Đề luyện thi học sinh giỏi 10 môn Hóa học

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 10
Câu 1: Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa. Tính V?
Câu 2: Các vi hạt có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng: 3s2, 3p4, 3p6 là nguyên tử hay ion? Tại sao? Hãy dẫn ra một phản ứng hóa học (nếu có) để minh hoạ tính chất hóa học đặc trưng của mỗi vi hạt. Cho biết các vi hạt này là nguyên tử hoặc ion của nguyên tố thuộc nhóm A.
Câu 3: Cho hỗn hợp gồm 25,6 gam Cu và 23,2 gam Fe3O4 tác dụng với 400 ml dung dịch HCl 2M cho đến khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch A và chất rắn B. Cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO3 dư tách ra kết tủa D. Tính lượng kết tủa D. 
 Câu:4 Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt các loại là 60, số hạt mang điện trong hạt nhân bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố Y có 11 electron p. Nguyên tử nguyên tố Z có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. 
Dựa trên cấu hình electron, cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống tuần hoàn.
So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X2+ và Y-.
Câu 5: Cho a mol Cu tác dụng với 120ml dung dịch A gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M (loãng), thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). 
	a. Tính V, biết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn.
	b. Giả sử sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng Cu kim loại không tan hết thì lượng muối khan thu được là bao nhiêu gam?
Câu 6: Viết phương trình hoàn thành sơ đồ chuyển hóa:
a. KMnO4 → Cl2 → FeCl3 → FeCl2 → Cl2 → Br2 → NaBrO3 → Br2 → HIO3.
b. K2Cr2O7 → Cl2 → NaCl → NaClO → HClO → HCl → Cl2 → KClO3.
Câu 7: Giải thích hiện tượng xảy ra khi:
a. Dẫn từ từ luồng khí Cl2 vào dung dịch KI (dư) không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, nếu ngừng dẫn khí Cl2 vào thì sau đó dung dịch lại trở nên trong suốt.
b. Dẫn liên tục đến dư lượng khí Cl2 vào dung dịch KI không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, sau đó dung dịch lại trở nên không màu.
Câu 8: Viết phương trình phản ứng biểu diễn các quá trình hóa học sau đây, nếu phản ứng nào xảy ra trong dung dịch hãy viết thêm phương trình ion thu gọn:
a. Phân huỷ clorua vôi bởi tác dụng của CO2 ẩm.
b. Cho khí Flo đi qua dung dịch NaOH 2% lạnh.
c. Cho khí Cl2, H2S đi qua huyền phù iot.
d. Dung dịch Na2S2O3 vào Ag2S2O3 (không tan)
e. Dung dịch Na2S2O3 và dung dịch H2SO4.
f. Sục clo đến dư vào dung dịch FeI2:
Câu 9: Nêu sự biến thiên tính chất của các hợp chất chứa oxi của clo HClOn về: độ bền phân tử, tính oxi hóa, tính axit.
Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 25 gam một cacbonat kim loại bằng dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ) thu được dung dịch muối có nồng độ phần trăm là 10,511%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoát ra 26,28 gam muối rắn A và nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch còn lại là 6,07%. Xác định công thức của muối A?
Câu 1: Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa. Tính V?
Do sản phẩm cuối cùng khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO3 đặc nóng có Fe3+, SO42- nên có thể coi hỗn hợp ban đầu là Fe và S. Gọi x và y là số mol của Fe và S, số mol của NO2 là a
Fe Fe+3 + 3e
x x 3x
S S+6 + 6e
y y 6y
N+5 + e N+4
a a a
A tác dụng với Ba(OH)2
Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3
Ba2+ + SO42-BaSO4
Ta có hệ phương trình Giải ra 
Theo định luật bảo toàn electron : 3x + 6y = a = 3.0,2 + 6.0,3 = 2,4
V = 2,4.22,4 = 53,76 (lít)
Câu 2: Các vi hạt có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng: 3s2, 3p4, 3p6 là nguyên tử hay ion? Tại sao? Hãy dẫn ra một phản ứng hóa học (nếu có) để minh hoạ tính chất hóa học đặc trưng của mỗi vi hạt. Cho biết các vi hạt này là nguyên tử hoặc ion của nguyên tố thuộc nhóm A.
Cấu hình electron của các lớp trong của các vi hạt là 1s22s22p6, ứng với cấu hình của [Ne].
a. Cấu hình [Ne]3s2 ứng với nguyên tử Mg(Z = 12), không thể ứng với ion. Mg là kim loại hoạt động. Mg cháy rất mạnh trong oxi và cá trong CO2.
	 2 Mg + O2 	® 2 MgO 
b. Cấu hình [Ne] 3s23p4 ứng với nguyên tử S (Z = 16), không thể ứng với ion. S là phi kim hoạt động. S cháy mạnh trong oxi.
	 S + O2 ® SO2 
c. Cấu hình [Ne]3s23p6: 
+ Trường hợp vi hạt có Z = 18. Đây là Ar, một khí trơ.
+ Vi hạt có Z < 18. Đây là ion âm: 
+ Z = 17. Đây là Cl-, chất khử yếu. Thí dụ: 
	 2 MnO4- + 16 H+ + 10 Cl- ® 	 2 Mn2+ + 8 H2O + 10 Cl2 
+ Z = 16. Đây là S2- (chất khử tương đối mạnh). Thí dụ:
	 2 H2S + O2 	 ® 2 S + 2 H2O
+ Z = 15. Đây là P3-( rất không bền, khó tồn tại)
+ Vi hạt có Z > 18. Đây là ion dương:
+ Z = 19. Đây là K+, chất oxi hoá rất yếu, chỉ bị khử dưới tác dụng của dòng điện (điện phân KCl hoặc KOH nóng chảy).
+ Z = 20. Đây là Ca2+, chất oxi hoá yếu, chỉ bị khử dưới tác dụng của dòng điện (điện phân CaCl2 nóng chảy).
Câu 3: Cho hỗn hợp gồm 25,6 gam Cu và 23,2 gam Fe3O4 tác dụng với 400 ml dung dịch HCl 2M cho đến khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch A và chất rắn B. Cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO3 dư tách ra kết tủa D. Tính lượng kết tủa D. 
pư xảy ra:	 Fe3O4 + 8HCl ® 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
 0,1 0,8 0,2 0,1
Sau đó: Cu + 2 Fe3+ ® Cu2+ + 2 Fe2+ 
 0,1 0,2 0,1 0,2 
 Khi đó dung dịch A chứa CuCl2 (0,1 mol) và FeCl2 (0,3 mol)
 Khi cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO3 dư có các phản ứng:
 Ag+ + Cl - ® AgCl ¯ 
 0,8 0,8
 Ag+ + Fe2+ ® Ag ¯ + Fe3+ 
 0,3 0,3
ð khối lượng D = AgCl và Ag = (0,8 ´ 143,5) + (0,3 ´ 108) = 147,2 g
 Câu 4: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt các loại là 60, số hạt mang điện trong hạt nhân bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố Y có 11 electron p. Nguyên tử nguyên tố Z có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. 
Dựa trên cấu hình electron, cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống tuần hoàn.
So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X2+ và Y-.
a) Xác định vị trí dựa vào cấu hình electron:
      , 
X là canxi (Ca), cấu hình electron của 20Ca : [Ar] 4s2
Cấu hình của Y là 1s22s22p63s23p5 hay [Ne] 3s2 3p5Þ Y là Cl
Theo giả thiết thì Z chính là crom, cấu hình electron của 24Cr : [Ar] 3d5 4s1
STT 
Chu kỳ nguyên tố
Nhóm nguyên tố
Ca
20
4
IIA
Cl
17
3
VIIA
Cr
24
4
VIB
b) Trật tự tăng dần bán kính nguyên tử: 
Bán kính nguyên tử tỉ lệ với thuận với số lớp electron và tỉ lệ nghịch với số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử đó. 
Bán kính ion Ca2+ nhỏ hơn Cl- do có cùng số lớp electron (n = 3), nhưng điện tích hạt nhân Ca2+ (Z = 20) lớn hơn Cl- (Z = 17). Bán kính nguyên tử Ca lớn nhất do có số lớp electron lớn nhất (n = 4).
Câu 5: Cho a mol Cu tác dụng với 120ml dung dịch A gồm HNO3 1M và H2SO4 0,5M (loãng), thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). 
	a. Tính V, biết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn.
	b. Giả sử sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng Cu kim loại không tan hết thì lượng muối khan thu được là bao nhiêu gam?
a). Tính VNO.
Theo bài ra ta có: = 0,12 (mol); = 0,06 (mol) 
=> số mol H+ = 0,24 ; số mol NO3- = 0,12 ; số mol SO42- = 0,06 
Phương trình phản ứng:
3Cu + 8H+ + 2NO 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 
Bđ: a 0,24 0,12 (mol)
- Nhận xét: → bài toán có 2 trường hợp xảy ra:
*Trường hợp 1: Cu hết, H+ dư (tức là a < 0,09) → nNO = (mol) 
→ VNO = 14,933a (lít)
*Trường hợp 2: Cu dư hoặc vừa đủ, H+ hết (a ≥ 0,09) 
	→ VNO = 0,06.22,4 = 1,344 (lít)
b). Khi Cu kim loại không tan hết (tức a > 0,09) thì trong dung dịch sau phản ứng gồm có: số mol Cu2+ = 0,09 ; số mol NO3- = 0,06 ; số mol SO42- = 0,06 
 → mmuối = 0,09.64 + 0,06.62 + 0,06.96 = 15,24 (gam)
Câu 6: Viết phương trình hoàn thành sơ đồ chuyển hóa:
a. KMnO4 → Cl2 → FeCl3 → FeCl2 → Cl2 → Br2 → NaBrO3 → Br2 → HIO3.
b. K2Cr2O7 → Cl2 → NaCl → NaClO → HClO → HCl → Cl2 → KClO3.
Câu 7: Giải thích hiện tượng xảy ra khi:
a. Dẫn từ từ luồng khí Cl2 vào dung dịch KI (dư) không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, nếu ngừng dẫn khí Cl2 vào thì sau đó dung dịch lại trở nên trong suốt.
b. Dẫn liên tục đến dư lượng khí Cl2 vào dung dịch KI không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, sau đó dung dịch lại trở nên không màu.
Giải.
a. Phương trình phản ứng:
	Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 (nâu sẫm)
Ngừng dẫn khí Cl2 vào, lúc này tiếp tục xảy ra phản ứng:
	I2 (nâu sẫm) + KI → KI3 (phức tan không màu)
b. Phương trình phản ứng:
	Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 (nâu sẫm)
Tiếp tục sục khí Cl2 đến dư, lúc này tiếp tục xảy ra phản ứng:
	5Cl2 (dư) + I2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl (hổn hợp axit không màu).
Câu 8: Viết phương trình phản ứng biểu diễn các quá trình hóa học sau đây, nếu phản ứng nào xảy ra trong dung dịch hãy viết thêm phương trình ion thu gọn:
a. Phân huỷ clorua vôi bởi tác dụng của CO2 ẩm.
	2CaOCl2 + CO2 + H2O → CaCl2 + CaCO3 + 2HClO
	(CaOCl2 + 2HCl → CaCl2 + Cl2 + H2O)
b. Cho khí Flo đi qua dung dịch NaOH 2% lạnh.
	2F2 + 2NaOH → 2NaF + OF2 + H2O (OF2 khét giống ozon)
c. Cho khí Cl2, H2S đi qua huyền phù iot.
	5Cl2 + I2 + 6H2O → 10HCl + 2HClO3.
	H2S + I2 → S↓ + 2HI
d. Dung dịch Na2S2O3 vào Ag2S2O3 (không tan)
	3Na2S2O3 + Ag2S2O3 → 2Na3[Ag(S2O3)2]
e. Dung dịch Na2S2O3 và dung dịch H2SO4.
	Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + S + H2O
f. Sục clo đến dư vào dung dịch FeI2:
	2FeI2 + 3Cl2 → 2FeCl3 + 2I2.
	5Cl2 + I2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl
Câu 9: Nêu sự biến thiên tính chất của các hợp chất chứa oxi của clo HClOn về: độ bền phân tử, tính oxi hóa, tính axit.
Theo dãy HClO- HClO2 – HClO3 – HClO4 tính chất hóa học thể hiện và biến thiên như sau:
- Độ bền phân tử: Phân tử HClOn đều kém bền, vì clo đều có bậc oxi hóa dương (+1,+3, +5, +7) không đặc trưng cho clo (đặc trưng nhất là -1). Theo dãy trên độ bền nhiệt tăng vì số electron hóa trị và số obital hóa trị của clo tham gia hình thành liên kết hóa học tăng.
- Tính oxi hóa: Các phân tử HClOn đều có tính oxi hóa vì bậc oxi hóa của clo đều có giá trị dương (có xu hướng chuyển về bậc oxi hóa -1 bền hơn). Lẽ ra theo chiều tăng bậc oxi hóa của clo trong các hợp chất trên thì tính oxi hóa phải tăng nhưng do độ bền phân tử tăng dần nên tính oxi hóa giảm.
- Tính axit: Các hợp chất HClOn đều có tính axit vì độ âm điện của clo so với H gần với oxi hơn nên độ phân cực của liên kết O-H lớn hơn so với Cl-O.
Theo dãy trên lực axit tăng. Có thể giải thích bằng một trong hai cách:
- Do số nguyên tử oxi không liên kết với H tăng tử 0 đến 3 (oxi có độ âm điện lớn hơn Cl và H) làm độ phân cực liên kết O-H tăng (do mật độ electron trên các liên kết dồn về phía nguyên tử O này)
- Do phần điện tích -1 phân bố trên mổi nguyên tử O giảm theo dãy: ClO- - ClO - ClO - ClO tương ứng là: -1; -; -; -làm giảm khả năng liên kết với ion H+ của các anion , nên ion H+ càng dễ bị các phân tử lưỡng cực H2O tách ra dưới dạng H3O+.
Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 25 gam một cacbonat kim loại bằng dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ) thu được dung dịch muối có nồng độ phần trăm là 10,511%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoát ra 26,28 gam muối rắn A và nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch còn lại là 6,07%. Xác định công thức của muối A?
Giải.
 Phương trình phản ứng: M2(CO3)x + 2xHCl 2MClx + xH2O + xCO2
Xét số mol: 1 2x 2 x
Ta có: 
	 M=20x 	Nghiệm phù hợp: x = 2; M = 40; kim loại là Ca.
*Phương trình: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2
 	 0,25mol 0,25mol
Khối lượng dd sau phản ứng: 
Khối lượng dd sau làm lạnh: 264 -26,28=237,72g
Đặt công thức của A là CaCl2.nH2O
Số mol của CaCl2 ban đầu = 0,25mol = => n = 6
=> CT của A là CaCl2.6H2O