Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THCS môn Hóa học - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THCS môn Hóa học - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2021 - 2022 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Cho H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Câu 1. (2,0 điểm) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau: a. Cho K đến dư vào dung dịch Al2(SO4)3. b. Đun nóng dung dịch NaHCO3. c. Cho Fe3O4 vào dung dịch HCl. d. Cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch NaAlO2. e. Cho dung dịch AgNO3 vào dung dịch Fe(NO3)2. f. Sục CO2 vào dung dịch K2CO3. Câu 2. (2,0 điểm) a. Có ba gói phân hoá học bị mất nhãn là phân kali, supephotphat kép, đạm ure có thành phần chính lần lượt là KCl, Ca(H2PO4)2, (NH2)2CO, còn lại là tạp chất trơ. Hãy nhận biết ba gói phân bón đó bằng phương pháp hóa học. b. Trình bày phương pháp tinh chế NaCl từ hỗn hợp rắn gồm NaCl, MgCl2, BaCl2 và CaCl2. Câu 3. (2,0 điểm) Cho sơ đồ phản ứng sau: o + NaOH + CuO, t + H2SO4 (NH4)2S X1 Cu X2 (1) (2) (3) (4) + HCl (8) + CuO + Cu(NO ) o + KMnO /H O 3 2 + O2 dư, t 4 2 X3 X4 X X6 (5) (6) 5 (7) Các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6 khác nhau. Viết phương trình hóa học của các phản ứng trong sơ đồ trên. Câu 4. (2,0 điểm) Cho các hình vẽ sau: Hình 2: Mô tả thí nghiệm Hình 1: Mô tả thí nghiệm chế khí O . 2 thử tính chất hóa học của oxi. a. Xác định các chất A 1, A2, A3, A4, A5 ở hai hình vẽ trên. Biết khối lượng mol của các chất thỏa mãn: MA1+ MA2 = 190; MA1- MA4 = 146; MA3+ MA4+ MA5= 86. b. Cho biết vai trò của các chất A3, A4 trong hình 2. Câu 5. (2,0 điểm) 1
2. Hòa tan hoàn toàn 28,4 gam hỗn hợp X gồm CaCO 3 và RCO3 (số mol CaCO3 gấp hai lần số mol RCO3; R là kim loại) bằng dung dịch HCl dư. Lượng khí CO 2 sinh ra hấp thụ hoàn toàn bởi 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch A. Thêm BaCl 2 dư vào dung dịch A, thu được 39,4 gam kết tủa. Xác định R. Câu 6. (2,0 điểm) Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe 3O4 và Al trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần: Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được 0,06 mol H 2, dung dịch Z và 20,16 gam chất rắn không tan. Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 0,63 mol H2. Tính phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp X. Câu 7. (2,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn 31,68 gam tinh thể muối kép clorua X (các kim loại trong X có hóa trị không đổi) vào nước dư, thu được dung dịch Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau: Phần 1: Tác dụng vừa đủ với 90 ml dung dịch KOH 1M, thu được 2,61 gam kết tủa M(OH) 2 và dung dịch Z chứa một muối duy nhất. Phần 2: Tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, thu được 25,83 gam kết tủa AgCl. Xác định công thức hóa học của X. Câu 8. (2,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Na 2CO3; MgO; a mol Fe3O4 và a mol KHCO3 trong 336 gam dung dịch H2SO4 17,5%. Sau khi kết thúc các phản ứng, thu được dung dịch Y và khí CO2. Dung dịch Y chứa (m + 39,18) gam muối sunfat trung hòa và 288,9 gam H2O. Tính giá trị của m. Câu 9. (2,0 điểm) Hoà tan hoàn toàn 7,68 gam Mg bằng m gam dung dịch HNO3 48%, thu được dung dịch X (chỉ chứa muối) và 0,16 mol hỗn hợp khí Y gồm NO, NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính nồng độ phần trăm của Mg(NO3)2 trong dung dịch X. Câu 10. (2,0 điểm) a. Hỗn hợp X gồm Na (x mol), Al (y mol) và Fe (z mol); hỗn hợp Y gồm 27y gam Al và (11,5x + 28z) gam kim loại M có hóa trị II. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X hoặc hỗn hợp Y bằng dung dịch H2SO4 loãng, đều thu được b mol H2. Xác định M. b. Cho 14 gam hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Fe2O3 và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu được dung dịch Y. Sục từ từ khí H 2S đến dư vào dung dịch Y, thu được m gam kết tủa Z. Hòa tan hết Z trong lượng dư dung dịch HNO3 đặc, nóng, thu được 0,64 mol khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất của HNO3). Mặt khác, dung dịch Y tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,098 mol KMnO4 trong H2SO4 loãng, dư. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m. ---------- Hết ---------- Thí sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh: . ............. Số báo danh: . . 2
3. BÀI GIẢI CHI TIẾT ĐỀ HSG TỈNH NĂM HỌC 2020 - 2021 GV giải chi tiết: Nguyễn Chí Dũng Tên facebook: Nguyễn Chí Dũng GV phản biện: SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2021 - 2022 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2,0 điểm) Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau: a. Cho K đến dư vào dung dịch Al2(SO4)3. b. Đun nóng dung dịch NaHCO3. c. Cho Fe3O4 vào dung dịch HCl. d. Cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch NaAlO2. e. Cho dung dịch AgNO3 vào dung dịch Fe(NO3)2. f. Sục CO2 vào dung dịch K2CO3. Hướng dẫn giải a. Cho K đến dư vào dung dịch Al2(SO4)3. 2K + 2H2O → 2KOH + H2 6KOH + Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3 + 3K2SO4 Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + 2H2O b. Đun nóng dung dịch NaHCO3. 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O c. Cho Fe3O4 vào dung dịch HCl. Fe3O4 + 8HCl→ FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O d. Cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch NaAlO2 2NaAlO2 + 8NaHSO4 → 5Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 4H2O e. Cho dung dịch AgNO3 vào dung dịch Fe(NO3)2 AgNO3 + Fe(NO3)2 → Fe(NO3)3 + Ag f. Sục CO2 vào dung dịch K2CO3 CO2 + K2CO3 + H2O →2KHCO3 Câu 2. (2,0 điểm) a. Có ba gói phân hoá học bị mất nhãn là phân kali, supephotphat kép, đạm ure có thành phần chính lần lượt là KCl, Ca(H2PO4)2, (NH2)2CO, còn lại là tạp chất trơ. Hãy nhận biết ba gói phân bón đó bằng phương pháp hóa học. b. Trình bày phương pháp tinh chế NaCl từ hỗn hợp rắn gồm NaCl, MgCl2, BaCl2 và CaCl2. Hướng dẫn giải a. Dùng dung dịch Ca(OH)2. Không hiện tượng: KCl Tạo khí làm xanh quỳ ẩm và kết tủa: (NH2)2CO. (NH2)2CO + 2H2O → (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 →CaCO3 +2NH3 + 2H2O Tạo kết tủa trắng: Ca(H2PO4)2. Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 2CaHPO4 + 2H2O Hoặc Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O. b. Hòa tan hỗn hợp rắn vào nước được dung dịch gồm: NaCl, MgCl2, BaCl2, CaCl2. Cho dung dịch Na2CO3 dư vào dung dịch vừa thu được ta có các phản ứng sau: MgCl2 + Na2CO3 → 2NaCl + MgCO3↓ 3
4. BaCl2 + Na2CO3 → 2NaCl + BaCO3↓ CaCl2 + Na2CO3 → 2NaCl + CaCO3↓ Lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch gồm NaCl và Na2CO3. Cho dung dịch HCl dư vào dung dịch vừa thu được ta có phản ứng sau: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O Sau phản ứng thu được dd gồm NaCl và HCl. Đem cô cạn dd ta thu được NaCl khan. Câu 3. (2,0 điểm) Cho sơ đồ phản ứng sau: o + NaOH + CuO, t + H2SO4 (NH4)2S X1 Cu X2 (1) (2) (3) (4) + HCl (8) + CuO + Cu(NO ) o + KMnO /H O 3 2 + O2 dư, t 4 2 X3 X4 X X6 (5) (6) 5 (7) Các chất X1, X2, X3, X4, X5, X6 khác nhau. Viết phương trình hóa học của các phản ứng trong sơ đồ trên. Hướng dẫn giải Các phương trình phản ứng: to (1) (NH4)2S + 2NaOH  2NH3 + Na2S + 2H2O to (2) 2NH3 + 3CuO  3Cu + N2 + 3H2O to (3) Cu + 2H2SO4 đặc  CuSO4 + SO2 + 2H2O (4) (NH4)2S + 2HCl  2NH4Cl + H2S (5) H2S + Cu(NO3)2  CuS + 2HNO3 to (6) 2CuS + 3O2  2CuO + 2SO2 (7) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O  K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 (8) H2SO4 + CuO  CuSO4 + H2O Câu 4. (2,0 điểm) Cho các hình vẽ sau: Hình 2: Mô tả thí nghiệm thử tính chất hóa học Hình 1: Mô tả thí nghiệm chế khí O . 2 của oxi. a. Xác định các chất A1, A2, A3, A4, A5 ở hai hình vẽ trên. Biết khối lượng mol của các chất thỏa mãn: MA1+ MA2 = 190; MA1- MA4 = 146; MA3+ MA4+ MA5= 86. b. Cho biết vai trò của các chất A3, A4 trong hình 2. Hướng dẫn giải 4
5. a. Xác định các chất A2 là khí O2 (M = 32)  MA1 = 158  A1: KMnO4  MA4 = 12  A4: C A3: H2O  MA5 = 56  A5: Fe. b. Vai trò của A3, A4. * Mẩu than A4 đóng vai trò cháy trước tạo nhiệt độ đủ lớn cho sắt cháy : C + O2 → CO2 * Vai trò của A3 (H2O) trong thí nghiệm 2 là để bảo vệ ống nghiệm không bị vỡ do Fe3O4 nóng to chảy rơi xuống: 3Fe + 2O2  Fe3O4 Câu 5. (2,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn 28,4 gam hỗn hợp X gồm CaCO 3 và RCO3 (số mol CaCO3 gấp hai lần số mol RCO3; R là kim loại) bằng dung dịch HCl dư. Lượng khí CO 2 sinh ra hấp thụ hoàn toàn bởi 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch A. Thêm BaCl 2 dư vào dung dịch A, thu được 39,4 gam kết tủa. Xác định R. Hướng dẫn giải Gọi số mol RCO3 trong 28,4 gam hỗn hợp là x, số mol CaCO3 trong hỗn hợp là 2x mol. (MR+60)x +200x =28,4 (I) CaCO3 + 2HCl →CaCl2 + H2O + CO2 2x 2x (mol) RCO3 + 2HCl → RCl2 + H2O + CO2 x x (mol) Dung dịch A tác dụng với BaCl2 có phản ứng Na2CO3 + BaCl2→ 2NaCl + BaCO3. 0,2 0,2 (mol) nNaOH =0,5; nBaCO3 = 0,2 = nNa2CO3 < nNaOH Có 2 trường hợp xảy ra Trường hợp 1: Dung dịch A có Na2CO3 và NaHCO3. CO2 + NaOH → NaHCO3 (3) CO2 + 2NaOH →Na2CO3 + H2O (4) Từ (3) và (4) có nCO2= 0,3 mol 3x =0,3 MR=24 (Mg) Trường hợp 2: Tạo muối Na2CO3 và NaOH dư., chỉ có phản ứng CO2 + 2NaOH →Na2CO3 + H2O (4) 0,2 0,2 0,2 x= MR = 166, không có kim loại nào thỏa mãn. 3 Câu 6. (2,0 điểm) Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe 3O4 và Al trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y. Chia Y làm 2 phần: Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được 0,06 mol H 2, dung dịch Z và 20,16 gam chất rắn không tan. Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 0,63 mol H2. Tính phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp X. Hướng dẫn giải to 8Al + 3Fe3O4  9Fe + 4Al2O3 (1) Vì Y tan trong kiềm sinh ra khí nên trong Y có Al, Fe, Al2O3. Phần 1 : tác dụng với dd NaOH. 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2. Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O Chất rắn còn lại là Fe: nFe = 0,36 mol Số mol H2 = 0,06 nAl = 0,04 5
6. Phần 2 : (nAl =0,04k; nFe =0,36k) tác dụng với dd HCl dư 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 (1) Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O (2) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (3) 0,06k + 0,36k = 0,63 k=1,5 Tổng số mol Fe trong Y là 0,9 mol; Al trong Y là 0,1 mol Từ (1) có nFe3O4 = 0,3; nAl2O3 = 0,4. nAl ban đầu = 0,9 mol %mAl = 25,88% nFe3O4 = 0,3 mol %mFe3O4 =74,12% Câu 7. (2,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn 31,68 gam tinh thể muối kép clorua X (các kim loại trong X có hóa trị không đổi) vào nước dư, thu được dung dịch Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau: Phần 1: Tác dụng vừa đủ với 90 ml dung dịch KOH 1M, thu được 2,61 gam kết tủa M(OH) 2 và dung dịch Z chứa một muối duy nhất. Phần 2: Tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, thu được 25,83 gam kết tủa AgCl. Xác định công thức hóa học của X. Hướng dẫn giải Dung dịch Y + KOH tạo M(OH)2 Y có MCl2. Z chỉ có 1 muối nên là muối KCl Đặt số mol KCl; MCl2 trong ½ dd Y lần lượt là x, y. Phần 2: KCl + AgNO3  AgCl + KNO3 x x MCl2 + 2AgNO3  2AgCl + M(NO3)2 y 2y x + 2y =0,18 Phần 1: MCl2 + 2KOH  M(OH)2 + 2KCl y 2y y 2y 2y = nKOH =0,09 y = 0,045; x = 0,09. 0,045(MM +34) = 2,61 MM =24 (Mg). Ban đầu các muối trong X: KCl (0,18 mol), MgCl2(0,09 mol) Do mX =31,68 > (mKCl + mMgCl2) = 21,96 Muối dạng ngậm H2O nH2O(X) = 0,54 mol Trong X: nKCl : nMgCl2 : nH2O =0,18 : 0,09 : 0,54 =2:1:6 Công thức của X: 2KCl.MgCl2.6H2O Câu 8. (2,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Na 2CO3; MgO; a mol Fe3O4 và a mol KHCO3 trong 336 gam dung dịch H2SO4 17,5%. Sau khi kết thúc các phản ứng, thu được dung dịch Y và khí CO2. Dung dịch Y chứa (m + 39,18) gam muối sunfat trung hòa và 288,9 gam H2O. Tính giá trị của m. Hướng dẫn giải Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O (1) MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O (2) Fe3O4 + 4H2SO4 FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O (3) 2KHCO3 + H2SO4 K2SO4 + 2H2O + 2CO2 (4) 6
7. Na2SO4 Na2CO3 MgSO4 MgO H2SO4 Hoặc +  FeSO4 + CO2+H2O Fe3O4 : a mol H2O Fe2(SO4)3 KHCO3 : a mol K2SO4 nH2SO4 = 0,6 (mol) nH2O trong dung dịch H2SO4 = 15,4 (mol) nH2O trong dung dịch Y = 16,05 (mol) BTNT(H)  n 0,6.2 15,4.2 16,05.2 n 0,1 a(mol) nFe3O4 = 0,1 (mol) KHCO3 KHCO3 BTKL  m 336 m 39,18 m 288,9 CO2  m 7,92 (gam)  n 0,18(mol) BTNT(C) n 0,08(mol) CO 2 CO2 Na2CO3 1 nH2SO4 phản ứng = nNa2CO3 + nKHCO3 +nMgO +4nFe3O4 2 nMgO =0,07 mX = 44,48 (gam) Câu 9. (2,0 điểm) Hoà tan hoàn toàn 7,68 gam Mg bằng m gam dung dịch HNO3 48%, thu được dung dịch X (chỉ chứa muối) và 0,16 mol hỗn hợp khí Y gồm NO, NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính nồng độ phần trăm của Mg(NO3)2 trong dung dịch X. Hướng dẫn giải Mg(NO3)2: 0,32 NO2 Mg + HNO3  + + H2O 4 3 0,32 mol NH NO NO nNO=nNO2=0,08 Bảo toàn e có nNH4NO3 =0,04 mol BT Nitơ có nHNO3 pứ =0,88 mol m dung dịch HNO3 = 115,5 gam Khối lượng dung dịch X =117,1 gam C%Mg(NO3)2 = 40,44% Câu 10. (2,0 điểm) a. Hỗn hợp X gồm Na (x mol), Al (y mol) và Fe (z mol); hỗn hợp Y gồm 27y gam Al và (11,5x + 28z) gam kim loại M có hóa trị II. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X hoặc hỗn hợp Y bằng dung dịch H2SO4 loãng, đều thu được b mol H2. Xác định M. b. Cho 14 gam hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Fe2O3 và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu được dung dịch Y. Sục từ từ khí H 2S đến dư vào dung dịch Y, thu được m gam kết tủa Z. Hòa tan hết Z trong lượng dư dung dịch HNO3 đặc, nóng, thu được 0,64 mol khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất của HNO3). Mặt khác, dung dịch Y tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,098 mol KMnO4 trong H2SO4 loãng, dư. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m. Hướng dẫn giải a. Cho X (x mol Na; y mol Al; z mol Fe) + H2SO4 loãng, dư. 2Na + H2SO4 Na2SO4 + H2 (1) Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (2) 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 (3) Từ (1), (2), (3) x + 3y + 2z = 2b M + H2SO4 MSO4 + H2 (4). 11,5x+28z Ta có n = M M Từ (3), (4) 2nM + 3y = 2b 7
8. x + 2z = 23x+56z M 23x+56z 10z 10z M= =23+ <23+ =28 23 < M < 28 M là Mg. x+2z x+2z 2z b. Quy đổi hỗn hợp X thành Fe, Cu và O ta có sơ đồ: Fe FeCl3 : a(mol) X Cu HCl  FeCl2 : b(mol) H2O 14gam O CuCl2 : c(mol) Bảo toàn Cl nHCl = 3a + 2b + 2c (mol) Bảo toàn H nH2O = 1,5a + b + c (mol) Bảo toàn khối lượng 80a + 72b + 80c = 14 (1) Khi cho dung dịch Y tác dụng với H2S thu được kết tủa là CuS và S. CuCl2 + H2S CuS + 2HCl 2FeCl3 + H2S 2FeCl2 + S+ 2HCl nCuS = c mol; nS =0,5a mol. Khi cho kết tủa Z tác dụng với HNO3 thu được 0,64 mol khí NO2. CuS + 10HNO3 Cu(NO3)2 + 8NO2 + H2SO4 + 4H2O S + 6HNO3 H2SO4 + 6NO2 + 2H2O 3a + 8c =0,64 (2) Khi cho dung dịch Y tác dụng với 0,098 mol KMnO4 trong dung dịch H2SO4 ta có: 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O +10Cl2. 10FeCl3 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + H2O + 15Cl2. 5CuCl2 + 2KMnO4 + 8H2SO4 5CuSO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5Cl2. 3a + 3b + 2c = 0,49 (3) Từ (1), (2), (3) ta có: a = 0,08 (mol); b = 0,05 (mol); c = 0,05 (mol)  mkết tủa Z = 0,05.96 + 0,04.32 = 6,08 (gam) 8