Đang tải... (xem toàn văn)
Chủ đề 3 TRƯỜNG THPT TÂN PHONG TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN CHUYÊN ĐỀ A MỞ ĐẦU Trong quá trình dạy học môn Hóa học, bài tập được xếp trong hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp n[.]
TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ A MỞ ĐẦU Trong trình dạy học mơn Hóa học, tập xếp hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp coi phương pháp quan trọng để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Thông qua việc giải tập, giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thơng minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải tập lại có ý nghĩa quan trọng Mỗi tập có nhiều phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, giúp học sinh nắm vững chất tượng hoá học B NỘI DUNG I PHƯƠNG PHÁP VIẾT CÁC CÔNG THỨC CẤU TẠO CỦA ANKAN VD 1:Viết đồng phân có ankan có cơng thức C7H16 Giải: Bước 1: - Viết mạch C dạng mạch thẳng n nguyên tử C Được đồng phân thứ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C (1) Bước 2.1: - Bẻ nguyên tử C mạch n nguyên tử C làm mạch nhánh Mạch gồm m = n – nguyên tử C n - Di chuyển mạch nhánh từ vị trí C2 đến vị trí C ( n – 1) số chẵn, n đến vị trí C (n -1) số lẻ để đồng phân C ─ C ─ C ─ C ─ C ─C (2) C C ─ C ─ C ─ C ─ C Bước 2.2: - Tiếp tục bẻ nguyên tử C để làm nhánh -1- C ─C (3) TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ Mạch gồm a = n – nguyên tử C - Viết đồng phân gồm hai nhánh nhánh gồm nguyên tử C cách cố định nhóm di chuyển nhóm từ vị trí C2 đến vị trí Ca-1 C C ─C ─ C ─ C ─ C (4) C (5) C (6) C C ─ C ─ C ─ C ─ C C C ─ C ─ C ─ C ─ C C - Di chuyển đồng thời hai nhánh lúc liên kết nguyên tử C a a 1 từ vị trí C2 đến vị trí C a số chẵn, đến vị trí C a số lẻ C C ─ C ─ C ─ C ─ C (7) C - Viết đồng phân gồm nhánh gồm nguyên tử C làm nhánh vị trí C3 đến vị trí Ca-2 dừng lại để tránh trùng lặp C ─ C ─ C ─ C ─ C (8) C C - Để thực bước viết đồng phân gồm nhánh gồm p = 2, 3, 4…nguyên tử C làm nhánh vị trí Cp+1 đến vị trí Ca-p-1này địi hỏi phân tử ban đầu phải có tối thiểu 3p + số nguyên tử C phân tử -2- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ Bước 2.3: - Bẻ nguyên tử C để làm nhánh - Mạch gồm b = n – nguyên tử C - Vì số nguyên tử C phân tử C7H16 < + nên viết đồng phân gồm nhánh gồm nguyên tử C làm nhánh - Viết đồng phân gồm nhánh nhánh gồm nguyên tử C cách cố định nhóm di chuyển nhóm từ vị trí C2 đến vị trí Ca-1 - Để thực bước viết đồng phân gồm q = 2, 3, 4… nhánh nhánh gồm nguyên tử C địi hỏi phân tử ban đầu phải có tối thiểu 2q + số nguyên tử C phân tử C C ─ C ─ C ─ C (9) `C C - Để thực bước viết đồng phân gồm q = 2, 3, 4……………… nhánh liên kết với q nguyên tử C mạch mà nhánh gồm ngun tử C địi hỏi phân tử ban đầu phải có tối thiểu 2q + số nguyên tử C phân tử Phân tử C7H16 không thõa mãn điều kiện nên có đơng phân Bước 3: Điền H vào mạch C cho hóa trị nguyên tố ta có tất đồng phân cần tìm * VÍ DỤ ÁP DỤNG Câu Viết công thức cấu tạo đồng phân ankan ứng với công thức phân tử C5H12 Giải CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 pentan CH3 – CH – CH2– CH3 2- metylbutan CH3 (isopentan) CH3 CH3 – CH – CH3 (2, 2- đimetyl propan) CH3 Câu Viết công thức cấu tạo đồng phân ankan ứng với công thức phân tử C4H10, C6H14, C8H18 II PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO VÀO LIÊN KẾT PI CỦA ANKEN -3- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ - Liên kết liên kết bền vững, nên chúng dễ bị đứt để tạo thành liên kết với nguyên tử khác Trong giới hạn đề tài đề cập đến phản ứng cộng hiđro vào liên kết anken - Khi có mặt chất xúc tác Ni, nhiệt độ thích hợp, anken cộng hiđro vào liên kết pi - Ta có sơ đồ sau: xuc tac Hỗn hợp khí Y gồm + Hỗn hợp khí X gồm t (an ken hiđro) (ankan, an ken dư hiđro dư) - Phương trình hố học phản ứng tổng qt an ken CnH2n Với n≥ xuc tac CnH2n+2 [1] (CnH2n có liên kết phân tử) CnH2n + H2 t - Tuỳ vào hiệu suất phản ứng mà hỗn hợp Y có anken dư hiđro dư hai dư - Dựa vào phản ứng tổng quát [1] ta thấy - Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng ln giảm (nY < nX) số mol khí H2 phản ứng nH2 ph¶n øng nX - nY [2] - Mặt khác, theo dịnh luật bảo toàn khối lượng khối lượng hỗn hợp X khối lượng hỗn hợp Y (mX = mY) mY mX Ta có: M Y = n ; M X = n Y X d X/Y mX MX n X mX n Y n Y = = = × = >1 (do n X > n Y ) M Y mY n X mY n X nY Viết gọn lại : d X/Y = M X nY = M Y nX [3] - Hai hỗn hợp X Y chứa số mol C H nên : -4- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ + Khi đốt cháy hỗn hợp X hay hỗn hợp Y u cho ta cỏc kt qu sau nO (đốt cháy X) = n O2 (đốt cháy Y ) nCO (đốt cháy X) =n CO2 (đốt cháy Y ) [4] nH O (đốt cháy X) =n H2O (đốt cháy Y ) - Do thay tính tốn hỗn hợp Y (thường phức tạp hỗn hợp X) ta dùng phản ứng đốt cháy hỗn hợp X để tính số mol chất như: n O2 pu , n CO2 , n H2O + Số mol hiđrocacbon X số mol hiđrocacbon Y nhidrocacbon (X) = nhidrocacbon (Y) [5] * Xét trường hợp hiđrocacbon X anken - Ta có s : Hỗn hợ p khíX gồm CnH2n CnH2n+2 xúc tác, t0 H2 Hỗn hợ p Y gồm CnH2n d H2 d - Phương trình hố học phản ứng xuc tac CnH2n+2 CnH2n + H2 t Đặt n Cn H2n = a; n H2 = b - Nếu phản ứng cộng H2 hồn tồn thì: + TH1: Hết anken, dư H2 n H2 pu = n Cn H2n = n Cn H2n +2 = a mol n Y n Cn H 2n +2 n H du = b n H2 du = b - a Vậy: n H (X) = n Y [6] -5- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ + TH2: Hết H2, dư anken n H = n Cn H 2n pu = n Cn H2n +2 = bmol n Y n Cn H2n +2 n CnH 2n du = a n Cn H2n du = a - b Vậy: nanken (X) = n (Y) [7] + TH3: Cả hết n H2 = n Cn H2n = n Cn H2n +2 = a = bmol n Y n Cn H 2n +2 = a = b Vậy: n H (X) = nanken (X) = nY [8] - Nếu phản ứng cộng hiđro khơng hồn tồn cịn lại hai Nhận xét: Dù phản ứng xảy trường hợp ta ln có: nH 2ph¶n øng nanken ph¶n øng=nX - nY [9] - Do tốn cho số mol đầu n X số mol cuối nY ta sử dụng kêt để tính số mol anken phản ứng - Nếu anken có số mol a, b cộng hiđro với hiệu suất h, ta thay hỗn hợp hai anken công thức tương đương: Ni Cn H 2n + H Cn H 2n+2 t0 Ví i: nanken ph¶n øng=nH 2ph¶n øng (a+b).h Chú ý: Không thể dùng phương pháp anken không cộng H với hiệu suất BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hỗn hợp khí X chứa H2 anken Tỉ khối X H2 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp Y khơng làm màu nước brom có tỉ khối H2 15 Công thức phân tử anken A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C4H6 Bài giải: M X = 9.2 = 18; M Y = 15.2 = 30 Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br2 nên Y khơng có anken -6- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ Các yếu tố tốn khơng phụ thuộc vào số mol cụ thể chất số mol bị triệt tiêu trình giải Vì ta tự chọn lượng chất Để tốn trở nên đơn giản tính toán, ta chọn số mol hỗn hợp X mol (n X = mol) mX = 18g Dựa vào [3] [6] ta có: 18 n Y 18 = n Y = n H (X) = = 0,6mol 30 30 nanken = 1- 0,6=0,4 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n × 0,4 + 2× 0,6 = 18 n = CTPT : C3H6 Chọn B Bài 2: Hỗn hợp khí X chứa H2 hai anken dãy đồng đẳng Tỉ khối X H2 8,4 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp Y khơng làm màu nước brom có tỉ khối H 12 Công thức phân tử hai anken phần trăm thể tích H2 X A C2H4 C3H6; 70% B C3H6 C4H8; 30% C C2H4 C3H6; 30% D C3H6 C4H8; 70% Bài giải: M X = 8,4.2 = 16,8; M Y = 12.2 = 24 Vì hỗn hợp Y không làm màu nước Br2 nên Y khơng có anken Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X mol (nX = mol) mX = 16,8g Dựa vào [3] [6] ta có: 16,8 n Y 16,8 = n Y = n H (X) = = 0,7mol 24 24 n2 anken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: Ta có: 14n × 0,3 + 2× 0,7 = 16,8 3 n = CTPT: C3H6 C4H8; %VH (X) 11 3,66 0,7 100% 70% Chọn D Bài 3: (Đề TSCĐ năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 C2H4 có tỉ khối so với He 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng hiđro hoá A 25% B 20% C 50% -7- D 40% TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ Bài giải: M X = 3,75.4 = 15; M Y = 5.4 = 20 Tự chọn lượng chất, xem hỗn hợp X mol (nX = mol) Dựa vào [3] ta có: 15 n Y 15 = nY = = 0,75mol ; 20 20 Áp dụng sơ đồ đường chéo : 15-2=13 a mol C2H4 (28) M=15 b mol H2 (2) a 13 b 13 a=b=0,5 mol 28-15=13 Dựa vào [9] ta có: nH 2ph¶n øng H= nanken ph¶n øng=nX - nY=1-0,75=0,25 mol 0,25 ×100% = 50% Chọn C 0,5 Bài 4: (Đề TSĐH KB năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 anken có khả cộng HBr cho sản phẩm hữu Tỉ khối X so với H 9,1 Đun nóng X có xúc tác Ni, sau phản ứng xảy hoàn tồn, thu hỗn hợp khí Y khơng làm màu nước brom; tỉ khối Y so với H 13 Công thức cấu tạo anken A CH3-CH=CH-CH3 B CH2=CH-CH2-CH3 C CH2=C(CH3)2 D CH2=CH2 Bài giải: M X = 9,1.2 = 18,2; M Y = 13.2 = 26 Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br2 nên Y khơng có anken Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X mol mX = 18,2gam Dựa vào [3] [6] ta có: 18,2 n Y 18,2 = n Y = n H2 (X) = = 0,7mol 26 26 nanken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n × 0,3 + 2× 0,7 = 18,2 n = CTPT: C4H8 Vì cộng HBr cho sản phẩm hữu nên chọn A -8- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ MỘT SỐ BÀI TẬP TƯƠNG TỰ a Tự luận Bài 1: (Bài 6.10 trang 43 sách tập Hố 11) Hỗn hợp khí A chứa H2 anken Tỉ khối A H2 6,0 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp B khơng làm màu nước brom có tỉ khối H 8,0 Xác định công thức phân tử phần trăm thể tích chất hỗn hợp A hỗn hợp B ĐS: Hỗn hợp A: C3H6 (25,00%); H2 (75,00%) Hỗn hợp B: C3H8 ( 33%); H2 (67%) Bài 2: (Bài 6.11 trang 43 sách tập Hố 11) Hỗn hợp khí A chứa H2 hai anken dãy đồng đẳng Tỉ khối A H2 8,26 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp B khơng làm màu nước brom có tỉ khối H 11,80 Xác định công thức phân tử phần trăm thể tích chất hỗn hợp A hỗn hợp B ĐS: Hỗn hợp A: C3H6 (12%); C4H8 (18%); H2 (17%) Hỗn hợp B: C3H8 (17%); C4H10 (26%); H2 (57%) Bài 3: Cho hỗn hợp X gồm etilen H có tỉ khối so với H2 4,25 Dẫn X qua bột Ni nung nóng (hiệu suất phản ứng hiđro hoá anken 75%), thu hỗn hợp Y Tính tỉ khối Y so với H2 Các thể tích khí đo đktc ĐS: d Y/H2 = 5,23 b Trắc nghệm Bài 4: Cho 22,4 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CH 4, C2H4, C2H2 H2 có tỉ khối H2 7,3 chậm qua ống sứ đựng bột Niken nung nóng ta thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối H 73/6 Cho hỗn hợp khí Y di chậm qua bình nước Brom dư ta thấy có 10,08 lít (đktc) khí Z có tỉ khối H2 12 khối lượng bình đựng Brom tăng thêm A 3,8 gam B 2,0 gam C 7,2 gam D 1,9 gam Bài 5: Cho 22,4 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CH 4, C2H4, C2H2 H2 có tỉ khối H2 7,3 chậm qua ống sứ đựng bột Niken nung nóng ta thu -9- TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ hỗn hợp khí Y có tỉ khối H 73/6 Khối lượng hỗn hợp khí Y A 1,46 gam B 14,6 gam C 7,3 gam D 3,65 gam Bài 6: Một hỗn hợp khí X gồm Ankin A H tích 15,68 lít Cho X qua Ni nung nóng, phản ứng hồn tồn cho hỗn hợp khí Y tích 6,72 lít (trong Y có H2 dư) Thể tích A X thể tích H dư (các thể tích đo điều kiện tiêu chuẩn) A 2,24 lít 4,48 lít B 3,36 lít 3,36 lít C 1,12 lít 5,60 lít D 4,48 lít 2,24 lít C KẾT LUẬN Trên hướng dẫn mang tính định hướng để em học sinh lớp 11 tìm thấy hướng tập viết đồng phân ankan hợp chất hữu Trong trình thực chuyên đề nhận thấy, vận dụng phương pháp toán cộng hiđro vào liên kết pi anken giúp cho trình giảng dạy học tập mơn hố học thuận lợi nhiều q trình giải tốn ta khơng cần phải lập phương trình tốn học (vốn điểm yếu học sinh) mà nhanh chóng tìm kết đúng, đặc biệt dạng câu hỏi TNKQ mà dạng tốn đặt Ngồi việc vận dụng phương pháp giải học sinh cần có tư hoá học cần thiết khác vận dụng nhuần nhuyễn định luật hoá học, biết phân tích hệ số cân phản ứng ứng dụng việc giải nhanh tốn hố học mơí giúp ta dễ dàng đến kết cách ngắn Khi việc kiểm tra, đánh giá học sinh chuyển sang hình thức kiểm tra TNKQ, tơi nhận thấy, q trình tự học, học sinh tự tìm tịi, phát nhiều phương pháp khác giải tập hoá học Giúp cho niềm hứng thú, say mê học tập học sinh phát huy - 10 - TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ Chân thành cảm ơn ! Duyệt BGH Duyệt tổ CM Ngày tháng 12 năm 2017 Người thực Lâm Văn Thạch - 11 - TRƯỜNG THPT TÂN PHONG - TỔ KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHUYÊN ĐỀ - 12 - ... + H Cn H 2n+2 t0 Ví i: nanken ph¶n øng=nH 2ph¶n øng (a+b) .h Chú ý: Khơng thể dùng phương pháp anken không cộng H với hiệu suất BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: H? ??n h? ??p khí X chứa H2 anken Tỉ khối... thành h? ??n h? ??p B khơng làm màu nước brom có tỉ khối H 11,80 Xác định công thức phân tử phần trăm thể tích chất h? ??n h? ??p A h? ??n h? ??p B ĐS: H? ??n h? ??p A: C 3H6 (12%); C 4H8 (18%); H2 (17%) H? ??n h? ??p B: C 3H8 ... chứa H2 anken Tỉ khối A H2 6,0 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni biến thành h? ??n h? ??p B không làm màu nước brom có tỉ khối H 8,0 Xác định cơng thức phân tử phần trăm thể tích chất h? ??n h? ??p A h? ??n h? ??p