2 1 hớng dẫn chấm đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia lớp 12 ptth năm 1998-1999. môn hoá học Ngày thi thứ nhất:Hoá vô cơ Bảng A Câu I: 1. Dung dịch A có phản ứng axit vì: FeCl 3 = Fe 3+ + 3Cl - Fe 3+ + H 2 O == FeOH 2+ + H + AlCl 3 = Al 3+ + 3Cl - Al 3+ + H 2 O == AlOH 2+ + H + NH 4 Cl = NH 4 + + Cl - NH 4 + == NH 3 + H + CuCl 2 = Cu 2+ + 2Cl - Cu 2+ + H 2 O == CuOH + + H + 2. Cho H 2 S lội qua dung dịch: Cu 2+ + H 2 S = CuS + 2H + 2Fe 3+ + H 2 S = Fe 2+ + S + 2H + Vì vậy trong kết tủa có: CuS và S Trong dung dịch B: Fe 2+ , Al 3+ , NH 4 + , H + , H 2 S, Cl - 3. Thêm NH 3 cho đến d sẽ có các phản ứng: NH 3 + H + == NH 4 + H 2 S + 2NH 3 = 2NH 4 + + S 2- Fe 2+ + S 2- = FeS Al 3+ +3NH+ 3 +3H 2 O = Al(OH) 3 + 3NH 4 + Có thể viết: 2Al 3+ + 3S 2 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S H 2 S + 2NH 3 == 2NH 4 + + S 2- Nh vậy sẽ có kết tủa FeS (đen) và Al(OH) 3 trắng. Câu II : 1. Để thu đợc nhiều COCl 2 (k) từ cân bằng CO(k) + Cl 2 (k) == COCl 2 (k) ; H 0 = -111,3kJ.mol -1 Ta cần tăng áp suất riêng phần của các khí vì phản ứng này có n (k) < O, lúc đó cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải. Ta cần hạ nhiệt độ vì đây là phản ứng toả nhiệt ( H 0 < O), lúc đó cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải. Để thu đợc nhiều Mg, tức là phải làm cho cân bằng MgO(r) + C(r) == Mg(r) + CO(k); H 0 = +491,0 kJ.mol -1 Giảm áp suất khí vì phản ứng có n > O (thực tế ngời ta thực hiện phản ứng trong chân không). Tăng nhiệt độ vì đây là phản ứng thu nhiệt H 0 > O) 2. Tốc độ của phản ứng điều chế NOCl(k) từ (1) là Theo đầu bài, tốc độ tiêu thụ NO là -3,5.10 -4 mol.l -1 . s -1 (b) Dấu - để biểu thị lợng mất đi (tiêu thụ) của NO (a) = dt dC NO dt dC dt dC dt dC v NOCl Cl NO 2 1 2 1 2 +=== dt dC Cl 2 == dt dC dt dC NONOCl Vậy : a) Tốc độ phản ứng (1) là v = (-3,5.10 -4 mol.l -1 . s -1 ) v=1.75.10 -4 mol.l -1 .s -1 b) Tốcđộ tiêu thụ khí Cl 2 là = v = - 1.75.10 -4 mol.l -1 .s -1 (Dấu - ở đây cũng có ý nghĩa tơng tự trong (b) ở trên). c) Tốc độ hình thành NOCl là: + 3,5.10 -4 mol.l -1 .s -1 Câu III: 1. a) 6ClO 2 + 3H 2 O = HCl + 5HClO 3 Đây là phản ứng oxi hoá, tự khử vì Cl +4 trong ClO 2 vừa là chất oxi hoá (Cl +4 + 5e Cl - ) vừa là chất khử (Cl +4 - e Cl +5 ) b) 2ClO 2 + 2NaOH = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O Bản chất của phản ứng này tơng tự bản chất phản ứng a) trên 2. a) 2KClO 3 + H 2 C 2 O 4 + 2H 2 SO 4 = 2ClO 2 + 2KHSO 4 + 2CO 2 +2H 2 O. Đây cũng là phản ứng oxi hoá khử, trong Cl +5 trong KClO 3 là chất oxi hoá (Cl +5 + e Cl +4 trong ClO 2 ) C 3+ trong H 2 C 2 O 4 là chất khử (C +3 - e C +4 trong CO 2 ) b) 2NaClO 3 + SO 2 + H 2 SO 4 = 2ClO 2 + 2NaHSO 4 Trong phản ứng oxi hoá khử này, Cl +5 trong NaClO 3 là chất oxi hoá; S +4 trong SO 2 là chất khử (S +4 -2e S +6 trong NaHSO 4 ). Câu IV: 1. a) Hiện tợng xảy ra: - Dung dịch không màu chuyển dần sang màu xanh lam. - Mảnh đồng tan dần. - Có mùi hăng hắc thoát ra. Để nhận biết khí SO 2 thoát ra, ta có thể: - Đặt mẩu giấy quỳ tím tẩm ớt lên miệng ống thử, quỳ tím chuyển dần sang màu (hồng hay đỏ). - Hoặc ngửi thấy mùi hăng hắc. Phơng trình của phản ứng: Cu + 2H 2 SO 4 đ = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (1) b) Phải đun nóng nhẹ vì: + Để tăng tốc độ của phản ứng (1). (Khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng tăng). đun nhẹ + Khí SO 2 dễ thoát ra khỏi dung dịch, cân bằng của phản ứng (1) chuyển sang phía tạo ra nhiều sản phẩm, thí nghiệm đợc quan sát thuận lợi hơn. + Nếu đun mạnh quá H 2 SO 4 đ nhanh chóng bị phản ứng huỷ hết, khó quan sát thí nghiệm. (Nếu không đun nóng phản ứng xảy ra chậm, khó quan sát). 2. Có thể dùng 1 trong 5 thuốc thử sau: a. Dùng quỳ tím: Nhận ra Ba(OH) 2 (quỳ xanh), các dung dịch còn lại dùng Ba(OH) 2 phân biệt hai dung dịch còn lại: - Pb(CH 3 COO) 2 : có kết tủa trắng Pb(OH) 2 tân trong thuốc thử d (PbO 2 2- ) - MgSO 4 : có nhiều kết tủa trắng BaSO 4 , Mg(OH) 2 không tan trong thuốc thử d. b. Dùng NaOH hoặc Ca(OH) 2 Ba(OH) 2 : Không có hiện tợng Pb(CH 3 COO) 2 : có trắng Pb 2+ + 2OH Pb(OH) 2 Kết tủa tan ngay trong NaOH d: Pb(OH) 2 + 2OH = PbO 2 2- + 2H 2 O MgSO 4 : có trắng không tan trong thuốc thử d: Mg 2+ + 2OH = Mg(OH) 2 Thay cho Na(OH) có thể dùng Ca(OH) 2 Ba(OH) 2 : Không có gì xảy ra Pb(CH 3 COO) 2 : có trắng, tan trong thuốc thử d MgSO 4 có trắng Mg(OH) 2 và CaSO 4 c. Dùng H 2 SO 4 hoặc (NH 4 ) 2 SO 4 Dùng H 2 SO 4 : Ba(OH) 2 có trắng Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 Pb 2+ + 2CH 3 COO + 2H + + SO 4 2 = PbSO 4 trắng + 2CH 3 COOH(có mùi giấm) MgSO 4 : Không có gì xảy ra Thay cho H 2 SO 4 có thể dùng (NH 4 ) 2 SO 4 lúc đó Ba(OH) 2 : có trắng, có mùi khai khi đun nóng (NH 3 ) Pb(CH 3 COO) 2 : có trắng PbSO 4 MgSO 4 không có gì. d. Dùng Na 2 S hoặc (NH 4 ) 2 S Ba(OH) 2 : Không có gì xảy ra Pb(CH 3 COO) 2 : có đen Pb 2+ + S 2 = PbS MgSO 4 : có trắng Mg 2+ + S 2 + H 2 O = Mg(OH) 2 + H 2 S - Thay cho Na 2 S có thể dùng (NH 4 ) 2 S Ba(OH) 2 : có mùi khai khi đun nóng Pb(CH 3 COO) 2 có đen PbS MgSO 4 : có trắng Mg(OH) 2 t 0 t 0 e. Dùng NH 4 Cl Ba(OH) 2 : Khi đun nóng có mùi khai của NH 3 : NH 4 + + OH = NH 3 + H 2 O Pb(CH 3 COO) 2 : có trắng, Pb 2+ + Cl PbCl 2 . Kết tủa tan khi đun nóng. MgSO 4 : Không có gì xảy ra. Câu V: 1. Ta có kết quả nh sau: TT Pin gồm Điện cực Điện cực 1 3 5 0,96 + 1,66 = 2,62 2 1 5 0,77 + 1,66 =2,43 3 2 5 0,36 + 1,66 = 2,02 4 4 5 0,10 + 1,66 = 1,76 5 3 4 0,96 - 0,10 = 0,86 6 1 4 0,77 - 0,10 = 0,67 7 3 2 0,96 - 0,36 = 0,60 8 1 2 0,77 - 0,36 = 0,41 9 2 4 0,36 - 0,10 = 0,26 10 3 1 0,96 - 0,77 = 0,19 2. Theo bảng a, trong môi trờng axit (có H + hay H 3 O + ) NO 3 thể hiện tính oxi hoá mạnh hơn so với môi trờng trung tính (chỉ có H 2 O). Cụ thể: ở điện cực 3: NO 3 - + 3e + 4H + NO + 2H 2 O 4: NO 3 - + 2e + H 2 O NO 2 - + 2OH - 3. Phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực nh sau: Điện cực 1: Fe 3+ + e Fe 2+ 2: [Fe(CN) 6 ] 3- + e [Fe(CN) 6 ] 4- 3. NO 3 - + 3e + 4H + NO +2H 2 O 4. NO 3 - + 2e + H 2 O NO 2 + 2OH - 5. Al 3+ + 3e Al Phản ứng xảy ra trong mỗi pin: Nguyên tắc khi lập pin là điện cực có thế (tiêu) chuẩn dơng hơn sẽ lá điện cực dơng (+) (đặt ở bên phải), điện cực kia là cực âm (-) (đặt ở bên trái). Cụ thể: Pin a: Điện cực 5 Điện cực 2 (a) Phản ứng trong điện cực 5 phải đảo lại nh sau Al - 3e Al 3+ Vậy: 1 Al - 3e Al 3+ Al + 3[Fe(CN) 6 ] 3- Al 3+ + [Fe(CN) 6 ] 4 (a) Al + NO 3 + 4H + Al 3+ + NO + 2H 2 O (b) 3 [Fe(CN) 6 ] 3- + e → [Fe(CN) 6 ] 4- Pin b: §iÖn cùc 5 §iÖn cùc 3 (b) 1 Al - 3e →Al 3+ 1 NO 3 - + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O hay Al + 4HHO 3 →Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (b) Pin c: §iÖn cùc 4 §iÖn cùc 3 Ph¶i ®¶o ph¶n øng trong ®iÖn cùc 4 l¹i, ta cã 3 NO 2 - - 2e + 2OH - + NO 3 - + H 2 O 2 NO 3 + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O 3NO 2 - + 2H + → NO + 3H 2 O + NO 3 - (c) . 2 1 hớng dẫn chấm đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia lớp 12 ptth năm 1 998- 1999. môn hoá học Ngày thi thứ nhất:Hoá vô cơ Bảng A Câu