Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 9 - Ngày thi 16-1-2015 - Năm học 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015
MÔN THI: HÓA HỌC
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề thi gồm 05 câu, 02 trang)
Ngày thi 16 tháng 01 năm 2015 
Câu 1 ( 2,0 điểm)
 	1. Cho A là oxit, B là muối, C và D là các kim loại. Hãy chọn chất thích hợp với A, B, C, D và hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng sau:
a. A + HCl 2 Muối + H2O 	b. B + NaOH 2 Muối + H2O
 b. C + Muối 1 Muối 	d. D + Muối 2 Muối
 	2. Từ đá vôi, muối ăn, nước và các điều kiện cần thiết, hãy viết phương trình hoá học điều chế các chất: 
 	 a. Natri cacbonat. 	 b. Natri hiđrocacbonat. 
	 c. Canxi clorua. 	 d. Nước Gia-ven. 
Câu 2 (2,0 điểm)
	1. Chọn các chất A, B, C, D, E thích hợp và viết phương trình phản ứng theo dãy biến hóa sau, ghi rõ điều kiện của phản ứng (nếu có ). 
 A C E
 B D 
	Biết D là hợp chất của kim loại đồng với 2 nguyên tố khác và có khối lượng phân tử là 188 đvC. 
	2. Từ hỗn hợp gồm: Al, Al2O3, nêu phương pháp tách riêng các chất ra khỏi hỗn hợp đó sao cho lượng các chất thu được không thay đổi so với ban đầu ? Viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có).
Câu 3 (2,0 điểm)
	 1. Có bốn chất rắn màu trắng đựng trong bốn lọ riêng biệt không nhãn là: NaNO3, NaCl, Na2CO3, hỗn hợp (NaCl, Na2CO3). Bằng phương pháp hóa học, hãy phân biệt bốn chất rắn trên. Viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có).
	 2. Trong đời sống, muối X thường được làm gia vị và bảo quản thực phẩm. Đun nóng MnO2 với hỗn hợp muối X và axit H2SO4 đặc tạo khí X1 màu vàng lục, khí X1 có thể tác dụng với dung dịch NaOH để tạo ra chất tẩy trắng Y. Xác định X, Y và viết phương trình phản ứng minh họa.
	 3. Ở 85oC, có 1877 gam dung dịch bão hòa CuSO4. Đun dung dịch để làm bay hơi 100 gam H2O rồi làm lạnh dung dịch xuống 25oC. Hỏi có bao nhiêu gam CuSO4.5H2O tách ra khỏi dung dịch. Biết độ tan của CuSO4 ở 85oC và 25oC lần lượt là: 87,7 gam và 40 gam.
Câu 4 (2,0 điểm)
	 1. Khi nhiệt phân hoàn toàn 20 gam hỗn hợp A gồm MgCO3, CaCO3 và BaCO3 thu được khí B. Cho khí B hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong thì thu được 10 gam kết tủa và dung dịch C. Đun nóng dung dịch C tới phản ứng hoàn toàn thì thấy tạo ra thêm 6 gam kết tủa. Tìm khoảng giá trị về % khối lượng của MgCO3 trong hỗn hợp A.
 2. Cho 17,2 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 có tỉ lệ số mol tương ứng là 2 : 1 tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng thu được V lít khí SO2 (đktc). Hãy tính:
 a. V lớn nhất .	 b. V nhỏ nhất.
Câu 5 (2,0 điểm)
 1. Cho 10,52 gam hỗn hợp 3 kim loại ở dạng bột Mg, Al, Cu tác dụng hoàn toàn với oxi, thu được 17,4 gam hỗn hợp oxit. Hỏi để hoà tan vừa hết lượng hỗn hợp oxit đó cần dùng bao nhiêu ml dung dịch chứa: HCl 1M, H2SO4 0,5M ?
	2. Khử 17,6 gam một oxit của kim loại R bằng khí CO dư, ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được m gam kim loại R và khí B. Dẫn toàn bộ khí B vào dung dịch có chứa 11,84 gam Ca(OH)2, sau phản ứng có 10 gam kết tủa. Mặt khác, hòa tan hết 0,5m gam kim loại R bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 2,464 lít SO2 (đktc). 
 	 a. Xác định kim loại R.
 	 b. Hòa tan hết 17,6 gam oxit của R bằng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4, thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y, thu được 55 gam chất rắn Z. Xác định công thức hóa học của Z. 
Cho: H = 1; C = 12; O = 16; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Fe = 56;
Cu= 64; Ca= 40; Ba = 137
------------- Hết-------------
SBD: ................... Họ và tên thí sinh: ....................................................................................
Giám thị 1: ................................................... Giám thị 2: ......................................................
PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
HƯỚNG DẪN CHẤM 
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015
MÔN THI: HÓA HỌC
(Hướng dẫn chấm gồm 05 câu, 06 trang)
Câu
Ý
Nội dung
Đ TP
Tổng đ
1
(2đ)
1
 a) Fe3O4 + 8HCl à FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 
 b) Ca(HCO3)2 + 2NaOH à CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
 c) Fe + 2FeCl3 à 3FeCl2 
 d) Cu + 2FeCl3 à CuCl2 + 2FeCl2
0,25
0,25
0,25
0,25
1
2
 CaCO3 CaO + CO2 
đpnc
cmn
 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2­ + Cl2 ­
 CaO + H2O ® Ca(OH)2 
 H2 + Cl2 2HCl (được HCl)
 2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + 2 H2O (2:1) (được Na2CO3)
 NaOH + CO2 ® NaHCO3 (1:1) (được NaHCO3)
 Ca(OH)2 + 2HCl ® CaCl2 + 2H2O (được CaCl2)
 2NaOH + Cl2 ® NaCl + NaClO + H2O (nước gia-ven)
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
1
2
(2đ)
1
A: Cu(OH)2; B: CuSO4; C: CuO; D: Cu(NO3)2 188đvC; E: Cu.
Các PTHH:
Cu(OH)2 CuO + H2O
CuO + H2 Cu +H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 CuSO4 + 2H2O 
CuSO4 + 2 NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4
CuSO4 + Ba(NO3)2 BaSO4 + Cu(NO3)2
Cu(OH)2 + 2HNO3 Cu(NO3)2 + 2H2O 
Cu(NO3)2+ 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaNO3
2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
Cu(NO3)2 + Fe Fe(NO3)2 + Cu
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
0,125
1,25
- Cho hỗn hợp gồm Al, Al2O3 vào dung dịch HNO3 đặc nguội dư, để Al2O3 tan hết. Lọc tách chất chất rắn, sấy khô được Al, dung dịch nước lọc chứa : Al(NO3)3, HNO3 dư.
6HNO3 + Al2O3 2Al(NO3)3 + 3H2O
- Cho dung dịch NH3 dư vào dd nước lọc trên, lọc tách kết tủa đem nung nóng đến khối lượng không đổi thu được Al2O3
 Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4NO3
 HNO3 + NH3 NH4NO3 
 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
0,25
0,25
0,25
0,75
3
(2đ)
1
- Lấy ra mỗi lọ một ít hóa chất cho vào 4 ống nghiệm, đánh số thứ tự.
- Nhỏ dung dịch HNO3 dư vào 4 ống nghiệm:
+ ống nghiệm có khí không màu, không mùi bay lên là Na2CO3 và NaCl + Na2CO3 (nhóm 1)
 2HNO3 + Na2CO3 ® 2NaNO3 + H2O + CO2
+ Hai ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì là: NaCl, NaNO3 (nhóm 2) 
0,25
0,75
- Nhỏ dung dịch AgNO3 vào 2 dung dịch thu được ở nhóm 1:
+ Ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa trắng là ống nghiệm đựng dung dịch có chứa NaCl, chất ban đầu là NaCl + Na2CO3
+ Ống nghiệm nào không có hiện tượng gì là ống nghiệm đựng chất ban đầu là Na2CO3.
0,25
- Nhỏ dung dịch AgNO3 vào 2 dung dịch thu được ở nhóm 2:
+ Ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa trắng là ống nghiệm đựng NaCl.
+ Ống nghiệm nào không có hiện tượng gì là ống nghiệm đựng NaNO3.
 NaCl + AgNO3 ® AgCl + NaNO3
0,25
2
Muối X là NaCl, X1 là Cl2, Y là dd nước Gia ven
0,125
0,5
 MnO2 + 4NaCl + 2H2SO4 MnSO4 + Na2SO4 + Cl2 + 2H2O
Cl2 + 2 NaOH ® NaCl + NaClO + H2O
0,375
3
Ở 85oC độ tan của CuSO4 là 87,7 gam nghĩa là:100 gam H2O có hòa tan 87,7 gam CuSO4 tạo thành 187,7 gam dung dịch bão hòa.
Vậy trong 1877 gam dung dịch bão hòa có chứa:
0,25
0,75
Đặt a (mol) là số mol của CuSO4.5H2O kết tinh khi hạ nhiệt độ của dung dịch xuống 25oC.
Lượng còn lại trong dung dịch ở 25oC là:
0,25
Ở 25oC: trong 100 gam H2O có hòa tan 40 gam CuSO4
Hay trong (900 – 90a) gam H2O có hòa tan (877 – 160a) gam CuSO4
® a = 4,17 (mol) 
Khối lượng CuSO4.5H2O kết tinh là: 4,17. 250 = 1042,5 (gam)
0,25
4
(2đ)
1
to
Gọi x, y, z lần lượt là số mol MgCO3, CaCO3 và BaCO3 trong hỗn hợp	
tooo0
	MgCO3 	 MgO + CO2 	 (1)
to
	CaCO3 CaO	+ CO2	(2)	BaCO3 BaO + CO2	 (3)
Cho CO2 hấp thụ vào dd Ca(OH)2 tạo ra kết tủa và phần dd đem đun nóng lại tạo ra kết tủa
CO2 	+Ca(OH)2 " CaCO3 $	+ H2O	 (4)	
to
CO2 	+Ca(OH)2 " Ca(HCO3)2 (5)
 Ca(HCO3)2	 CaCO3 + H2O	+ CO2	(6)
0,25
1
Số mol CaCO3 kết tủa = 0,1 mol và 0,06 mol. 
Theo (4) (5) (6) ta có số mol CO2 = 0,16 + 0,06 = 0,22 mol	
Ta xét trong 100 gam hỗn hợp thì %mMgCO3 = 84x%
Theo (1) (2) (3) ta có: x + y + z = = 1,1 (*)	
Khối lượng hỗn hợp: 84x + 100y + 197z = 100 (**)	
0,25
Từ (**) 100y + 197z = 100 – 84x
Từ (*) y + z = 1,1 – x 
 = 
Ta có: 100 < < 197 100 < < 197 (***) 	
	Từ (***) 52,5 < 84x < 86,75	
Vậy khoảng giá trị về % kl MgCO3 là: 52,5% < % mMgCO3 < 86,73%
0,5
Phương trình hóa học: 
2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4) + 3SO2 + 6H2O (1)
2Fe3O4 + 10H2SO4 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O (2)
 Fe + Fe2(SO4)3 3FeSO4 (3)
0,25
1
Gọi số mol Fe3O4 là x (mol) (x > 0)
=> nFe = 2x (mol) 
=> 2 x 56x + 232x = 17,2 => x = 0,05 (T/m)
-> nFe3O4 = 0,05 (mol) nFe = 0,1 (mol)
Để VSO2 đạt max thì nSO2 đạt max
=> không xẩy ra phản ứng (3)
Phản ứng (1) và (2) xảy ra vừa đủ
Theo (1) (2) : nSO2max = 3/2 nFe + ½ nFe2O3
 = 3/2 x 0,1 + ½ x 0,05
 = 0,175 (mol)
-> VSO2(max) = 0,175 x 22,4 = 3,92 (l)
0,25
* Để VSO2 đạt min thì nSO2 đạt min:
-> Xảy ra phản ứng (3) và các chất trong phản ứng (3) vừa hết
Gọi số mol Fe phản ứng (1) là: a (mol) ( a > 0)
-> nFe (3) = 0,1 – a (mol)
Theo (1) (2): nFe2(SO4)3 = ½ nFe (1) + 3/2 nFe3O4
 = a/2 + 3/2 . 0,05
 = 0,5a + 0,075 (mol)
 nSO2(max) = 1,5 nFe (1) + ½ nFe3O4
 = 1,5 x a + 0,025 (mol)
0,25
Có nFe(3) = nFe2 (SO4)
 => 0,1 – a = 0,5a + 0,075
 1,5a = 0,025
 a = 0,0167 (mol)
-> nSO2 (min) = 1,5a + 0,025
 = 0,025 + 0,025 = 0,05 (mol)
-> VSO2 (min) = 0,05 x 22,4 = 1,12 (l)
0,25
5
(2đ)
1
- Cho hợp 3 kim loại ở dạng bột Mg, Al, Cu tác dụng hoàn toàn với oxi:
	2Mg + O2 2MgO
	 4Al + 3O2 2Al2O3
 2Cu + O2 2CuO
→ Hỗn hợp oxit gồm: MgO, Al2O3, CuO
	MgO + 2HCl MgCl2 + H2O
	Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O
	CuO + 2HCl CuCl2 + H2O
 MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O
	Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O
	 CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O
0,25
0,75
- Vì khối lượng mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng không đổi nên theo (1), (2), (3) ta có mO (trong oxit) = 17,4 – 10,52 = 6,88 (g)
→ nO (trong oxit) = 6,88 : 16 = 0,43 (mol)
- Gọi thể tích dung dịch chứa: HCl 1M, H2SO4 0,5M cần dùng là x lít
- Theo (4), (5), (6), (7), (8),(9): nH (trong axit) = 2 nO (trong oxit
 → 2x = 2.0,43 → x = 0,43
Thể tích dung dịch axit cần dùng là 0,43 lít = 430 ml.
0,5
 Đặt công thức hóa học của oxit là RxOy (x, y N*)
* Xét thí nghiệm 1: Vì CO dư → RxOy phản ứng hết.
 RxOy + y CO x R + y CO2 ( 1)
 Theo phương trình (1) : Khí B có ( CO dư, CO2)
* Xét thí nghiệm 2: Phương trình khí B tác dụng với dung dịch chứa 11,84 gam Ca(OH)2 , sau phản ứng thu được 10(g) kết tủa.
 => CO không phản ứng, CO2 phản ứng hết theo PTHH:
 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O ( 2)
 Có thể có PTHH : 
 CaCO3 + CO2 + H2O → Ca( HCO3)2 ( 3)
 Theo PTHH (2) (3) kết tủa là CaCO3 
Có nCa( trong CaCO3) = 0,1 mol < nCa( Ca(OH)2 = = 0,16 mol
 Vậy CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 theo 2 trường hợp.
0,25
1,25
 Trường hợp 1: CO2 phản ứng hết , Ca(OH)2 dư 
=> chỉ có PTHH ( 2) xảy ra → nCO2 (2) = nCaCO3 = 0,1 mol
 Theo (1) : nCO2 (1 ) = nCO (p.ư) = 0,1 mol
 - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho phương trình (1) 
 Ta có: 17,6 + 0,1. 28 = mR + 0,1.44 => mR = 16( g) => m =16
0,125
Trường hợp 2: CO2 , Ca(OH)2 đều phản ứng hết theo (2) (3) :
 nCaCO3 (2) = nCa(OH)2 = 0,16 mol, thực tế nCaCO3 (2) = 0,1 mol 
+ Số mol CaCO3 ở (3) là : nCa(OH)2 ( 3) = 0,16 - 0,1 = 0,06 mol 
=> nCO2 phẳn ứng = nCO2( 3) + nCO2 (2) 
 = nCaCO3( 3) + nCa(OH)2 (2) = 0,06 + 0,16 = 0,22 mol 
 Theo (1) : nCO (p.ư) = nCO2 = 0,22 mol 
 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho pthh (1) ta có:
17,6 + 0,22. 28 = mR +0,22. 44 => mR = 14,08 (g)=> m=14,08
0,125
 * Xét thí nghiệm 3 : Hòa tan 0,5 m (g) R bằng dd H2SO4 đặc . 
 Đặt hóa trị của R trong muối tạo thành khi R tác dụng với H2SO4 đặc là n ( n N* , n 3). Khi đó có PTHH : 
2R + 2n H2SO4 → R2(SO4)n + n SO2 + 2n H2O (4)
 nR= nSO2= . = mol
 Trường hợp 1: với m = 16 gam => 0,5 m = 8 gam 
 => MR = = 36,36n
 Xét bảng : 
n
1
2
3
MR
36,36
72,72
109,08
Loại
Loại
Loại
Trường hợp 2: Với m = 14,08 gam → 0,5 m = 7,04 gam 
 => MR = = 32n
 Xét bảng : 
n
1
2
3
MR
32
64
96
Kim loại R
Loại
Cu
Loại
Vậy R là Cu(đồng)
 → nCu = 14,08 : 64 = 0,22 mol. Vậy theo pthh (1) ta có : 
 nCu : nCO2 = x : y = 0,22 : 0,22 = 1 : 1. 
 Vậy cthh của oxit là CuO
0,25
Ta có pthh: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O 
 Theo pthh và bài : dung dịch Y chỉ có một chất tan là CuSO4 , có nCuSO4 = nCuO = 0,22 mol 
 → mCuSO4 = 0,22 . 160 = 35,2 gam < 55 gam 
 → Chất rắn Z là tinh thể muối CuSO4 ngậm nước.
0,25
 Đặt công thức muối ngậm nước là CuSO4. n H2O (với n N*, n là số phân tử nước)
 → Khối lượng nước trong 55 gam tinh thể là: 
 mH2O = 55 - 35,2 = 19,8 gam.
 → nH2O = 19,8 : 18 = 1,1 mol.
 Khi đó nCuSO4 : nH2O = 0,22 : 1,1 = 1 : 5 
 Vậy công thức của Z là: CuSO4.5H2O.
0,25
* Chú ý: Học sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn cho đ tối đa.
------------- Hết-------------