 1,2 mol => mH = 1.1,2 = 1,2 gam Khi dẫn sản phẩm cháy qua dung dịch nước vôi trong ta có phản ứng. CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1) 17 ,6 =0,4 Khối lượng bình 2 tăng = khối lượng CO2 => nCO2 = 44 mol => nC = 0,4 mol => mC = 0,4.12 = 4,8 gam mO = mA – (mH + mC) = 9,2 – (1,2 + 4,8) = 3,2 gam => nO = 3,2/16 = 0,2 mol Gọi công thức phân tử của A là CxHyOz. ta có: x:y:z = 0,4:1,2:0,2  x:y:z = 2:6:1 Vậy công thức phân tử của A là: C2H6O - Các công thức cấu tạo của A: CH3 – CH2 – OH ; CH3 – O – CH3 2. A là rượu đa chức có công thức R(OH) n (với R là gốc hidrocabon). Cho 12,8 gam dung dịch rượu A (trong nước) có nồng độ 71,875% tác dụng với natri dư thu được 5,6 lít H 2 (đktc). Xác định công thức phân tử của A, biết phân tử khối của A là 92 đvC. Các PTHH: 2H2O + 2Na  2NaOH + H2 (2) 2R(OH)n + 2nNa  2R(ONa)n + nH2 (3) 12,8.71,875 =9,2 Ta có: mR(OH)n = 100 gam => mH2O = 12,8 – 9,2 = 3,6 gam 3,6 1 =0,2  nH2O = 18 mol . Theo (2) nH2 = 2 nH2O = 0,1 mol 5,6 2 0,3 −0,1=0,25−0,1=0,15  nH2 (3) = 22,4 mol, nR(OH)n = n nH2 (3) = n mol 9,2 =92 0,3/n MA = => n = 3. => R + 51 = 92 => R = 41  CxHy = 41  12x + y = 41 Ta có: x = 1 => y = 29 loại x = 2 => y = 17 loại x = 3 => y = 5 vậy R là (C3H5) Công thức phân tử của A là C3H5(OH)3