BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ TRONG NHỮNG KÌ THI OLYMPIC HÓA HỌC
Chúng tôi sưu tầm và biên soạn tài liệu này từ tuyển tập các đề thi olympic hoá học đã từng được giới thiệu trong hai năm trở lại đây ở diễn đàn OlympaVN. Hi vọng rằng sẽ một phần nào đó giúp cho các bạn học sinh tham gia kì thi chọn học sinh giỏi Hoá học quốc gia lần thứ 15 (2009) sắp tới đây sẽ có thêm tài liệu ôn tập, giúp các bạn có được sự chuẩn bị tốt hơn. Cảm ơn các bạn trẻ rất nhiều vì những đóng góp cho forum suốt thời gian qua, chúc cho các bạn thi thật tốt. Chemistry: Art, Science and Fun!
(Youngchemist, Nov 2008)
Thi Olympic quoc gia va quoc te – Hoa vo co
Bài 1 (Kim loại kiềm)
Một mẫu oxit kim loại kiềm được hoà tan trong dung dịch nước của một axit hiđrohalogenua đã biết. Dung dịch thu được chỉ có halogenua kim loại tương ứng. Phần khối lượng chất tan trong dung dịch sau phản ứng bằng phần khối lượng của hydrohalogenua trong dung dịch đầu.
a) Cho biết mối quan hệ định lượng giữa phần khối lượng của muối trong dung dịch trung hòa sau phản ứng và khối lượng phân tử của kim loại kiềm? Đưa ra công thức liên hệ.
b) Từ công thức này hãy xác định oxit kim loại nào đã hoà tan trong axit nào.
Bài 2(Kim loại chuyển tiếp)
Zirconi, một kim loại màu trắng bạc, có ánh kim sáng. Là một hợp phần không thể thay thế trong các hợp kim sử dụng trong công nghiệp hạt nhân với nhiệm vụ của nó là xây dựng các lò phản ứng hạt nhân. Một trong số nguồn cung cấp zirconi chủ yếu là khoáng zircon (49,76% zirconi và 15,32% silic). Kim loại Zirconi được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp Kroll và một số phương pháp khác.Trong phương pháp Kroll thì một hỗn hợp của zircon và than cốc được xử lý với clo ở 1000oC và sản phẩm zirconi tetraclorua sinh ra được khử bởi magie cho zirconi kim loại ở dạng bọt xốp. Dạng bọt xốp này được tinh chế, làm nóng chảy bằng hồ quang và hình thành ở dạng thỏi.
a) Xác định công thức hoá học của khoáng zircon.
b) Viết các phản ứng điều chế zirconi trong quá trình Kroll.
c) Có bao nhiêu tấn zirconi nhận được khi sử dụng 32,5 tấn quặng zircon chứa 12,4% tạp chất trơ. Cho rằng hiệu suất của toàn quá trình chỉ đạt 95,5% về khối lượng.
d) Bọt xốp zirconi luôn chứa một kim loại khác rất khó tách ra. Hãy cho biết đó là kim loại nào và tại sao nó lại xuất hiện trong bọt xốp.
Bài 3(Kim loại chuyển tiếp)
Một chất rắn màu trắng X tham gia một loạt các thí nghiệm trong đó X bị đốt thành tro dưới tác dụng của các luồng khí vào khác nhau. Kết qủa thí nghiệm được thống kê ở bảng sau:
|
Thí nghiệm số |
Khí vào |
Sự chênh lệch khối lượng mẫu so với ban đầu |
|
1 |
N2 |
-37,9 |
|
2 |
NNH3 |
-51,7 |
|
3 |
O2 |
-31,0 |
|
4 |
HCl |
+9,5 |
|
5 |
HCl + Cl2 |
-100,0 |
Trong tất cả các thí nghiệm thì trong hỗn hợp sau phản ứng ngoài khí ban đầu còn có một khí chưa biết Y. Ở thí nghiệm số 5 xuất hiện một hợp chất màu đỏ nâu Z ngưng tụ khi tiến hành bước làm lạnh trong thí nghiệm.
a) Sử dụng các giá trị cho ở bảng trên hãy xác định các chất được ký hiệu bằng chữ cái.
b) Viết các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.
c) Cho biết cấu trúc của Z trong pha khí.
Bài 4 (Phi kim)
Cho đến tận thế kỷ XIX thì thuốc súng đen là vật liệu nổ duy nhất mà loài người được biết. Trải qua nhiều năm thì thuốc súng đen được dùng vào mục đích quân sự.Ngày nay nó chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật biểu diễn tín hiệu (tín hiệu tên lửa, pháo hoa) cũng như làm đầu đạn cho các súng ngắn thể thao. Thành phần của thuốc súng đen có thể rất khác nhau nhưng luôn chứa những thành phần cơ bản: diêm tiêu (kali nitrat), lưu huỳnh và than. Tiến hành phân tích hóa học thuốc súng đen cho kết quả là 75% diêm tiêu, 13% cacbon và 12% lưu huỳnh về khối lượng.
a) Viết phản ứng thể hiện sự cháy của thuốc súng đen với các thành phần này. Cho biết vai trò của từng loại nguyên liệu.
b) Nếu như thành phần các nguyên liệu trong thuốc súng đen có thay đổi thì có thể thu được các loại sản phẩm cháy nào? Minh họa bằng phương trình hóa học.
Bài 5 (Kim loại chuyển tiếp)
Các hợp chất cromVI, đặc biệt là các hydroxit đều là các chất oxy hóa mạnh. Trong các phòng thí nghiệm Hóa học thì tính oxy hóa của nó thường được dùng để tinh chế các khí có lẫn H2S. Khi một mẫu khí cacbon dioxit có lẫn khí hydro sunfua được sục qua dung dịch kali dicromat trong sự có mặt của axit sunfuric thì xuất hiện một kết tủa màu vàng không tan và màu của dung dịch chuyển sang xanh lá cây.
a) Viết công thức hóa học của tất cả các cromVI hydroxit mà em biết.
b) Viết phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình tinh chế.
c) Có thể sử dụng các chất oxy hoá tương tự để tinh chế khí cacbon dioxit được không? Giải thích.
Bài 6 (Kim loại chuyển tiếp)Có thể tách được rhodi khỏi các kim loại quý khác bằng cách sau: Một mẫu bột rhodi được trộn với NaCl và đun nóng trong dòng khí clo. Bã rắn thu được chứa một muối A chứa 26,76 % rhodi.. Bã rắn này sau đó được xử lý với nước dung dịch thu được đem lọc và cô bay hơi thu được tinh thể B chứa 17,13% rhodi. Tinh thể được làm khô ở 120oC đến khối lượng không đổi (khối lượng mất đi là 35,98%) rồi đun nóng tới 650oC. Rửa bã rắn thu được bằng nước cho kim loại rhodi tinh khiết.
a) Xác định công thức cấu tạo của muối A.
b) Công thức của B là gì?
c) Khi một lượng dư hydro sunfua được sục qua dung dịch muối A thì tạo thành kết tủa C. Hợp chất này có thành phần hợp thức chứa 47,59% lưu huỳnh. Xác định thành phần hóa học của C.
d) Giải thích tại sao cần phải rửa bằng nước ở bước cuối cùng.
e) Viết phương trình hóa học cho các chuyển hóa ở câu trên.
Bài 7 (Phi kim)
Hydro mới sinh là một tác nhân khử có hiệu quả nhất. Xử lý một lượng natri nitrit bằng hỗn hống natri kim loại cho ra một muối có 43,38% natri và 26,43% nitơ về khối lượng. Một sản phẩm khác của phản ứng này là natri hydroxit. Để tránh sự làm bẩn sản phẩm cuối này thì quá trình tổng hợp được tiến hành trong khí quyển trơ như môi trường nitơ hay argon
a) Xác định công thức muối.
b) Vẽ công thức ba chiều anion của muối này.
c) Nếu phản ứng được tiến hành trong không khí thì sẽ tạo thành tạp chất nào?
d) Viết phương trình tổng hợp muối.
e) Tương tác giữa muối này với cacbon dioxit sinh ra một chất khí. Viết phương trình phản ứng.
Bài 8 (Kim loại chuyển tiếp)
Có thể điều chế tinh thể FeCl3.6H2O theo cách sau: Hoà tan sắt kim loại vào trong dung dịch axit clohydric 25%. Dung dịch tạo thành được oxy hóa bằng cách sục khí clo qua cho đến khi cho kết qủa âm tính với K3[Fe(CN)6]. Dung dịch được cô bay hơi ở 95oC cho đến khi tỉ trọng của nó đạt chính xác 1,695 g/cm3 và sau đó làm lạnh đến 4oC. Tách kết tủa thu được bằng cách hút chân không rồi cho vào một dụng cụ chứa được niêm kín.
a) Viết các phản ứng dẫn đến sự kết tủa FeCl3.6H2O
b) Có bao nhiêu gam sắt và bao nhiêu mL dung dịch axit clohydric 36% (d=1,18g/cm3) cần để điều chế 1,00kg tinh thể này. Biết rằng hiệu suất quá trình chỉ đạt 65%
c) Đun nóng 2,752g FeCl3.6H2O trong không khí đến 350oC thu được 0,8977g bã rắn. Xác định thành phần định tính và định lượng của bã rắn
.Bài 9 (Giả kim thuật)
Một nghiên cứu thời cổ đại của một nhà giả kim tên là Merichlundius Glucopotamus (người trẻ tuổi) có đoạn:Chất này được tạo thành như sau: Lấy 11 ounce xương phơi khô của một con chó xù bị giết vào đêm trăng tròn và trộn với 7 ounce dung dịch nhớt của vitriol (axit sunfuric). Thêm vào hỗn hợp này ba phần cát và nghiền nhỏ tất cả hỗn hợp thành vữa. Từ bột này thì ta thêm vào một chất lỏng nhớt gọi là thuỷ tinh nước, khuấy trộn liên tục hỗn hợp này thì sẽ thu được một chất lỏng sền sệt rất tốt cho… (đến đoạn này thì không thể đọc được nữa). Bây giờ nếu chúng ta dùng lượng nhớt vitriol gấp đôi lượng đã đề cập rồi thêm vào 11 ounce đá vôi trước khi đổ lên thuỷ tinh nước thì ta sẽ thu được một thành phần khác biệt. Chất thứ hai này gần giống như chất thứ nhất nhưng rất dễ bị cạo đi do…(đến đoạn này thì không thể đọc được nữa).
a) Viết công thức các chất hóa học đã đề cập ở trên. Cho biết tên hiện đại của các chất này.
b) Viết phương trình các phản ứng hóa học đã nói ở trên. Qua các phản ứng này thì ta quan sát đươc sự thay đổi các tính chất vật lý nào? Giải thích.
c) Tại sao thuỷ tinh nước lại nhớt ?
d) Nhà giả kim định làm gì từ những chất này? Ứng dụng của chúng ngày nay là gì ?
e) Cho biết sự khác biệt về cấu trúc và tính chất của chất thứ nhất và chất thứ hai. Giải thích sự khác nhau đó.
Chú thích:Ounce, đôi khi được phiên sang tiếng Việt thành aoxơ, thường được viết tắt là oz, là một đơn vị đo khối lượng của hệ đo lường Anh, hệ đo lường Mỹ. Nó thường được dùng để đo khối lượng của vàng; 1 ounce = 28,3495 gam
Bài 10 (Kim loại kiềm thổ)Hai nguyên tố A và B thuộc cùng một nhóm trong bảng hệ thống tuần hoàn. Tỉ lệ khối lượng nguyên tử A : B là 1/1,649 . Hợp chất mà trong đó xuất hiện hai nguyên tố A và B đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành sự sống trong tự nhiên. Các nguyên tố A và B tồn tại tương ứng ở dạng các đơn chất C và D. Trong đó C không phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng trong khi D phản ứng mãnh liệt. Oxit của các nguyên tố này, E và F có thể thu được bằng cách phân huỷ nhiệt khoáng chất thiên nhiên G.
a) Xác định các chất từ A đến G.
b) Thử tìm cách để làm tăng tốc độ phản ứng giữa C với nước ở nhiệt độ phòng. Lý do?
c) Cho biết vai trò của các nguyên tố A và B trong đời sống.
Bài 11 (Vật liệu)Để tìm ra các chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao thì các nhà hóa học phải đối mặt với vấn đề làm sao điều chế được vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ thường. Một nhóm hợp chất hứa hẹn có triển vọng để phát triển thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao bao gồm các thành phần của ximăng ytri, bari và đồng. Công thức chung của loại hợp chất này có thể được biểu diễn ở dạng YBa2Cu3Ox. Giá trị của x dao động trong khoảng 67 phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và thành phần các nguyên liệu đầu.
a) Viết công thức hóa học của loại ximăng ytri-bari-đồng trong đó toàn bộ nguyên tử đồng đều có số oxy hóa +2.
b) Số oxy hóa của đồng trong YBa2Cu3O7 là bao nhiêu? Giá trị của x trong một loại ximăng ytri-bari-đồng được xác định từ kết qủa của hai thí nghiệm sau: Ở thí nghiệm thứ nhất thì 1,686g mẫu được hoà tan trong axit loãng.
c) Axit nào trong số các axit clohydric, sunfuric, photphoric, nitric là tốt nhất? Giải thích.
d) Cho rằng thành phần của mẫu là YBa2Cu3O7. Viết phương trình ion của phản ứng này. Dung dịch thu được được đun sôi, làm lạnh chuyển vào bình định mức và pha loãng đến 500mL. Lấy 25,00mL dung dịch này kết hợp với lượng dư KI rồi chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosunfat thấy tốn hết 12,30 mL dung dịch chuẩn natri thiosunfat 0,03095M.
e) Tại sao phải đun sôi dung dịch trước khi thêm kali iodua vào?
f) Viết phương trình phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên. Ở thí nghiệm thứ hai thì lấy 0,1054g mẫu ximăng hoà tan vào axit loãng chứa một luợng dư ion iodua rồi chuẩn độ thấy tốn hết 19,28 mL dung dịch chuẩn natri thiosunfat 0,03095M.
g) Viết phương trình phản ứng giữa YBa2Cu3O7 với axit loãng khi có mặt lượng dư iodua. Giải thích tại sao phải dùng dư iodua?
h) Dựa vào kết qủa các thí nghiệm hãy cho biết công thức của mẫu ximăng.
Bài 12 (Kim loại chuyển tiếp)
Đun nóng một kim loại X đến 600-700oC thì thu được một tinh thể màu vàng đỏ A (%O là 43,98%). Phản ứng của A với axit oxalic H2C2O4 cho ba oxit, một trong số đó là oxit B (%O là 38,58%). Oxit B có tính lưỡng tính và tan ngay trong dung dịch kiềm hay axit. Khi hòa tan B trong dung dịch kiềm thì sinh ra muối C. Phần trăm khối lượng của natri trong C nhỏ hơn gấp ba lần phần trăm khối lượng của oxy. Làm lạnh dung dịch C thì tạo thành kết tủa D (%O là 49,24%). Khi hòa tan B trong axit sunfuric thì tạo dung dịch muối E (%O là 49,08%) màu xanh.
a) Viết công thức hóa học các chất từ A đến E
b) Viết các phương trình phản ứng xảy ra
c) Khi nóng chảy tính dẫn điện của A tăng, giải thích
d) Oxit B tan được trong nước. Hãy cho biết sự đổi màu của giấy quỳ khi nhúng vào dung dịch sinh ra.
Bài 13 (Kim loại chuyển tiếp)
40,12g thuỷ ngân được hoà tan trong cùng một lượng axit nitric 0,10M. Thêm dung dịch kali iodua vào dung dịch vừa rồi xuất hiện kết tủa. Kết tủa được hoà tan trong dung dịch KI và sau đó kết hợp với dung dịch AgNO3 cho 184,8mg kết tủa vàng (%I là 54,94%). Kết tủa vàng được phân tích từ dịch lọc và đun nóng đến 45oC cho một hợp chất màu đỏ trong đó bạc chiếm 23,35% về khối lượng. Viết phương trình các phản ứng xảy ra và giải thích.
Bài 14 (Ait nitric HNO3)
Tương tác giữa kim loại với axit nitric cho ra hỗn hợp các sản phẩm khử của nitơ với thành phần hỗn hợp phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố khác nhau. Yếu tố quan trọng nhất chính là bản chất hóa học của kim loại, kích cỡ kim loại phản ứng (dạng bột hay dạng thỏi…), nồng độ của axit nitric và điều kiện phản ứng (nhiệt độ, khuấy trộn…).
a) Ngoài muối nitrat kim loại thì có thể sinh ra các sản phẩm nào khác chứa nitơ khi hòa tan kim loại trong axit nitric? Viết phương trình hóa học chỉ ra sự hình thành các sản phẩm.
b) 1.00 g mẫu kim loại được hòa tan vào lựơng dư dung dịch axit nitric 15%. Phản ứng sinh ra 446 mL (đktc) hỗn hợp các khí. Phân tích hỗn hợp khí này cho kết qủa gồm 117 mg nitơ và 269 mg nitơ oxit và phầm trăm khối lượng nitơ nguyên tố trong nó là 60,7%. Tính khối lượng riêng của hỗn hợp khí này ở 40.0 °C và 770 mm Hg.
c) Kim loại nào đã phản ứng với axit nitric trong thí nghiệm trên ? Viết phương trình phản ứng xảy ra.
Bài 15 (Phi kim)
Khi đun nóng một nguyên tố A trong không khí thì sinh ra oxit B. Phản ứng của B với dung dịch kali bromat trong sự có mặt của axit nitric cho các hợp chất C, D, và muối E là thành phần của thuốc súng đen. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn thì D là một chất lỏng màu đỏ. Hỗn hợp của C với axit clohydric là một trong số ít các hóa chất có thể hoà tan được kim loại F. Khi xảy ra phản ứng này thì sinh ra hợp chất B và G và dung dịch có màu vàng sáng.
a) Xác định các chất từ A đến G, biết rằng trong G thì clo chiếm 41,77% về khối lựơng và từ 1,00 g B cho 1,306 g của C. Nêu lý do.
b) Viết các phản ứng hóa học xảy ra trong thí nghiệm.
c) Khi hợp chất A được đun sôi với dung dịch Na2SO3 thì một hợp chất mới H được hình thành, H chứa 15,6% lưu huỳnh về khối lượng. Xác định thành phần hóa học và công thức phân tử H.
d) Đề nghị hai cách để chuyển kim loại F về dạng dung dịch. Viết các phương trình hóa học cho các phản ứng tương ứng.
Leave a Reply