Dưới đây là một bài tập Khoa học tự nhiên (phần Hóa học) lớp 7 theo bộ sách Kết nối tri thức ở mức độ cực khó (dành cho học sinh ôn thi học sinh giỏi, đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa toán học, tư duy logic về định luật tỉ lệ khối lượng và kiến thức thực tế về tốc độ phản ứng).
ĐỀ BÀI: THỬ THÁCH HÓA HỌC 7 - "MẬT MÃ HỢP CHẤT VÀ TỐC ĐỘ"
Phần 1: Xác định công thức hóa học (6,0 điểm)
Hợp chất $A$ có công thức tổng quát dạng $X_2Y_3$ (trong đó $X, Y$ là hai nguyên tố hóa học, $a, b$ là số nguyên tối giản theo đúng công thức). Biết rằng:
Tổng khối lượng phân tử của hợp chất $A$ là $102\text{ amu}$.
Trong hợp chất $A$, nguyên tố $Y$ chiếm $47,06\%$ về khối lượng.
$X$ và $Y$ đều là những nguyên tố quen thuộc có mặt trong chương trình KHTN lớp 7.
Yêu cầu:
a) Tính khối lượng của nguyên tố $Y$ trong một phân tử $A$, từ đó xác định nguyên tử khối, tên nguyên tố và ký hiệu hóa học của hai nguyên tố $X, Y$. Viết công thức hóa học của $A$.
b) Biết hóa trị của nguyên tố $X$ trong hợp chất $A$ là III. Dựa vào quy tắc hóa trị, hãy lập nhanh công thức hóa học của hợp chất tạo bởi nguyên tố $X$ với nhóm sulfate ($SO_4$, có hóa trị II).
Phần 2: Tư duy tốc độ phản ứng thực tế (4,0 điểm)
Từ nguyên tố kim loại $X$ vừa tìm được ở Phần 1, người ta tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tốc độ phản ứng:
Lấy cùng một khối lượng kim loại $X$ (nhưng ở hai trạng thái: một phần dạng bột mịn, một phần dạng lá mỏng nguyên vẹn) cho vào hai cốc đựng dung dịch axit hydrochloric ($HCl$) loãng có cùng thể tích và nồng độ ở nhiệt độ phòng ($25^\circ C$).
Yêu cầu:
c) Cốc nào sẽ xảy ra hiện tượng sủi bọt khí hydro ($H_2$) nhanh hơn và kết thúc trước? Giải thích rõ yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng trong trường hợp này.
d) Nếu ban đầu thí nghiệm với dạng lá mỏng ở nhiệt độ phòng thấy phản ứng diễn ra khá chậm, hãy đề xuất 2 cách (không phải là thay đổi dạng của kim loại $X$) để làm tăng tốc độ phản ứng ở cốc chứa dạng lá mỏng này