(SKKN HAY NHẤT) phân loại và rèn kĩ năng giải bài toán lập công thức hóa học hợp chất hữu cơ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI MÃ SKKN (Dùng cho HĐ chấm Sở) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: PHÂN LOẠI VÀ RÈN KĨ NĂNG GIẢI BÀI TỐN LẬP CƠNG THỨC HĨA HỌC HỢP CHẤT HỮU CƠ Lĩnh vực : Hóa học Cấp học : THCS Tài liệu kèm theo : Đĩa CD NĂM HỌC: 2016 – 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC PHẦN THỨ NHẤT ĐẶT VẤN ĐỀ I Cơ sở lí luận II Cơ sở thực tiễn PHẦN THỨ HAI GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Khảo sát thực tiễn: Những biện pháp thực PHẦN THỨ BA 28 KẾT LUẬN 28 I Kết thực 28 II Bài học kinh nghiệm 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu PHẦN THỨ NHẤT ĐẶT VẤN ĐỀ I Cơ sở lí luận Mơn hóa học mơn học có vị trí quan trọng nhà trường trung học sở, cung cấp cho học sinh kiến thức có hệ thống tương đối tồn diện lĩnh vực hóa học, góp phần vào việc phát triển tư khoa học cho học sinh, rèn cho học sinh tác phong bản: tỉ mỉ, cẩn thận, tiết kiệm, đoàn kết, hợp tác, giúp xây dựng cho em giới quan khoa học từ tạo cho em đầy đủ phẩm chất người lao động đại, biết nghiên cứu để tạo chất đáp ứng nhu cầu ngày cao tiến khoa học công nghệ Thế kỷ 21 với kinh tế tri thức đòi hỏi người muốn tồn phải học, học suốt đời Vì lực học tập người phải nâng lên mạnh mẽ nhờ vào trước hết người học biết “Học cách học” người dạy biết “Dạy cách học” Như thầy giáo phải “Thầy dạy việc học, chuyên gia việc học” Ngày dạy cách học trở thành mục tiêu đào tạo, không giải pháp nâng cao chất lượng hiệu đào tạo Trong xã hội phát triển nhanh theo chế thị trường, cạnh tranh gay gắt việc phát sớm, giải nhanh, sáng tạo hợp lý vấn đề nảy sinh thực tiễn lực đảm bảo thành đạt học tập sống Vì vậy, tập cho học sinh biết phát hiện, đưa giải vấn đề gặp phải học tập, sống cá nhân, gia đình cộng đồng, khơng có ý nghĩa phương pháp dạy học mà đặt mục tiêu giáo dục đào tạo Mặt khác, để thực tốt việc đổi kiểm tra đánh giá kết học tập học sinh, Bộ Giáo dục Đào tạo chủ trương áp dụng hình thức trắc nghiệm khách quan kiểm tra thi cử Trắc nghiệm khách quan phương pháp kiểm tra kiến thức xác khách quan Thơng qua 1/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu câu hỏi tập trắc nghiệm em học sinh có dịp củng cố khắc sâu kiến thức học sách giáo khoa, đồng thời giúp thầy trị điều chỉnh việc dạy học nhằm đạt kết cao II Cơ sở thực tiễn - Mơn hóa học mơn học với học sinh Trung học sở Thực tế qua giảng dạy mơn hố học bậc trung học sở cho thấy : - Học sinh chưa nắm định luật, khái niệm hoá học, chưa hiểu đầy đủ ý nghĩa định tính định lượng ký hiệu, cơng thức phương trình hố học - Nhiều học sinh chưa biết cách giải tập hố học, lí học sinh chưa nắm phương pháp chung để giải thiếu kĩ tính tốn Tuy nhiên chưa đủ kết luận học sinh khơng biết hố học, mà cịn ngun nhân khác, khiến phần lớn học sinh giải tập thường cảm thấy khó khăn lúng túng - Các kỹ xác định hố trị, lập cơng thức phương trình hố học cịn yếu chậm - Chưa quan tâm mức phổ biến rèn luyện Do đó, học sinh có khả giải tập nhỏ song lồng ghép vào tập hố học hồn chỉnh lúng túng, phương hướng cách giải - Câu hỏi tập giáo viên đưa ra, chưa đủ kích thích tư học sinh, chưa tạo tình giúp học sinh phát giải vấn đề Là giáo viên dạy mơn hố học hẳn hiểu mơn hố mơn khó học sinh bậc trung học sở Số tiết phân bố chương trình cịn song u cầu lượng kiến thức lại nhiều rộng, lượng tập phong phú đa dạng lại chưa phân dạng loại tập chưa nêu lên cách thiết lập phương pháp giải cụ thể cho dạng toán Đó khó cho người học nội dung mà giáo viên dạy hoá phải trăn 2/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải toán lập cơng thức hóa học hợp chất hữu trở tìm tòi, biên soạn nội dung giảng dạy làm để học sinh rèn luyện kỹ giải tốt dạng tập theo yêu cầu chương trình Trong năm học trước tiến hành biên soạn dạng tập hố vơ áp dụng vào giảng dạy trường bước đầu đem lại kết khả quan Trong dạng tập hoá vơ hố học hữu bậc THCS có điểm chung gần giống khác dạng tốn lập cơng thức phân tử hợp chất hữu dạng tốn khó học sinh lớp 9, sách tập lại không thiết lập cách giải cho dạng cụ thể q trình khảo sát cuối năm, tơi nhận thấy hầu hết học sinh lớp yếu dạng toán này, qua khảo sát cuối năm gần 70% học sinh không làm tập dạng xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ, lý mà tơi chọn nội dung đề tài :" Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu ” áp dụng thành công vào giảng dạy năm học 3/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu PHẦN THỨ HAI GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Khảo sát thực tiễn: Khảo sát chất lượng vào cuối tháng 3/2017 với 47 học sinh lớp * Nội dung : thực tập lập công thức hợp chất hữu * Thời gian : 45 phút kết sau: Số lượng Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém 47 10 10 10 11 % 21,28% 21,28% 21,28% 12,76% 23,4% - Từ nguyên nhân năm hoc 2016-2017 lại bắt tay vào việc tiến hành nghiên cứu phân loại dạng tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, kinh nghiệm kiến thức thân, kết hợp với kiến thức từ sách tham khảo tiến hành biên soạn nội dung, nhằm tìm biện pháp thích hợp chọn nội dung phù hợp việc giảng dạy nội dung biên soạn tiến hành khảo sát thăm dò nguyện vọng học sinh kết sau: - Học sinh biết làm toán lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ: 26% - Học sinh khơng biết làm tốn lập cơng thức phân tử hợp chất hữu cơ: 74% Trong đó: * 26% thích học mơn hố dễ hiểu * 12% khơng thích học q khó * 17% khơng hiểu * 25% thiết lập cách giải * 20% cho mơn Hố q khó, mau qn - Qua kết cho thấy HS không làm chủ yếu không hiểu bài, phân loại dạng tập phương pháp giải dạng tập Đó ngun nhân tơi tiến hành biên soạn thực đề tài Những biện pháp thực Trong trình dạy học nhận thấy để lập công thức phân tử hợp chất hữu trước hết học sinh cần hiểu hợp chất hữu gì? Hiđrocacbon 4/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu gì? Dẫn xuất hiđrocacbon gì? Khi đốt hợp chất hữu sản phẩm thường chất nào? Các em cần hiểu: - Hợp chất hữu hợp chất C (trừ CO; CO2; H2CO3; muối cacbonat ) - Hiđrocacbon hợp chất gồm C H - Dẫn xuất hiđrocacbon hợp chất ngồi C, H cịn có ngun tố khác: O,N Như xác định thành phần định tính hợp chất việc lập cơng thức phân tử cịn dựa vào thành phần định lượng Sau số dạng tập cụ thể qua hệ thống nên hệ thống tư , khai thác kiện, sử dụng kiến thức để giải tập DẠNG 1: LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ DỰA VÀO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ VÀ BIẾT KHỐI LƯỢNG MOL CỦA HỢP CHẤT Bài tốn 1: Phân tích hợp chất hữu A, có chứa nguyên tố C, H, O Trong thành phần % khối lượng C 60% H 13,33% Xác định công thức phân tử A biết khối lượng mol A 60 gam *Phân tích tốn: - Ở tốn chưa biết % O Vậy làm để tìm %O - Có % ngun tố sử dụng cách để tìm cơng thức A * Bài giải: Phần trăm khối lượng nguyên tố O hợp chất A là: %O = 100% - (60% + 13,33%) =26,66% Gọi công thức phân tử A CxHyOz (x, y,z  Z+) Ta có tỉ lệ: y 16.z 12.x 60 = = = 13,33 26,67 100 60  x= 60.60 =3 100.12 5/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu y= 60.13,33 =8 100 z= 60.26,67 =1 100.16 Vậy công thức phân tử A là: C3H8O Có thể hướng dẫn học sinh giải cách khác: Công thức tổng quát: CxH yOz (x, y,z  Z+) Ta có: x:y:z= %C %H %O 60 13,33 26,67 = = = : : = 3: 8:1 MC MH MO 12 16 Cơng thức A có dạng (C3H8O)n Ta có MA = 60  60n = 60  n= Vậy công thức phân tử A C3H8O Bài tốn 2: Khi phân tích hợp chất hữu A thấy: Cứ 2,1 phần khối lượng C lại có 2,8 phần khối lượng O 0,35 phần khối lượng H Hãy xác định công thức phân tử A, biết gam A đktc chiếm thể tích 0,3733 lít * Phân tích tốn : - Ở này, muốn tính khối lượng mol chất chưa biết phải dựa vào kiện để tính? M= m n mà n = V 22,4 - Cách giải tương tự 1, thay % khối lượng * Bài giải: Gọi công thức phân tử A là: CxHyOz (x, y,z  Z+) Ta có: x:y:z= 2,1 0,35 2,8 : : = 0,175 : 0,35 : 0,175 = 1: 2: 12 16 Công thức phân tử đơn giản A : CH2O Khối lượng mol A là: MA = 1.22,4 = 60(g) 0,3733 6/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu  Cơng thức phân tử A có dạng: (CH2O)2 = 60  30n = 60  n = Vậy công thức phân tử A C2H4O2 * Nhận xét: Ở ẩn khối lượng mol M, học sinh nhớ lại cơng thức tính M DẠNG 2: BÀI TỐN ĐỐT LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐÓ BIẾT LƯỢNG CHẤT ĐEM ĐỐT, KHỐI LƯỢNG CHẤT SẢN PHẨM VÀ KHỐI LƯỢNG MOL CỦA CHẤT HỮU CƠ Bài tốn 1: Đốt cháy hồn toàn 1,44 gam chất hữu A Sau phản ứng thu 2,24 lít khí CO2(đo đktc) 2,16 gam H2O Tìm cơng thức phân tử A biết 0,01 gam chất A đktc chiếm 3,1ml * Phân tích tốn: - Một hợp chất hữu đốt cháy cho sản phẩm CO2 H 2O giúp ta suy điều gì? (Giúp biết thành phần định tính hợp chất hay công thức tổng quát Điều khẳng định phải dựa vào số liệu tính tốn- thành phần định lượng.) - Từ tìm cơng thức đơn giản hợp chất A - Dữ liệu 0,01 gam A(đktc) có V = 3,1ml =0,0031(l) giúp ta tính đại lượng nào? (Tìm MA từ tìm cơng thức phân tử hợp chất A) - Sau phân tích xong giáo viên giúp học sinh lập sơ đồ: t0 A + O2  CO2 + H2O nC = nCO  mC = nC MC nH = 2nH2O  mH = nH MH  mC + mH = mA  A gồm C H Nếu mC + mH < mA A gồm C, H O Từ V  nA = V m mA = 0,01(g) ta tính MA = 22,4 n 7/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu * Bài giải: Số mol CO2 H2O là: n CO = V 22,4 n H 2O = m = M = 2,24 = 0,1mol 22,4 2,16 = 0,12mol 18 Số mol C H có CO2 H2O là: nC = n CO2 = 0,1mol n H = n H O = 0.12 = 0,24mol Khối lượg C H có A là: mC = nC MC = 0,24 = 0,24(g) Ta có: mC + mH = 1,2 + 0,24 = 1,44(g) = mA Vậy A Hiđrocacbon có cơng thức tổng qt là: CxHy (x, y  Z+) Ta có: x : y = nC : nH = 0,1 : 0,24 = : 12  Công thức đơn giản A C5H 12 Ta lại có: nA = m V 0,01.22,4 m.22,4 mà MA = A = = = 72(g) nA V 22,4 0,0031 Khi cơng thức phân tử A có dang: (C5H12)n = 72  72n = 72  n=1 Vậy công thức phân tử A C5H12 *Nhận xét: Dạng toán đơn giản biết khối lượng chất sản phẩm M Nhưng toán ẩn M chưa biết nên học sinh thường hay lúng túng Bài toán đưa cách xác định giá tri M Bài tốn 2: Đốt cháy hồn tồn 5,8 gam hợp chất hữu X Sau phản ứng thu 8,96 lít khí CO2 (đo đktc) 9g H2O Tìm cơng thức phân tử X Biết tỉ khối X so với khí H2 29 8/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu Công thức tổng quát X là: CxH y (x, y  Z+) Ta có: x : y = nC : nH = 0,3 : 0,6 = : Công thức đơn giản X là: CH2 Theo đầu ta có: Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất: VX = VN  nX = Mà mX = mH  MX = 5 M N2 n N2 =  mX mN = MX MN 2 28= 70(g) Cơng thức X có dạng là: (CH2)n  (CH2)n= 70  14n = 70  n =5 Vậy công thức phân tử X :C5H10 * Nhận xét: Ở ẩn giá trị sản phẩm dựa vào phương trình phản ứng cho sản phẩm tạo ta xác dịnh khối lượng sản phẩm Giá trị M ẩn dựa vào đầu ta xác định M đưa toán dạng mà học sinh biết cách làm Bài tốn 2: Đốt cháy hồn tồn gam hợp chất hữu A dẫn sản phẩm vào bình chứa H2SO4 đặc bình chứa dung dịch Ca(OH)2dư Sau phản ứng thấy khối lượng bình tăng thêm 3,6 gam, bình thu 20 gam chất kết tủa Tìm cơng thức phân tử A Biết tỉ khối A với H2 30 * Phân tích tốn: - H2SO4 đặc có tính chất gì? Khối lượng tăng bình khối lượng chất nào? (Ở khối lượng nước tính theo khối tăng bình chứa H2SO4 đặc H2SO4 đặc háo nước Từ tính nH 2O  nH mH ) - Kết tủa tạo thành phản ứng CO2 với dung dịch Ca(OH)2 Từ khối lượng kết tủa tính số mol CO2, từ tính mC mH biết nguyên tố tạo A 15/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu - Dữ liệu dA/H2 = 30 cho ta biết điều gì? ( Tính MA = d M H ) - Tiếp tục giải dạng * Bài giải: Phương trình phản ứng xảy ra: A + O2  CO2 + H2O (1) H2SO + nH2O  H2SO4 nH2O (2) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O (3) Khối lượng bình tăng H2SO4 hút nước  m H 2O = 3,6(g)  n H 2O =  nH  mH = m 3,6 = = 0,2(mol) M 18 = n H 2O =2 0,2 =0,4(mol) nH M H = 0,4 = 0,4(g) Số mol CaCO3 là: nCaCO3 = 20 m = = 0,2(mol) 100 M Theo phương trình phản ứng (3) ta có: n CO2 = nCaCO3 = 0,2(mol)  nC = nCO2 = 0,2(mol) Ta có:  m c = 0,2 12 =2,4(g) mC + mH = 2,4 + 0,4 = 2,8(g) < mA = 6g  A dẫn suất Hiđrocacbon, phân tử gồm C,H,O mO = mA – (mC + mH) = – 2,8 = 3,2(g)  nO = m 3,2 = = 0,2(mol) M 16 Vậy công thức tổng quát A là: CxH yOz (x, y, z  Z+) Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,4 : 0,2 = :2 :1 Công thức đơn giản A là: CH2O Khối lượng mol A là: MA = d M H = 30 = 60(g) 16/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu Cơng thức phân tử A có dạng: (CH2O)n  (CH 2O)n = 60  n = Vậy công thức phân tử A là: C2H4O2 *Nhận xét: Ở ẩn giá trị sản phẩm học sinh dựa vào kiến thức học để tìm ẩn đưa toán đưa toán dạng mà học sinh biết cách làm DẠNG 5: LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HIĐROCACBON DỰA VÀO PHẢN ỨNG HĨA HỌC ĐẶC TRƯNG Bài tốn 1: Cho 0.728 lít hỗn hợp gồm hidrocacbon qua dung dịch nước brom lấy dư thấy có 2g brom phản ứng cịn 0.448 lít khí ngồi Đốt cháy hồn tồn 0.725 lít hỗn hợp khí cho tồn sản phẩm cháy qua bình đựng H2SO4 đặc, sau qua bình đựng dung dịch nước vôi lấy dư thấy xuất 7,75g kết tủa Tìm cơng thức phân tử hidrocacbon Các thể tích khí đo điều kiện tiêu chuẩn *Phân tích tốn : - Hỗn hợp hidrocacbon + dung dịch nước brom  Khí bị giữ lại thuộc hidrocacbon ? ( Hidrocacbon chưa no )  Khí qua thuộc hidrocacbon ? (Hidrocacbon no ) - Để khẳng định hidrocacbon chưa no thuộc loại ta phải làm gì?dựa vào đâu ? (lập tỉ lệ số mol hidrocacbon không no brom tham gia phản ứng , từ xác định hidrocacbon thuộc loại elylen hay axetylen) - đốt cháy hỗn hợp, sản phẩm thu CO2 H2O )2 CO2 H2O HSO đ  H2O bị giữ lại, CO Ca (OH    CaCO Khối lượng kết tủa biết  tìm số mol kết tủa  số mol khí CO2 sinh phản ứng đốt cháy hidrocacbon  từ tìm mối liên hệ số nguyên tử cacbon phân tử *Bài giải : Hidrocacbon không phản ứng với dung dịch nước brom(đi qua dung dịch nước brom )thuộc loại hidrocacbon có cơng thức chung là: CnH 2n + (n  1) 17/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu nCn H n  = 0,448(l)  nC n H n  = V 0,448 = = 0,02(mol) 22,4 22,4 Hiđrocacbon có phản ứng với dung dịch brom ( bị giữ lại) thuộc loại hiđrocacbon chưa no Ta có: nhiddrocacbon chưa no = nBr2 = V 0,728  0,448 = = 0,0125(mol) 22,4 22,4 m = = 0,0125(mol) M 160  nhiddrocacbon chưa no : nBr2 = :1  Hiđrocacbon chưa no có công thức: CmH 2m(m  2) Phản ứng đôt cháy: CnH 2n + + CmH2m + 3n  t 0c O  nCO + (n +1) H2O (1) 3m t 0c O2  mCO2 + m H2O CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O (2) (3) Số mol CaCO3 tạo thành phản ứng (3) là: nCaCO3 = m 7,75 = = 0,0775(mol) M 100 Theo phương tình (3) ta có: n CO = nCaCO3 = 0,0775(mol) Mà nCO2 (1) +nCO2 (2) = nCO (3) Ta có nC n H n  = V 0,448 = = 0,02(mol) 22,4 22,4 nCm H m = 0,0125(mol) Theo phương trình (1) ta có nCO2 = 0,02 n Theo phương trình (2) ta có n CO2 = 0,0125 m  0,02 n + 0,0125 m = 0,0775  8n + 5m = 31 18/29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân loại rèn kĩ giải tốn lập cơng thức hóa học hợp chất hữu  m= 31  8n Ta có bảng giá trị: n M 4,6 1,4