Bài tập Vô cơ thi Olympic danh cho sinh viên Đại học, Cao đẳng có giải chi tiết

TUYỂN TẬP BÀI TẬP PHỔ THÔNG, ĐẠI HỌC, SAU ĐẠI HỌC
LUẬN VĂN-KHOÁ LUẬN-TIỂU LUẬN



BÀI TẬP HOÁ VÔ CƠ THI OLYMPIC
CÓ HƯỚNG DẪN CHI TIẾT


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 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)

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=

M −1
với m là khối lượng phân tử kim loại kiềm.
M+8

b) Đi từ trên xuống dưới trong bảng tuần hoàn ta nhận được các giá trị:
-

m(Li)=0,40
2


-

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 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.

3


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
c) m = 13,52 (tấn) zirconi.
d) Zirconi luôn đi cùng với Hafni (Hf). Khó có thể phân biệt được hai kim loại này do
tính chất hóa học của chúng giống hệt nhau.

4


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

NH3

-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.

Đáp án:
a)

X là FeCO3
Y là CO2
Z là FeCl3

b)

Các phản ứng sau đây đã xảy ra
FeCO3 = FeO + CO2
5


3FeCO3 + 2NH3 = 3Fe + 3CO2 + 3H2O
4FeCO3 = 2Fe2O3 + 4CO2
FeCO3 + 2HCl = FeCl2 + CO2 + H2O
2FeCO3 + 4HCl + Cl2 = 2FeCl3 + 2CO2 + 2H2O
c)

Ở pha hơi thì sắt (III) clorua tồn tại ở dạng dime (FeCl3)2

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.
6


Đáp án:
a)

Tỉ lệ thành phần các nguyên liệu là KNO3 : C : S = 0,743 : 1,08 : 0,375 = 2 : 3 : 1
Điều này phù hợp với phản ứng:
2KNO3 + 3C + S = K2S + N2 + 3CO2
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

7


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 crom VI 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

8


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 120 oC đến khối
lượng không đổi (khối lượng mất đi là 35,98%) rồi đun nóng tới 650 oC. 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]
9


Na3[RhCl6].12H2O = Na3[RhCl6] + 12H2O
2Na3[RhCl6] = 2Rh + 6NaCl + 3Cl2
2Na3[RhCl6] + 3H2S = Rh2S3.3H2S + 6NaCl + 6HCl

10


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 22 − 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

11


Bài 8 (Kim loại chuyển tiếp)
Có thể điều chế tinh thể FeCl 3.6H2O 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/cm 3 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/cm 3)
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)

1000
= 3,7mol FeCl3.6H2O
270,3

Như vậy cần

3,7 .2 . 36,5
≈ 978 mL dung dịch HCl 36%
0,36 .1,18 . 0,65

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)
12


Lượng FeCl3.6H2O trong mẫu là

2,752
= 10,18 mmol
270,3

Điều này ứng với khối lượng FeCl3 là 107,3. 0,01018 = 1,092g FeOCl
Do khối lượng thu được của bã rắn bé hơn nên ta biết được FeOCl sẽ bị phân hủy
một phần thành Fe2O3. Khối lượng FeCl3 mất mát do bay hơi là:

1,902 − 0,8977
=
162,2

1,20mmol
Như vậy bã rắn cuối cùng chứa (0,01018 – 3.0,00120) = 6,58 mmol FeOCl và 1,20
mmol Fe2O3.
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:
13


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

Đáp án:
a) Xương chứa chủ yếu Ca3(PO4)2 hay Ca5(PO4)3(OH). Dung dịch nhớt của vitriol là
H2SO4. Cát chủ yếu là SiO2. Thuỷ tinh nước là dung dịch đậm đặc của natri silicat
mà có thể được biểu diễn dưới dạng đơn giản là Na2SiO3.
b) Trước khi viết các phản ứng chúng ta phải tính vài đại lượng.
Tỉ lệ mol của H2SO4 so với Ca3(PO4)2 là 7.310 so với 11.98 tức xấp xỉ 2 : 1.
Do vậy phương trình phản ứng là:
2H2SO4 + Ca3(PO4)2 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
SiO2 không phản ứng với hỗn hợp sản phẩm và được lọc ra. Khi thêm thuỷ tinh
nước vào thì phản ứng xảy ra như sau:
3Ca(H2PO4)2 + 3Na2SiO3 = 2Ca3(PO4)2 ↓ + 3H2SiO3 ↓ + 2Na3PO4
Nước ở trong thuỷ tinh nước sẽ liên kết với các sản phẩm tạo thành các hydrat tinh
thể CaSO4.2H2O và Na3PO4.12H2O. Trong thực tiễn thì điều đó có nghĩa là các hỗn
hợp này sẽ có thành phần tương tự như ximăng.
c) Thuỷ tinh nước là chất lỏng nhớt bởi vì anion silicat tồn tại trong dung dịch ở dạng
anion mạch dài các anion của axit silixic (H2SiO3)n.

Dung dịch nước của natri silicat không thực sự là dung dịch mà là một hệ keo.

d) Các hợp chất gần giống nhựa này có thể được dùng để chế tạo các keo dán thuỷ
tinh. Có thể xem như chúng cách nhiệt (do không chứa vật liệu hữu cơ) và có khả
năng bám dính cao với thủy tinh. Các keo dán này có thể đã được các nhà giả kim
14


sử dụng để dán kín các dụng cụ thí nghiệm bằng thuỷ tinh. Cho tới ngày nay chúng
cũng có ứng dụng tương tự. Thành phần này có thể được dùng để chế tạo các loại
keo dán thủy tinh, keo dán bê tông và các vật liệu tương tự.
e) Nếu hỗn hợp chứa 11 phần H2SO4 và cùng một lượng CaCO3 như vậy (lưu ý rằng số
mol của chúng phải xấp xỉ bằng nhau do khối lượng phân tử xấp xỉ nhau) thì xảy ra
phản ứng sau: H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + H2O + CO2↑
Một lượng nhỏ CO2 sinh ra phản ứng với thủy tinh nước:
CO2 + H2O + Na2SiO3 = H2SiO3 ↓ + Na2CO3
và một lượng khác thì thoát ra ngoài ở dạng khí.
Bọt CO2 đi qua thành phần hợp chất thì sẽ tạo thành các lỗ hổng trong cấu trúc.
Thành phần thứ hai khác với thành phần thứ nhất do cấu trúc có nhiều lỗ hổng hơn.

15


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
. Hợp chất mà trong đó xuất hiện hai nguyên tố A và B
1,649

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.

Đáp án:
a) A – Mg
B – Ca
C – Mg kim loại
D – Ca kim loại
E – MgO
F – CaO
G – MgCO3.CaCO3 (quặng đolomit)
b) Có một số cách để làm tăng tốc độ phản ứng giữa Mg với nước. Điều này có thể
thực hiện được khi làm giảm kích thước của tiểu phân kim loại (tăng diện tích bề
mặt) hay thêm NH4Cl vào nước (NH4Cl hòa tan Mg(OH)2 khó tan).
c) Mg được tìm thấy trong clorophin. Canxi là một thành phần quan trọng trong xương
của các loài động vật có xương sống.
16


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 6 ÷ 7 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.

17


g) Viết phương trình phản ứng giữa YBa 2Cu3O7 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.

Đáp án:
a)

YBa2Cu3O6,50

b)

Mỗi công thức chứa ba nguyên tử đồng, hai nguyên tử ở số oxy hóa +2, một nguyên
tử ở số oxy hóa +3.

c)

Axit nitric là phù hợp nhất do axit sunfuric phản ứng tạo kết tủa BaSO 4, axit
clohydric sinh ra khí clo còn axit photphoric phản ứng quá chậm.

d)

Phản ứng: 4YBa2Cu3O7 + 52H+ = 4Y3+ + 8Ba2+ + 12Cu2+ + O2 + 26H2O

e)

Dung dịch phải được đun sôi để loại bỏ oxy phân tử có thể oxy hóa iot. Bên cạnh
việc loại bỏ oxy thì hỗn hợp phản ứng cũng có chứa hydropeoxit có thể phân huỷ
bằng cách đun sôi.

f)

Phản ứng
−

2Cu2+ + 4I = 2CuI + I2
I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI
g)

Trong sự có mặt của iot thì phản ứng xảy ra như sau:
−

YBa2Cu3O7 + 14H+ + 7I = Y3+ + 2Ba2+ + 3CuI + 2I2 + 7H2O
−

2Cu3+ + 6I = 2CuI + 2I2
h)

Ở thí nghiệm thứ nhất thì việc chuẩn độ cần 12,30.0,03095 = 0,3807 mmol Na2S2O3.
Mẫu chứa 0,3807.20 = 7,614 mmol Cu (tổng lượng Cu2+ và Cu3+)
Ở thí nghiệm thứ hai sự chuẩn độ cần 19,28.0,03095 = 0,3807 mmol Na 2S2O3.
Nếu mẫu thứ hai có cùng khối lượng với mẫu thứ nhất thì giá trị cuối cùng sẽ là:

18


0,5967.1,686
= 9,545 mmol.
0,1054

Phương trình ở câu d chỉ ra rằng có hơn 7,614 mmol Cu
(9,454 – 7,614) = 1,931 mmol là Cu3+ và (7,614 – 1,931) = 5,683 mmol là Cu2+. Điều
này ứng với 0,760 mol Cu3+ và 2,240 mol Cu2+ cho 3 mol nguyên tử đồng.
Như vậy công thức của ximăng là YBa2Cu3O6,88

19


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.

Đáp án:
a)

A – V 2 O5
B – VO2
C – Na2V4O9
D – Na2V4O9.7H2O
E – VOSO4

b)

4V + 5O2 → 2V2O5
V2O5 + H2C2O4 → 2VO2 + 2CO2 + H2O
4VO2 + 2NaOH → Na2V4O9 + H2O
VO2 + H2SO4 → VOSO4 + H2O

c)

−

Lý do là sự dị ly của V2O5: V2O5 = VO +2 + VO 3
20


d)

VO2 có tính lưỡng tính nên pH của nó gần 7.

21


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 AgNO 3 cho 184,8mg kết tủa vàng (%I là 54,94%). Kết tủa
vàng được phân tích từ dịch lọc và đun nóng đến 45 oC 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.

Đáp án:
Axit nitric loãng bị khử về NO: 3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Hg(NO3)2 + 2KI = HgI2↓ + 2KNO3
2KI + HgI2 = K2[HgI4]
Lượng thủy ngân trong mẫu là

40,12
= 0,200 mmol
200,6

Cho rằng kết tủa màu vàng chứa một nguyên tử Hg trên một đơn vị thì khối lượng phân tử
của kết tủa là

184,8
= 924 g/mol
0,2

Cho biết phần trăm khối lượng của iot là 54,95%
⇒ công thức của kết tủa sẽ chứa

924.0,5494
924 − 200,6 − 4.126,9
= 4 nguyên tử iot và
=2
126,9
107,9

nguyên tử bạc. Như vậy công thức của kết tủa sẽ là Ag2[HgI4]. Phản ứng xảy ra như sau:
K2[HgI4] + 2AgNO3 = Ag2[HgI4]↓ + 2KNO3
Phần trăm khối lượng của bạc trong Ag2HgI4 là 23,35%.
Do mẫu được đun nóng ở nhiệt độ thấp nên thành phần của nó sẽ không đổi. Sự biến đổi
màu của phức có thể được giải thích bởi sự chuyển vị sau: Ag2[HgI4] = HgAg[AgI4]
(đỏ)

22

(vàng)

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.

Đáp án:
a) NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3. Phản ứng của kim loại với axit nitric thường đi kèm
với phản ứng khử nitơ chứ không phải proton. Như một quy luật thì nếu nồng độ
axit nitric càng thấp, kim loại càng hoạt động thì sản phẩm chứa nitơ có số oxy hóa
càng thấp. Các phản ứng sau chứng minh luận điểm này:
Cu + 4HNO3 (đặc) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
3Pb + 8HNO3 (loãng) = 3Pb(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
4Mg + 10HNO3 (đặc) = 4Mg(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
5Mn + 12HNO3 (loãng) = 5Mn(NO3)2 + N2↑ + 6H2O
4Mg + 10HNO3 (rất loãng) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

23


b) Lượng khí thoát ra khi tiến hành phản ứng khử kim loại bằng axit nitric là

19,9 mmol trong đó

446
=
22,4

117
269
= 4.18 mmol là N2 và
= 8.97 mmol NO.
28,0
30,0

Như vậy hỗn hợp chứa ít nhất một thành phần có lượng là (19.9 – 4.18 – 8.97) =
6.75 mmol Cho rằng đó là thành phần chưa biết duy nhất của hệ có khối lượng phân
tử là M và thành phần phần trăm của nitơ là m.
Vậy: 0.607 =

8,3
117 + 8,97.14,0 + 6,75.M.m
⇒ М=
4,1 − 6,75m
117 + 269 + 6,75.M

Không hề có bất kỳ một sản phẩm nào chứa nitơ thoả mãn phương trình này. Tuy
nhiên phản ứng giữa kim loại với axit nitric cũng tạo ra được một lượng nhỏ hydro.
Giả thiết này thì không làm trái với đề bài. Để tính tỉ khối của hỗn hợp sản phẩm đối
với không khí thì đầu tiên chúng ta phải tính khối lượng phân tử trung bình:
М=

2,0.6,75 + 117 + 269
= 20.1 g/mol.
19,9

Tỉ khối lúc này có thể được xác định từ phương trình khí lý tưởng:
ρ=

m MP
=
= 0,792 g/L
V
RT

c) Tất cả các sản phẩm khí đều sinh ra bằng sự khử axit nitric. Chất cho electron duy
nhất trong phản ứng này là kim loại:
-

2N+5 + 10e − = N2

-

N+5 + 3e − = N+2

-

2H+ + 2e − = H2

Sự hình thành các khí cần đến (4.18 × 10 + 8.97 × 3 + 6.75 × 2) = 82.2 mmol
3

lectron. Như vậy khối lượng phân tử của kim loại là: M = 10

1,00
= 12.16х g/mol.
82,2

Đáp án duy nhất là х = 2 và M = 24.32, có nghĩa kim loại chưa biết là Mg (magie).
24


Lượng magie kim loại là

1000
= 41.15 mmol.
24,3

Các phản ứng cân bằng có thể được viết như sau:
41,15Mg + xHNO3 = 41,15Mg(NO3)2 + 4,18N2 + 8.97NO + 6,75H2 + yH2O
Điền vào các hệ số bị mất và chuyển thành số nguyên chúng ta nhận được:
1329Mg + 3218HNO3 = 1329Mg(NO3)2 + 135N2 + 290NO + 218H2 + 1391H2O
Hệ số tỉ lượng đối với một nguyên tử magie:
Mg + 2,42HNO3 = Mg(NO3)2 + 0,102N2 + 0,218NO + 0,164H2 + 1,05H2O

25