Kỳ thi chọn HSG lớp 10 THPT năm học 2014-2015 môn Hóa học

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi có 02 trang) KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2014-2015 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Cho biết nguyên tử khối của các nguyên tố : H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; P = 31; Ca = 40; Cr = 52, Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Br = 80; Ag=108; I = 127; Ba = 137. Câu 1 (1,0 điểm): Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hiđro (trong đó R có số oxi hóa thấp nhất) là a%, còn trong oxit cao nhất là b%. a) Xác định R biết a:b = 11:4. b) Viết công thức phân tử, công thức electron, công thức cấu tạo của hai hợp chất trên. c) Viết phương trình phản ứng khi cho oxit cao nhất của R tác dụng với dung dịch NaClO, dung dịch Na2CO3. Câu 2 (2,0 điểm): Cho sơ đồ phản ứng: KClO3 (X1) clorua vôi CaCO3 (X2) Ca(NO3)2 (Y2) (Y1) (Y3) Na2SO4 (Y4) (Y5) PbS. (X3) (Y1) lưu huỳnh (Y6) (Y2) (Y3) (Y1) K2SO4 (Y7) PbS. Biết các chất X1, X2, X3 có phân tử khối thỏa mãn: X1+X2+X3 = 214; các chất Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7 là các hợp chất khác nhau của lưu huỳnh và có phân tử khối thoả mãn các điều kiện: Y1+Y7 = 174; Y2+Y5 = 112; Y3+Y4 = 154; Y5+Y6 = 166; mỗi mũi tên tương ứng với một phản ứng. Hãy viết các phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ trên. Câu 3 (1,0 điểm): Nguyên tử nguyên tố R có tổng số electron ở các phân lớp s là 7. a) Viết cấu hình electron nguyên tử của R. Xác định tên nguyên tố R. b) Với R có phân lớp 3d đã bão hoà, hoà tan hoàn toàn m gam một oxit của R trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng sinh ra 0,56 lít (ở đktc) khí SO2 là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ toàn bộ lượng khí SO2 trên vào 2 lít dung dịch KMnO4 vừa đủ thu được dung dịch T (coi thể tích dung dịch không thay đổi). - Viết các phương trình hoá học và tìm m. - Tính nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 đã dùng. Câu 4 (1,0 điểm): Trong một bình kín dung tích không đổi chứa a mol O2, 2a mol SO2 ở 27,3OC; 10 atm và có mặt xúc tác V2O5 (chiếm thể tích không đáng kể. Nung nóng bình một thời gian ở 409,5oC cho đến khi áp suất trong bình là P (atm). a) Lập biểu thức tính P theo hiệu suất h (%) và xét xem P thay đổi trong khoảng giá trị nào? b) Nêu phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp sau phản ứng. Câu 5 (1,0 điểm): Cho 30,88 gam hỗn hợp Cu, Fe3O4 vào V ml dung dịch HCl 2M được dung dịch X và còn lại 1,28 gam chất rắn không tan. Cho AgNO3 dư tác dụng với dung dịch X được 0,56 lít khí (ở đktc) không màu hoá nâu trong không khí và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b) Tính V và m? Câu 6 (2,0 điểm): Dung dịch X là dung dịch HCl. Dung dịch Y là dung dịch NaOH. Cho 60 ml dung dịch X vào cốc chứa 100 gam dung dịch Y, tạo ra dung dịch chỉ chứa một chất tan. Cô cạn dung dịch thu được 14,175 gam chất rắn Z. Nung Z đến khối lượng không đổi, thì chỉ còn lại 8,775 gam chất rắn. a) Tìm nồng độ mol/l của dung dịch X, nồng độ phần trăm của dung dịch Y và công thức của Z. b) Cho 16,4 gam hỗn hợp X1 gồm Al, Fe vào cốc đựng 840 ml dung dịch X. Sau phản ứng thêm tiếp 1600 gam dung dịch Y vào cốc. Khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 13,1 gam chất rắn Y1. Tìm thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X1. Câu 7 (1,0 điểm): Điện phân dung dịch NaCl một thời gian được dung dịch A và khí thoát ra chỉ có V lít H2 (ở đktc). Cho dung dịch A vào dung dịch H2S, lắc kỹ để dung dịch A phản ứng vừa đủ với H2S được 0,16 gam chất rắn màu vàng và dung dịch B (không có khí thoát ra). Cho từ từ dung dịch Br2 0,1M vào dung dịch B đến khi thôi mất màu brom thấy hết 50 ml dung dịch và được dung dịch C. Cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch C được 2,33 gam kết tủa. a) Viết các phương trình phản ứng, xác định thành phần của A, B, C. b) Tính V. Câu 8 (1,0 điểm): Cho sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ: Hãy cho biết hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm khi khóa K đóng, khóa K mở và giải thích. Biết các chất X, Y, Z, T trong mỗi thí nghiệm lần lượt là: Thí nghiệm 1: H2SO4 đặc, C, dung dịch KMnO4, dung dịch Br2. Thí nghiệm 2: dung dịch HCl, KMnO4, dung dịch KBr, dung dịch FeCl2. ----------------HẾT----------------- Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Họ và tên thí sinh :......Bùi Văn Hùng..........Số báo danh:....fcbuihung@gmail.com... SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC (HD chấm có 05 trang) KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2014-2015 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Câu Đáp án Điểm 1 (1,0đ) a.Vì R tạo được hợp chất khí với H nên R là phi kim. Giả sử R thuộc nhóm x (x4). Þ công thức của R với H là RH8-x a= công thức oxit cao nhất của R là R2Ox b= Þ Xét bảng X 4 5 6 7 R 12 có C 18,14 loại 24,28 loại 30,42 loại Vậy R là C 0,5 b. Công thức phân tử Công thức electron Công thức cấu tạo CH4 CO2 :: C :: O=C=O 0,25 c. Phương trình phản ứng: CO2 + H2O + NaClO → NaHCO3 + HClO CO2 + H2O + Na2CO3 → 2NaHCO3 0,25 2 (2 đ ) Đủ 22 phương trình cho 2,0 điểm, sai 1 phương trình trừ 0,1 điểm. KClO3 + 6HCl KCl + 3Cl2 + 3H2O. Cl2 + Ca(OH)2(khan) CaOCl2 + H2O. CaOCl2 + Na2CO3 CaCO3 + NaCl + NaClO. CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O. CaCl2 + 2AgNO3 Ca(NO3)2 + 2AgCl 2KClO3 2KCl + 3O2. O2 + S SO2. SO2 + 2H2S 3S + 2H2O S + H2 H2S 2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O Na2SO4 + Ba(HS)2 BaSO4 + 2NaHS NaHS + NaOH Na2S + H2O Na2S + Pb(NO3)2 PbS + 2NaNO3 S + Fe FeS FeS + 2HCl FeCl2 + H2S H2S + 4Br2 + 4H2O H2SO4 + 8HBr 2H2SO4(đ) + Cu CuSO4 + SO2 + 2H2O 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 K2SO4 + BaS BaSO4 + K2S K2S + Pb(NO3)2 PbS + 2KNO3. 3 (1,0đ) 1. Trong vỏ nguyên tử của nguyên tố R electron phân bố vào các phân lớp s theo thứ tự là: 1s2; 2s2; 3s2; 4s1 => Các cấu hình electron thỏa mãn là 1s22s22p63s23p64s1 => Z = 19 R là Kali 1s22s22p63s23p63d54s1 => Z = 24 R là Crom 1s22s22p63s23p63d104s1 => Z = 29 R là đồng 0,5 2. Vì oxit của Cu tác dụng với dung dịch axit sunfuric đặc nóng tạo ra khí SO2 do đó là đồng (I) oxit (Cu2O) Cu2O + 2H2SO4 2CuSO4 + SO2 + 2H2O 0,025 0,025 (mol) => m=144.0,025=3,6 (g) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O® 2H2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 0,025 0,01 0,01 (mol) Nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 là 0,005 (M) 0,5 4 (1,0đ) a. *Phương trình phản ứng : 2SO2 + O2 2SO3 Ban đầu 2a a (mol) Phản ứng 2ha/100 ha/100 2ha/100 (mol) Cân bằng 2a - 2ha/100 a - ha/100 2ha/100 (mol) => Số mol các khí tại cân bằng = 3a - ha/100. (mol) Áp dụng pt trạng thái khí: Trước phản ứng: 3a. R. 300,3 = 10.V (1) Tại cân bằng: a. (3 - h/100). R. 682,5 = P.V (2) (1) : (2) và biến đổi toán học có: P = (250/33).(3 - h/100) * 0 < h < 100 15,15 (atm) < p < 22,73(atm) 0,5 0,25 b. Để tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp B1: Cho hỗn hợp qua H2SO4 nguyên chất khi đó SO3 bị giữ lại H2SO4 + nSO3 H2SO4.nSO3 Đun nóng H2SO4.nSO3 để thu hồi SO3 B2: Cho hai khí còn lại qua dung dịch Ba(OH)2 dư khi đó SO2 bị giữ lại SO2 + Ba(OH)2 ® BaSO3¯ + H2O Lọc lấy kết tủa và nhiệt phân ta thu được SO2 BaSO3 BaO + SO2 Khí thoát ra khỏi dung dịch là O2 0,25 5 (1,0đ) a) Phương trình phản ứng: (1) Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (2) Cu + 2FeCl3 → 2FeCl2 + CuCl2 Vì thêm AgNO3 dư có khí thoát ra chứng tỏ ban đầu dư HCl. → Chất rắn dư là Cu Dung dịch X có chứa HCl dư, CuCl2 và FeCl2 Thêm AgNO3 dư (3) 3FeCl2 + 10AgNO3 + 4HCl → 3Fe(NO3)3 +10AgCl↓ + NO↑ + 2H2O (4) CuCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Cu(NO3)2 Nếu dư FeCl2, có phản ứng (5) FeCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Fe(NO3)2 (6) Fe(NO3)2 + AgNO3 → Ag↓ + Fe(NO3)3 Nếu dư HCl, có phản ứng (7) HCl + AgNO3 AgCl + HNO3 0,5 b) nNO = 0,025 (mol) Đặt số mol Fe3O4 là x (mol), từ (1) và (2) có số mol Cu = x mol 232x + 64x = 30,88 – 1,28 x = 0,1 (mol) = 0,075 mol Trong (3) dư FeCl2 Xảy ra phản ứng (5), (6); không có phản ứng (7) Theo (3), nHCldư = 4nNO = 4.0,025 = 0,1 (mol) Theo (2) nHClpư = 8x = 8.0,1 = 0,8 (mol) nHClbđ = 0,8 + 0,1 = 0,9 (mol) V = 0,9/2 = 0,45 lít Kết tủa gồm Ag, AgCl. Theo (5), (6) nAg = = 0,3 – 0,075 = 0,225 (mol) Theo (3), (4), (5), (6) = 0,3.2 + 0,1.2 + 0,1 = 0,9 (mol) m = 0,225.108 + 0,9. 143,5 = 153,45 (gam) 0,25 0,25 6 (2 đ) (a) HCl + NaOH ® NaCl + H2O Dd NaCl NaCl.nH2O Z NaCl.nH2O NaCl + n H2O Do dung dịch thu được chỉ chứa một chất tan nên HCl và NaOH phản ứng vừa đủ với nhau. Có: nHCl = nNaOH = nNaCl = 8,775: 58,5 = 0,15 mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: nH2O = 14,175 - 8,775 = 5,4 gam; nH2O = 0,3 mol => n = 0,3: 0,15 = 2; Vậy công thức của Z là NaCl.2H2O. (b) Số mol HCl có trong 840 ml dung dịch X: nHCl = 0,84.2,5 = 2,1 mol Số mol NaOH có trong 1600 gam dung dịch Y: Al + 3 HCl ® AlCl3 + 3/2 H2 (1) a 3a a Fe + 2 HCl ® FeCl2 + H2 (2) b 2b b Giả sử X1 chỉ có Al. Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Al là: Giả sử X1 chỉ có Fe. Vậy số mol HCl cần dùng để hòa tan hết lượng Fe là: Vậy với thành phần bất kì của Al và Fe trong X1 thì HCl luôn dư. Khi thêm dung dịch Y: HCl + NaOH ® NaCl + H2O (3) 2,1 - (3a + 2b) 2,1 - (3a + 2b) FeCl2 + 2 NaOH ® Fe(OH)2 + 2 NaCl (4) b 2b b AlCl3 + 3 NaOH ® Al(OH)3 + 3 NaCl (5) a 3a a Đặt số mol của Al và Fe trong 16,4 gam hỗn hợp X1 lần lượt là a và b. Có: 27a + 56b = 16,4 (*) Tổng số mol NaOH tham gia các phản ứng (3), (4) và (5) là 2,1 mol => số mol NaOH dư là: 2,4- 2,1 = 0,3 mol. Al(OH)3 + NaOH ® NaAlO2 + 2 H2O a 0,3 Trường hợp 1: a ≤ 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan hoàn toàn, kết tủa chỉ có Fe(OH)2. 4 Fe(OH)2 + O2 ® 2 Fe2O3 + 4 H2O b b/2 Chất rắn Y1 là Fe2O3. b/2 = nFe2O3 = 13,1: 160 = 0,081875; => b = 0,16375 mol (*) => a = 0,2678 mol (≤ 0,3) => %Al = 27. 0,2678 .100: 16,4 = 44,09%; %Fe = 55,91%. Trường hợp 2: a > 0,3, Al(OH)3 bị hòa tan một phần, kết tủa có Fe(OH)2 và Al(OH)3 dư. 2 Al(OH)3 ® Al2O3 + 3 H2O a - 0,3 (a - 0,3)/2 4 Fe(OH)2 + O2 ® 2 Fe2O3 + 4 H2O b b/2 Chất rắn Y1 có Al2O3 và Fe2O3. 51 (a - 0,3) + 80 b = 13,1 (**) Từ (*) và (**) suy ra: a = 0,4; b = 0,1 => %Al = 27. 0,4 .100: 16,4 = 65,85%; %Fe = 34,15%. 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 7 (1,0đ) a) C¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: NaCl + H2O NaOH + Cl2 + H2 (1) 2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O (2) NaClO + H2S NaCl + H2O + S (3) 3NaClO + H2S 3NaCl + H2SO3 (4) 4NaClO + H2S 4NaCl + H2SO4 (5) Br2 + H2SO3 + H2O 2HBr + H2SO4 (6) H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl (7) Thµnh phÇn cña: A: NaCl, NaClO. B: H2SO4, H2SO3, NaCl. C: NaCl, HBr, H2SO4. 0,5 b. Số mol của S là: nS= ; nBaSO4=0,01 Số mol của brom là: nbrom= Þ =0,015 (mol) Þ Khi bị oxi hóa bởi NaClO nS=0,005 (mol); =0,005 (mol); = 0,005 (mol) Þ nClO-= (0,005*2+0,005*6+0,005*8)/2 = 0,04 (mol) Theo (1) ta có số mol của H2 bằng số mol của NaClO = 0,04 mol V = 0,04x 22,4 = 0,896 lít. 0,5 8 (1 đ) Thí nghiệm 1: * Khi K đóng: khí sinh ra phải qua bình chứa Z, nếu bị Z hấp thụ thì không còn để phản ứng với T. 2H2SO4đăc + C CO2 + 2SO2 + 2H2O 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ® 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . Chỉ bình chứa dd Z bị nhạt màu * Khi K mở: khí sinh ra không tiếp xúc với cả Z và T. 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O ® 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . SO2 + Br2 + 2H2O ® H2SO4 + 2HBr Cả bình Z và T đều nhạt màu 0,5 Thí nghiệm 2: * Khi K đóng: 16HCl + 2KMnO4 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Dung dịch Z đậm màu dần lên * Khi K mở: Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 2FeCl3 Dung dịch Z đậm màu dần lên và dung dịch T chuyển màu nâu đỏ 0,5 -----------Hết-----------