Đề và đáp án đề thi học sinh giỏi hóa.

[tiểu_thuyết]

Bài 1.
Cho 39,84g hỗn hợp F gồm Fe3O4 và kim loại M vào dung dịch HNO3 đun nóng, khuấy đều hỗn hợp để phản ứng hoàn toàn thu được 4,48 lít khí NO2 là sản phẩm khử duy nhất (ở đktc), dung dịch G và 3,84g kim loại M. Cho 3,84g kim loại M vào 200ml dung dịch H2SO4 0,5M và KNO3 0,5M khuấy đều thì thu được dung dịch H, khí NO duy nhất. Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch G thu được kết tủa K. Nung K trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24g chất rắn R.
a) Tìm kim loại M (biết M có hoá trị không đổi trong các phản ứng trên).
b) Cô cạn cẩn thận dung dịch H thu được bao nhiêu gam chất rắn ?
Bài làm
Vì sau phản ứng lượng kim loại còn dư nên dung dịch thu được có chứa muối Fe[SUP]2+[/SUP].
Fe[SUB]3[/SUB]O[SUB]4[/SUB] + 2e --> 3Fe[SUP]2+[/SUP]

M – ne --> M[SUP]n+[/SUP]

NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP] + e --> NO[SUB]2[/SUB]

Gọi x, y là số mol của Fe[SUB]3[/SUB]O[SUB]4[/SUB] và M. Ta có:

232x + My = 36 (1)

ny = 2x + 0,2

Cho dung dịch NH[SUB]3[/SUB] vào dung dịch G, thu kết tủa, nung.
2Fe[SUB]3[/SUB]O[SUB]4[/SUB] --> 3Fe[SUB]2[/SUB]O[SUB]3[/SUB]

2M --> M[SUB]2[/SUB]O[SUB]m[/SUB]

240x + y(M + 8m) = 24 (2)

So sánh (1) và (2) thấy vô lý => M[SUP]n+[/SUP] tạo phức với dung dịch NH[SUB]3[/SUB]

Do đó: 240x = 24 => x = 0,1 => My = 12,8 và ny = 0,4 => M = 32n => n = 2 ; M = 64 (Cu)

3Cu + 8H[SUP]+[/SUP] + 2NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP] --> 3Cu[SUP]2+[/SUP] + 2NO + 4H[SUB]2[/SUB]O

Từ đây ta có số mol từng chất dễ dàng tính được khối lượng các chất trong H
Bài 2.
Hoà tan hoàn toàn 0,775 gam đơn chất A trong dung dịch HNO3 đặc được một hỗn hợp gồm hai khí (tồn tại trong điều kiện thích hợp) có khối lượng là 5,75 gam và một dung dịch gồm 2 axit có oxi với hàm lượng oxi lớn nhất. Để trung hoà hai axit này cần dùng vừa hết 0,1 mol NaOH.
a. Xác định thành phần % theo số mol của hỗn hợp khí. Biết tỷ khối hơi của hỗn hợp so với hiđro là 38,3.
b. Xác định đơn chất A.
c. Tính tỷ lệ số mol 2 axit có trong dung dịch sau phản ứng.
Bài làm
M[SUB]X[/SUB] = 76,6 => X chứa: NO[SUB]2[/SUB] và N[SUB]2[/SUB]O[SUB]4[/SUB]

46x + 92y = 5,75 ; x + y = 0,075 => x = 0,025 ; y = 0,05

A – ne --> A[SUP]n+[/SUP]

5NO[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP] + 5e --> NO[SUB]2[/SUB] + 2N[SUB]2[/SUB]O[SUB]4[/SUB]

=> nx = 0,125 => 0,775n/A = 0,125 => A = 6,2n => n = 5 ; A = 31 (P)

Hai axit là: HNO[SUB]3[/SUB] và H[SUB]3[/SUB]PO[SUB]4[/SUB]

n[SUB]P[/SUB] = 0,025mol => n[SUB]H3PO4[/SUB] = 0,025mol => n[SUB]OH-[/SUB] pư H[SUB]3[/SUB]PO[SUB]4[/SUB] = 0,075mol => n[SUB]HNO3 [/SUB]= 0,025mol

=> n[SUB]H3PO4[/SUB] : n[SUB]HNO3[/SUB] = 3 : 1
Bài 3
Hòa tan hoàn toàn m1 gam bột Cu trong 600ml dung dịch HNO3 1M thu được V lít khí NO (đktc) và dung dịch A. Trung hòa A bằng 400 ml dung dịch KOH rồi đem cô cạn dung dịch tạo thành thu được m2 gam muối khan B. Nung nóng B đến khối lượng không đổi được khí K và 29 gam chất rắn C. Dẫn toàn bộ khí K hấp thụ vào nước thu được 1 lít dung dịch D.
a) Tính V, m1, m2 và nồng độ dung dịch KOH đã dùng.
b) Tính tỷ khối hơi của K so với O2, tính pH của dung dịch D.
c) Cho từ từ dung dịch NH3 2M vào dung dịch A thấy tạo 9,8 gam kết tủa. Tính thể tích (ml) dung dịch NH3 đã dùng.
Bài làm
Muối khan B: Cu(NO[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB] và KNO[SUB]3[/SUB]

Cu(NO[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB] --> CuO + 2NO[SUB]2[/SUB] + 1/2O[SUB]2[/SUB]

KNO[SUB]3[/SUB] --> KNO[SUB]2[/SUB] + 1/2O[SUB]2[/SUB]

Gọi x là số mol Cu => n[SUB]HNO3[/SUB] pư = 8x/3 (mol) => n[SUB]HNO3[/SUB] dư = (0,6 – 8x/3) mol

=> n[SUB]KNO3[/SUB] = (0,6 – 8x/3) mol

=> 80x + 85(0,6 – 8x/3) = 29 => x = 0,15

m[SUB]1[/SUB] = 0,15*64 = 9,6gam ; V = 0,1*22,4 = 2,24 lít

m[SUB]2[/SUB] = 0,15*188 + 101*0,2 = 48,4 gam

n[SUB]K[/SUB] = 0,3 + 0,075 + 0,1 = 0,475mol ; m[SUB]K[/SUB] = 48,4 – 29 = 19,4

dK/O[SUB]2[/SUB] = 19,4/0,475*32 = 1,28

NH[SUB]3[/SUB] + H[SUP]+ [/SUP]--> NH[SUB]4[/SUB][SUP]+[/SUP]
0,2---0,2

Cu[SUP]2+[/SUP] + 2OH[SUP]-[/SUP] --> Cu(OH)[SUB]2[/SUB]
0,15---0,3--------0,15

Cu(OH)[SUB]2[/SUB] + 4NH[SUB]3[/SUB] --> [Cu(NH[SUB]3[/SUB])[SUB]4[/SUB]](OH)[SUB]2[/SUB]
0,05--------0,2

=> n[SUB]NH3[/SUB] = 0,2 + 0,3 + 0,2 = 0,7mol => V = 0,7*2 = 1,4 lít
Bài 4. Cho hỗn hợp X gồm FeCl[SUB]3[/SUB], CuCl[SUB]2[/SUB], MgCl[SUB]2[/SUB] vào nước thu được dung dịch Y. Cho Na[SUB]2[/SUB]S dư vào Y thu được m[SUB]1[/SUB] gam kết tủa. Mặt khác, cho H[SUB]2[/SUB]S vào Y thì thu được m[SUB]2[/SUB] gam kết tủa với m[SUB]1[/SUB] = 2,51m[SUB]2[/SUB]. Trong dung dịch Y nếu thay FeCl[SUB]3[/SUB] bằng FeCl[SUB]2[/SUB] cùng lượng, sau đó cho Na[SUB]2[/SUB]S dư vào thì thu được m3 gam kết tủa; còn cho H[SUB]2[/SUB]S vào thì thu được m[SUB]4[/SUB] gam kết tủa với m[SUB]3[/SUB] = 3,36m[SUB]4[/SUB]. Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi chất trong X.
Bài làm:
[FONT=&amp][/FONT]MgCl2 + Na2S + 2H2O => Mg(OH)2 + H2S + 2NaCl
2FeCl3 + 3Na2S => 2FeS + S + 6NaCl
CuCl2 + Na2S =>CuS + 2NaCl
MgCl2 + H2S => ko phản ứng
2FeCl3 + H2S=> FeCl2 + S + HCl
CuCl2 + H2S=> CuS + HCl
Đặt số mol các muối lần lượt là x, y, z. Ta có:
..... 58x + 63,84y = 144,96z (1)
Số mol FeCl2 =...=1,28y
FeCl2 + Na2S => FeS + NaCl
FeCl2 +H2S => ko phản ứng
58x + 88.1,28y + 96z = 3,36.96z --> 58x + 112,64y = 226,56z (2)
Giải (1) và (2) cho 48,8y = 81,6z
Coi z = 18,8 thì y = 48,8 và x = 32,15
--> %MgCl2 = = 13,3%
Tính tương tự được: %CuCl2 = 28,76% và %FeCl3 = 57,95%

Bài 6
Cho m gam hỗn hợp 3 kim loại Mg, Zn, Fe tan trong 100 ml dung dịch HCl 2M, thấy có 800 ml khí thoát ra ở ( 2,24 atm, 0C ) và dd X.
• Dung dịch X đc chia thành hai phần bằng nhau, cô cạn phần 1 đc m1 gam hỗn hợp muối khan. Phần 2 đc sục khí Cl2 đến pư hoàn toàn rồi cô cạn thì thu đc lượng muối nặng hơn m1 là 0,355 gam.
• Nếu cho từ từ dd NaOH 1,2M vào dd X ta thay khi rót đến 200 ml dung dich NaOH thì lượng kết tủa bắt đầu ko đổi. Lọc kết tủa rồi nung trong kk đến khối lượng ko đổi thì thu đc m2 gam chất rắn.
1. Tính % khối lượng kim loại ban đầu và m1, m2
2. Khi rót dd HCl vào dd nước lọc ở trên thì thu đc 0,99 gam kết tủa khô. Tính thể tích dd HCl đã dùng.
Ta có: n[SUB]HCl[/SUB] = 0,2mol ; n[SUB]H2[/SUB] = 0,08mol => n[SUB]HCl[/SUB] dư = 0,2 – 0,16 = 0,04mol

Sự chênh lệch khối lượng giữa phần 1 và phần 2 chính là khối lượng Clo pư.

m[SUB]Cl[/SUB] = 0,355gam => n[SUB]Cl[/SUB] = 0,01mol

Các phản ứng hóa học
Mg+ 2H[SUP]+[/SUP] --> Mg[SUP]2+[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]

Zn + 2H[SUP]+[/SUP] --> Zn[SUP]2+[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]

Fe + 2H[SUP]+[/SUP] --> Fe[SUP]2+[/SUP] + H[SUB]2[/SUB]

Fe[SUP]2+[/SUP] + 1/2Cl[SUB]2[/SUB] --> Fe[SUP]3+[/SUP] + Cl[SUP]-[/SUP]
0,01----0,005

Cho từ từ NaOH vào dung dịch X đến khối lượng kết tủa không đổi.

H[SUP]+[/SUP] + OH[SUP]-[/SUP] --> H[SUB]2[/SUB]O

Mg[SUP]2+[/SUP] + 2OH[SUP]-[/SUP] --> Mg(OH)[SUB]2[/SUB]

Fe[SUP]2+[/SUP] + 2OH[SUP]-[/SUP] --> Fe(OH)[SUB]2[/SUB]

Zn[SUP]2+[/SUP] + 4OH[SUP]-[/SUP] --> [Zn(OH)4][SUB]2[/SUB][SUP]-[/SUP]

Mg(OH)[SUB]2[/SUB] --> MgO + H[SUB]2[/SUB]O

2Fe(OH)[SUB]2[/SUB] + 1/2O[SUB]2[/SUB] --> Fe[SUB]2[/SUB]O[SUB]3[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O

Gọi x, y là số mol Mg và Zn trong hỗn hợp. Ta có:

(1) x + y + 0,01*2 = 0,08 => x + y = 0,06

(2) 0,04 + 2x + 2*0,02 + 4y = 0,24 => x + 2y = 0,08

Từ (1) và (2): x = 0,04 ; y = 0,02

m = 0,04*24 + 0,02*65 + 0,02*56 = 3,38gam

Thành phần %(m) của các kim loại trong hỗn hợp

%(m) Mg = 0,96*100/3,38 = 28,4%

%(m) Zn = 1,3*100/3,38 = 38,5%

%(m) Fe = 100% - (28,4% + 38,5%) = 33,1%

m[SUB]1[/SUB] = 3,38 + 0,16*35,5 = 9,06gam

m[SUB]2[/SUB] = 0,04*40 + 0,01*160 = 3,2gam

Rót dung dịch HCl vào dung dịch nước lọc

[Zn(OH)[SUB]4[/SUB]][SUP]2-[/SUP] + 2H[SUP]+[/SUP] -- Zn(OH)[SUB]2[/SUB] + 2H[SUB]2[/SUB]O
0,02---------0,04------0,02

Zn(OH)[SUB]2[/SUB] + 2H[SUP]+[/SUP] --> Zn[SUP]2+[/SUP] + 2H[SUB]2[/SUB]O
0,01------0,02

+ TH1: lượng [Zn(OH)[SUB]4[/SUB]][SUP]2-[/SUP] dư => n[SUB]H[/SUB][SUP]+[/SUP] = 2*0,01 = 0,02mol

+ TH2: n[SUB]H[/SUB][SUP]+[/SUP] = 0,04 + 0,02 = 0,06mol

P/s: không có cho nồng độ HCl sao tính thể tích.