Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Sở giáo dục và đào tạo Thái Bình

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Sở giáo dục và đào tạo Thái Bình

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016 - 2017 TẠO Môn: HÓA HỌC THÁI BÌNH Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Cho H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Ag = 108; Ba = 137. Câu 1. (3,0 điểm) Hình vẽ minh họa sau đây dùng để điều chế và thu khí SO2 trong phòng thí nghiệm. 1. Nêu tên các dụng cụ thí nghiệm trong hình vẽ. 2. Viết 2 phương trình phản ứng minh họa tương ứng với các hóa chất A, B. 3. Nêu vai trò của bông tẩm dung dịch D, viết phương trình minh họa. 4. Làm thế nào để biết bình đã đầy khí SO2. 5. Cho 2 hóa chất là dung dịch H2SO4 đặc và CaO rắn. Hóa chất nào được dùng và không được dùng để làm khô khí SO 2. Giải thích? 6. Bộ dụng cụ ở trên còn được dùng để điều chế khí hiđroclorua. Viết phương trình phản ứng minh họa. Câu 2. (2,5 điểm) 1. Cho 12 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (hoá trị II không đổi) vào dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Mặt khác khi cho 12 gam hỗn hợp A ở trên tác dụng hết với khí Cl 2 ở nhiệt độ cao thì thấy lượng Cl2 phản ứng tối đa là 5,6 lít (đktc). Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Xác định kim loại M. 2. Cho chất rắn B chứa Ba(HCO3)2, CaCO3, Na2CO3. Đem nung 67,1 gam chất rắn B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thì thu được 47,7 gam chất rắn X. Mặt khác cho 67,1 gam chất rắn B vào nước thì thu được dung dịch C và 39,7 gam kết tủa D. Xác định phần trăm khối lượng mỗi chất trong B. Câu 3. (1,5 điểm) Cho 4,8 gam chất A tan hết vào 100 gam nước thu được dung dịch B (chỉ chứa một chất tan). Cho BaCl2 vừa đủ vào dung dịch B thu được tối đa 9,32 gam kết tủa BaSO 4, lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch C. Cho một lượng bột Zn vừa đủ vào dung dịch C thu được 0,448 lít khí H2 (đktc) và dung dịch D. 1. Xác định công thức của chất A. 2. Tính nồng độ C% của các chất tan trong dung dịch D. Câu 4. (3,0 điểm) 1. Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O4, Fe(OH)2, FeCO3 (trong đó Fe3O4 chiếm 25% số mol hỗn hợp) bằng dung dịch H 2SO4 đặc nóng dư, khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y chứa (m + 208,8) gam muối và hỗn hợp khí Z gồm SO2 và CO2 trong đó thể tích khí SO2 là 13,44 lít (đo ở đktc). Xác định giá trị của m. 2. Lấy 16 gam hỗn hợp gồm Mg và kim lọai M (có cùng số mol) tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư chỉ thu được dung dịch A và 11,2 lít khí SO2 duy nhất (đktc). Nếu lấy 22,4 gam kim loại M tác dụng hoàn toàn với 300 ml dung dịch H2SO4 1M thì thu được V lít khí (đktc). Xác định kim loại M và giá trị của V.
2. Câu 5. (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm KCl và KClO3. Người ta cho thêm 7,175 gam MnO2 vào 39,4 gam hỗn hợp X thu được hỗn hợp Y. Nung Y ở nhiệt độ cao thu được chất rắn Z và khí P. Cho Z vào dung dịch AgNO3 lấy dư thu được 64,575 gam chất rắn T. Lấy 1/3 lượng khí P ở trên rồi cho hấp thụ hết vào dung dịch chứa 0,5 mol FeSO4 và 0,3 mol H2SO4 thu được dung dịch Q. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Q thu được m gam kết tủa. Biết các phản ứng hoàn toàn. Xác định giá trị của m. Câu 6. (3,0 điểm) Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, MgO, MgSO 4 tan hoàn toàn trong 163,68 gam dung dịch H2SO4 28,74%; sau phản ứng thu được dung dịch Y có chứa H 2SO4 4,9% và 6,048 lít H2 (đktc). Lấy 120 gam dung dịch Y cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Z và dung dịch T. Lọc lấy kết tủa Z và nung đến khối lượng không đổi thu được a gam chất rắn. Sục khí CO 2 đến dư vào dung dịch T thu được 9,36 gam kết tủa. Xác định giá trị của m, a và phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp X. Câu 7. (3,0 điểm) Hòa tan hết 27,6 gam hỗn hợp A gồm R2SO3 và RHSO3 (R là kim loại) bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, sau phản ứng hoàn toàn thu được tối đa V lít khí SO2 duy nhất (đktc) và dung dịch X. Hấp thụ hết V lít khí SO2 ở trên vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm NaOH 1,5M và KOH 0,5M, dung dịch sau phản ứng chứa 30,08 gam chất tan. Cho 11,5 gam kim loại R ở trên vào 400 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y. Cho lượng dư dung dịch AgNO3 vào dung dịch Y thì thu được m gam kết tủa. Xác định kim loại R và giá trị của m, V. Câu 8. (2,0 điểm) Người ta hòa tan hoàn toàn hỗn hợp NaOH và Ba(OH) 2 vào nước thì thu được dung dịch X. Sục từ từ khí CO2 tới dư vào dung dịch X. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: Số mol BaCO3 A B E F 0 , 5 O 0 , 4 a a 2a x D Số mol CO2 1. Nêu hiện tượng và viết các phương trình phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên. 2. Xác định giá trị của a và x trong đồ thị trên. Së Gi¸o dôc vµ §µo Kú thi chän häc sinh giái líp 9 THCS n¨m häc 2016-2017 t¹o Th¸i B×nh h¦íNG DÉN CHÊM Vµ BIÓU §IÓm M¤N ho¸ häc (Gồm 06 trang) Câu Ý Nội dung Điểm
3. Câu Ý Nội dung Điểm 1) - Dụng cụ: Giá sắt, kẹp, đèn cồn, lưới amiang, bình cầu, buret bầu (phễu 0,5 chiết quả lê), nút cao su, ống dẫn khí, bình thủy tinh tam giác. 2) - Hóa chất: muối sunfit (Na2SO3), axit (dd H2SO4) hoặc Cu, H2SO4 đặc 0,5 Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + H2O Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) CuSO4 + SO2 + 2H2O 3) - Vai trò của bông tẩm dung dịch kiềm (NaOH hoặc Ca(OH) 2) là phản 0,5 ứng với SO 2 khi nó đầy đến miệng tránh khí tràn ra ngoài làm ô nhiễm môi trường. 1 SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O 4) 0,5 (3,0đ) Hoặc: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O - Dùng giấy quỳ tím ẩm đặt gần miệng bình, khi giấy quỳ tím đổi màu thì 5) dừng thu khí. 0,5 - Dùng H2SO4 đặc để làm khô SO2 vì axit đặc có tính háo nước và không phản ứng với SO2. 6) Không dùng được CaO vì mặc dù CaO hút nước mạnh nhưng có phản 0,5 ứng với SO2. - NaCl (rắn) + H2SO4 (đặc, nóng) NaHSO4 + HCl Hoặc: 2NaCl (rắn) + H2SO4 (đặc, nóng) Na2SO4 + 2HCl Đặt x, y lần lượt là số mol của Fe và M. 1) => 56x + My = 12 (*) (1,0đ) + Xét phản ứng giữa hỗn hợp A với Cl2 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 x 1,5x M + Cl2 → MCl2 y y Ta có phương trình: 1,5x + y = 0,25 ( ) 0,25 + Xét phản ứng giữa hỗn hợp A với dung dịch HCl Trường hợp 1: kim loại M có phản ứng với HCl 2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (2,5đ) x x M + 2HCl → MCl2 + H2 y y Ta có phương trình: x + y = 0,1 ( ) Từ ( ) và ( ) tính được x = 0,3 và y = -0,2 (vô lý) 0,25 Trường hợp 2: kim loại M không phản ứng với HCl Chỉ có: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 x x Ta có: x = 0,1 ( ) Từ ( ) và ( ) có: x = 0,1 và y = 0,1. Thay giá trị này của x và y vào (*) ta được R = 64. Vậy R là Cu. 0,5 Đặt x, y, z lần lượt là số mol của Ba(HCO3)2, CaCO3, Na2CO3 2) 259x + 100y + 106z = 67,1 (1) (1,5đ) + Xét thí nghiệm nung nóng B: Ba(HCO3)2 → BaO + 2CO2 2H2O x x CaCO3 → CaO + CO2 y y Na2CO3 không bị nhiệt phân Chất rắn X chứa x mol BaO; y mol CaO; z mol Na2CO3
4. Câu Ý Nội dung Điểm 153x + 56y + 106z = 47,7 (2) + Xét thí nghiệm cho chất rắn B vào nước: Xảy ra phản ứng Ba(HCO3)2 + Na2CO3 → BaCO3 2NaHCO3 - Trường hợp 1: Ba(HCO3)2 hết + Na2CO3 dư → BaCO3 + 2NaHCO3 x x Nếu: x x + y + z + t = 1,2 và y = 0,3. mFe2(SO4)3 = 400.(0,5x + 1,5y + 0,5z + 0,5t) = m + 208,8 => 400.[y + 0,5(x + y + z + t)] = m + 208,8 => m = 151,2 (gam)
5. Câu Ý Nội dung Điểm nSO2 = 0,5 mol Đặt nMg = nM = x mol. Mg + 2H2SO4 → MgSO4 + SO2 + 2H2O x x 2M + 2nH2SO4 → M2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O x 0,5xn Ta có hệ phương trình: 24.x + M.x = 16 và x + 0,5nx = 0,5 2) + Trường hợp 1: n = 1 thì M = 24 (không thỏa mãn) (1,5đ) + Trường hợp 2: n = 2 thì M = 40 (Ca). Khi đó xét phản ứng của Ca (0,56 mol) với dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 Cadư + H2SO4 hết → CaSO4 + H2 0,3 0,3 0,3 Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2 (0,56-0,3) 0,26 => VH2 = (0,3 + 0,26).22,4 = 12,544 lít + Trường hợp 3: n = 3 thì M = 56 (Fe). Khi đó xét phản ứng của Fe (0,4 mol) với dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 Fedư + H2SO4 hết → FeSO4 + H2 0,3 0,3 => VH2 = 0,3.22,4 = 6,72 lít Hỗn hợp Y gồm: KCl, KClO3, MnO2 t0 2KClO3  2KCl + 3O2 Chất rắn Z: KCl, MnO2 ban đầu Khí P là O2 KCl + AgNO3 → AgCl + KNO3 Rắn T gồm MnO2 ban đầu (7,175 gam) và AgCl sinh ra. Từ đó tính được nAgCl = 0,4 mol = nKCl trong Z Theo định luật bảo toàn khối lượng: mX = mKCl trong Z + mO2 tính được nO2 = 0,3 mol 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 0,4 0,1 0,2 0,2 Dung dich Q chứa: 0,1 mol FeSO4 dư, 0,1 mol H2SO4 dư, 0,2 mol Fe2(SO4)3 sinh ra FeSO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + Fe(OH)2 0,1 0,1 0,1 H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2H2O 0,1 0,1 Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 3BaSO4 + 2Fe(OH)3 0,2 0,6 0,4 Kết tủa thu được gồm: 0,1 mol Fe(OH)2, 0,4 mol Fe(OH)3 và 0,8 mol BaSO4 có tổng khối lượng là 238,2 gam - PTHH: 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (1) MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O (2) 2NaOH + H SO Na SO + 2H O (3) 6 2 4 2 4 2 2NaOH + MgSO Mg(OH) + Na SO (4) (3,0đ) 4 2 2 4 6NaOH + Al2(SO4)3 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 (5) NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2H2O (6)
6. Câu Ý Nội dung Điểm t0 Mg(OH)2  MgO + H2O (7) 0,5 CO2 + NaOH NaHCO3 (8) CO2 + NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3 (9) n 163,68.28 ,74 0, 48 (m ol ) H 2 SO 4 100.98 n 6 ,048 0, 27 (m ol ) Ta có: H 2 22 ,4 2 T heo (1) : n A l 3 0, 27 0,18 (m ol ) 0,25 - Ta coi dung dịch Y có 2 phần: + Phần 1 là dd Y ban đầu + Phần 2 là dd Y có khối lượng 100 gam Kết tủa T là Al(OH)3 có số mol = 9,36/78 = 0,12 mol Gọi k là tỉ số giữa phần 1 với phần 2 0,25 Suy ra: k = 0,18/0,12 = 1,5 m 163,68 0,54 1,5 120 m 16,86 (gam) 0,5 - Ở phần 1: mol axit dư = (16,86 + 163,68 – 0,54).4,9/(100.98) = 0,09 mol 0,25 mol axit pư với MgO = mol MgO = 0,48-0,27-0,09 = 0,12 mol 0,25 Vậy phần trăm về khối lượng từng chất trong hỗn hợp ban đầu là 0,18.27 %mAl 16,86 100% 28,82% 0,12.40 %mMgO 16,86 100% 28,47% %mMgSO 100% 28,82% 28,47% 42,71% 4 0,25 Tìm x: Tổng mol MgSO4 trong dd Y ban đầu là n n n MgSO4 MgO MgSO4 (bd ) 0,12 (16,86 4,86 4,8) :120 0,18(mol) Do : nMgSO ( p1) 1,5nMgSO ( p2) Ở phần 1 của dd Y: 4 4 n ( p2) 0,18 0,12 (mol) MgSO4 1,5 Theo PT (4,7) 0,75 a mMgO 0,12.40 4,8 (gam) nNaOH = 0,3 mol; nKOH = 0,1 mol Xét phản ứng giữa a mol SO2 với dung dịch chứa 0,3 mol NaOH và 0,1 mol KOH (quy về MOH: 0,4 mol) + Trường hợp 1: MOH dư SO2 + 2MOH → M2SO3 + H2O a 2a a 7 n = a mol và 2a a a = 0,27 (vô lý) 0,5 + Trường hợp 2: phản ứng tạo ra 2 loại muối SO2 + MOH → MHSO3
7. Câu Ý Nội dung Điểm x mol x mol SO2 + 2MOH → M2SO3 + H2O 0,25 y mol 2y mol y mol nSO2 0,2 y = nMOH - nSO2 = 0,4 – a = nH2O sinh ra Theo định luật bảo toàn khối lượng: mSO2 + mNaOH + mKOH = m chất tan + mH2O sinh ra 64*a + 0,3*40 + 0,1*56 = 30,08 + 18*(0,4 – a) Suy ra a = 0,24 ( thỏa mãn) => V = 5,376 lít 0,5 Xét phản ứng giữa hỗn hợp A với H2SO4 đặc R2SO3 + H2SO4 → R2SO4 + SO2 + H2O 2RHSO3 + H2SO4 → R2SO4 + 2SO2 + H2O 0,25 Từ 2 phương trình phản ứng thấy: nhỗn hợp A = nSO2 = 0,24. Tính được M (trung bình) của hỗn hợp A bằng 115 => R + 81 17,5 R là Na (M = 23) 0,5 Xét phản ứng giữa Na với dung dịch HCl: nNa = 0,5 mol; nHCl = 0,4 mol Nadư + HClhết → NaCl + H2O 0,4 mol 0,4 mol 0,4 mol nNa dư = 0,5 – 0,4 = 0,1 mol 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 0,1 mol 0,1 mol Dung dịch Y chứa: 0,4 mol NaCl và 0,1 mol NaOH 0,5 NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3 0,4 mol 0,4mol NaOH + AgNO3 → AgOH + NaNO3 0,1 0,1 2AgOH → Ag2O + H2O 0,1 0,05 Kết tủa thu được gồm 0,4 mol AgCl và 0,05 mol Ag2O có tổng khối lượng là 69 gam 0,5 1. Viết phương trình phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên. Các phản ứng xảy ra theo thứ tự: 1) CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (1) 1) 2) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (2) 8 (1,0đ) 3) CO2 + Na2CO3 + H2O 2NaHCO3 (3) (2,0đ) 4) CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2 (4) 0,75 Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu trắng, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, lượng kết tủa không đổi sau một thời gian, sau đó kết tủa giảm dần. Hoặc: Dung dịch bị vẩn đục, sau một thời gian trong dần trở lại đến trong suốt. 0,25
8. Câu Ý Nội dung Điểm 2. Xác định giá trị của x. Dựa vào ý nghĩa đồ thị và các phản ứng giải thích ở trên ta có: + Tại điểm E : Ba(OH)2 dư CO2 + Ba(OH)2 dư BaCO3 + H2O 0,5 mol 0,5 mol Ta có: 0,4a = 0,5 => a = 1,25 0,25 + Tại điểm A: Kết tủa bắt đầu đạt giá trị cực đại tương ứng với Ba(OH)2 vừa hết. Từ phương trình (1) ta có: nCO2 = nBa(OH)2 ban đầu = a = 1,25. + Tại điểm B: Xảy ra vừa hết phản ứng (1), (2), (3). Cộng hai phản ứng (2) và (3) ta được phản ứng CO2 + NaOH NaHCO3 (5) Trong phản ứng (1) và (5) ta có: nCO2 = nNaOH ban đầu + nBa(OH)2 ban đầu => nNaOH ban đầu = 2*1,25 - 1,25 = 1,25. + Tại điểm F xảy ra các phản ứng: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 1,25 1,25 1,25 CO2 + NaOH NaHCO3 1,25 1,25 CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2 0,75 (1,25 – 0,5) Vậy tổng số mol CO2 ở F là: x = 1,25 + 1,25 + 0,75 = 3,25 mol 0,75 Số mol BaCO3 A B E F 0,5 O 0,4a a 2a x D Số mol CO2