ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 10 Câu 1: Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS 2 , S tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO 2 (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: 3s 2 , 3p 4 , 3p 6 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 Fe 3 O 4 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 AgNO 3 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. (a) Dựa trên cấu hình electron, cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống tuần hoàn. (b) So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X 2+ và Y - . Câu 5: Cho a mol Cu tác dụng với 120ml dung dịch A gồm HNO 3 1M và H 2 SO 4 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. KMnO 4 → Cl 2 → FeCl 3 → FeCl 2 → Cl 2 → Br 2 → NaBrO 3 → Br 2 → HIO 3 . b. K 2 Cr 2 O 7 → Cl 2 → NaCl → NaClO → HClO → HCl → Cl 2 → KClO 3 . Câu 7: Giải thích hiện tượng xảy ra khi: a. Dẫn từ từ luồng khí Cl 2 vào dung dịch KI (dư) không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, nếu ngừng dẫn khí Cl 2 vào thì sau đó dung dịch lại trở nên trong suốt. b. Dẫn liên tục đến dư lượng khí Cl 2 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 CO 2 ẩm. b. Cho khí Flo đi qua dung dịch NaOH 2% lạnh. c. Cho khí Cl 2 , H 2 S đi qua huyền phù iot. d. Dung dịch Na 2 S 2 O 3 vào Ag 2 S 2 O 3 (không tan) e. Dung dịch Na 2 S 2 O 3 và dung dịch H 2 SO 4 . f. Sục clo đến dư vào dung dịch FeI 2 : Câu 9: Nêu sự biến thiên tính chất của các hợp chất chứa oxi của clo HClO n 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, FeS 2 , S tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO 2 (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 HNO 3 đặc nóng có Fe 3+ , SO 4 2- 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 NO 2 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 Fe 3+ + 3OH - → Fe(OH) 3 Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 Ta có hệ phương trình 56x + 32 y = 20,8 107x + 233y = 91,3    Giải ra x = 0,2 y = 0,3    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: 3s 2 , 3p 4 , 3p 6 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 1s 2 2s 2 2p 6 , ứng với cấu hình của [Ne]. a. Cấu hình [Ne]3s 2 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 + O 2 → 2 MgO b. Cấu hình [Ne] 3s 2 3p 4 ứng với nguyên tử S (Z = 16), không thể ứng với ion. S là phi kim hoạt động. S cháy mạnh trong oxi. S + O 2 → SO 2 c. Cấu hình [Ne]3s 2 3p 6 : + 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 MnO 4 − + 16 H + + 10 Cl − → 2 Mn 2+ + 8 H 2 O + 10 Cl 2 + Z = 16. Đây là S 2- (chất khử tương đối mạnh). Thí dụ: 2 H 2 S + O 2 → 2 S + 2 H 2 O + Z = 15. Đây là P 3- ( 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 Ca 2+ , chất oxi hoá yếu, chỉ bị khử dưới tác dụng của dòng điện (điện phân CaCl 2 nóng chảy). Câu 3: Cho hỗn hợp gồm 25,6 gam Cu và 23,2 gam Fe 3 O 4 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 AgNO 3 dư tách ra kết tủa D. Tính lượng kết tủa D. pư xảy ra: Fe 3 O 4 + 8HCl → 2FeCl 3 + FeCl 2 + 4H 2 O 0,1 0,8 0,2 0,1 Sau đó: Cu + 2 Fe 3+ → Cu 2+ + 2 Fe 2+ 0,1 0,2 0,1 0,2 Khi đó dung dịch A chứa CuCl 2 (0,1 mol) và FeCl 2 (0,3 mol) Khi cho dung dịch A phản ứng với dung dịch AgNO 3 dư có các phản ứng: Ag + + Cl − → AgCl ↓ 0,8 0,8 Ag + + Fe 2+ → Ag ↓ + Fe 3+ 0,3 0,3  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. (c) Dựa trên cấu hình electron, cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống tuần hoàn. (d) So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X 2+ và Y - . a) Xác định vị trí dựa vào cấu hình electron: X X X X X 2Z N 60 ;Z N Z 20+ = = ⇒ = , X là canxi (Ca), cấu hình electron của 20 Ca : [Ar] 4s 2 Cấu hình của Y là 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 hay [Ne] 3s 2 3p 5 ⇒ Y là Cl Theo giả thiết thì Z chính là crom, cấu hình electron của 24Cr : [Ar] 3d5 4s 1 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: Ca ClCa RRR 2 << −+ 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 Ca 2+ nhỏ hơn Cl - do có cùng số lớp electron (n = 3), nhưng điện tích hạt nhân Ca 2+ (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 HNO 3 1M và H 2 SO 4 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 V NO . Theo bài ra ta có: 3 HNO n = 0,12 (mol); 2 4 H SO n = 0,06 (mol) => số mol H + = 0,24 ; số mol NO 3 - = 0,12 ; số mol SO 4 2- = 0,06 Phương trình phản ứng: 3Cu + 8H + + 2NO 3 − → 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O Bđ: a 0,24 0,12 (mol) - Nhận xét: 0,24 0,12 8 2 < → bài toán có 2 trường hợp xảy ra: *Trường hợp 1: Cu hết, H + dư (tức là a < 0,09) → n NO = 2a 3 (mol) → V NO = 14,933a (lít) *Trường hợp 2: Cu dư hoặc vừa đủ, H + hết (a ≥ 0,09) → V NO = 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 Cu 2+ = 0,09 ; số mol NO 3 - = 0,06 ; số mol SO 4 2- = 0,06 → m muối = 0,09.64 + 0,06.62 + 0,06.96 = 15,24 (gam) Câu 6: Viết phương trình hoàn thành sơ đồ chuyển hóa: a. KMnO 4 → Cl 2 → FeCl 3 → FeCl 2 → Cl 2 → Br 2 → NaBrO 3 → Br 2 → HIO 3 . b. K 2 Cr 2 O 7 → Cl 2 → NaCl → NaClO → HClO → HCl → Cl 2 → KClO 3 . Câu 7: Giải thích hiện tượng xảy ra khi: a. Dẫn từ từ luồng khí Cl 2 vào dung dịch KI (dư) không màu sẽ trở nên có màu nâu sẫm, nếu ngừng dẫn khí Cl 2 vào thì sau đó dung dịch lại trở nên trong suốt. b. Dẫn liên tục đến dư lượng khí Cl 2 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: Cl 2 + 2KI → 2KCl + I 2 (nâu sẫm) Ngừng dẫn khí Cl 2 vào, lúc này tiếp tục xảy ra phản ứng: I 2 (nâu sẫm) + KI → KI 3 (phức tan không màu) b. Phương trình phản ứng: Cl 2 + 2KI → 2KCl + I 2 (nâu sẫm) Tiếp tục sục khí Cl 2 đến dư, lúc này tiếp tục xảy ra phản ứng: 5Cl 2 (dư) + I 2 + 6H 2 O → 2HIO 3 + 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 CO 2 ẩm. 2CaOCl 2 + CO 2 + H 2 O → CaCl 2 + CaCO 3 + 2HClO (CaOCl 2 + 2HCl → CaCl 2 + Cl 2 + H 2 O) b. Cho khí Flo đi qua dung dịch NaOH 2% lạnh. 2F 2 + 2NaOH → 2NaF + OF 2 + H 2 O (OF 2 khét giống ozon) c. Cho khí Cl 2 , H 2 S đi qua huyền phù iot. 5Cl 2 + I 2 + 6H 2 O → 10HCl + 2HClO 3 . H 2 S + I 2 → S↓ + 2HI d. Dung dịch Na 2 S 2 O 3 vào Ag 2 S 2 O 3 (không tan) 3Na 2 S 2 O 3 + Ag 2 S 2 O 3 → 2Na 3 [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] e. Dung dịch Na 2 S 2 O 3 và dung dịch H 2 SO 4 . Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + SO 2 + S + H 2 O f. Sục clo đến dư vào dung dịch FeI 2 : 2FeI 2 + 3Cl 2 → 2FeCl 3 + 2I 2 . 5Cl 2 + I 2 + 6H 2 O → 2HIO 3 + 10HCl Câu 9: Nêu sự biến thiên tính chất của các hợp chất chứa oxi của clo HClO n về: độ bền phân tử, tính oxi hóa, tính axit. Theo dãy HClO- HClO 2 – HClO 3 – HClO 4 tính chất hóa học thể hiện và biến thiên như sau: - Độ bền phân tử: Phân tử HClO n 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 HClO n 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 HClO n 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 − 2 - ClO − 3 - ClO − 4 tương ứng là: -1; - 2 1 ; - 3 1 ; - 4 1 làm giảm khả năng liên kết với ion H + của các anion − n ClO , nên ion H + càng dễ bị các phân tử lưỡng cực H 2 O tách ra dưới dạng H 3 O + . 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: M 2 (CO 3 ) x + 2xHCl → 2MCl x + xH 2 O + xCO 2 Xét số mol: 1 2x 2 x Ta có: %511,10%100. 44073,0:5,36.2602 712 % ' = −++ + = xxxM xM C m <=> M=20x Nghiệm phù hợp: x = 2; M = 40; kim loại là Ca. *Phương trình: CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 0,25mol → 0,25mol Khối lượng dd sau phản ứng: g264100. 511,10 111.25,0 = Khối lượng dd sau làm lạnh: 264 -26,28=237,72g Đặt công thức của A là CaCl 2 .nH 2 O Số mol của CaCl 2 ban đầu = 0,25mol = 111 0607,0.72,237 18111 28,26 + + n => n = 6 => CT của A là CaCl 2 .6H 2 O . về phía nguyên tử O này) - Do phần điện tích -1 phân bố trên mổi nguyên tử O giảm theo dãy: ClO - - ClO − 2 - ClO − 3 - ClO − 4 tương ứng là: -1 ; - 2 1 ; - 3 1 ; - 4 1 làm giảm khả năng liên. học thể hiện và biến thi n như sau: - Độ bền phân tử: Phân tử HClO n 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. của clo tham gia hình thành liên kết hóa học tăng. - Tính oxi hóa: Các phân tử HClO n 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