Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi hóa 9

Yopovn · 22/8/23

Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi hóa 9 được soạn dưới dạng file word gồm các file trang. Các bạn xem và tải tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi hóa 9 về ở dưới.

CHỦ ĐỀ 1: THÍ NGHIỆM HÓA HỌC

Bài tập 1. Khi tiến hành thí nghiệm: Phản ứng của nhôm với dung dịch CuSO4, hai học sinh tiến hành như sau:
HS1: Đánh sạch lá nhôm bằng giấy ráp rồi nhúng ngay vào dung dịch CuSO4 bão hòa.
HS2: Nhúng lá nhôm chưa đánh giấy ráp vào dung dịch CuSO4 bão hòa.
Hai học sinh trên quan sát được hiện tượng như thế nào, tại sao ?

GIẢI

TN1: Quan sát thấy có Cu màu đỏ bám vào đồng thời có khí thoát ra ngay từ đầu, màu xanh của dung dịch nhạt dần vì xảy ra các phản ứng sau:

2Al + 3CuSO4 ® Al2(SO4)3 + 3Cu

2Al + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2

H2SO4 sinh ra do quá trình thủy phân của CuSO4.

TN2: Thời gian đầu chưa có hiện tượng gì, sau đó quan sát được hiện tượng như TN1

Do không cạo lớp màng oxit bao phủ bên ngoài miếng nhôm nên nhôm không tham gia các phản ứng với môi trường. Sau một thời gian, lớp oxit bị hòa tan bởi H2SO4 ( là sản phẩm của phản ứng thủy phân CuSO4):

Al2O3 + 3H2SO4 ® Al2(SO4)3 + 3H2O

Khi nhôm oxit tan hết, Al tác dụng với dung dịch CuSO4 và H2SO4 như trên.

Bài tập 2. Có 3 ống nghiệm, mỗi ống đựng đầy một chất khí khác nhau trong các khí: HCl, SO2, C2H4. Các ống nghiệm được úp trên các chậu nước cất và được kết quả ban đầu như hình vẽ:
a) Xác định mỗi khí trong từng ống nghiệm, giải thích dựa vào độ tan.

b) Mực nước trong ống nghiệm ở chậu A và B thay đổi như thế nào nếu:

Thay nước cất bằng nước brom.
Thay nước cất bằng dung dịch NaOH.

Viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có).

Hướng dẫn giải

a) Trong 3 khí đã cho, độ tan trong nước của các khi tăng dần theo thứ tự sau: C2H4 (rất ít tan) < SO2 (tan nhiều) < HCl (tan rất nhiều).

Khi khí trong ống nghiệm tan vào nước, áp suất khí trong ống nghiệm giảm, nước từ bên ngoài tràn vào trong ống. Như vậy khí tan càng nhiều thì mực nước trong ống dâng lên càng cao. Vậy khí trong từng ống nghiệm ở ba chậu A, B, C lần lượt là C2H4, SO2 và HCl.

b) Khi thay nước cất bằng dung dịch nước brom, mực nước trong ống nghiệm ở chậu A và B đều dâng cao hơn so với khi úp trong chậu nước cất. Nguyên nhân là do C2H4 và SO2 đều phản ứng với nước brom: SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr

C2H4 + Br2 C2H4Br2

Khi thay nước cất bằng dung dịch NaOH, mực nước trong ống nghiệm ở chậu A không thay đổi, còn mực nước trong ống nghiệm ở chậu B dâng lên so với khi úp trong chậu nước cất. Nguyên nhân là SO2 phản ứng được với dung dịch NaOH:

SO2 + 2NaOH Na2SO3

C2H4 không phản ứng với dung dịch NaOH nên mực nước không thay đổi.

Bài tập 3: Cho bộ thiết bị điều chế khí X từ chất rắn và chất lỏng như hình vẽ bên. Khi X lần lượt là các khí sau: C2H2, SO2, Cl2. Hãy chọn từng cặp chất A, B phù hợp để thu được từng khí trên, nêu hiện tượng xảy ra với giấy quỳ tím, giải thích, viết phương trình hóa học.

Hướng dẫn giải

Với X là C2H2, các chất A, B lần lượt là H2O và CaC2:
2H2O + CaC2 C2H2 + Ca(OH)2
Hiện tượng: quỳ tím không chuyển màu.
Giải thích: C2H2 không tan trong nước và cũng không có tính axit - bazơ.
Với X là SO2, các chất A, B lần lượt là dung dịch H2SO4 và Na2SO3:

H2SO4 +Na2SO3 Na2SO4 + H2O + SO2

Hiện tượng: quỳ tím chuyển thành màu hồng.

Giải thích: SO2 tan nhiều trong nước tạo dung dịch axit yếu:

SO2 + H2O H2SO3

Với X là Cl2, các chất A, B lần lượt là dung dịch HCl đặc và MnO2:
4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Hiện tượng: quỳ tím chuyền thành màu đỏ, sau đó mất màu.
Giải thích: Cl2 tan trong nước tạo dung dịch chứa HCl và HClO. Trong đó HCl là axit mạnh nên làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ, HClO có tính oxi hóa mạnh, từ đó có tác dụng tẩy màu và làm quỳ tím mất màu: Cl2 + H2O HCl + HClO

Bài tập 4: Cho hình vẽ mô tả quá trình điều chế khí Z trong phòng thí nghiệm (theo phương pháp đẩy nước).
a) Hãy cho biết khí Z có thể là khí nào trong số các chất khí sau đây: SO2, Cl2, CH4, H2? Giải thích.
b) Lựa chọn cặp chất X và Y phù hợp để điều chế khí Z (đã chọn ở a). Viết phương trình hóa học minh họa.

c) Ngoài cách thu khí Z (đã chọn ở a) như trên, có thể thu bằng phương pháp đẩy không khí được không? Giải thích.

Hướng dẫn giải

a) Trong hình vẽ, khí Z được thu bằng phương pháp đẩy nước. Do đó Z phải là một khí không tan hoặc ít tan trong nước. Như vậy, trong các khí đã cho (SO2, Cl2, CH4, H2), Z có thể là CH4 hoặc H2 (SO2 và Cl2 đều tan nhiều trong nước).

b)

Trường hợp 1: Z là CH4 X và Y lần lượt là dung dịch HCl và Al4C3

12HCl + Al4C3 4AlCl3 + 3CH4

Trường hợp 2: Z là H2 X và Y lần lượt là dung dịch HCl và Zn

2HCl + Zn ZnCl2 + H2

c) Ngoài cách thu khí bằng phương pháp đẩy nước như trên, cả hai khí CH4 và H2 đều nhẹ hơn không khí và có sự chênh lệch tỉ khối đáng kể so với không khí. Do đó có thể thu được cả 2 khí đó bằng phương pháp đẩy không khí với bình thu khí úp ngược.

Bài tập 5. Tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ được mô tả trong hình vẽ bên.
a) Tìm các chất X, Y phù hợp, nêu hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. Giải thích các hiện tượng và viết các phương trình hóa học minh họa.
b) Có thể thay dung dịch H2SO4 đặc trong thí nghiệm bên bằng dung dịch HCl đặc được không? Tại sao?

Hướng dẫn giải

a) Khí X là SO2, sinh ra do phản ứng giữa H2SO4 đặc và Na2SO3 khi đun nóng. Hiện tượng là tinh thể sủi bọt do phản ứng sinh ra khí:

H2SO4 (đặc) + Na2SO3 Na2SO4 + SO2 + H2O

Dung dịch Y có thể là dung dịch Ca(OH)2 hoặc NaOH, được tẩm vào bông để hấp thụ SO2 ở phần miệng bình, tránh SO2 thoát ra ngoài:

Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O
2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O

Khí SO2 sinh ra được dẫn vào bình đựng nước brom làm nước brom nhạt dần rồi mất màu:

SO2 + 2H2O + Br2 2HBr + H2SO4

b) Không thể thay dung dịch H2SO4 đặc bằng dung dịch HCl đặc vì HCl đặc dễ bay hơi, đặc biệt là ở nhiệt độ cao nên có thể bay hơi cùng SO2 ra ngoài, dẫn đến khí SO2 thu được lẫn nhiều HCl.

Bài tập 6. Hình vẽ minh họa sau đây dùng để điều chế khí SO2 trong phòng thí nghiệm:

a) Nêu tên các dụng cụ thí nghiệm trong hình vẽ.
b) Viết 2 phương trình phản ứng hóa học minh họa tương ứng với các hóa chất A và B.
c) Nêu vai trò của bông tẩm dung dịch C, viết phương trình phản ứng hóa học minh họa.
d) Làm thế nào để biết bình đã đầy khí SO2?
e) Cho 2 hóa chất là dung dịch H2SO4 đặc và CaO rắn. Hóa chất nào được dùng và không được dùng khi làm khô khí SO2? Giải thích.

Hướng dẫn giải

a) Các dụng cụ trong hình vẽ là:

Giá thí nghiệm, kẹp sắt, đèn cồn, lưới thép (lót dưới đáy bình cầu), bình cầu có nhánh, nút cao su, phễu chiết thủy tinh, ống nối cao su, ống dẫn khí, bông, bình thủy tinh hình nón.

b) Hai PTHH minh họa:

(A) và (B) lần lượt là Na2SO3 và dung dịch H2SO4:

Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + H2O

(A) và (B) lần lượt là Cu và dung dịch H2SO4 đặc:
Cu + 2H2SO4 (đặc) CuSO4 + SO2 + H2O

c) Dung dịch C thường được dùng để tẩm vào bông là dung dịch NaOH hoặc Ca(OH)2. Vai trò của bông tẩm dung dịch C này là ngăn cản SO2 đầy bình tràn ra ngoài, do khi SO2 lên đến miệng bình sẽ phản ứng với dung dịch kiềm:

SO2 + 2NaOH Na2CO3 + 2H2O

SO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

d) Để biết được khi nào bình đã đầy khí SO2, dùng giấy quỳ ẩm đặt ở miệng bình, khi giấy quỳ đổi màu sang màu hồng nhạt thì có nghĩa là SO2 đã đầy bình.

e) Hai hóa chất đã cho đều có khả năng làm khô các chất do chúng có tính háo nước hoặc hút ẩm mạnh. Tuy nhiên khi làm khô khí SO2 người ta dùng H2SO4 đặc, không được dùng CaO rắn. Nguyên nhân là do SO2 không phản ứng với H2SO4 đặc nhưng lại dễ dàng phản ứng với CaO rắn:

CaO + SO2 CaSO3

CaO + H2O Ca(OH)2

SO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2

Bài tập 7. Tiến hành thí nghiệm như hình bên: Cho kẽm viên (zinc granular) vào dung dịch HCl thấy có khí X thoát ra; dẫn khí X đi qua chất rắn Y nung nóng thu được khí Z; sục khí Z vào dung dịch muối T thấy xuất hiện kết tủa màu đen.
Biết rằng: Y là đơn chất rắn, màu vàng; dung dịch muối T có màu xanh và T có khối lượng mol là 160 gam. Xác định các chất X, Y, Z, T. Viết các phương trình hóa học minh họa.

Hướng dẫn giải

Khí X là H2, sinh ra do phản ứng giữa Zn và dung dịch HCl:

2HCl + Zn ZnCl2 + H2

Y là đơn chất rắn, màu vàng Y là S

Khí Z là H2S, sinh ra do phản ứng giữa khí X (H2) với chất rắn Y (S) ở nhiệt độ cao:

H2 + S H2S

Dung dịch muối T có màu xanh, tạo kết tủa đen với khí Z (H2S) và T có khối lượng mol là 160 gam T là CuSO4, kết tủa đen là CuS:

CuSO4 + H2S CuS + H2SO4

Bài tập 8. Sơ đồ điều chế và thu khí axetilen trong phòng thí nghiệm được bố trí như hình vẽ sau:

a) Hãy cho biết các chất A, B, E và viết phương trình hóa học xảy ra.
b) Cách thu khí axetilen theo hình vẽ thuộc phương pháp nào. Tại sao có thể sử dụng
phương pháp đó?

Hướng dẫn giải

a) Chất lỏng A phản ứng với chất rắn B tạo C2H2 A là H2O, B là đất đèn (thành phần chính là CaC2) :

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

C2H2 điều chế từ đất đèn thường có lẫn một số tạp chất như H2S, NH3, PH3. Đề làm sạch các tạp chất này ta cần dẫn khí C2H2 thu được đi qua dung dịch E là dung dịch NaOH.

b) Trong hình vẽ trên, C2H2 được thu bằng phương pháp đẩy nước. Có thể sử dụng phương pháp này vì C2H2 là khí rất ít tan trong nước.

Bài tập 9. Tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ được mô tả như hình vẽ sau:
a) Xác định khí X. Nêu hiện tượng xảy ra trong bình đựng dung dịch AgNO3/NH3
b) Viết các phương trình hóa học minh họa.

Hướng dẫn giải

a) Khí X là CH4. Hiện tượng: CaC2 và Al4C3 tan dần và sủi bọt khí, bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 xuất hiện kết tủa vàng.
b) Các PTHH minh họa: CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

Al4C3 + 12H2O 4Al(OH)3¯ + 3CH4

C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 AgCºCAg¯ + 2NH4NO3

Bài tập 10. Nêu dụng cụ, hóa chất và cách tiến hành thí nghiệm điều chế etilen trong phòng thí nghiệm? Khí etilen sinh ra có thể lẫn những tạp chất gì ? Giải thích bằng phản ứng hóa học. Nêu cách loại bỏ các tạp chất đó ?

GIẢI

Hóa chất: Rượu etylic khan (hoặc cồn 96o), H2SO4 đặc, dung dịch NaOH, CuSO4 khan.

Dụng cụ: ống nghiệm có nhánh, ống dẫn khí, nút cao su có lỗ, đá bọt, đèn cồn,