Giải chi tiết đề thi chuyên Hóa Amsterdam 2013

Câu I
Khi thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí, phải để vị trí ống nghiệm như thế nào? Vì sao? Đối với khí hidro có làm được như thế không? Vì sao?
O2 nặng hơn không khí (MO2 = 32 g/mol, còn khối lượng phân tử trung bình của không khí khoảng 29 g/mol do chứa khoảng gần 80% N2, 20% O2 và chỉ 1 phần nhỏ các khí khác). Do đó, để thu oxi vào ống nghiệm, cần để ngửa ống nghiệm, O2 nặng hơn sẽ chìm xuống dưới, đẩy không khí nhẹ hơn ra ngoài ống nghiệm.
H2 là chất khí nhẹ nhất, do đó nhẹ hơn không khí (MH2 = 2g/mol). Do nhẹ, H2 khuếch tán rất nhanh. Để thu được H2, người ta úp ngược ống nghiệm, H2 nhẹ hơn “nổi” lên trên, đầy không khí nặng hơn xuống và ra khỏi ống nghiệm.
Vậy cách thu oxy và hydro vào ống nghiệm khác nhau, do khối lượng tương đối của các khí so với không khí khác nhau.
Nêu hiện tượng, viết các phương trình hóa học xảy ra khi tiến hành các thí nghiệm sau:
a/ Dẫn khí CO2 từ từ đến dư vào cốc đựng dung dịch Ca(OH)2.
Ban đầu, dung dịch bị đục do xuất hiện kết tủa CaCO3 hình thành do phản ứng:
Ca(OH)2 + CO2( CaCO3↓ + H2O
Sau đó, khi Ca(OH)2 đã phản ứng hết, CO2 tiếp tục được dẫn vào hòa tan kết tủa CaCO3 theo phản ứng:
CaCO3 + H2O + CO2( Ca(HCO3)2
Dung dịch trong suốt trở lại.
b/ Thêm H2SO4 đặc vào cốc đựng đường kính trắng.
H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, nên dehydrat hóa đường kính trắng tạo thành C và nước.
C11H22O11 11C + 11H2O
C bị H2SO4 đặc oxy hóa theo phản ứng: C + 2H2SO4 đặc( CO2 + 2H2O + 2SO2
Đốt kim loại R trong khí oxi dư thu được chất rắn X1, trong phân tử X1 nguyên tố oxi chiếm 20% về khối lượng. Từ R hoặc X1 có thể điều chế trực tiếp các muối X2, X3. Từ X1 không thể điều chế trực tiếp được X4. Biết phân tử khối M của các chất thỏa mãn MX1X1: CuO, X2: CuSO4, X3: Cu(NO3)2, X4: CuCO3.
--------------------
Đốt R trong khí oxi dư thu được chất rắn X1 là oxit của kim loại R. Giả sử R trong X1 có hóa trị là n. X1 có công thức là R2On.
Trong X1, O chiếm 20% khối lượng, R chiếm 80% khối lượng ( tỉ lệ khối lượng giữa R và O trong X1 là 4:1

m
R
m
O
2R
16n=4
R
n=32
Trong đó R là khối lượng nguyên tử của kim loại R.
Trong các kim loại ta biết, chỉ có duy nhất Cu thỏa mãn điều kiện tỉ lệ nguyên tử khối trên hóa trị là 32 (R=64, n=2).
Vậy kim loại R là Cu, X1 là CuO.
Cu + O2( CuO
Từ X1 CuO không thể điều chế được X4, X4 có khả năng là muối của 1 axit yếu không có khả năng hòa tan CuO. X4 là CuCO3 (phân tử có khối lượng nặng hơn CuO - X1), không thể điều chế trực tiếp từ CuO bằng các phương pháp như cho CuO tác dụng với axit (H2CO3) hay muối (VD như phản ứng với muối cacbonat Na2CO3) hoặc phản ứng trực tiếp với oxit axit CO2.
Các muối X2 và X3 có khối lượng phân tử nặng hơn X4 CuCO3, có thể điều chế trực tiếp từ Cu và CuO. Vậy X2, X3 phải là muối của axit mạnh có tính oxi hóa cao, hòa tan được Cu kim loại. Đó là CuSO4 và Cu(NO3)2.
Cu + 2H2SO4( CuSO4 + H2O + SO2
3Cu + 8HNO3( 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
X1: CuO, X2: CuSO4, X3: Cu(NO3)2, X4: CuCO3.
Câu II
Khi hấp thụ hoàn toàn 0,05 mol CO2 hoặc 0,35 mol CO2 vào 500 ml dung dịch Ba(OH)2a mol/l đều thu được m gam chất kết tủa. Tìm giá trị của m và a.
ĐS: a = 0.4M, m = 9.85 gam.
--------------------
nCO2 = 0.05 mol hay nCO2 = 0.35 mol đều thu được m gam kết tủa.
n=0.05 mol, chỉ xảy ra phản ứng dưới đây và Ba(OH)2 dư:
Ba(OH)2 + CO2 (