Đề thi HSG môn Khoa học tự nhiên 9 - Năm học 2024-2025 (Có đáp án)

 KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG, NĂM HỌC: 2024-2025
 Đề thi môn: Khoa học tự nhiên 9 (Phân môn Hóa học 9)
 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
 ________________
ĐỀ:
Câu 1: ( 5 điểm) Hỗn hợp hai kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng 
và đặc.
 Chia hỗn hợp X gồm 2 kim loại Al và Cu thành 2 phần bằng nhau: 
 - Phần 1: Nung nóng trong không khí tới khối lượng không đổi thu được 
18,2 gam hỗn hợp hai oxit. 
 - Phần 2: Hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch axit H2SO4 đặc nóng thấy thoát ra 
8,96 lít khí SO2 (ở đktc). 
 a. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X. 
 b. Nếu hòa tan hoàn toàn 14,93 gam kim loại M bằng dung dịch H2SO4đặc nóng 
thì thu được một lượng SO2 như trên. Xác định kim loại M.
Câu 2: ( 5 điểm) Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch muối
 Cho 10,4 gam hỗn hợp bột Mg và Fe vào 200 ml dung dịch CuSO4 2M, sau 
phản ứng thu được 19,2g chất rắn B và dung dịch C. Cho C tác dụng với dung dịch 
NaOH dư, lọc, rửa và nung kết tủa mới thu được trong không khí đến khối lượng 
không đổi thu được 24 gam hỗn hợp 3 oxit. Tính khối lượng mỗi kim loại trong 
hỗn hợp.
Câu 3: (5 điểm) Tìm công thức hóa học của oxide base
 Khi khử hoàn toàn 38,4 gam một oxit kim loại bằng 32,256 lít CO (ở nhiệt 
độ cao trong điều kiện không có oxi) thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 
là 18 và chất rắn Y. Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 10,752 
lít khí H2. Xác định công thức của oxit (các thể tích khí đều được đo ở điều kiện 
tiêu chuẩn).
Câu 4: (5 điểm) Tìm CTPT, CTCT hợp chất hydrocarbon (alkane, alkene)
 Từ một loại tinh dầu người ta tách được một hiđrocacbon A. Đốt cháy hoàn 
 toàn 2,48 gam hiđrocacbon A cần vừa đủ 5,824 lít oxi (đktc) chỉ thu được CO2 và 
H2O với tỉ lệ khối lượng của CO2 và H2O lần lượt là 11:4. Biết MA < 150. Xác định
công thức phân tử của hiđrocacbon A.
 HẾT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG, NĂM HỌC: 2024-2025
 Hướng dẫn chấm môn: Hóa học 9
 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
 ________________
Câu 1: (5 điểm)
a. Gọi số mol Cu, Al trong mỗi phần lần lượt là x, y. (0,25đ)
Khí thu được ở phần 2 là SO2 (0,25đ)
Số mol SO2 = 8,96 : 22,4 = 0,4 mol (0,5đ)
Phần 1: 2Cu + O2 → 2CuO (0,25đ)
 x mol x mol
 4Al + 3O2 → 2Al2O3 (0,25đ)
 y mol 0,5y mol
Phần 2: Cu + 2H2SO4 đn → CuSO4 + SO2 + 2H2O (0,25đ)
 x mol x mol
 2Al + 6H2SO4 đn → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (0,25đ)
 y mol 1,5y mol
Ta có hệ phương trình
 80x + 102.0,5y = 18,2 (0,25đ)
 x + 1,5y = 0,4
 → x = 0,1; y = 0,2 (0,25đ)
 ⇒ nCu = 0,1mol; nAl = 0,2mol (0,25đ)
 mCu = 0,1 x 64 = 6,4g (0,25đ)
 mAl = 0,2 x 27 = 5,4g (0,25đ)
b. Gọi hóa trị của M là n, M là tên và NTK của kim loại (0,25đ)
PTHH :
2M + 2nH2SO4 đn → M2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O (0,25đ) 
 2M g n mol
 14,93 g 0,4 mol
Ta có tỉ lệ: = ⇒ M = 18,66n (0,25đ)
Biện luận: 
Nếu n = 1 ⇒ M = 18,66 (loại) (0,25đ)
Nếu n = 2 ⇒ M = 39,32 (loại) (0,25đ)
Nếu n = 1 ⇒ M = 55,98 lấy tròn = 56 (Nhận) (0,25đ)
Vậy kim loại M là Sắt (Fe) (0,5đ)
Câu 2: (5 điểm)
- Vì thu được hỗn hợp 3 oxit => Trong dung dịch C phải có 3 muối 
=> Mg, Fe hết, CuSO4 dư (0,25đ)
 Gọi x, y là số mol của Mg, Fe trong 10,4g hỗn hợp (0,25đ)
 24x + 56y = 10,4 (*) (0,25đ)
 nCuSO4 = 0,2.2 = 0,4 mol (0,25đ)
PTHH: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (0,25đ)
 Mol: x x x x
 Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (0,25đ) Mol: y y y y
  64x + 64y = 19,2 (**) (0,25đ)
C + NaOH, nung kết tủa tu được
Số mol CuSO4 dư = 0,4 – (x + y) (0,25đ)
 MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4 (0,25đ)
Mol: x x
 FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4 (0,25đ)
Mol: y y
 CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 (0,25đ)
Mol: 0,4- (x+y) 0,4- (x+y) 
 Mg(OH)2 → MgO + H2O (0,25đ)
Mol: x x
 1
 2Fe(OH)2 + 2 O2 → Fe2O3 + 2H2O (0,25đ)
Mol: y 0,5 y 
 Cu(OH)2 → CuO + H2O (0,25đ)
Mol: 0,4- (x+y) 0,4- (x+y) 
=> 40x + 80y + 80.(0,4 – (x+y) = 24 (***) (0,25đ)
Từ (*), (**), (***) ta được x= 0,2; y = 0,1 (0,25đ)
Vậy mMg = 0,2.24 = 4,8g (0,5đ)
 mFe = 0,1 .56 = 5,6g (0,5đ)
Câu 3: (5 điểm)
 32,256
 nCO 1,44(mol)
Ta có số mol CO ban đầu là: 22,4 (0.5đ)
Đặt công thức của oxit là MxOy (0,25đ)
Gọi a là số mol CO tham gia phản ứng
 t0
MxOy + yCO  xM + yCO2 (1) (0.25đ)
 a/y a a
Hỗn hợp khí X gồm CO2 (a mol) tạo thành và CO dư (1,44 – a) (0.25đ)
Mhh khí x = 18.2 = 36
 44.a 28(1,44 a)
 M X 36 a 0,72
 1,44 (0.5đ)
Từ (1) theo định luật bảo toàn khối lượng ta có khối lượng của kim loại M là: 
mM = 38,4 + 0,72.28 – 0,72.44 = 26,88(gam) (0.25đ)
Phản ứng của Y (kim loại M) với dung dịch HCl tạo ra 10,752 lít H2 
 (0.25đ)
 10,752
 n 0,48(mol)
 H2 22,4
Số mol H2 tạo ra: (0.5đ)
2M + 2nHCl  2MCln + nH2 (2) (0.25đ)
0,96/n 0,48mol
(n là hóa trị của kim loại M)
 26,88n
 M 28n
Từ (2): 0,96 (0.25đ) Kẻ bảng biện luận (0,25đ)
 n 1 2 3
 M 28 56 84
Giá trị phù hợp là n = 2, M = 56, M là Fe. (0.5đ)
Công thức của oxit FexOy
 0,72 x 2
 38,4 (56x 16y) 
Nên:y y 3 . (0,5đ)
Vậy công thức oxit cần tìm là Fe2O3. (0.5đ)
Câu 4: (5 điểm)
Từ một loại tinh dầu người ta tách được một hiđrocacbon A
  Hiđrocacbon A chỉ chứa 2 nguyên tố là C và H (0,25đ)
Ta gọi công thức phân tử của hiđrocacbon là CxHy (0,25đ)
CxHy + ( x + y/4 ) O2 x CO2 + y/2 H2O (0,5đ)
 n V
Ta có: O2 = O2 : 22,4 = 5,824 : 22,4 = 0,26 mol
 m 
 O2 = 0,26 x 32 = 8,32 gam (0,5đ)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
m m m m
 A + O2 = CO2 + H2O = 2,48 + 8,32 = 10,8 (1) (0,5đ)
 m m
Theo đề bài ta có: CO2 / H2O = 11/4
 m m
  4 CO2 - 11 H2O = 0 (2) (0,5đ)
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: 
 m m m
 CO2 + H2O = 10,8 CO2 = 7,92 gam
  
 m m m
 4 CO2 - 11 H2O = 0 H2O = 2,88 gam
m m
 C = ( CO2 x 12) / 44 = (7,92 x 12) / 44 = 2,16 gam (0,5đ)
m m 
 H = ( H2O x 2) / 18 = ( 2,88 x 2) / 18 = 0,32 gam (0,5đ)
Ta có :
 x : y = n C : n H = : = 0,18 : 0,32 = 9 : 16 (0,5đ)
Công thức đơn giản nhất của hiđrocacbon A là (C9H16)n < 150 (0,5đ)
 n 1 2
 CTPT C9H16 C18H32
 PTK 124 248
 Kết quả Nhận Loại
Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon A là C9H16. (0,5đ)
Chú ý: Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa.
 HẾT
 Phong Thạnh Tây, ngày 15 tháng 10 năm 2024
 Người ra đề
 Nguyễn Thị Thanh Lịch