UBND HUYỆN THUỶ NGUYÊN PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN: HÓA HỌC Thời gian: 90 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1(1đ) : Cho hỗn hợp A gồm Mg, Fe vào dung dịch B gồm Cu(NO3)2, AgNO3, lắc Sau phản ứng thu hỗn hợp chất rắn C gồm ba kim loại dung dịch D gồm hai muối Trình bày phương pháp hóa học tách riêng chất khỏi hỗn hợp C Câu 2(3đ) : a Trong phòng thí nghiệm có dung dịch đựng lọ riêng biệt bị nhãn : AlCl3, NaCl, KOH, Mg(NO3)2, Zn(NO3)2, AgNO3.Chỉ dùng quỳ tím, nhận biết dung dịch b Nêu tượng xảy : - Sục khí CO2 vào nước vôi - Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 c Khí CO2 dùng dập tắt đa số đám cháy, không dùng để dập tắt đám cháy Mg Câu 3(3đ): Trộn ba oxit kim loại FeO, CuO, MO( M có hóa trị II) theo tỉ lệ số mol 5: 3: hỗn hợp A Dẫn luồng khí H2 dư qua 11,52g A đun nóng đến phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp chất rắn B Để hòa tan hết B cần 450ml dung dịch HNO3 1,2M thu V(l) NO ( đktc) dung dịch chứa muối nitrrat kim loại Xác định kim loại M tính V Câu 4(3đ): Cho 9,12g FeSO4 13,68g Al2(SO4)3 vào 100g dung dịch H2SO4 9,8% thu dung dịch A Cho 38,8g NaOH nguyên chất vào dung dịch A thu kết tủa B dung dịch C a Tách kết tủa B đem nung không khí đến khối lượng không đổi Tính khối lượng chất rắn lại sau nung b Cần thêm ml dung dịch HCl 2M vào dung dịch C để kết tủa mà sau nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu chất rắn có khối lượng 2,55g - HẾT - UBND HUYỆN THUỶ NGUYÊN PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG MÔN: HÓA HỌC NĂM HỌC 2012- 203 Câu Đáp án - Cho hỗn hợp A gồm Mg, Fe vào dd B gồm Cu(NO3)2, AgNO3 xảy phản ứng: Mg + 2AgNO3 -> Mg(NO3)2 + 2Ag (1) Mg + Cu(NO3)2 -> Mg(NO3)2 + Cu (2) Fe + 2AgNO3 -> Fe(NO3)2 + 2Ag (3) Fe + Cu(NO3)2 -> Fe(NO3)2 + Cu (4) - Sau phản ứng thu hỗn hợp rắn C gồm ba kim loại: ( Fe dư, Cu, Ag) dung dịch D gồm hai muối (Mg(NO 3)2 Fe(NO3)2) - Phương pháp tách kim loại khỏi hỗn hợp C: + Cho hỗn hợp chất rắn C vào dd HCl dư, khuấy cho Fe phản ứng hết PTHH: Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2(5) + Sau phản ứng (5) tách riêng nước lọc ( HCl dư, FeCl2) chất rắn không phản ứng ( Cu, Ag) + Cho dd NaOH dư vào nước lọc, lọc lấy kết tủa, nung không khí đến khối lượng không đổi thu Fe2O3, dùng khí H2 khử Fe2O3 thu Fe PTHH: NaOH + HCl -> NaCl + H2O (6) 2NaOH + FeCl2 -> Fe(OH)2 + 2NaCl (7) to 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3 (8) to 2Fe(OH)3 -> Fe2O3 + 3H2O (9) to Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O(10) + Cho hỗn hợp chất rắn : Cu, Ag tác dụng với O2 nhiệt độ cao, có Cu phản ứng PTHH: to 2Cu + O2 -> 2CuO(11) + Cho dd HCl dư vào hỗn hợp sau phản ứng ( CuO, Ag): có CuO phản ứng PTHH: CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O (12) + Sau phản ứng (11) tách riêng nước lọc ( HCl dư, CuCl2) chất rắn( Ag) + Cho dd NaOH dư vào nước lọc, lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu CuO, dùng khí H2 khử CuO thu Cu PTHH: NaOH + HCl -> NaCl + H2O(13) 2NaOH + CuCl2 -> Cu(OH)2 + 2NaCl(14) to Cu(OH)2 -> CuO+ H2O(15) to CuO + H2 -> Cu + H2O(16) Điểm 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ = 1đ a Đánh số tự tự lọ bị nhãn - Nhỏ giọt dd AlCl3, NaCl, KOH, Mg(NO3)2, Zn(NO3)2, AgNO3 vào mẩu giấy quỳ tím: + Nếu quỳ tím chuyển thành màu xanh là:dd KOH + Nếu quỳ tím chuyển thành màu đỏ là:dd Zn(NO3)2, AgNO3 ( nhóm I) + Nếu quỳ tím không chuyển màu là:dd AlCl3, NaCl, Mg(NO3)2 ( nhóm II) - Trích chất nhóm I II làm mẫu thử Cho dd KOH dư vào mẫu thử - Nhóm I: mẫu thử : + Xuất kết tủa trắng, sau kết tủa tan dd Zn(NO3)2 PTHH: Zn(NO3)2 + 2KOH -> 2KNO3 + Zn(OH)2 (r, trắng) (1) Zn(OH)2 + 2KOH -> K2ZnO2 (dd) +2H2O (2) + Xuất kết tủa đen dd AgNO3 PTHH: AgNO3 + KOH -> KNO3 + AgOH (3) 2AgOH ( không bền) -> Ag2O (r, đen) + H2O (4) - Nhóm II: mẫu thử + Xuất kết tủa trắng keo, sau kết tủa tan dd Al(NO 3)3 PTHH: Al(NO3)3 + 3KOH -> 3KNO3 + Al(OH)3 (r, trắng keo) (5) Al(OH)3 + KOH -> KAlO2 (dd) +2H2O (6) + Xuất kết tủa trắng, không tan dd KOH dư dd Mg(NO3)2 PTHH: Mg(NO3)2 + 2KOH -> 2KNO3 + Mg(OH)2 (r, trắng) (6) + Không có hiên tượng dd NaCl b Hiện tượng xảy : - Sục khí CO2 vào nước vôi trong: + Ban đầu nước vôi bị vẩn đục do: CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 ( r, trắng) + H2O(1) + Nếu tiếp tục sục khí CO2 kết tủa tan dung dịch dần chuyển thành suốt, do: CO2 + H2O + CaCO3 -> Ca(HCO3)2(2) - Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 + Lúc đầu chưa có tượng vì: HCl + Na2CO3 -> NaHCO3 + NaCl(3) + Khi hết Na2CO3 mà tiếp tục cho dd HCl có tượng sủi bọt khí, do: HCl + NaHCO3 -> NaCl + CO2 + H2O (4) c Khí CO2 dùng dập tắt đa số đám cháy, không dùng để dập tắt đám cháy Mg vì: - Khí CO2 không tác dụng với khí oxi, khí CO2 nặng không khí nên có tác dụng ngăn không cho vật cháy tiếp xúc với không khí nên khí CO2 dùng để dập tắt đa số đám cháy - Tuy nhiên, không dùng CO2 để dập tắt đám cháy Mg vì: Mg tác 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ = 1đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ = 1đ 0,5đ 0,5đ dụng với khí CO2 -> làm cho đám cháy cháy to PTHH: to CO2 + 2Mg -> 2MgO + C = 1đ -> 3đ - Gọi số mol oxit : FeO, CuO, MO 11,5g hỗn hợp A là: 5a, 3a, a( mol) -> 5a 72+ 3a 80 + a( M + 16) = 11,52 (g) Hay: 360a+ 240a+ Ma + 16a = 11,52 -> 616a+ Ma = 11,52(*) - Dẫn luồng khí H2 dư qua hỗn hợp A nung nóng: chắn FeO, CuO tham gia phản ứng, MO có không phản ứng -> xét hai trường hợp: - Trường hợp 1: H2 khử FeO, CuO, MO + PTHH: to FeO + H2 -> Fe+ H2O (1) to CuO + H2 -> Cu + H2O (2) to MO + H2 -> M + H2O (3) + Sau phản ứng hoàn toàn thu chất B: Fe, Cu, M + PTHH hòa tan hết B vào dd HNO3: Fe+ 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (4) 3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 2H2O (5) 3M + 8HNO3 -> 3M(NO3)2 + 2NO + 2H2O (6) + n HNO3 = 0,45 1,2 = 0,54mol + Theo pt(4)(1): n HNO3 = 4nFe = 4nFeO = 4.5a = 20a (mol) Theo pt(5)(2): n HNO3 = 8/3 nCu = 8/3 nCuO = 8/3.3a = 8a (mol) Theo pt(6)(3): n HNO3 = 8/3 nM = 8/3 nMO = 8/3.a (mol) -> n HNO3 = 20a + 8a+ 8/3a = 0,54 -> a = 0,0176 Thay a= 0,0176 vào phương trình (*) ta được: 616 0,0176 + M 0,0176 = 11,52 -> M = 38,55 +Vậy kim loại phù hợp - Trường hợp 2: H2 khử FeO, CuO, không khử MO -> xảy phản ứng 1,2,4,5 thêm phản ứng: MO + 2HNO3 -> M(NO3)2 + H2O (7) + Theo pt (7): n HNO3 = nMO = 2a (mol) -> n HNO3 = 20a + 8a+ 2a = 0,54 -> a = 0,018 Thay a= 0,018 vào phương trình (*) ta được: 616 0,018 + M 0,018 = 11,52 -> M = 24 +Vậy M Mg - Theo pt4,5, 1,2: n NO = n Fe + 2/3 n Cu = n FeO + 2/3.n CuO = 5a + 2/3 3a = 7a = 7.0,018 = 0,126mol -> V NO ( đktc) = 0,126 22,4 = 2,8224l DD A gồm : FeSO4, Al2(SO4)3, H2SO4 - m dd A = 9,12+ 13,68 + 100 = 122,8g - n FeSO4 = 9,12/ 152 = 0,06mol 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ = 3đ n Al2(SO4)3 = 13,68/ 342 = 0,04mol m H2SO4 = 9,8% 100 = 9,8g -> n H2SO4 = 9,8/ 98 = 0,1mol n NaOH = 38,8/ 40 = 0,97mol - Cho NaOH nguyên chất vào dd A, xảy phản ứng : 2NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O(1) 2NaOH + FeSO4 -> Na2SO4 + Fe(OH)2 (2) 6NaOH + Al2(SO4)3 -> 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 (3) - Theo pt 1,2,3 có : n NaOH = 2nH2SO4 + 2nFeSO4 + 6n Al2(SO4)3 = 0,1 + 2.0,06+ 0,04 = 0,56 mol < 0,97 mol = n NaOH ban đầu -> n NaOH = 0,97 – 0,56 = 0,41mol -> Xảy phản ứng : NaOH + Al(OH)3 -> NaAlO2 + 2H2O(4) - Theo pt 3, n Al(OH)3 = 2n Al2(SO4)3 = 2.0,04 = 0,08mol -> Sau phản ứng NaOH, dư, Al(OH)3 phản ứng hết n NaOH dư = 0,41 – 0,08 = 0,33mol - DD C gồm: Na2SO4, NaOH dư Kết tủa B : Fe(OH)2 - Nung Fe(OH)2 không khí đến khối lượng không đổi, xảy phản ứng: to 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3(5) to 2Fe(OH)3 -> Fe2O3 + 3H2O (6) - Theo pt 6,5,2: n Fe2O3 = ½ n Fe(OH)3 = ½.n Fe(OH)2 = ½ n FeSO4 = ½ 0,06 = 0,03mol -> m Fe2O3 = 0,03 160 = 4,8g DD C gồm: Na2SO4, NaOH dư Khi cho dd HCl vào dd C xảy phản ứng: HCl + NaOH -> NaCl + H2O(7) HCl + NaAlO2 + H2O -> NaCl + Al(OH)3(8) - Theo pt 7, n HCl = n NaOH = 0,33mol a Trường hợp 1: HCl thiếu , chưa đủ tạo kết tủa Al(OH)3 hoàn toàn to PTHH: 2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O (9) - n Al2O3 = 2,55/ 102 = 0,025mol - Theo pt 8,9: n HCl = n Al(OH)3 = n Al2O3 = 2.0,025 = 0,05mol -> n HCl = 0,33+ 0,05 = 0,38mol -> V HCl cần dùng = 0,38/ = 0,19l b Trường hợp 2: HCl dư, hòa tan phần Al(OH)3 PTHH: 3HCl + Al(OH)3 -> AlCl3 + 3H2O(10) to 2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O (11) - Theo pt 11: n Al(OH)3 = 2.n Al2O3 = 0,025 = 0,05mol - Theo pt 8, 4: n Al(OH)3 = n NaAlO2 = n Al(OH)3 = 0,08mol -> n Al(OH)3 pt10= 0,08 – 0,05 = 0,03mol - Theo pt 10: n HCl = n Al(OH)3 = 0,03 = 0,09mol -> n HCl = 0,33+ 0,08 + 0,09 = 0,5nol -> V HCl cần dùng = 0,5/ = 0,25l - HẾT - 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ = 3đ