Tải bản đầy đủ

skkn vận dụng phương pháp bảo toàn electron trong hóa hữu cơ để giải quyết một số bài tập hóa khó

I. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một trong những vấn đề cơ bản của đổi mới chương trình giáo dục
phổ thông là đổi mới phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá.
Việc đổi mới phương pháp dạy học và phương pháp kiểm tra đánh giá môn
Hóa hiện nay là nhằm phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh
trong việc tiếp thu kiến thức qua đó khai thác vận dụng những kỹ năng để
giải toán Hóa, đặc biệt những bài toán Hóa ở mức độ vận dụng, vận dụng
cao.
Trong thời gian qua, việc Bộ giáo dục ra đề thi với 4 mức độ khiến
cho không ít giáo viên và học sinh gặp khó khăn trong quá trình giải đề thi
đặc biệt ở mức độ vận dụng cao. Qua quá trình giảng dạy ở trường phổ
thông bản thân tôi cũng đã dự rất nhiều tiết dạy của đồng nghiệp, đã trực tiếp
dạy nhiều đối tượng học sinh từ yếu, trung bình đến bồi dưỡng học sinh khá;
giỏi, song tôi nhận thấy rằng việc giải quyết các bài toán phức tạp còn có
quá ít tài liệu chuyên sâu, chính thống được công bố rộng rãi, làm cho học
sinh mất phương hướng, đôi khi học sinh giải bài toán đó như theo hướng tự
luận mất rất nhiều thời gian, trong khi, yêu cầu bình quân mỗi câu trắc
nghiệm chỉ mất tối đa là gần 1,25 phút trung bình cho mỗi bài.
Đứng trước những vấn đề như vậy, làm thế nào để đáp ứng được nhu
cầu đổi mới hiện nay, làm cho học sinh có hứng thú trong học tập, đạt được

điểm cao trong kì thi Trung học phổ thông Quốc gia. Sau đây tôi xin giới
thiệu một kinh nghiệm đó là: Vận dụng phương pháp bảo toàn electron
trong hóa hữu cơ để giải một số bài tập khó.


2. Mục đích nghiên cứu:
Tổng hợp kiến thức về phương pháp bảo toàn electron nói chung và
vận dụng vào giải một số bài tập khó của hóa học hữu cơ trong đề thi Trung
học phổ thông Quốc Gia.
3. Đối tượng nghiên cứu:
Một số kiến thức trọng tâm về cách quy hỗn hợp bài toán về công
thức chung, phương pháp trao đổi electron, quy bài toán về tổng quát vận
dụng phương pháp bảo toàn electron để giải quyết bài toán.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Từ lý thuyết chung về phương pháp bảo toàn electron xây dựng hệ
thống kiên thức, các dấu hiệu nhận biết, vận dụng để giải các bài tập khó
trong đề thi.
II. NỘI DUNG
1. Cơ sở lý luận
Đối với Phương trình đốt cháy hợp chất hữu cơ dạng CxHyOzNt
Bước 1: Quy bài toán về đặc điểm chung nhất, đơn giản nhất.
Đa phần các bài toán khó của đề thi thuộc Hóa học hữu cơ chứa C, H, O, N,
nên ta có thể quy hỗn hợp nhiều chất về công thức chung nhất.
Bước 2: Áp dụng bảo toàn electron cho phương trình cháy tổng quát
0

0

0

0

0

o

4 2

1


2

0

t
L�
u y�
: C x H y Oz N t  O2 ��
� CO2  H 2 O N 2


 4nO
n
�nelectron O2 nha�
2
� (4x  y  2z)nC H O N  4nO

x y z t
2
n
 (4x  y  2z)nC H O N
ng

x y z t
� electron CxHyOzNt nh���


2. Thực trạng vấn đề
Khi học sinh gặp các bài tập cân bằng phương trình phản ứng phức
tạp của hóa học hữu cơ hoặc các bài toán khó yêu cầu tư duy cao, khả năng
vận dụng kiến thức sâu sắc các em chưa có định hướng rõ về cách thức và
phương pháp giải cụ thể. Nhiều bài toán rất khó tìm ra đặc điểm chung để
quy đổi về chất tổng quát, từ đó khó khăn cho việc vận dụng phương pháp
bảo toàn electron trong bài toán hữu cơ .
Nếu giải nhanh bài toán hóa trên theo kiến thức cơ bản thì quả thật
mất rất nhiều thời gian.
3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.
Một số ví dụ về bài toán cụ thể
Ví dụ 1:
Hỗn hợp X gồm: (CH3COO)3C3H5, CH3COOH, CH2OHCHOHCH2OH,
CH3COOCH2CH(OOCCH3)CH2OH, CH3COOCH2CHOHCH2OH và trong
đó CH3COOH chiếm 10% tổng số mol hỗn hợp. Đun nóng m gam hỗn hợp
X với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được dung dịch chứa 20,5 gam natri
axetat và 0,604m gam glixerol. Để đốt cháy m gam hỗn hợp X cần V lít O2
(đktc). Giá trị của V gần nhất là
A. 25,3.
B. 24,6.
C. 24,9.
D. 25,5.
Phân tích, hướng dẫn:

nHOH  nCH3COOH  b

C3H5(OH)3x (OOCCH3)x : a mol �

 X go�
m�
;�
n
 nCH3COONa  0,25
CH3COOH : b mol


� NaOH

BTKL : m 10  20,5  0,604m  18b �
m  27,424


��
mC H (OH)  0,604m  92a
� �b  0,02 � x  1,2783
3 5
3


a  0,18

�b  0,1(a  b)
 BT E :8nCH3COOH  (14  8x)nC

3 2x

H82xO3 x

 4nO2 � nO2  1,13 mol

� VO2 (�ktc)  25,3162 ga�
n nha�
t v�

i gia�
tr�25,3


Ví dụ 2: Đốt cháy 0,15 mol hỗn hợp X gồm metyl acrylat, etylen glicol,
axetanđehit và ancol metylic cần dùng a mol O 2. Sản phẩm cháy dẫn qua
200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch Ca(OH)2 dư
vào phần nước lọc thì thu được thêm 53,46 gam kết tủa nữa. Giá trị của a là
bao nhiêu ?
A. 0,215.
B. 0,625.
C. 0,455.
D. 0,375.
Phân tích, hướng dẫn:
Ta tiến hành làm như sau :

CH2  CHCOOCH3 � C4H6O2 � C4H2.2H2O

CH OHCH2OH � C2H6O2 � C2H2.2H2O

 X go�
m� 2
� X :CxH2.yH2O
CH3CHO � C2H4O2 � C2H2.H2O


CH3OH � CH4O � CH2.H2O

BaCO3 �: x mol

CO

O2
 CxH2.yH2O ��
�� 2
�H2O

Ba(OH)2


�BaCO3 : y mol
Ca(OH)2
Ba(HCO3)2 ����
��
CaCO3 : y mol

�n  0,38

�y  0,18 � CO2
�nBa(OH)2  x  y  0,2
�
��
� � 0,38
x

0,02
m

100y

197y

53,46

�x 
t tu�
a
� ke�
� 0,15
�0,38 1 �
 BT electron:(4x  2)nX  4nO2 � nO2  �
 �
.0,15  0,455 mol
�0,15 2 �

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol một α-amino axit no, mạch hở A chứa 1
nhóm –NH2, 1 nhóm –COOH và 0,025 mol pentapeptit mạch hở cấu tạo từ
A. Đốt cháy hỗn hợp X cần a mol O 2, sản phẩm cháy hấp thụ hết vào 1 lít
dung dịch NaOH 1,2M thu được dung dịch Y. Rót từ từ dung dịch chứa 0,8a
mol HCl vào dung dịch Y thu được 14,448 lít CO 2 (đktc). Đốt 0,01a mol
đipeptit mạch hở cấu tạo từ A cần V lít O2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,2491.
B. 2,5760.
C. 2,3520.
D. 2,7783.
Phân tích, hướng dẫn:

�0,1mol CnH2n1O2N
a mol O2
a mol O2
�
����
� CO2 ����
� 0,225 mol CnH2n1O2N
{
�0,025 mol (5CnH2n1O2N  4H2O)
0,025n mol


 BT electron: 4nO  (6n  3)nC H

n 2n1O2N

2

� 4a  0,225(6n  3) (*)


�Na2CO3 �
� HCl: 0,8a mol �NaCl :0,8a mol

NaOH
 CO2 ���


��

������
� CO �
1,2 mol
cho t��t��
{
NaHCO3 :(1,2  0,8a) mol � 1 223
NaHCO3 �


0,225n mol
0,645mol
� 1,2  0,8a  0,645  0,225n (**)
 T��
(*), (**) suy ra:a  1,18125; n  4 � �ipeptit la�
(2C4H11O2N  H2O).
 BT electron: 4nO  42n(2C H O N H O) � nO  0,12403125 mol � 2,7783 l�
t
4 9 2
2
2
{2
1 44
2 4 43
?

0,01a

Ví dụ 4: X, Y, Z, T là các peptit đều được tạo bởi các α-amino axit no, chứa
một nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH và có tổng số nguyên tử oxi là 12. Đốt
cháy 13,98 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T cần dùng 14,112 lít O 2 (đktc) thu
được CO2, H2O, N2. Mặt khác, đun nóng 0,135 mol hỗn hợp E bằng dung
dịch NaOH (lấy dư 20% so với phản ứng), cô cạn dung dịch sau phản ứng
thu được lượng chất rắn khan là
A. 31,5 gam.
B. 24,51 gam.
C. 36,05 gam.
D. 25,84 gam.
Phân tích, hướng dẫn:
12
 3(min) � X, Y , Z, Y �
e�
u la�
ca�
c�
ipeptit CnH 2nO3N 2.
4
 Trong pha�
n�

ng cha�
y, theo ba�
o toa�
n electron ta co�
:
 O(X, Y , Z, T) 

(6n  6)nC H

O3N2

 4nO �

13,98(6n  6)

14n  76
 Trong pha�
n�

ng v�

i NaOH, ta co�
:
n

2n

2

 2,52 � n  5,666


nNaOH p�  0,135.2  0,27; nNaOH b�  0,27  0,27.20%  0,324nH O  0,135

2

mcha�
 (14.5,666  76).0,135  0,324.40  0,135.18  31,5gam

t ra�
n


Ví dụ 5: X và Y là hai peptit được tạo từ các α-amino axit no, mạch hở,
chứa 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH. Đun nóng 0,1 mol hỗn hợp E chứa
X, Y bằng dung dịch NaOH (vừa đủ). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu
được m gam muối khan. Đốt cháy toàn bộ lượng muối này thu được 0,2 mol
Na2CO3 và hỗn hợp gồm CO2, H2O, N2 trong đó tổng khối lượng của CO2 và
H2O là 65,6 gam. Mặt khác đốt cháy 1,51m gam hỗn hợp E cần dùng a mol
O2, thu được CO2, H2O và N2. Giá trị của a gần nhất với
A. 2,5.
B. 1,5.
C. 3,5.
D. 3,0.


Phân tích, hướng dẫn:
 nNaOH  2nNa CO  0,4; nNaOH : n(X, Y )  4 � X, Y la�
CnH2n 2N4O5.
2

3

 Ba�
n cha�
t pha�
n�

ng:
CnH2n 2N 4O5  4NaOH ��
� 4CmH2mO2NNa  H2O
mol :

0,1



0,4



0,4



0,1

O

2
CmH2mO2NNa ��
�(m  1)CO2 � mH2O  0,5N2 � Na2CO3

mol :

0,4

(m  1)0,4



0,4m



m
 44(m  1)0,4  18.0,4m  65,6
m  3,35


� � (CO2 , H2O)
��
n  13,4

BTKL : 0,1.(14n  134)  0,4.40  0,4(14m  69)  0,1.18 �

 Trong pha�
n�

ng �
o�
t cha�
y E, theo ba�
o toa�
n electron, ta co�
:
(6n  12)nC H
n

N4O5

2n2

 4nO � nO 
2

2

(6n  12) 1,51.0,4(14m  69)
.
 3,72 �3,5
4
(14n  134)

Ví dụ 6: X là peptit mạch hở cấu tạo từ axit glutamic và α-amino axit Y no,
mạch hở chứa 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH. Để tác dụng vừa đủ với 0,1
mol X cần 0,7 mol NaOH tạo thành hỗn hợp muối trung hoà. Đốt 6,876 gam
X cần 8,2656 lít O2 (đktc). Đốt m gam tetrapeptit mạch hở cấu tạo từ Y cần
20,16 lít O2 (đktc). Giá trị của m là
A. 24,60.
B. 18,12.
C. 15,34.
D. 13,80.
Phân tích, hướng dẫn:

 HNC3H5(COOH)CO : 0,1a mol

 Quy �
o�
i X tha�
nh ho�
n h�

p E go�
m�
CnH2n1ON :0,1b mol; H2O : 0,1mol


0,2a  0,1b  0,7

 Suy ra: �0,1a.129  0,1b.(14n  29)  0,1.18 5,25.0,1a  (1,5n  0.75).0,1b


6,876
0,369

a  2; b  3; n  5

0,2a  0,1b  0,7 (a �3)

��
��
Y la�
C5H11O2N
1,1502a  1,5858b  0,5148nb  0,6642 �

 Tetrapeptit ta�
o ra t�

Y la�
(4C5H11O2N  3H2O). Theo BT electron ta co�
:
108n(4C H O N3H O)  4nO � m  13,8 gam
2
{2
1 4541122 4 43
?1/30

0,9

�L�
u y�
: BT electron suy ra: nO

2


o�
t cha�
yE

 5,25.0,1a  (1,5n  0.75).0,1b.


Ví dụ 7: X, Y là 2 hợp chất hữu cơ no, mạch hở, trong phân tử chỉ chứa một
loại nhóm chức; X, Y khác chức hóa học (MX < MY). Đốt cháy hoàn toàn a
mol X cũng như Y đều thu được x mol CO2 và y mol H2O với x = y + a. Lấy
0,25 mol hỗn hợp E chứa X, Y tác dụng với AgNO3/NH3 dư thu được 86,4
gam Ag. Mặt khác, đun nóng 0,25 mol E với dung dịch NaOH dư thì sản
phẩm thu được chứa 15 gam hỗn hợp 2 muối của 2 axit hữu cơ no, đơn chức
và 7,6 gam một ancol Z. Đốt cháy hoàn toàn 14,25 gam X cần dùng V lít O2
(đktc). Giá trị của V là
A. 21 lít.
B. 25,2 lít.
C. 23,52 lít.
D. 26,88.
Phân tích, hướng dẫn:
�x mol CO2


a mol X O2 , to �
�k  kY  2 (*)
�
���
� �y mol H2O � � X
a mol Y
�X, Y :CaH2a2O...

�x  a  y

Ag �: 0,8 mol
AgNO3 / NH3
�X, Y no, ma�
ch h�

�
X, Y kha�
c ch�

c

1 4 4 4 2 4 4 43
0,25 mol

to

(I)

(II)

NaOH
to


CxH2x1COONa

 Ancol

CyH2y1COONa 123

7,6 gam
1 4 44 2 4 4 43
15 gam


�X : CnH2n (CHO)2
 (I), (II) suy ra: �
�Y : CxH2x1COOCmH2mOOCCyH2y1
 Ne�
u ch�co�
X tham gia pha�
n�

ng tra�
ng g�

ng

nAg
�nC H (OH)  0,05
nCnH2n (CHO)2 
 0,2 �

�
� � m 2m 2
� m  8,42 (loa�
i)
4
M C H (OH)  152


� m 2m 2
nY  0,05

 Ne�
u ca�
X, Y tham gia pha�
n�

ng tra�
ng g�

ng

Y la�
HCOOCmH2mOOCCyH2y1

nC H (OH)  0,1


n  0,15 �

�
nX  nY  0,25
� �X
� � m 2m 2
� n 3
nY  0,1
M C H (OH)  76



m 2m
2
4nX  2nY  0,8


y1

nHCOONa  nCyH2y1COONa  0,1 �

�
��
Y la�
HOOCC3H6OOCCH3
mHCOONa  mC H COONa  15 �

y
2y

1

C4H8(CHO)2
�X la�
 BT E : 30nC4H8(CHO)2  4 nO2 � VO2 (�ktc)  21l�
t
{
14 2 43
0,125

? 0,9375

 L�
u y�
: Co�
(*) v�(k  1)nhchc  nCO  nH O
2

2


4. Hiệu quả của sáng kiến
Trong quá trình giảng dạy, khi hướng dẫn học sinh làm bài tập theo
các bước trên, đối với học sinh có học lực khá giỏi, các em đã vận dụng tốt
vào phân tích các dấu hiệu bài toán, cách giải chi tiết nhanh, gọn và đưa ra
được đáp án đúng cho rất nhiều bài tập trong các đề thi thử của các trường
cũng như đề trung học phổ thông Quốc Gia đã ra trong các năm trước.
III. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
Qua hệ thống lí thuyết và một số bài tập về một lĩnh vực nhỏ của
phương pháp bảo toàn electron trong hóa học nó chung và hóa học hữu cơ
nói riêng. Đối với học sinh có lực học khá, giỏi, nếu nắm chắc các dấu hiệu,
tìm ra được đặc điểm chung của bài toán để quy đổi về bài toán tổng quát
thì có thể giải quyết tốt các dạng bài tập trên.
Trên đây là kinh nghiệm nhỏ của tôi mà trong quá trình giảng dạy tôi
đã xây dựng nên, tôi rất mong nhận được sự đóng góp của các bạn đồng
nghiệp để tôi có thể dạy cho học sinh chuyên đề này có hiệu quả hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.

Nông cống, ngày 7 tháng 5 năm 2018
NGƯỜI THỰC HIỆN

Đồng Khắc Hưng


XÁC NHẬN CỦA

Nông Cống, ngày 7 tháng 5 năm 2018

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Tôi xin cam đoan đây là SKKN của

.............................................................

mình viết, không sao chép nội dung
của người khác.

.............................................................
.............................................................
.............................................................
.
.............................................................
.

ĐỒNG KHẮC HƯNG



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×