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.


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

-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

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

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

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


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.

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


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)


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)


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)




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=

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