Đề thi chọn HSG Hóa 9 tỉnh Thái Bình năm 2012-2013

Së Gi¸o dôc và §µo t¹o Th¸i B×nh §Ò thi chän häc sinh giái líp 9 THCS n¨m häc 2012-2013 Môn: Hãa häc Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Cho biết nguyên tử khối: 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; Ba=137. Câu 1. (2,0 điểm) Cho các dung dịch sau: Ba(NO3)2, K2CO3, MgCl2, KHSO4 và Al2(SO4)3. Những cặp dung dịch nào phản ứng được với nhau? Viết phương trình hóa học minh họa. Câu 2. (2,0 điểm) Cho 10 gam oxit của kim loại M có hóa trị II tác dụng vừa đủ với dung dịch H 2SO4 24,5% thu được dung dịch muối có nồng độ 33,33% (dung dịch A). Làm lạnh dung dịch A thấy có 15,625 gam chất rắn X tách ra, phần dung dịch bão hòa có nồng độ 22,54% (dung dịch B). Xác định kim loại M và công thức chất rắn X. Câu 3. (2,0 điểm) Cho các kim loại sau: Ba, Mg, Al, Ag. Chỉ dùng một dung dịch axit, hãy trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các kim loại trên? Viết phương trình hóa học minh họa. Câu 4. (3,0 điểm) Cho 16 gam hỗn hợp X chứa Mg và kim loại M vào dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng kết thúc thu được 8,96 lít khí H 2 (đktc). Cũng 16 gam hỗn hợp X ở trên tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu được dung dịch Y và 11,2 lít khí SO 2 (đktc) duy nhất. Viết phương trình hóa học xảy ra và xác định kim loại M. Câu 5. (2,0 điểm) Nung nóng hỗn hợp gồm CuO, Fe3O4, Fe2O3, CaO và cacbon dư ở nhiệt độ cao (trong chân không) đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn A và khí B duy nhất. Cho chất rắn A vào dung dịch HCl dư thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí H 2. Cho chất rắn X vào dung dịch H 2SO4 đặc, nóng, dư thấy X tan hết. Viết các phương trình hóa học xảy ra. Câu 6. (3,0 điểm) Đốt cháy hết m gam cacbon trong oxi thu được hỗn hợp khí A gồm CO và CO 2. Cho hỗn hợp khí A đi từ từ qua ống sứ đựng 23,2 gam Fe3O4 nung nóng đến phản ứng kết thúc thu được chất rắn B chứa 3 chất (Fe, FeO, Fe 3O4) và khí D duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn khí D bởi dung dịch Ba(OH)2 thu được 19,7 gam kết tủa và dung dịch X. Đun nóng dung dịch X thu thêm 14,775 gam kết tủa nữa thì kết thúc phản ứng. Cho toàn bộ chất rắn B vào dung dịch CuSO 4 dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì lượng CuSO 4 đã phản ứng là 0,03 mol; đồng thời thu được 21,84 gam chất rắn E. 1. Viết phương trình hóa học xảy ra. 2. Tính m và tỉ khối của A so với H2. Câu 7. (3,0 điểm) 1. A và B là hai hợp chất hữu cơ chứa vòng benzen có công thức phân tử lần lượt là C 8H10 và C8H8. a. Viết công thức cấu tạo có thể có của A và B. b. Viết phương trình hóa học dưới dạng công thức cấu tạo xảy ra (nếu có) khi cho A và B lần lượt tác dụng với H2 dư (Ni, to); dung dịch brom. 2. Hỗn hợp khí A gồm 0,2 mol axetilen; 0,6 mol hiđro; 0,1 mol vinylaxetilen (CH≡ CCH=CH2, có tính chất tương tự axetilen và etilen). Nung nóng hỗn hợp A một thời gian với xúc tác Ni, thu được hỗn hợp B có tỉ khối hơi so với hỗn hợp A là 1,5. Nếu cho 0,15 mol hỗn hợp B sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Tính giá trị của m. Câu 8. (3,0 điểm) Hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon mạch hở: CnH2n (n ≥ 2) và CmH2m-2 (m ≥ 2). 1. Tính thành phần phần trăm theo số mol mỗi chất trong hỗn hợp A, biết rằng 100 ml hỗn hợp này phản ứng tối đa với 160 ml H 2 (Ni, t0). Các khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất. 2. Nếu đem đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp A rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng nước vôi trong, thu được 50 gam kết tủa và một dung dịch có khối lượng giảm 9,12 gam so với dung dịch nước vôi trong ban đầu và khi thêm vào dung dịch này một lượng dung dịch NaOH dư lại thu được thêm 10 gam kết tủa nữa. Tìm công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của hai hiđrocacbon trong hỗn hợp A. --- HẾT --Họ và tên thí sinh:.............................................................. Số báo danh: ................... SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2012-2013 THÁI BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN HÓA HỌC (Gồm 5 trang) Câu Câu 1 (2,0 đ) Nội dung Điểm - Các cặp dung dịch phản ứng được với nhau là : Ba(NO3)2 và K2CO3; Ba(NO3)2 và KHSO4; Ba(NO3)2 và Al2(SO4)3; 0,5 điểm K2CO3 và MgCl2; K 2CO3 và KHSO4; K 2CO3 và Al2(SO4)3. - Các phương trình hóa học xảy ra : Ba(NO3)2 + K2CO3 → BaCO3 + 2KNO3 Ba(NO3)2 + KHSO4→ BaSO4 + HNO3 + KNO3 (hoặc Ba(NO3)2 + 2KHSO4→ BaSO4 + 2HNO3 + K2SO4) 3Ba(NO3)2 + Al2(SO4)3→ 3BaSO4 + 2Al(NO3)3 K2CO3 + MgCl2→ MgCO3 + 2KCl K2CO3 + 2KHSO4 → 2K2SO4 + CO2 + H2O 1,5 điểm (hoặc K2CO3 + KHSO4 → K2SO4 + KHCO3) 3K2CO3 + Al2(SO4)3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 3K2SO4 + 3CO2 Câu 2 (2,0 đ)  Xác định M Đặt số mol của oxit của kim loại M (MO) là x mol. MO + H2SO4 → MSO4 + H2O mol x x x 98 x.100 =400 x Khối lượng dung dịch H2SO4 là : 24,5 (gam) Theo bảo toàn khối lượng : moxit + mddaxit = mddA 0,5 điểm Câu Nội dung → mddA = 10 + 400x (gam) Điểm ( M +96 )x Nồng độ % của dung dịch muối: C% = (10+400 x ) .100% =33,33% (1) Theo bài ra, ta có: (M +16)x = 10 (2) Giải hệ (1) và (2), ta có: x = 0,125 và M = 64 và kim loại cần tìm là Cu.  Xác định chất rắn X - Gọi công thức của chất rắn X là: CuSO4.nH2O, số mol tương ứng là a. - Khối lượng CuSO4 trong dd A là: 0,125.160 = 20 (gam) - Khối lượng dd A là: mddA = 10 + 400.0,125 = 60 (gam) - Khối lượng dd B là: mddB = mddA – mX = 60 – 15,625 = 44,375 (gam) 20−160a . 100 %=22,54 % Ta có: C%(ddB) = 44 ,375 Câu 3 (2,0 đ) Câu 4 (3,0 đ) 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm → a ¿ 0,0625 → 0,0625(160 + 18n) = 15,625 → n= 5 Vậy công thức của X là: CuSO4.5H2O Lấy một lượng nhỏ mỗi kim loại cho vào 4 ống nghiệm đã có sẵn dung dịch H2SO4 loãng. 0,5 điểm - Kim loại không phản ứng là Ag - Kim loại phản ứng tạo kết tủa trắng và có bọt khí thoát ra là Ba 0,5 điểm Ba + H2SO4 → BaSO4 + H2 - Kim loại phản ứng tạo khí và không tạo kết tủa trắng là Mg, Al Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 Thu lấy 2 dung dịch muối tương ứng là : MgSO4 và Al2(SO4)3 Cho Ba vào dung dịch H2SO4 loãng đến khi kết tủa không tăng them, ta tiếp tục cho thêm 1 lượng Ba để xay ra phản ứng : Ba + 2H 2O → Ba(OH)2 + H2 Lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch Ba(OH)2. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào các dung dịch muối MgSO 4 và Al2(SO4)3 + Xuất hiện kết tủa trắng tan một phần trong dung dịch Ba(OH) 2 dư là dung dịch Al2(SO4)3, suy ra kim loại tương ứng là Al. 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4 + 2Al(OH)3 Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O + Xuất hiện kết tủa trắng không tan trong dung dịch Ba(OH)2 dư là 1,0 điểm dung dịch MgSO4, suy ra kim loại tương ứng là Mg. Ba(OH)2 + MgSO4 → BaSO4 + Mg(OH)2 Đặt số mol của Mg và kim loại M lần lượt là : x và y Các phương trình hóa học: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 mol x x 2M + 2nHCl → 2MCln + nH2 (có thể có) Câu Nội dung mol mol Điểm ny 2 y Mg + 2H2SO4 → MgSO4 + SO2 + 2H2O x x 2M + 2mH2SO4 → M2(SO4)m + mSO2 + 2mH2O my 2 mol y Số mol của H2 là : 8,96 : 22,4 = 0,4 mol Số mol của SO2 là : 11,2 : 22,4 = 0,5 mol  Trường hợp 1. Kim loại M không phản ứng với dung dịch HCl. Theo bài ra và các phương trình trên ta có : 24x + My = 16 (1) x = 0,4 (2) my 2 x + = 0,5 (3) Từ (1), (2), (3) ta có : M = 32m Nếu m = 1 → M = 32 (loại) Nếu m = 2 → M = 64 (Cu) Nếu m = 3 → M = 96 (loại) Vậy kim loại M là Cu  Trường hợp 2. Kim loại M phản ứng với dung dịch HCl. Theo bài ra và các phương trình trên ta có : 24x + My = 16 (4) ny x + 2 my 2 x + Câu 5 (2,0 đ) 1 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm = 0,4 (5) 0,5 điểm = 0,5 (6) Theo (5) và (6) thấy m > n n 1 2 m 2 3 3 x 0,3 0,35 0,2 y 0,2 0,1 0,2 M 44 (loại) 76 (loại) 56 (Fe) 0,5 điểm Vậy kim loại M là Fe Phương trình hóa học : - Nung nóng hỗn hợp gồm CuO, Fe3O4, Fe2O3, CaO và cacbon dư ở nhiệt độ cao : t0 CuO + Cdư   Cu + CO Fe3O4 + 4Cdư Fe2O3 + 3Cdư CaO + 3Cdư 0  t 3Fe + 4CO 0  t 2Fe + 3CO 0  t CaC2 + CO Câu Nội dung Chất rắn A tác dụng với dung dịch HCl dư : Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 CaC2 + 2HCl → CaCl2 + C2H2 Cho chất rắn X tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư : Điểm 1,0 điểm 0,5 điểm t0 Câu 6 (3,0 đ) C + 2H2SO4đặc   CO2 + 2SO2 + 2H2O t0 Cu + 2H2SO4đặc   CuSO4 + SO2 + 2H2O 1. Các phương trình hóa học xảy ra: t0 2C + O2   2CO (1) 0,5 điểm 0 t C + O2   CO2 (2) t0 Fe3O4 + CO   3FeO + CO2 (3) t0 FeO + CO   Fe + CO2 (4) CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (5) 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (6) t0 Ba(HCO3)2   BaCO3 + CO2 + H2O (7) Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (8) Chất rắn E chứa : Cu, FeO, Fe3O4 2. Theo các phương trình (1) → (7) : nC =nCO = 2 1,0điểm 19 ,7 14 , 775 +2. =0 , 25(mol ) 197 197 0,5 điểm → m = 0,25.12 = 3 gam Chất rắn B chứa: Fe, FeO, Fe3O4 có số mol lần lượt là x, y, z. Theo các phương trình trên và bài ra ta có: x = 0,03 64x + 72y +232z = 21,84 23 , 2 . 3=0,3 x + y + 3z = 232 0,75điểm Suy ra : x = 0,03; y = 0,18; z = 0,03 → mB = mFe + mFeO + mFe3O4 = 21,6 gam Theo định luật bảo toàn khối lượng : mA + mFe3O4 = mB + mCO2 → mA = 0,25.44 + 21,6 – 23,2 = 9,4 gam 0,75 điểm 9,4 =18,8 0,25.2 Tỉ khối của A so với H2 là: Câu 7 (3,0 đ) → 1. a. Công thức cấu tạo của C8H10 là : CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2CH3 Câu Nội dung Điểm CH=CH2 1 điểm Công thức cấu tạo của C8H8 là : b. Phản ứng với H2: Cả A và B đều phản ứng (5 phương trình hóa học) 1 điểm Phản ứng với dung dịch nước brom: chỉ có B phản ứng (1 phương trình hóa học) 2. Ta có nA = 0,1 + 0,2 + 0,6 = 0,9 mol Theo định luật bảo toàn khối lượng : mA = mB M A = n . MB B → nA. nA nB → = MB MA MB MA Theo bài ra : =1,5 → n H pu nB = 0,6 mol 0,5 điểm 2 → = nA – nB = 0,9 – 0,6 = 0,3 mol Vì phản ứng của hiđrocacbon với H2 và với Br2 có tỉ lệ mol giống nhau nên có thể coi H2 và Br2 là X2. Theo bài ra sản phẩm cuối cùng là các hợp chất hữu cơ trong phân tử chỉ chứa liên kết đơn, ta có phương trình phản ứng: CH≡ C-CH=CH2 + 3X2 → CHX2-CX2-CHX-CH2X mol 0,1 0,3 CH≡ CH + 2X2 → CHX2 - CHX2 mol 0,2 0,4 Ta có : → n H pu n Br pu 2 → n Br pu + 2 2 = n X pu 2 = 0,3 + 0,4 = 0,7 mol = 0,7 – 0,3 = 0,4 mol số mol Br 2 phản ứng với 0,15 mol hỗn hợp B là: 0,4.0 ,15 =0,1mol 0,6 Vậy khối lượng brom tham gia phản ứng với 0,15 mol hỗn hợp B là: mBr =0,1. 160=16 2 (gam) Câu 8 (3,0 đ) 1. Vì các khí đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất do đó tỉ lệ về số mol của các chất bang tỉ lệ về thể tích. Gọi x, y lần lượt là thể tích của CnH2n và CmH2m-2 Phương trình hóa học tổng quát: CnH2n + H2 → CnH2n + 2 ml x x CmH2m - 2 + 2H2 → CmH2m + 2 0,5 điểm Câu Nội dung Điểm ml y Theo bài ra ta có: 2y x + y = 100 (1’) x + 2y = 160 (2’) ’ ’ Từ (1 ) và (2 ) → x = 40; y = 60 Thành phần phần trăm theo số mol của mỗi chất trong hỗn hợp A là: 40 60 %nCnH2n = 100 .100% = 40% và %nCmH2m-2 = 100 .100% = 60% 1,0 điểm 2. Gọi a, b lần lượt là số mol của CnH2n và CmH2m-2. a 40 Khi đó ta luôn có: b = 60 → 3a – 2b = 0 (3’) Phương trình hóa học xảy ra khi đốt cháy hỗn hợp A: CnH2n a mol + 3n 2 O2 → nCO2 + nH2O (1) na na 3 m−1 2 CmH2m-2 + O2 → mCO2 + (m-1)H2O (2) mol b bm (m-1)b Số mol CaCO3 ở phản ứng (3) là : nCaCO3 = 50 : 100 = 0,5 mol Số mol CaCO3 ở phản ứng (5) là : nCaCO3 = 100 : 100 = 0,1 mol 1,0 điểm CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (3) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (4) Ca(HCO3)2 + 2NaOH → CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O (5) Từ phản ứng (3) ta có: nCO2 = nCaCO3 = 0,5 (mol) Từ phản ứng (4) và (5) ta có: nCO2 = 2nCaCO3 = 0,2 (mol) Tổng số mol của khí CO2 là : 0,5 + 0,2 = 0,7 (mol) Theo bài rat a có : Độ giảm khối lượng của dung dịch = mCaCO3 ở pu (3) – (mCO2 + mH2O) → 9,12 = 50 – (0,7.44 + 18.nH2O) → nH2O = 0,56 (mol) Theo phản ứng (1), (2) ta có: nCO2 = an + bm = 0,7 (4’) nH2O = an + b(m – 1) = 0,56 (5’) Từ (3’), (4’), (5’) ta có : b = 0,14; a = m n 2 4,5 (loại) 3 3 7 75 → 2n + 3m = 15 4 1,5(loại) 5 0(loại) Vậy công thức phân tử của hai hiđrocacbon là : C3H6 và C3H4 Công thức cấu tạo C3H6 là : CH2=CH–CH3 Công thức cấu tạo C3H4 là : CHC–CH3 hoặc CH2=C=CH2 1,0 điểm Chú ý: 1. Học sinh giải cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa. 1 2. Viết phương trình phản ứng thiếu điều kiện (nếu có), không cân bằng thì trừ 2 số điểm của phương trình đó.