Tạp Chí Hóa Học – www.hoahoc.org “Our goal is simple: help you to reach yours” "Life is a race, if you don't run fast, you will get trampled" Kết Nối Đam Mê – Chia Sẻ Thông Tin ☺1☺ 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. 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 sắp tới đây sẽ có thêm tài liệu ôn tập, giúp các bạn có được sự chuẩn bị tốt hơn. 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. Đáp án: a) Phần khối lượng của muối trong dung dịch sau cùng được cho bởi công thức M 8 M 1 m với m là khối lượng phân tử kim loại kiềm. b) Đi từ trên xuống dưới trong bảng tuần hoàn ta nhận được các giá trị: m(Li)=0,40 m(Na)=0,71 m(K)=0,81 m(Rb)=0,90 m(Cs)=0,94 Phần khối lượng của axit hydrohalogenua chỉ có giá trị thực trong trường hợp thứ nhất. Vậy kim loại là liti, còn axit được sử dụng là axit bất kỳ trong số ba axit: HCl, HBr, HI. Không dùng HF do LiF khó tan. Bài 2 (Kim loại chuyển tiếp) Zirconi, một kim loại màu trắng bạc, có ánh kim sáng. Là một hợp hần 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. Đáp án: a) Công thức hoá học của khoáng zircon là ZrSiO4. b) Các phản ứng xảy ra trong quá trình điều chế Zr kim loại. ZrSiO4 + 4C + 4Cl2 = ZrCl4 + SiCl4 + 4CO ZrSiO4 + 2C + 2Cl2 = ZrCl4 + SiO2 + CO ZrCl4 + 2Mg = Zr + 2MgCl2
Tạp Chí Hóa Học – www.hoahoc.org “Our goal is simple: help you to reach yours” "Life is a race, if you don't run fast, you will get trampled" Kết Nối Đam Mê – Chia Sẻ Thông Tin ☺3☺ KNO3 là chất oxy hóa, S là chất buộc (binder) còn C là nguyên liệu (chất khử) b) Các sản phẩm khác có thể có là: KNO2, SO2, K2CO3; K2SO3; K2SO4 4KNO3 + C + S = 4KNO2 + CO2 + SO2 4KNO3 + 2C + 3S = 2K2CO3 + CO2 + N2 2KNO3 + C + S = K2SO4 + CO2 + N2 4KNO3 + 3C + 2S = 2K2SO3 + 3CO2 + 2N2 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. Đáp án: a) CrO2(OH)2 (hay H2CrO4), Cr2O5(OH)2 (hay H2Cr2O7) cũng như các hydroxit khác có công thức chung nCrO3.Cr(OH)2. b) 3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3S + 7H2O c) Xảy ra phản ứng sau: 3SO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O 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. Đáp án: a) A = Na3[RhCl6]: b) B = Na3[RhCl6].12H2O c) C = Rh2S3 . 3H2S d) Để loại bỏ các muối tan (chủ yếu là NaCl). e) 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 = 2Na3[RhCl6] Na3[RhCl6].12H2O = Na3[RhCl6] + 12H2O 2Na3[RhCl6] = 2Rh + 6NaCl + 3Cl2 2Na3[RhCl6] + 3H2S = Rh2S3.3H2S + 6NaCl + 6HCl
Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để làm người và để tự khẳng định mình ! Thư từ, bài viết xin gửi theo địa chỉ:
[email protected] -
[email protected] Nơi gặp gỡ, trao đổi của những con người yêu Hóa học – www.hoahoc.org ☺4☺ 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. Đáp án: a) Na2N2O2 – natri hyponitrit. b) Theo lý thuyết thì anion N2O 2 2 thể có đồng phân cis, trans. Thực nghiệm đã chứng minh được rằng ion này chủ yếu ở dạng trans. c) Sản phẩm có thể chứa tạp chất NaNO3, NaNO2, Na2CO3, NaHCO3. d) 2NaNO2 + 4Na + 2H2O → Na2N2O2 + 4NaOH e) Na2N2O2 + CO2 → Na2CO3 + N2O 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. Đáp án: a) Các phản ứng: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3 3FeCl2 + 2K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 + 6KCl FeCl3 + 6H2O = FeCl3.6H2O b) 270,3 1000 = 3,7mol FeCl3.6H2O Như vậy cần 978 mL 0,36.1,18.0,65 3,7.2.36,5 dung dịch HCl 36% Khi đun nóng thì FeCl3.6H2O phân huỷ theo phương trình sau: FeCl3.6H2O = FeOCl + 5H2O + 6HCl Khi nhiệt độ tăng thì FeOCl sẽ tiếp tục phân huỷ: 3FeOCl = FeCl3 + Fe2O3 (Hơi FeCl3 bay ra)
English