Kiểm tra bồi dưỡng học sinh giỏi - Hóa học vô cơ

KIỂM TRA BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẨN 1 : HÓA HỌC VÔ CƠ Đề bài : Bài 1. Cho hỗn hợp Y gồm 2,8 gam Fe và 0,81 gam Al vào 200 ml dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch D và 8,12 gam chất rắn (E) gồm 3 kim loại. Cho E tác dụng với HCl dư ta thu được 0,672 lít khí H2 (đktc). Tính nồng độ mol/lit của dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2 ban đầu. Bài 2. Cho Fe vào dung dịch A có hòa tan 18,8 gam Cu(NO3)2 và 34gam AgNO3. Sau khi phản ứng kết thúc ta thu được 24,8 gam chất rắn (B) và dung dịch C. a) Tính khối lượng của Fe cho vào. b) Tính khối lượng muối trong C. Bài 3. a) Cho hỗn hợp X chứa 0,15 mol Mg và 0,1 mol Fe vào 1 lít dung dịch chứa 0,1 mol Ag+ và 0,15 mol Cu2+. Phản ứng tạo ra chất rắn D và dung dịch C. Thêm tiếp NaOH dư vào dung dịch C đem kết tủa nung đến khối lượng không đổi được chất rắn E. Tính khối lượng rắn D và E. b) Cũng cho hỗn hợp X ở trên vào 1 lít dung dịch chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 thì dung dịch G thu được mất màu hoàn toàn và được chất rắn F có khối lượng 20 gam. Thêm NaOH dư vào dung dịch G tạo được kết tủa H gồm 2 hiđrôxit. Nung H ngoài không khí đến khối lượng không đổi được một chất rắn K có khối lượng là 8,4 gam. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch AgNO3 và Cu(NO3)2? Bài 4. Hoà tan 7,8 gam hỗn hợp X gồm Ag và Cu bằng dung dịch H2SO4 đặc 98% đun nóng được 1,4 lít khí SO2 đktc và dung dịch A. a) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong X. b) Chia dung dịch A thành hai phần bằng nhau. Phần 1 phản ứng hết với 50g dung dịch NaOH 4% thì bắt đầu xuất hiện kết tủa. Tính C% của các chất trong dung dịch A. c) Phần hai đem điện phân với cường độ dòng điện 0,5Ampe trong 2 giờ. Tính khối lượng của kim loại bám trên Catôt. Bài 5. X là hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 (tỉ lệ mol lần lượt là 1: 2 : 4 : 3). Hoà tan hoàn toàn 76,8 gam X bằng HNO3 thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp Y gồm NO và NO2. a) Tính tỉ khối hơi của Y so với oxi? b) Thể tích dung dịch HNO3 4M tối thiểu cần dùng là Bài 6. Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tính m? HƯỚNG DẪN GIẢI Hướng dẫn giải bài 1. Đề cho 3 kim loại Al hết. Kim loại là Ag, Cu và Fe dư. nFe = 0,05 mol ; nAl = 0,03 mol ; nH2 = 0,03 mol. Các phương trình phản ứng có thể xảy ra: Al + 3AgNO3  3Ag + Al(NO3)3 (1) 2Al + 3Cu(NO3)2  2Al(NO3)3 + 3Cu (2) Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (3) Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu. (4) Fedư + 2HCl  FeCl2 + H2 (5) (5)  nFe dư = 0,03 nFe pứ (3) và (4) = 0,02 Gọi x và y là mol AgNO3 và Cu(NO3)2. Tổng electron nhường: tổng electron nhận Al - 3e  Al3+ Ag + 1e  Ag 0,03 0,09 x x Fe – 2e  Fe2+ Cu2+ + 2e  Cu 0,02 0,04 y 2y mol e nhường = 0,13 mol e nhận: x + 2y Ta có : x + 2y = 0,13 Khối lượng chất rắn: mAg + mCu + mFe dư = 108x + 64y + 56.0,03 = 8,12 Giải hệ: x = 0,03; y = 0,05 Đáp số: [AgNO3] = 0,15M và [Cu(NO3) 2] = 0,25M. Hướng dẫn giải bài 2. Đề chỉ cho mol 2 muối và khối lượng chất rắn tạo thành. Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag (1) Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu (2) Thông thường ta chia trường hợp 1 là kim loại tham gia pứ còn dư. TH1: Fe còn dư sau 2 phản ứng.  TH này ta dễ dàng loại vì các số liệu đề đã cho: mAg + mCu tạo ra chưa cộng Fe dư > mrắn của đề. (vô lý). TH2: Fe đã hết trong phản ứng (1). Chỉ xảy ra pứ (1). AgNO3 còn dư. Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag. (1) Vì AgNO3 còn dư nên tiếp tục có phản ứng (3). AgNO3 + Fe(NO3)2  Fe(NO3)3 + Ag (3). Chất rắn trong TH này là : Ag tạo ra ở (1) và (3). Ta thấy nAg+ (của dung dịch đầu ) = 34:107 = 0,02 mol. nAg tạo ra = m : M = 24,8 : 108 = 0,23 > 0,02 (vô lý). TH3: Fe hết , (1) đã xảy ra hoàn toàn, (2) xảy ra xong và Cu(NO3)2 còn dư. Fe + AgNO3  Fe(NO2)2 + Ag (1) 0,02 0,02 0,02 Fe + Cu(NO3)2  Fe(NO3)2 + Cu (2) a a a a Rắn tạo ra là : Ag và Cu ; mrắn = 108.0,02 + 64a = 24,8 Giải ra : được mFe = 8,4 gam ; m Fe(NO3)2 = 9 gam và m Cu(NO3)2 = 9,4 gam. Hướng dẫn giải bài 3. a. Theo đề bài ta có trật tự phản ứng: Mg + 2Ag  Mg2+ + 2Ag 0.05 0.1 0.05 0.1 Mg + Cu2+  Mg2+ + Cu Rắn D gồm Ag + Cu + Fe dư = 23,2 gam 0.1 0.1 0.1 0.1 Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu 0.05 0.05 0.05 0.05 Dung dịch D chỉ chứa Mg2+ và Fe2+. ĐS: 1) rắn D = 23,2 gam ; 2) Rắn E = 10 gam. b. Gọi x và y là mol của Ag+ và Cu2+. Dung dịch đã mất màu hoàn toàn chứng tỏ Cu2+ đã hết. Mà Cu2+ hết nên Ag+ cũng hết do Ag+ phản ứng trước Cu2+. Do kết tủa thu được gồm 2 hiđrôxit nên trong dung dịch sẽ còn 2 ion.. Nếu chỉ có Mg tham gia phản ứng với 2 muối thì chỉ cho 1 ion Mg2+ trong dung dịch : nên không đúng.  Fe cũng tham phản ứng. Vậy chất rắn thu được là 3 kim loại. Gọi x, y là mol của Ag+ và Cu2+. Chất rắn F gồm: Ag x mol, Cu: y mol; Fe dư( 0,1 –z) mol. Dung dịch G gồm Mg2+: 0,15 mol và Fe2+ : z mol. Vậy mF = 20g = 108x + 64y + 56(0,1-z) = 108x + 64y - 56z = 14,4 (1) nMgO = 0,15mol , Fe2O3 = z/2  mrắn = 40.0,15 + 80z = 8,4 (2)  z = 0,03 mol Tổng e nhường = 2.0,15 + 2z Tổng e nhận: x + 2y  0,3 + 2z = x + 2y  x + 2y - 2z = 0,3 (3) ( x = 0,06 ; y = 0,15 , z = 0,03). ĐS: b. [AgNO3 ] = 0,06 mol/l , [ Cu(NO3)2 ] = 0,15 mol/l Hướng dẫn giải bài 4. a) nếu gọi a và b là mol Ag và Cu: Từ giả thiết  a = 0,0375 và b = 0,05. b) 1/2 dung dịch A gồm CuSO4, Ag2SO4 và H2SO4 dư. Khi phản ứng trung hòa xảy ra: bắt đầu xuất hiện kết tủa chứng tỏ H2SO4 vừa tham gia phản ứng hết. Từ giả thiết này  nH2SO4 = 0,025 mol. mol H2SO4 trong dung dịch A còn dư là 0,05 mol. Ta dễ dàng tính được mol H2SO4 tham gia phản ứng ở câu a = 0,125 mol. Vậy tổng mol H2SO4 ban đầu = 0,175 mol.  mH2SO4  m dung dịch H2SO4 = (m.100%):98% = 17,5g. Suy ra được khối lượng dung dịch A = mdd axit + m KL – m SO2 = 22,9g  Tính C% của dung dịch A gồm C% của 2 muối và axit. c. Điện phân phần 2 gồm: nCuSO4= a/2 = 0,01875 mol ; nAg2SO4 = b/4 = 0,0125 mol ; nH2SO4 = 0,025 mol. Gốc 2- + 2+ + SO4 không bị điện phân, thứ tự điện phân có thể có: Ag , Cu , H . Dựa vào thứ tự này:  thời gian điện phân của Ag+  thời gian điện phân của Cu2+ (suy được Cu2+ vẫn còn dư). Ta tính được : m kl = 3,094 gam. Hướng dẫn giải bài 5. a) gọi a, 2a, 3a, 4a lần lượt là số mol Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 đã dùng, ta có các quá trình cho nhận electron. Phương trình nhường e: Fe  Fe3+ + 3e a a 3a 2FeO  2Fe3+ + 2O2- + 2e 2a 2a 2a 3+ 2- Fe3O4  3Fe + 4O + 1e 3a 9a 3a Phương trình nhìn nhận e :  + NO 3 + 3e + 4H  NO↑ + 2H2O x …. 3x …………. x  + NO 3 + e + 2H  NO2↑ + H2O y …. y ………… y Suy ra hệ phương trình: 56a + 72.2a + 232.3a + 160.4a = 76,8 (1) 8a = 3x + y (2) 4,48 x + y = = 0,2 (3) 22,4 Từ (1), (2), (3) ta có : x = 0,1 mol ; y = 0,1 mol 0,1.30  0,1.46 38  MY = = 38  dy/o2 = = 1,1875 0,2 32 b) Theo nguyên lí bảo toàn nguyên tố N ta có : n = n + n HNO 3 N trong muối N trong Y = ( a + 2a + 9a + 8a ).3 + x + y = 3.20.0,05 + 0,1 + 0,1 = 3,2 mol 3,2 Vdd HNO = = 0,8 (lít) 3 4 Lưu ý: 1 mol Fe(NO3)3 có 3 mol N. Hướng dẫn giải bài 6. Gọi x là số mol muối Fe(NO3)3  số mol HNO3 = 3x + 0,06  số mol H2O = 1,5x + 0,03 mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ; 11,36 + (3x + 0,06).63 = 242x + 0,06.30 + (1,5x + 0,03).18  x = 0,16 mol  m rắn = 38,72 gam. KIỂM TRA BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẨN 1 : HÓA HỌC HỮU CƠ Đề bài : Bài 1. Đem 72,8g hỗn hợp rắn Z gồm CaC2, Al4C3, Mg chia thành 2 phần bằng nhau. Cho phần 1 vào nước thu được 7,28 lít khí X, cho phần 2 vào dung dịch HCl dư thì được 24,08 lít khí Y. Trộn 2 thể tích khí này với nhau thành hỗn hợp khí A. Nung A khi có Ni (xúc tác) được hỗn hợp khí B. Cho B lội qua bình nước brom dư thấy sau phản ứng khối lượng bình tăng thêm m gam so với ban đầu và còn lại 17,92 lít hỗn hợp khí C. d = 5,375. Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. C / H 2 a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b) Tính m. Bài 2. Hỗn hợp A gồm hai chất hữu cơ đơn chức no (chứa C, H, O) tác dụng vừa đủ với 20 ml dung dịch 0 NaOH 2M được một muối và một ancol. Đun lượng ancol tạo ra đó với H2SO4 đặc ở 170 C thấy tạo ra 369,6 cm3 olefin khí (27,30C; 1 at). Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn lượng A như trên rồi cho sản phẩm đi qua bình đựng CaO dư thấy khối lượng bình tăng thêm 7,75g. Xác định công thức phân tử của các chất trong A Bài 3. Có hỗn hợp khí A gồm 2 hydrocacbon X; Y mạch hở không phân nhánh. Lấy 268,8ml hỗn hợp A cho đi từ từ qua bình nước brom dư thấy có 3,2g Br2 tham gia phản ứng; không có khí thoát ra. Mặt khác nếu đốt cháy hết 268,8ml hỗn hợp A thì được 1,408g CO2. Xác định công thức phân tử của các hydrocacbon ban đầu; tính %(n) của chúng trong hỗn hợp A. Cho các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Bài 4. Một hỗn hợp R gồm C2H4 và C3H6 trong đó C3H6 chiếm 71,43% về thể tích. Một hỗn hợp X gồm R và H2 với n = 5n . Lấy 9,408 lít X (đktc) đun nóng với Ni đến phản ứng hoàn toàn ta được hỗn hợp khí R H2 Z. Tính số mol và %(n) mỗi khí có trong Z biết rằng tỉ lệ mol của hai ankan tạo ra bằng tỉ lệ mol của hai olefin tương ứng ban đầu. Bài 5. Trộn lẫn 100cm3 hỗn hợp hơi X (gồm dimetylamin và hai hydrocacbon hơn kém nhau một nguyên tử 3 3 cabon trong phân tử) với 500cm O2 (dư) rồi đốt cháy. Sau phản ứng ta thu được 650cm hỗn hợp sản phẩm khí gồm CO2; hơi nước; N2 và O2 dư. Cho hỗn hợp này qua bình đựng H2SO4 đặc thì còn lại 370cm3 và qua bình đựng KOH đặc thì còn 120cm3 khí. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn; các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tìm công thức phân tử của các hydrocacbon ban đầu. Bài 6. Ester đơn chức X (chỉ chứa C, H, O và không chứa nhóm chức khác) có khối lượng phân tử bằng 100. Cho 0,15 mol X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH ta được 21g muối. Xác định công thức cấu tạo của X biết X có mạch không phân nhánh. HƯỚNG DẪN GIẢI HD Giải bài 1 : - Khí X gồm CH4 và C2H2; khí Y gồm CH4, C2H2 và H2. Từ đó suy ra hỗn hợp B có thể gồm C2H4 tạo ra, C2H6 tạo ra, và các chất tham gia còn dư. Ta không đủ dữ kiện để tính lượng chất còn dư, vì vậy không thể tính được m (là tổng khối lượng C2H4 tạo ra và C2H2 dư) bằng phương pháp đại số. - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : Dựa vào khối lượng hỗn hợp rắn, thể tích của X và Y ta có thể tính được số mol mỗi chất có trong hỗn hợp Z bằng hệ phương trình đại số. Từ đó tính khối lượng mỗi chất trong A. Theo định luật bảo toàn khối lượng thì mB  mA . Vậy : m  mB  mC  mA  mC . HD Giải bài 2 : - Có ba khả năng có thể xảy ra đối với A : * A gồm RCOOH và R'OH (1) * A gồm RCOOR' và R'OH (2) * A gồm RCOOR' và R'COOH. (3) ' với R là gốc CnH2n + 1 và R là gốc CmH2m + 1 - Trường hợp (1) : Đặt số mol của RCOOH và R'OH lần lượt bằng a; b. Bình CaO hấp thụ cả CO2 lẫn H2O nên tổng khối lượng CO2 và H2O = 7,75g. Từ các phản ứng suy ra : a = 0,02. 2 = 0,04. b = PV/RT = 0,015. 44(an + a + bm) + 18(an + a + bm + b) = 7,75.  40n + 15m = 80,64 : vô lý. - Trường hợp (2) lập luận tương tự : cũng loại. - Trường hợp (3) : lập luận tương tự được phương trình : 40n + 15m = 85  n = 1; m = 3. n HD Giải bài 3 : - Gọi n là số cacbon trung bình của X và Y : n = CO2 = 2,667. nhh  Phải có một hydrocacbon có hai nguyên tử cacbon trong phân tử (giả sử đó là X) và số nguyên tử cacbon trong phân tử Y chỉ có thể bằng 3 hoặc 4: - Trường hợp X là C2H4 : Từ các phương trình phản ứng ta có hệ phương trình : x + y = 0,012 x + ay = 0,02 2x + ny = 0,032  a = n - 1 : n = 3; a = 2 (C3H4) và n = 4; a = 3 (C4H4) - Trường hợp X là C2H2 : Lý luận tương tự được thêm nghiệm n = 4; a = 1 (C4H8). HD Giải bài 4 : - Trong X : n = 0,35 và n = 0,07  trong R : n = 0,25 và n = 0,1 R H 2 C2H4 C3H6 - Vì tỉ lệ mol của hai ankan tạo ra bằng tỉ lệ mol của hai olefin tương ứng ban đầu, mặt khác olefin; hydro tham gia phản ứng và ankan tạo ra đều với số mol như nhau nên ta suy ra ở hỗn hợp Z có 0,07 mol ankan và 0,35 - 0,07 = 0,28 mol olefin dư, trong đó : Số mol C3H6 = 0,7143. 0,28 = 0,2  số mol C2H4 = 0,08 Số mol C3H8 = 0,7143. 0,07 = 0,05  số mol C2H6 = 0,02. HD Giải bài 5 : - V = 650 - 370 = 280; V = 370 - 120 = 250 cm3. h.H 2O CO2  V phản ứng = V tạo ra + 1/2V = 390 cm3. O2 CO2 h.H 2O V dư = 500 - 390 = 110 cm3  V tạo ra = 120 - 110 = 10 cm3. O2 N2 - Từ phản ứng cháy của amin suy ra V = 20 cm3 (CH 3 )2 NH  tổng thể tích hydrocacbon = 100 - 20 = 80 cm3. - Gọi x và y là số nguyên tử cacbon trung bình và số nguyên tử hydro trung bình của hai hydrocacbon ban đầu; từ các phản ứng cháy ta có : Tổng V = 20. 2 + 80. x = 250  x = 2,625 : Số nguyên tử cacbon trong phân tử các CO2 hydrocacbon phải bằng 2 và 3. Tổng V = 20. 3,5 + 1/2. 80. y = 280  y = 5,25 : Số nguyên tử hydro trong phân tử các h.H 2O hydrocacbon phải bằng 4 và 6. HD Giải bài 6 : - Nếu đặt công thức của X là R-COOR' thì R + R' = 56  R < 56. - Số mol muối = 0,15  khối lượng mol muối = 140  R = 140 - 67 = 73 : vô lý.  X có thể là ester vòng nội có công thức là RCOO : R = 100 - 44 = 56 (là nhóm C4H8).