Đề thi HSG Hóa THCS Tỉnh Nghệ An – Năm học 2016 – 2017

Đề thi HSG Hóa THCS Tỉnh Nghê An – Năm học 2016 – 2017

Nội dung  Đề thi HSG Hóa THCS Tỉnh Nghệ An – Năm học 2016 – 2017

Câu I (3 điểm)

1. Viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
2. Khí clo điều chế trong phòng thí nghiệm thường có lẫn khí hiđroclorua và hơi nước. Nêu cách để thu khí clo tinh khiết.
3. Trong công nghiệp nước Gia-ven được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl bão hòa, với điện cực trơ và không có màng ngăn giữa hai điện cực.

a) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra? Cho biết ứng dụng của nước Gia-ven?

b) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi cho nước Gia-ven tác dụng với:

– Khí CO₂ dư.

– Dung dịch HCl đặc, đun nóng.

Câu II. (4 điểm)

1. Viết phương trình hóa học (nếu có) khi cho bột sắt tác dụng với

a) dung dịch CuSO₄. b) khí Cl₂ ,đun nóng. c) dung dịch H₂SO₄ (đặc, nguội)

d) dung dịch AgNO₃. e) dung dịch FeCl₃.

2. Cho luồng khí CO dư qua hỗn hợp Ba, Al₂O₃, Fe₂O₃ đốt nóng thu được chất rắn A. Cho A vào nước dư thu được dung dịch D và chất rắn E. Sục CO₂ dư vào D thu được kết tủa F. Cho E vào dung dịch NaOH dư thấy tan một phần. Xác định các chất trong A, D, E, F và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. (biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn)

Câu III. (4 điểm)

1. Trình bày phương pháp hóa học nhận biết các chất bột đựng trong các lọ riêng biệt sau: Al₂O₃, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃.
2. Tách các chất sau ra khỏi hỗn hợp với điều kiện nguyên chất và không thay đổi khối lượng: NaCl, CaCl₂, AlCl₃, FeCl₃.

Câu IV. (6 điểm)

1. Sục V lít CO₂ (ở đktc) vào 100 ml dung dịch hỗn hợp NaOH 0,2 M và Ba(OH)₂ 0,4 M, đến phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch A và m gam kết tủa B.

a) Tính m khi V = 0,448 lít.

b) Tính V khi m = 1,97 gam.

c) Biết khi cho dung dịch HCl dư vào dung dịch A, đến phản ứng hoàn toàn thu được 0,896 lít CO₂ (ở đktc). Tính V, m.

2. Chia m gam hỗn hợp Na và Al thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: Cho vào nước thu được dung dịch A, chất rắn B và 8,96 lít H₂ (ở đktc).

Phần 2: Cho vào dung dịch NaOH dư thu được dung dịch D và 12,32 lít H₂ (ở đktc).

(biết các phản ứng hóa học xảy ra hoàn toàn).

a) Tính m?

b) Lấy 350 ml dung dịch HCl x M vào dung dịch A thu được 3a gam kết tủa. Mặt khác cho 500 ml dung dịch HCl x M vào dung dịch A thu được 2a gam kết tủa. Tính x và a?

Câu V. (3 điểm)

1. Vẽ hình biểu diễn thí nghiệm về sự hấp phụ màu của than gỗ. Cho biết những ứng dụng về tính hấp phụ của than hoạt tính.
2. Nêu hiện tượng, viết phương trình hóa học khi cho từ từ đến dư

a) dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl₃.

b) dung dịch AlCl₃ vào dung dịch NaOH.

Cho biết: Na= 23, Ba = 137, C = 12, O = 16, H = 1, Cl = 35,5, Fe = 56.

(Giám thị xem thi không giải thích gì thêm)

Hướng dẫn giải đề thi HSG Hóa THCS Tỉnh Nghệ An – Năm học 2016 – 2017

Câu 1:

1.

4HCl + MnO₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$MnCl₂ + Cl_{2$\uparrow $}+ 2H₂O

2NaCl + 2H₂O $\xrightarrow[mang\,ngan]{dpdd}$2NaOH + Cl_{2$\uparrow $}+ H_{2$\uparrow $}

2.

– Dùng dung dịch NaCl bão hòa để hấp thụ khí HCl

– Dùng H₂SO₄ đặc để hấp thụ hơi nước

3.

a.

2NaCl + 2H₂O $\xrightarrow[{}]{dpdd}$2NaOH + Cl_{2$\uparrow $}+ H_{2$\uparrow $}

Cl₂ + 2NaOH $\xrightarrow{{}}$NaCl + NaClO + H₂O

– Nước javen được sử dụng để tẩy trắng, tẩy uế và diệt khuẩn

b.

CO₂ + NaClO + H₂O $\xrightarrow{{}}$NaHCO₃ + HClO

2HCl + 2NaClO $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2NaCl + Cl_{2$\uparrow $} + H₂O

Câu 2:

Fe + CuSO₄ $\xrightarrow{{}}$ FeSO₄ + Cu

2Fe + 3Cl_{2 $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$} 2FeCl₃

Không xảy ra

Fe + 2AgNO₃ $\xrightarrow{{}}$ Fe(NO₃)₂ + 2Ag (1)

Sau (1) nếu AgNO₃ dư thì tiếp tục xẩy ra phản ứng

Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ $\xrightarrow{{}}$ Fe(NO₃)₃ + Ag (2)

Fe + 2FeCl₃ $\xrightarrow{{}}$ 3FeCl₂

 

A chứa: Ba, Al₂O₃, Fe.

D chứa: Ba(AlO₂)₂

E chứa: Al₂O₃, Fe

F chứa: Al(OH)₃

Fe₂O₃ + 3CO $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2Fe + 3CO₂

Ba + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ Ba(OH)₂ + H_{2$\uparrow $}

Al₂O₃ + Ba(OH)₂ $\xrightarrow{{}}$ Ba(AlO₂)₂ + 2H₂O

2CO₂ + Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2Al(OH)_{3$\downarrow $} + Ba(HCO₃)₂

Al₂O₃ + 2NaOH $\xrightarrow{{}}$ 2NaAlO₂ + H₂O

 

 

Trích mẫu thử

Cho dung dịch HCl dư vào các mẫu thử, sau đó cho NaOH đến dư vào các dung dịch tạo thành

Mẫu thử nào tạo kết tủa sau tan là AlCl₃ $\Rightarrow $ Al₂O₃

Al₂O₃ + 6HCl $\xrightarrow{{}}$ 2AlCl₃ + 3H₂O

AlCl₃ + 3NaOH $\xrightarrow{{}}$Al(OH)_{3$\downarrow $} + 3NaCl

Al(OH)₃ + NaOH $\xrightarrow{{}}$ NaAlO₂ + 2H₂O

Mẫu thử nào xuất hiện kết tủa trắng xanh hóa nâu ngoài không khí là FeCl₂ $\Rightarrow $ FeO

FeO + 2HCl $\xrightarrow{{}}$ FeCl₂ + H₂O

FeCl₂ + 2NaOH $\xrightarrow{{}}$Fe(OH)_{2$\downarrow $} + 2NaCl

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 4Fe(OH)_{3$\downarrow $}

Hai mẫu còn lại tạo kết tủa màu nâu đỏ

Fe₃O₄ + 8HCl $\xrightarrow{{}}$2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O

FeCl₂ + 2NaOH $\xrightarrow{{}}$Fe(OH)_{2$\downarrow $} + 2NaCl

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 4Fe(OH)_{3$\downarrow $}

FeCl₃ + 3NaOH $\xrightarrow{{}}$Fe(OH)_{3$\downarrow $} + 3NaCl

Fe₂O₃ + 6HCl $\xrightarrow{{}}$ 2FeCl₃ + 3H₂O

FeCl₃ + 3NaOH $\xrightarrow{{}}$Fe(OH)_{3$\downarrow $} + 3NaCl

Cho hai mẫu thử còn lại tác dụng với dung dịch HNO₃ mẫu thử nào xuất hiện khí không màu hóa nâu ngoài không khí là Fe₃O₄, mẫu còn lại là Fe₂O₃.

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ $\xrightarrow{{}}$ 9Fe(NO₃)₃ + NO$\uparrow $ + 14H₂O

2NO + O₂ $\xrightarrow{{}}$2NO_{2 (nâu)}

Fe₂O₃ + 6HNO₃ $\xrightarrow{{}}$ 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

 

Hòa tan hỗn hợp vào nước và sục NH₃ dư vào dung dịch thu được dung dịch A chứa NaCl, CaCl₂, NH₄Cl và kết tủa B chứa Al(OH)₃, Fe(OH)₃.

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + 3NH₄Cl

FeCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O $\xrightarrow{{}}$ Fe(OH)_{3$\downarrow $} + 3NH₄Cl

Cho NaOH dư vào kết tủa B thu được dung dịch chứa NaAlO₂, NaOH và kết tủa Fe(OH)₃

Al(OH)₃ + NaOH $\xrightarrow{{}}$ NaAlO₂ + 2H₂O

Cho HCl dư vào Fe(OH)₃ lấy dung dịch tạo thành sau đó cô cạn thu được FeCl₃

Fe(OH)₃ + 3HCl $\xrightarrow{{}}$ FeCl₃ + 3H₂O

Sục CO₂ dư vào dung dịch NaAlO₂, NaOH, lấy kết tủa tạo thành cho tác dụng với HCl dư sau đó cô cạn được AlCl₃.

CO₂ + NaOH $\xrightarrow{{}}$ NaHCO₃

CO₂ + NaAlO₂ + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$Al(OH)_{3$\downarrow $} + NaHCO₃

Al(OH)₃ + 3HCl $\xrightarrow{{}}$ AlCl₃ + 3H₂O

Cho dung dịch (NH₄)₂CO₃ dư vào dung dịch A thu được kết tủa CaCO₃ và dung dịch hỗn hợp: NaCl, NH₄Cl, (NH₄)₂CO₃.

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ $\xrightarrow{{}}$ CaCO_{3$\downarrow $} + 2NH₄Cl

Cho CaCO₃ tác dụng với dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn dung dịch thu được CaCl₂.

CaCO₃ + 2HCl $\xrightarrow{{}}$CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Cô cạn dung dịch NaCl, NH₄Cl, (NH₄)₂CO₃, sau đó nhiệt phân đến khối lượng không đổi thu được NaCl

NH₄Cl $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ NH₃ + HCl

(NH₄)₂CO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2NH₃ + CO₂ + H₂O

 

 

Ba(OH)₂ + CO₂ $\xrightarrow{{}}$ BaCO_{3$\downarrow $} + H₂O

0,04         0,02    $\xrightarrow{{}}$ 0,02

$\Rightarrow $ m = 0,02.197 = 3,94 (gam)

${{n}_{BaC{{O}_{3}}}}$= 0,01 (mol).

Ta có số mol kết tủa thực tế < kết tủa cực đại (0,04) nên có hai trường hợp xẩy ra.

TH1: Ba(OH)₂ dư

Ba(OH)₂ + CO₂ $\xrightarrow{{}}$ BaCO_{3$\downarrow $} + H₂O

0,01        0,01   $\xleftarrow{{}}$ 0,01

$\Rightarrow $ V = 0,224 lít.

TH2: Ba(OH)₂ hết

Ba(OH)₂ + CO₂ $\xrightarrow{{}}$ BaCO_{3$\downarrow $} + H₂O (1)

0,04         0,04    $\xrightarrow{{}}$ 0,04

2NaOH + CO₂ $\xrightarrow{{}}$ Na₂CO₃ + H₂O (2)

0,02       0,01    $\xrightarrow{{}}$ 0,01

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2NaHCO₃ (3)

0,01       0,01           $\xrightarrow{{}}$      0,02

BaCO₃ + CO₂ + H₂O $\xrightarrow{{}}$ Ba(HCO₃)₂ (4)

0,03      0,03          $\xrightarrow{{}}$      0,03

$\Rightarrow $ V = 0,09.22.4 = 2,016 (lít)

Vì khi cho HCl dư vào dung dịch A thu được 0,04 mol khí CO₂ và dựa vào thứ tự phản ứng (1,2,3,4) nên có các trường hợp sau

TH1: Dung dịch A chứa: $\left\{ \begin{matrix}N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}  \\NaOH  \\\end{matrix}\Rightarrow \,{{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04\Rightarrow {{n}_{NaOH}} \right.\ge 0,08\,\Rightarrow \,$ Loại

TH2: Dung dịch A chứa:

$\left\{ \begin{matrix}N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}\,x\,(mol)  \\NaHC{{O}_{3}}\,y(mol)  \\\end{matrix} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{matrix}2x\,+\,y\,=\,0,02  \\x+y\,=\,0,08  \\\end{matrix} \right.\,\Rightarrow $Vô nghiệm

TH3: Dung dịch A chứa:

$\left\{ \begin{matrix}NaHC{{O}_{3}}\,(0,02)  \\Ba{{(HC{{O}_{3}})}_{2}}\,x\,(mol)  \\\end{matrix} \right.\Rightarrow \,$Bảo toàn cacbon $\Rightarrow $0,02 + 2x = 0,08

$\Rightarrow $ x = 0,03 (mol)

Ta có sơ đồ phản ứng

$\left\{ \begin{matrix}NaOH\,\,\,\,\,\,\,0,02  \\Ba{{(OH)}_{2}}\,0,04  \\\end{matrix} \right.\xrightarrow{+\,C{{O}_{2}}}\left\langle \begin{matrix}BaC{{O}_{3}}\,y\,(mol)\,\,\,\,\,\,\,  \\{}  \\{}  \\\left\{ \begin{matrix}NaHC{{O}_{3}}\,\,\,\,\,\,\,0,02  \\Ba{{(HC{{O}_{3}})}_{2}}\,0,03  \\\end{matrix} \right.  \\\end{matrix} \right.$

Áp dụng bảo toàn nguyên tố Ba $\Rightarrow $ y = 0,04 – 0,03 = 0,01 (mol)

Áp dụng bảo toàn nguyên tố C $\Rightarrow $${{n}_{C{{O}_{2}}}}=$0,09 (mol)

$\Rightarrow $$\left\{ \begin{matrix}V\,=\,2,016\,(l\text{ }\!\!\acute{\mathrm{i}}\!\!\text{ t})  \\m\,=\,1,97\,(gam)  \\\end{matrix} \right.$

Phương trình phản ứng:

* Phần 1:

2Na + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2NaOH + H₂ (1)

x             $\xrightarrow{{}}$           x          x/2

 

2Al + 2NaOH + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2NaAlO₂ + 3H₂ (2)

x $\xleftarrow{{}}$ x        $\xrightarrow{{}}$                 x               3x/2

* Phần 2:

2Na + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2NaOH + H₂ (3)

  x             $\xrightarrow{{}}$                        x/2

2Al + 2NaOH + 2H₂O $\xrightarrow{{}}$ 2NaAlO₂ + 3H₂ (4)

y                 $\xrightarrow{{}}$                                    3y/2

Vì thể tích H₂ thoát ra ở phần 2 nhiều hơn phần 1 nên ở phản ứng (2) Al dư

Gọi x, y lần lượt là số mol của Na, Al trong một phần:

Từ (1,2,3,4) ta có hệ phương trình

\[\left\{ \begin{matrix}2x\,=\,0,4\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,  \\\frac{x}{2}+\frac{3y}{2}=0,55  \\\end{matrix} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}x\,=\,0,2  \\y\,=\,0,3  \\\end{matrix} \right.\]

Giá trị m là: m = (0,2.23 + 0,3.27).2 = 25,4 (gam)

Dung dịch A chứa 0,2 mol NaAlO₂.

Khi cho HCl vào dung dịch A thì phản ứng xẩy ra theo thứ tự ưu tiên sau:

NaAlO₂ + HCl + H₂O $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + NaCl (1)

Al(OH)₃ + 3HCl $\xrightarrow{{}}$AlCl₃ + 3H₂O (2)

Ta có: \[\left\{ \begin{matrix}{{n}_{HCl\,}}=\,0,35x\,\Rightarrow \,{{m}_{\downarrow }}=3a\,\Leftrightarrow \,3y\,(mol)\,\,(*)  \\{{n}_{HCl}}=0,5x\Rightarrow \,{{m}_{\downarrow }}=2a\,\Leftrightarrow \,2y\,(mol)\,(**)  \\\end{matrix} \right.\]

Vì khi tăng số mol HCl lên thấy lượng kết tủa giảm đi $\Rightarrow $ ở (**) lượng kết tủa đã bị hòa tan (đã xảy ra phản ứng 2)

TH1: ở (*) kết tủa chưa bị hòa tan $\Rightarrow $ ở (*) chưa xảy ra phản ứng (2) $\Rightarrow $ 0,35x $\le $ 0,2 $\Rightarrow $ x $\le $ $\frac{4}{7}$

$\Rightarrow $ Ở (*) ${{n}_{\downarrow }}=$0,35x $\Rightarrow $ 0,35x = 3y $\Rightarrow $ y = $\frac{0,35x}{3}$

Xét ở (**)

NaAlO₂ + HCl + H₂O $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + NaCl (1)

0,2 $\xrightarrow{{}}$0,2   $\xrightarrow{{}}$               0,2

Al(OH)₃     +    3HCl $\xrightarrow{{}}$AlCl₃ + 3H₂O (2)

$\frac{0,35x}{3}$ $\xrightarrow{{}}$  0,35x

$\Rightarrow $ 0,2 + 0,35x = 0,5x $\Rightarrow $ x = $\frac{4}{3}$

đối chiếu điều kiện (x $\le $ $\frac{4}{7}$) $\Rightarrow $ Loại

TH2: Ở (*) kết tủa đã bị hòa tan $\Rightarrow $ ở (*) đã xảy ra phản ứng (2) $\Rightarrow $ 0,35x > 0,2 $\Rightarrow $ x > $\frac{4}{7}$

Xét ở (*)

NaAlO₂ + HCl + H₂O $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + NaCl (1)

0,2 $\xrightarrow{{}}$0,2   $\xrightarrow{{}}$               0,2

Al(OH)₃            +         3HCl $\xrightarrow{{}}$    AlCl₃ + 3H₂O (2)

$\frac{0,35x-0,2}{3}$ $\xleftarrow{{}}$   (0,35x – 0,2)

$\Rightarrow $ ${{n}_{\downarrow }}=\,0,2-\frac{0,35x-0,2}{3}=\frac{0,8-0,35x}{3}$ = 3y (I)

Xét ở (**)

NaAlO₂ + HCl + H₂O $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + NaCl (1)

0,2 $\xrightarrow{{}}$0,2   $\xrightarrow{{}}$               0,2

Al(OH)₃            +         3HCl $\xrightarrow{{}}$    AlCl₃ + 3H₂O (2)

$\frac{0,5x-0,2}{3}$$\xleftarrow{{}}$        (0,5x – 0,2)

$\Rightarrow $ ${{n}_{\downarrow }}=\,0,2-\frac{0,5x-0,2}{3}=\frac{0,8-0,5x}{3}$= 2y (II)

Từ (I), (II) ta suy ra: $\left\{ \begin{matrix}x=1\,\,\,\,\,\,\,  \\y=0,05  \\\end{matrix} \right.$

Đối chiếu điều kiện x > $\frac{4}{7}$ thấy x = 1 là thỏa mãn

Đáp số: \[\left\{ \begin{matrix}x\,=\,1\,(M)\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,  \\a\,=\,0,05.78\,=\,3,9\,(gam)  \\\end{matrix} \right.\]

Hình vẽ:

Ứng dụng tính hấp phụ của than hoạt tính: Than hoạt tính được dùng để làm trắng đường, chế tạo mặt nạ phòng độc, lọc nước …

 

Hiện tượng: tạo kết tủa keo trắng, kết tủa tăng dần đến cực đại, sau đó giảm dần đến trong suốt

AlCl₃ + 3NaOH $\xrightarrow{{}}$ Al(OH)_{3$\downarrow $} + 3NaCl

Al(OH)₃ + NaOH $\xrightarrow{{}}$ NaAlO₂ + 2H₂O

Hiện tượng: ban đầu tạo kết tủa và tan ngay, đến một lúc nào đó kết tủa xuất hiện trở lại và tăng dần đến cực đại.

AlCl₃ + 4NaOH $\xrightarrow{{}}$ NaAlO₂ + 3NaCl + 2H₂O

AlCl₃ + 3NaAlO₂ + 6H₂O $\xrightarrow{{}}$ 4Al(OH)_{3$\downarrow $} + 3NaCl