Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 10 THPT - Năm học 2011 – 2012 môn Hóa học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
....................................
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 
LỚP 10 THPT - NĂM HỌC 2011 – 2012
.....................................
MễN THI: HểA HỌC
Thời gian: 180 phỳt – Ngày thi: 26/4/2012
Đề thi gồm cú: 02 trang
Cho biết khối lượng nguyờn tử (theo đvC) của cỏc nguyờn tố:
 H = 1; Mg = 24; C = 12; O = 16; N = 14; Na = 23; Si = 28; P = 31; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; 
Al = 27 ; Cr = 52; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Br = 80; Ag = 108; I = 127; Ba = 137; Hg = 201; Pb = 207.
Cõu 1: (2 điểm)
1. Cho nguyờn tố X, ở trạng thỏi cơ bản cú 11 electron thuộc cỏc phõn lớp p. X cú hai đồng vị hơn kộm nhau hai nơtron. Trong đồng vị số khối lớn, số hạt mang điện gấp 1,7 lần hạt khụng mang điện.
a. Viết cấu hỡnh electron của X.
b. Xỏc định vị trớ của X trong bảng tuần hoàn.
c. Xỏc định thành phần cấu tạo của hai đồng vị và thành phần % theo khối lượng của mỗi đồng vị trong X tự nhiờn biết nguyờn tử khối (NTK) trung bỡnh của X bằng 35,48. Coi NTK cú giỏ trị bằng số khối.
2. Hợp chất Z được tạo bởi hai nguyờn tố M, R cú cụng thức M3R trong đú R chiếm 6,67% về khối lượng. Trong hạt nhõn nguyờn tử của M cú n = p + 4, cũn trong hạt nhõn của R cú p’ = n’, trong đú n, p, n’, p’ là số nơtron và proton tương ứng của M và R. Biết rằng tổng số hạt proton trong phõn tử Z là 84.
	Xỏc định cụng thức phõn tử của Z?
Cõu 2: (2 điểm)
 1. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra trong cỏc thớ nghiệm được mụ tả sau:
Hũa tan FeCl2 vào nước rồi thờm H2SO4 loóng dư, sau đú thờm dung dịch KMnO4 dư thấy cú khớ màu vàng lục thoỏt ra và dung dịch thu được cú chứa muối mangan (II).
Hũa tan Fe3O4 trong dung dịch H2SO4 đặc núng dư được dung dịch A và khớ B mựi hắc. Sục khớ B vào dung dịch brom hoặc dung dịch KMnO4 đều thấy cỏc dung dịch này bị nhạt màu.
2. H2SO4 đặc cú tớnh hỏo nước, nú cú thể lấy nước từ một số hợp chất hữu cơ. Trong quỏ trỡnh than húa saccarozơ cú hỡnh thành hỗn hợp khớ A (gồm 2 khớ).
a. Giải thớch quỏ trỡnh hỡnh thành hỗn hợp khớ A.
b. Trỡnh bày phương phỏp húa học chứng minh sự cú mặt của cỏc khớ trong A.
c. So sỏnh quỏ trỡnh làm khụ và quỏ trỡnh than húa của H2SO4 đặc.
Cõu 3: (2 điểm)
Viết 6 phương trỡnh phản ứng điều chế clo và cho biết phản ứng nào được dựng để điều chế clo trong cụng nghiệp.
Hoàn thành cỏc phương trỡnh phản ứng sau và cho biết cỏc chất ứng với cỏc chữ cỏi (A), (B),... tương ứng:
 (1) FeS2 + khớ (A) đ chất rắn (B) + khớ (D)	(2) (D) + khớ (E) đ chất rắn (F) + H2O
	(3) (F) + (A) đ (D)	(4) (E) + NaOH đ (G) + H2O
	(5) (G) + NaOH đ (H) + H2O	(6) (H) + (I) đ (K)¯ + (L)
	(7) (K) + HCl đ (I) + (E)	(8) (E) + Cl2 + H2O đ ...
Cõu 4: (2 điểm) 
Hũa tan m gam KMnO4 trong dung dịch HCl đặc dư được dung dịch A và V lớt khớ D (đktc). Pha loóng dung dịch A được 500 ml dung dịch B.
- Để trung hũa axit dư trong 50 ml dung dịch B cần dựng vừa đủ 24 ml dung dịch NaOH 0,5 M.
- Thờm AgNO3 dư vào 100 ml dung dịch B để kết tủa hoàn toàn ion clorua thu được 17,22 gam kết tủa.
a. Viết phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng xảy ra.
b. Tớnh nồng độ mol/lớt cỏc chất tan trong B.
c. Tớnh m, V và thể tớch dung dịch HCl 36,5% (D = 1,18 g/ml) đó dựng.
Cõu 5: (2 điểm)
Hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M (húa trị n khụng đổi). Hũa tan hoàn toàn m gam X trong dung dịch H2SO4 đặc núng, dư được dung dịch A và V lớt khớ SO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn lượng SO2 trờn bằng 500 ml dung dịch NaOH 0,2M được dung dịch chứa 5,725 gam chất tan.
Thờm vào m gam X lượng M gấp đụi lượng M ban đầu được hỗn hợp Y. Cho Y tan hết trong dung dịch HCl được 1,736 lớt H2 (đktc).
Thờm một lượng Fe vào m gam X để được hỗn hợp Z chứa lượng sắt gấp đụi lượng sắt cú trong X. Cho Z tỏc dụng với dung dịch H2SO4 loóng dư được dung dịch B chứa 5,605 gam muối.
Viết cỏc phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng xảy ra.
Tớnh V.
Tỡm kim loại M và thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong X.
- - - - - - - - - - - - Hết - - - - - - - - - - - - - 
Họ và tờn thớ sinh: ........................................................Số bỏo danh ........................................
Chữ kớ giỏm thị 1 ........................................................ Chữ kớ giỏm thị 2 ................................
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG
....................................
ĐÁP ÁN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 
LỚP 10 THPT - NĂM HỌC 2011 – 2012
.....................................
MễN THI: HểA HỌC
Ngày thi: 26/4/2012
Đỏp ỏn gồm cú: 04 trang
CÂU
í
ĐÁP ÁN
ĐIỂM
1
1.a
 Vỡ X cú 11 electron thuộc phõn lớp p 
 ị cấu hỡnh electron phõn lớp p của X là: 2p63p5
 ị cấu hỡnh electron đầy đủ: 1s22s22p63s23p5.
0,25
1.b
 Vị trớ của X trong bảng tuần hoàn:
 ễ số 17 vỡ cú 17 electron ị điện tớch hạt nhõn bằng 17.
 Chu kỡ 3 vỡ cú 3 lớp electron.
 Nhúm VII A vỡ cấu hỡnh electron húa trị là 3s23p5.
0,5
1.c
Trong đồng vị số khối lớn số hạt mang điện là 17.2 = 34 hạt
 ị số nơtron (hạt khụng mang điện) là 34:1,7 = 20 hạt.
 ị số nơtron trong đồng vị số khối nhỏ là 18 hạt.
Vậy thành phần cấu tạo cỏc đồng vị của X là:
 Đồng vị số khối nhỏ: 17 electron, 17 proton, 18 nơtron.
 Đồng vị số khối lớn: 17 electron, 17 proton, 20 nơtron.
0,25
1.d
 Thành phần % theo khối lượng:
Gọi thành phần % theo số nguyờn tử đồng vị nhỏ là x% 
 ị thành phần % theo số nguyờn tử đồng vị lớn là (100 – x)%.
Áp dụng cụng thức tớnh NTKTB ta cú:
 NTKTB (A) = A1.x% + A2. (100 – x)% 
 Û (17+18).x% + (17+20)(100-x)% = 35,48 ị x = 76%.
0,25
Xột 1 mol X (35,48 gam) cú 0,76 mol 35X (0,76.35 = 26,6 gam)
 ị thành phần % theo khối lượng 35X là: 26,6 : 35,48 = 74,97%
 thành phần % theo khối lượng 37X là: 100% - 74,97% = 25,03%.
0,25
2
Theo đề bài:
 = (1)
 n = p + 4 (2)
 n, = p, (3)
 Tổng số proton trong Z là 3p + p’ = 84. (4)
Giải 4 PT trờn ta được: n, = p, = 6 R là cacbon (C)
 n = 30, p = 26 M là sắt (Fe)
 Cụng thức phõn tử của Z là Fe3C (hợp chất xementit)
0,25
0,25
2
1
a. Phương trỡnh phản ứng:
 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 đ 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O
0,5
b. 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc núng) đ 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O
 Khớ A là SO2:
 SO2 + Br2 + 2H2O đ H2SO4 + 2HBr
 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O đ K2SO4 + 2MnSO4+ 2H2SO4
0,5
2
a. Giải thớch sự hỡnh thành A:
 C12H22O11 12C + 11 H2O (tỏa nhiệt)
 C + 2H2SO4 (đặc núng) đ CO2 + 2SO2 + 2H2O.
Vậy hỗn hợp khớ A gồm CO2 và SO2
0,25
b. Chứng minh sự cú mặt của hai khớ trong A, ta dẫn hỗn hợp khớ lần lượt qua bỡnh 1 đựng dung dịch Brom (dư) và bỡnh 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 dư rồi thờm vài giọt dung dịch BaCl2 vào bỡnh (1):
Hiện tượng: Bỡnh (1) brom nhạt màu, cú kết tủa xuất hiện chứng tỏ hỗn hợp cú SO2
 SO2 + Br2 + 2H2O đ H2SO4 + 2HBr
 H2SO4 + BaCl2 đ BaSO4¯ + 2HCl
 Bỡnh (2) cú kết tủa xuất hiện chứng tỏ cú CO2:
 CO2 + Ca(OH)2 đ CaCO3¯ + H2O
0,5
c. Sự khỏc nhau giữa quỏ trỡnh làm khụ và quỏ trỡnh than húa:
 Quỏ trỡnh làm khụ là quỏ trỡnh vật lý.
 Quỏ trỡnh than húa là quỏ trỡnh húa học.
0,25
3
1
Sỏu phương trỡnh điều chế clo:
 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2O (1)
 2NaCl 2Na + Cl2 (2)
 MnO2 + 4HCl (đặc) đ MnCl2 + Cl2 + 2H2O (3)
 2KMnO4 + 16HCl (đặc) đ 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O (4)
 K2Cr2O7 + 14 HCl (đặc) đ 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O (5)
 KClO3 + 6HCl (đặc) đ KCl + 3Cl2 + 3H2O (6)
 (hs cú thể viết 6 phương trỡnh khỏc)
Phản ứng (1) là phản ứng dựng để điều chế clo trong cụng nghiệp.
0,75
2
Cỏc phương trỡnh:
4FeS2 + 11 O2 đ 2 Fe2O3 + 8 SO2 
SO2 + 2H2S đ 3 S + 2 H2O
S + O2 đ SO2
H2S + NaOH đ NaHS + H2O
NaHS + NaOH đ Na2S + H2O
Na2S + FeCl2 đ FeS + 2NaCl
FeS + 2 HCl đ FeCl2 + H2S
H2S + 4Cl2 + 4H2O đ H2SO4 + 8 HCl
1,0
Cỏc chất ứng với cỏc kớ hiệu:
 A: O2 B: Fe2O3 D: SO2 E: H2S F: S
 G: NaHS H: Na2S I: FeCl2 K: FeS L: NaCl
0,25
4
a
Cỏc phương trỡnh phản ứng:
 KMnO4 + + 16HCl (đặc) đ 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O (1)
Dung dịch A chứa KCl, MnCl2 và HCl dư ị dung dịch B chứa KCl, MnCl2 và HCl.
0,25
Trung hũa axit trong B bằng NaOH:
 HCl + NaOH đ NaCl + H2O (2)
B tỏc dụng với AgNO3 dư:
 AgNO3 + HCl đ AgCl¯ + HNO3 (4)
 AgNO3 + KCl đ AgCl¯ + KNO3 (5)
 2AgNO3 + MnCl2 đ 2AgCl¯ + Mn(NO3)2 (6) 
0,5
b
Đặt số mol HCl, KCl trong 50 ml dung dịch B lần lượt là x, y (mol).
 Theo phương trỡnh phản ứng (1): = nKCl = y mol
 Theo phương trỡnh phản ứng (2): x = nHCl = nNaOH = 0,024.0,5 = 0,012 mol
 ị CM (HCl) = 0,24 M 
0,25
Trong 100 ml dung dịch B: nHCl = 2x mol; = nKCl = 2y mol
 Theo phương trỡnh phản ứng (3), (4), (5): 
 nAgCl¯ = nHCl + nKCl + 2. 
 Û 2x + 2y + 2.2y = 17,22 : 143,5 = 0,12 mol
 Û x + 3y = 0,06 mol ị y = 0,016 mol.
Vậy nồng độ mol của cỏc chất trong B là:
 ị CM (KCl) = CM(MnCl2) = 0,32M
0,25
c
Theo (1) ta cú: = nKCl (500 ml dd B) = 10y = 0,16 mol
 ị m = (ban đầu) = 0,16.158 = 25,28 gam.
 ị V = 0,4.22,4 = 8,96 lớt.
0,5
Theo (1): nHCl pư = 8= 1,28 mol mà nHCl dư = 10.x = 0,12 mol
nHCl đó dựng = 1,28 + 0,12 = 1,4 mol
Vdd HCl đó dựng = 
0,25
5
a
Cỏc phương trỡnh phản ứng:
*) Hỗn hợp X + H2SO4 đặc núng:
 2Fe + 6H2SO4 đ Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6H2O (1)
 2M + 2nH2SO4 đ M2(SO4)n + n SO2 + 2nH2O (2)
0,25
 Khớ SO2 sinh ra tỏc dụng với dung dịch NaOH cú thể xảy ra phản ứng:
 SO2 + NaOH đ NaHSO3 (3)
 SO2 + 2NaOH đ Na2SO3 + H2O (4)
*) Hỗn hợp Y tan hết trong dung dịch HCl:
 Fe + 2 HCl đ FeCl2 + H2 (5)
 2M + 2n HCl đ 2MCln + nH2 (6)
0,25
*) Z tỏc dụng với dung dịch H2SO4 loóng dư:
 Fe + H2SO4 đ FeSO4 + H2 (7)
 2M + n H2SO4 đ M2(SO4)n + nH2 (8)
b
Tớnh V: Ta cú nNaOH = 0,5.0,2 = 0,1 mol
Xột trường hợp xảy ra cả phản ứng (3) và (4), NaOH hết:
 Đặt ; 
 ị a = - 0,014 < 0 (loại)
0,25
Xột trường hợp chỉ xảy ra phản ứng (4), NaOH cú thể dư:
 Đặt ị nNaOH dư = 0,1 – 2d mol.
 ị m chất tan = 126.d + 40.(0,1 - 2d) = 5,725 gam ị d = 0,0375 mol
Vậy VSO2 = 0,0375 . 22,4 = 0,84 lớt
0,25
c
Đặt số mol Fe và M trong m gam X lần lượt là: x và y mol
 Theo (1) và (2) ị (*)
Theo đề bài, trong hỗn hợp Y cú nFe = x mol; nM = 3y mol
 Theo (5), (6) ta cú (**)
Theo đề bài, trong hỗn hợp Z cú nFe = 2x mol; nM = y mol
 Theo (7) và (8) cú:; 
 ị Khối lượng muối: mmuối = 152.2x + (2M + 96n).= 5,605 gam
 Û 304.x + M.y + 48.ny = 5,605 gam (***)
0,5
Từ (*), (**), (***) ta cú: x = 0,01; M.y = 0,405; n.y = 0,045
 ị 
Xột: n 1 2 3
 M (g/mol) 9 18 27 
 (loại) (loại) (M là Al)
 ị y = 0,015 mol.
Vậy kim loại M là Al và thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong X:
0,5