Trong tiết Hóa học, một bạn học sinh nhận được 5 mẫu dung dịch chứa các chất sau: AlCl₃, HNO₃ (loãng), AgNO₃, NaOH và NH₄NO₃ nhưng quên không đánh dấu các ống nghiệm. Để xác định thành phần của mỗi mẫu, bạn đó bắt đầu chia chúng thành từng cặp và kiểm tra xem có hiện tượng khi mỗi cặp trộn lẫn vào nhau không. Kết quả thu được như sau:

Ống nghiệm	1	2	3	4	5
1	-	Kết tủa 1	-	-	Kết tủa 2
2	Kết tủa 1	-	-	-	?
3	-	-	-	-	-
4	-	-	-	-	Khí
5	Kết tủa 2	?	-	Khí	-

 

Kí hiệu “-” là “không có hiện tượng”; “?” là “tùy thuộc vào trình tự đổ hóa chất và thể tích tương đối của các tác nhân”.

(a) Xác định thành phần trong mỗi ống nghiệm và viết phương trình hóa học minh họa cho các phản ứng tạo thành kết tủa và khí.

Hợp chất A là muối khan natri của một axit yếu, kém bền nhiệt, có nhiều ứng dụng trong đời sống. Tiến hành phân tích các mẫu bằng cách trộn đều A với chất trơ rồi đun nóng tới 400^oC để phản ứng nhiệt phân xảy ra hoàn toàn. Độ giảm khối lượng (%) của các mẫu với khối lượng A khác nhau đã được ghi lại và kết quả được cho dưới đây:

Sử dụng các dữ kiện trên để xác định công thức của A. Nêu 2 ứng dụng phổ biến của A.

(b) Khí cacbonic sinh ra từ các quá trình cháy là một trong những nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính. Hiện nay, nồng độ CO₂ trong khí quyển là 0,035% so với cách đây 300 năm là 0,028%. Nếu nồng độ CO₂ tăng 25% thì góp phần tăng nhiệt độ toàn cầu 0,5^oC. Do đó, các biện pháp làm giảm thiểu sự phát thải CO₂ là vấn đề lớn của toàn thế giới.

Tính tỉ lệ giảm phát thải khí CO₂ (tính cho 1 kJ) khi đốt cháy than và metan. Từ đó, đề xuất một dạng nhiên liệu được sử dụng để giảm thiểu phát thải CO_2­.

Đốt cháy 3,08 gam Fe trong 1,12 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm Cl₂ và O₂, thu được 6,045 gam hỗn hợp Y chỉ gồm oxit và muối clorua (không còn khí dư). Hòa tan Y bằng dung dịch HCl vừa đủ, thu được dung dịch Z. Cho dung dịch Z phản ứng hết với dung dịch AgNO₃ dư, thu được m gam kết tủa. Tính m.

Cho sơ đồ chuyển hóa:$NaOH\stackrel{+X}{\to }Z\stackrel{+Y}{\to }NaOH\stackrel{+X}{\to }E\stackrel{+Y}{\to }NaOH$

Biết: X, Y là các hợp chất khác nhau của canxi; mỗi mũi tên ứng với một phương trình hóa học của phản ứng giữa hai chất tương ứng. Xác định các chất X, Y, Z, E thỏa mãn sơ đồ trên và viết phương trình hóa học minh họa.

Ở điều kiện thường, các đơn chất A₁ đến A₅ đều là chất rắn.

- A₁ có màu tím đen, là thuốc thử nhận biết hồ tinh bột. A₁ tác dụng với H₂ tạo B­₁. B₁ bị H₂SO₄ đặc oxi hóa tạo thành B₅.

- A₂ có màu trắng, dễ bốc cháy trong không khí tạo thành B₂. B₂ tan trong nước tạo thành dung dịch làm đổi màu quỳ tím.

- A₃ và A₄ có thể tồn tại dạng tinh thể và vô định hình. A₃ được ứng dụng trong kỹ thuật bán dẫn, A₃ tác dụng với dung dịch NaOH giải phóng H₂. A₄ có thể được sử dụng làm điện cực. A₄ tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng tạo thành D₅.

- A₅ là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất H₂SO₄ trong công nghiệp. Từ A₅ có thể tạo thành B₅ hoặc D₅ bằng một phản ứng.

Xác định các chất A₁ đến A₅ và viết phương trình hóa học tương ứng.

Trong phản ứng hóa học, đại lượng enthalpy ( ) đặc trưng cho nhiệt tỏa ra hay thu vào của phản ứng với quy ước: : phản ứng tỏa nhiệt, : phản ứng thu nhiệt. Hầu hết các phản ứng cháy nhiên liệu đều tỏa nhiệt rất mạnh. Metan và cacbon cháy theo các phương trình sau:

CH_4(k)  + 2O_2(k) → CO_2(k)  + 2H₂O_(l)            $\Delta H_c^0=-890(kJ/mol)$

C_(r) + O_2(k) → CO_2(k)                                      $\Delta H_c^0=-394(kJ/mol)$

(a) Một bếp ăn sử dụng một bể chứa 10m³ khí thiên nhiên (đktc) (metan chiếm 95%, còn lại là các khí không cháy) làm nhiên liệu nấu ăn thì có thể dùng trong thời gian bao lâu, biết trung bình mỗi ngày bếp ăn tiêu thụ 100 kJ nhiệt lượng?

Cho các công thức phân tử sau: H₈N₂SO₄, H₆C₄O₄Ba, H₁₀CuSO₉, H₁₈FeN₃O₁₈. Viết lại các công thức đã cho dưới dạng các muối quen thuộc.

(b) Giải thích tại sao sự tạo thành kết tủa trong trường hợp các mẫu 2 và 5 tùy thuộc vào trình tự trộn các dung dịch. Viết các phương trình hóa học minh họa cho các phản ứng.

Hòa tan hoàn toàn 3,06 gam Al₂O₃ bằng một lượng vừa đủ dung dịch HNO₃, đun nóng thu được 28,517 gam dung dịch B. Làm lạnh B đến 20°C thì có 3,75 gam tinh thể Al(NO₃)₃.nH₂O tách ra. Biết ở 20ºC, cứ 100 gam H₂O hòa tan được tối đa 75,44 gam Al(NO₃)₃. Xác định công thức của tinh thể trên.

Thực nghiệm khi đốt cháy a mol axit cacboxylic A có dạng RCOOH (60 g/mol < M_A < 75 g/mol) thu được 2a mol H₂O. Xác định công thức cấu tạo A và hoàn thành các phương trình hóa học của A với các chất sau: H₂ (Ni, t^o), dung dịch brom, Na₂CO₃ và C₂H₅OH (ghi rõ điều kiện phản ứng nếu có).

Hiện nay, xăng sinh học E₅ (chứa 5% etanol về thể tích) đang được sử dụng ở nước ta để thay thế một phần xăng truyền thống. Trong một nhà máy, etanol được sản xuất từ xenlulozơ theo sơ đồ sau (với hiệu suất của cả quá trình là 65%):

${\left(C_6{H}_{10}{O}_5\right)}_n\stackrel{H^{+},t^0}{\to }{C}_6{H}_{12}{O}_6\underset{30-{35}^{0}C}{\overset{l\text{ê}n\text{ men}}{\to }}{C}_2{H}_{5}OH$

Toàn bộ lượng etanol thu được từ 1,08 tấn mùn cưa (chứa 50% xenlulozơ) dùng để pha chế thành V lít xăng E₅. Biết etanol có khối lượng riêng là 0,8 g/ml. Tính V.

Đốt cháy hoàn toàn 3,248 gam một hiđrocacbon X, cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào bình đựng dung dịch nước vôi trong. Sau phản ứng thu được 18,62 gam kết tủa và thấy khối lượng dung dịch giảm 3,724 gam. Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của X.

Có 100 ml dung dịch A chứa hỗn hợp Ba(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₃. Cho dung dịch A tác dụng hoàn toàn với dung dịch Na₂CO₃ dư, thu được 1,52 gam kết tủa. Lấy toàn bộ lượng kết tủa trên phản ứng hết với dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,112 lít khí (đktc). Xác định nồng độ mol của Fe(NO₃)₃ trong dung dịch A.

Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E gồm hai este mạch hở X và Y (đều tạo bởi axit cacboxylic và ancol, M_X < M_Y < 150 g/mol) thu được 5,6 lít khí CO₂ (đktc). Cho m gam E tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu được một ancol Z và 8,45 gam hỗn hợp muối. Cho toàn bộ Z tác dụng với Na dư, thu được 1,4 lít khí H₂ (đktc). Xác định công thức cấu tạo X, Y và tính phần trăm khối lượng Y trong E.