Skkn kết hợp phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa trong giải toán chất béo

SKKN Hướng dẫn HS lớp 12 xác định công thức cấu tạo của muối CxHyOzNt SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT LÊ LỢI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG ĐẲNG[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT LÊ LỢI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI KẾT HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG ĐẲNG HÓA VÀ PHƯƠNG PHÁP THỦY PHÂN HÓA TRONG GIẢI TOÁN CHẤT BÉO Người thực hiện: Lê Thị Thủy Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực : Hóa học THANH HĨA NĂM 2022 MỤC LỤC skkn PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài: 1 Mục đích nghiên cứu: 1 Đối tượng nghiên cứu: 1.4 Phương pháp nghiên cứu: .1 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận: .3 2.2 Thực trạng vấn đề: 2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề: 2.4 Hiệu sáng kiến 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 skkn PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Bài toán este, đó có chất béo toán quan trọng, phổ biến Cách giải những bài toán này đề cập tài liệu tham khảo với nhiều cách giải khác Tuy nhiên, có phương pháp hiệu giải phần lớn tập dạng phương pháp thủy phân Với việc sử dụng phương pháp này, toán chất béo giải cách ngắn gọn đơn giản Ba năm học gần đây, bài toán chất béo xuất hiện nhiều, với nội dung khá phong phú, nhận thấy những bài tập này tâm lý chung học sinh ngại lúng túng Với mong muốn giúp em học sinh lớp 12 thay đổi tâm lý gặp toán về chất béo có cách tiếp cận, giải tốn cách nhẹ nhàng, tơi tập trung khai thác giải toán chất béo phương pháp thủy phân hóa kết hợp với phương pháp đồng đẳng hóa Từ lý tôi mạnh dạn chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “Kết hợp phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa giải toán chất béo” Phương pháp này cũng có thể mở rộng cho bài toán este đơn chức, đa chức khác Tôi hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho việc học tập học sinh lớp 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp 1.2 Mục đích nghiên cứu Để hình thành kỹ làm toán chất béo giáo viên phải rèn luyện cho học sinh tư định hướng đứng trước tốn khả phân tích đề Khi sử dụng “phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa ” để giải toán chất béo tiết kiệm nhiều thời gian, học sinh nhanh chóng xác việc lựa chọn đáp án viết nhiều phương trình hóa học khơng phải thực phép toán phức tạp, dễ nhầm lẫn Thay vào học sinh phải sử dụng mợt sớ định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và phép toán đơn giản Trên sở tìm hiểu lý luận thực tiễn, đề tài xây dựng sử dụng hệ thống toán chất béo, giúp học sinh định hướng, nắm vững cách giải tập liên quan 1.3 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu phản ứng thủy phân chất béo Từ tìm phương pháp giải cho phù hợp Đề tài trực tiếp áp dụng lớp 12A2 và 12A6 trường trung học phổ thông trực tiếp giảng dạy 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết Khi nghiên cứu đề tài này, sử dụng số phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu phương pháp giải tốn hóa học skkn - Nghiên cứu sách giáo khoa, loại sách tham khảo để tìm khái niệm, tính chất của chất béo - Nghiên cứu đề thi đại học, đề thi trung học phổ thông Quốc gia, thi tớt nghiệp năm có liên quan đến toán chất béo Để rút số nhận xét phương pháp giúp học sinh giải toán liên quan tới chất béo 1.4.2 Phương pháp  điều tra thực tế, thu thập thông tin Thông qua việc dạy học mơn Hóa học lớp 12 trung học phổ thông, tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi đề tài Đó giúp học sinh rút số nhận xét phương pháp giải toán liên quan tới chất béo 1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu Tiến hành dạy học kiểm tra khả ứng dụng học sinh nhằm bước đầu minh chứng cho khả giải toán thực tế liên quan tới chất béo Nghiên cứu định tính: Mơ tả, giải thích hành vi học tập của học sinh khi  giảng dạy theo kế hoạch bài học được thiết kế trong đề tài Nghiên cứu định lượng: Thu thập, tổng hợp kết quả bài kiểm tra để xem  xét  hiệu quả việc sử dụng các phương án giải quyết vấn đề vào dạy học.  skkn NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Chất béo Khái niệm: * Chất béo là este của glixerol và axit béo, gọi chung là triglixerit hay là triaxylglixerol - Glixerol + Công thức phân tử: C3H8O3 + Công thức cấu tạo thu gọn: C3H5(OH)3 - Axit béo: Là axit đơn chức có mạch cacbon dài không phân nhánh Các axit béo thường có chất béo là + Axit stearic: CH3[CH2]16COOH hay C17H35COOH ( axit béo no) + Axit panmitic: CH3[CH2]14COOH hay C15H31COOH ( axit béo no) + Axit oleic: cis-CH3[CH2]7CH= CH[CH2]7COOH hay C17H33COOH ( axit béo không no) - Công thức cấu tạo chung của chất béo: ( đó R1, R2, R3 là gốc hiđrocacbon, có thể giống hoặc khác nhau) Thí dụ: (C17H35COO)3C3H5 : tristearoylglixerol( tristearin) (C17H33COO)3C3H5 : trioleoylglixerol( triolein) (C15H31COO)3C3H5 : tripanmitoylglixerol( tripanmitin) Tính chất hóa học: Mang tính chất của este nói chung tham gia phản ứng thủy phân môi trường axit, phản ứng xà phòng hóa và phản ứng ở gốc hiđrocacbon - Phản ứng thủy phân môi trường axit Đun chất béo, thí dụ tristearin với dung dịch axit H2SO4 loãng sẽ xảy phản ứng thủy phân: (C17H35COO)3C3H5 + 3H2O 3C17H35COOH + C3H5(OH)3 tristearin axit stearic glixerol - Phản ứng xà phòng hóa Đun sôi nhẹ chất béo, thí dụ tristearin với dung dịch NaOH khoảng 30 phút đồng thời khuấy đều ta thu được hỗn hợp glixerol và muối của axit béo: (C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH 3C17H35COONa + C3H5(OH)3 tristearin natri stearat glixerol - Phản ứng cộng hiđro của chất béo lỏng( phân tử có gốc hiđrocacbon không no) Khi đun chất béo lỏng, thí dụ triolein (C17H33COO)3C3H5 nồi kín rồi sục dòng khí H2( xúc tác Ni), sau đó để nguội, thu được khối chất rắn là tristearin đã xảy phản ứng: (C17H33COO)3C3H5 (lỏng) +3H2 (C17H35COO)3C3H5 ( rắn) 2.1.2 Phương pháp thủy phân hóa là gì? skkn Bản chất của phương pháp thủy phân hóa là thêm H2O vào một este hay hỗn hợp este để qui este về axit và ancol tương ứng tạo este Bởi vì phản ứng thủy phân: este + H2O axit + ancol Nên có thể coi: este = axit + ancol - H2O Nói cách khác, gặp bài toán một este hay hỗn hợp este ta qui đổi về hỗn hợp gồm H2O; axit và ancol tương ứng tạo este Phương pháp này cũng đúng với hỗn hợp este và axit, ancol tạo thành este Chúng ta hoàn toàn yên tâm với cách làm này tham khảo ví dụ sau: Hỗn hợp X gồm: RCOOH a mol R OH b mol RCOOR d mol Khi thủy phân X dung dịch NaOH ta thu được (a +d) mol RCOONa Nếu dùng phương pháp thủy phân hóa ta có thể tách RCOOR1 thành: RCOOH + R1OH + H2O , đó X trở thành X1 X1 gồm: RCOOH a mol R OH b mol RCOOH + R1OH + H2O d mol d mol d mol hay X gồm: RCOOH (a + d) mol R OH ( b + d) mol H2O d mol Dễ dàng nhận thấy, thủy phân X1 dung dịch NaOH ta cũng thu được (a +d) mol RCOONa Như vậy sử dụng hỗn hợp X và X1 để tính toán là hoàn toàn tương đương ( trường hợp phản ứng thủy phân, phản ứng đốt cháy) 2.1.3 Phương pháp đờng đẳng hóa là gì? Đồng đẳng hóa phương pháp chuyển chất cùng dãy đồng đẳng thành chất đơn giản nhất( chất đầu dãy đồng đẳng) CH2.  Thí dụ: Cho hỗn hợp C17H35COOH và C15H31COOH Đây là hai axit no đơn chức mạch hở, dựa vào phương pháp đồng đẳng hóa ta chuyển hỗn hợp thành HCOOH và CH2 2.1.4 Kết hợp phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa giải toán chất béo Nêu tách biệt phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa giải toán este nói chung và chất béo nói riêng thì rất khó Thực tế cho thấy, sự kết hợp hai phương pháp này sẽ tạo hiệu quả cao Thí dụ: Cho hỗn hợp A gồm C17H35COOH; C15H31COOH và tri stearin - Theo phương pháp thủy phân hóa, người ta chuyển hỗn hợp về C17H35COOH; C15H31COOH ; H2O và glixerol - Dựa vào phương pháp đồng đẳng hóa ta chuyển hỗn hợp axit thành HCOOH và CH2 Cuối cùng A được chuyển về HCOOH; CH2; H2O và glixerol 2.1.5 Các định luật bảo toàn thường sử dụng      - Bảo toàn khối lượng skkn     - Bảo toàn nguyên tố 2.2 Thực trạng vấn đề trước nghiên cứu sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Thực trạng học sinh Nhiều học sinh có kiến thức vững vàng kì thi gặp mợt sớ bài tập về chất béo, đặc biệt là hỗn hợp chất béo và axit béo không giải được hoặc cũng có học sinh hôm chính các em giải được bài toán chất béo, ngày mai gặp đề bài khác một tí là các em lại thấy rất khó nên không đạt điểm cao mong muốn Nguyên nhân là các em giải tập hóa học theo cách truyền thống, làm nhiều thời gian, không tìm được cho mình một phương pháp tổng quát nên bế tắc giải toán, từ không tạo hiệu cao việc làm thi trắc nghiệm 2.2.2 Thực trạng giáo viên Tiếp cận với loại toán này, vấn đề khó khăn giáo viên phổ thông Đây hướng tiếp cận địi hỏi phải có kiến thức sâu rộng, linh hoạt Phải biết kết hợp nhiều phương pháp để tạo một chiếc chìa khóa đủ mạnh để “mở cửa ” tất cả bài toán chất béo Đổi tư phương pháp giảỉ toán theo xu hướng mới là tất yếu, người giáo viên thiết phải trọng 2.3 Các giải pháp thực 2.3.1 Hướng dẫn học sinh kết hợp phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa giải toán chất béo Khi gặp toán chất béo hoặc hỗn hợp chất béo và axit béo ta có thể nghĩ tới kết hợp phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa giải toán Bất kì một chất béo nào ta cũng qui về glixerol, axit béo và H 2O Tuy nhiên vì H2O ta gắn thêm vào nên số mol luôn nhỏ 0( âm) Tùy thuộc axit béo là no hay không no để ta sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa : - Nếu axit béo ( hoặc hỗn hợp axit béo) là no thì ta qui axit thành HCOOH và CH2 - Nếu axit béo( hoặc hỗn hợp axit béo) là không no thì ta qui axit thành HCOOH ; CH2 và H2 Lúc đó số số mol H2 đương nhiên nhỏ 0( âm) Lưu ý : + Số mol H2 có thể đề bài cho sẵn Nếu không cho sẵn ta để dưới dạng ẩn Cũng nên nhớ rằng: Số mol H2 có quan hệ với số mol muối hoặc số mol Br (đã cho sẵn) + Số mol HCOOH bằng số mol muối tạo bởi RCOOH + Số mol glixerol ; H2O ; HCOOH có mối quan hệ theo phương trình hóa học (RCOO)3C3H5 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3 a mol 3a mol 3a mol a mol Tuy nhiên, nếu hỗn hợp gồm chất béo và axit béo thì số mol RCOOH không còn là 3a mol + Số mol HCOOH và số mol CH2 có quan hệ với sở bảo toàn nguyên tố cacbon Thí dụ: Cho m gam hỗn hợp X gồm triglixerit tác dụng với dung dịch NaOH skkn (vừa đủ), thu hỗn hợp muối Y gồm C17HxCOONa, C17HyCOONa C15H31COONa (có tỉ lệ mol tương ứng : : 1) Gọi số mol các muối Y lần lượt là 3x; 2x và x( tỉ lệ số mol 3:2:1) Nên tổng số mol muối là 6x số mol HCOOH là 6x Tổng số mol C muối là 17 3x +17 2x + 15.x = 100x Số mol C HCOOH là 6x Về mặt lý thuyết, thành phần của muối gồm HCOOH và CH2 Theo định luật bảo toàn nguyên tố thì số mol CH2 = 100x – 6x = 94x(mol) Căn cứ vào lập luận ta có thể chuyển hỗn hợp X về hỗn hợp X1 sau: HCOOH 6x mol CH2 94x mol C3H5(OH)3 2x mol( vì bằng 1/3 số mol muối) H2O 6x mol( dựa vào quan hệ PTHH) H2 y mol Qua thí dụ ta thấy rõ ràng dùng hỗn hợp X rất khó hình dung để giải toán, sau dùng phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa ta đã chuyển X về X1 gồm các thành phần rất cụ thể mà chỉ có ẩn x và y Chắc chắn việc giải toán trở nên đơn giản 2.3.2 Hướng dẫn học sinh sử dụng định luật bảo toàn giải toán Như mục 2.3.1 chúng ta đã sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố để tìm số mol CH2 theo số mol muối và sớ mol HCOOH Định ḷt bảo tồn ngun tố còn sử dụng nhiều quá trình giải toán, đặc biệt là phản ứng đốt cháy chất béo Định luật bảo toàn khối lượng được sử dụng trường hợp chuyển đổi hỗn hợp X thành hỗn hợp X1( thí dụ ở mục 2.3.1) thì mX = mX 2.3.3 Hướng dẫn học sinh giải toán Giáo viên hướng dẫn học sinh gặp bài toán chất béo hoặc hỗn hợp chất béo và axit béo thì : Bước 1: Đọc kĩ đề để sơ đồ hóa tốn, bước này khá quan trọng, phải nhìn tởng quan xem hỗn hợp đã cho có gì đặc biệt không,… Bước 2: Sử dụng phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa để chuyển chất hay hỗn hợp chất đã cho thành: HCOOH a mol HCOOH a mol hh A CH2 b mol hoặc hỗn hợp B CH2 b mol C3H5(OH)3 c mol C3H5(OH)3 c mol H2O d mol H2O d mol H2 e mol tùy thuộc vào đề bài Bước 3: Tìm mối quan hệ số mol giữa các thành phần hỗn hợp dựa sở mục 2.3.1 Đây là bước cực kì quan trọng vì nếu không biết mối quan hệ thì bài toán trở nên nhiều ẩn và đó có thể không giải được Bước 4: Dựa vào dữ kiện đề bài, các định luật bảo toàn để lập phương trình( hay hệ phương trình) , sở đó để tìm đáp án cho bài toán Lưu ý: - Khi tính khối lượng muối thu được sau phản ứng với dung dịch kiềm, ví dụ với dung dịch NaOH thì ngoài việc tính trực tiếp khối lượng muối của axit skkn béo ta còn có thể tính thông qua mHCOONa và mCH : + Trường hợp muối không no: mmuối = mHCOONa + mCH - mH + Trường hợp muối no: mmuối = mHCOONa + mCH - Đề bài cho hỗn hợp no thì lúc đó nH = hay hỗn hợp B có e = - Mối quan hệ giữa số mol HCOOH và CH2 dựa sở bảo toàn nguyên tố cacbon muối( đã lấy thí dụ ở mục 2.3.1) - Khi hỗn hợp đầu( gồm chất béo và axit béo tự do) có số liên kết π giữa các nguyên tử C bằng tổng số nhóm chức axit và nhóm chức este thì: nH (phản ứng) = nNaOH (phản ứng) = nmuối - Khi hỗn hợp đầu X (gồm chất béo Y và axit béo tự Z) phản ứng hoàn toàn với dung dịch NaOH( hay KOH) tạo muối thì Y tạo bởi glixerol và axit béo Z Trong trường hợp này ta có: + Số nhóm CH2 phân tử axit béo được tính bằng biểu thức sau + Số liên kết π giữa các nguyên tử C = - Đốt triglixerit thì số mol CO2 lớn số mol H2O - Số mol NaOH (hay KOH) phản ứng = số mol HCOOH  Một số thí dụ [1]; [2]; [3] Sau là các thí dụ kết hợp phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa để giải toán chất béo Thí dụ 1: Thủy phân m gam hỗn hợp E gồm chất béo, thu glixerol hỗn hợp Y gồm C17H35COONa, C17H33COONa, C15H31COONa có tỉ lệ mol : : Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 2,27 mol O thu CO2, H2O Na2CO3 Giá trị m A 57,2 B 42,6 C 53,2 D 26,1 Hướng dẫn giải Nhận xét: Vì muối thu được không no nên chủn đởi phải có H2 C17H35COONa; C17H33COONa; C15H31COONa có tỉ lệ mol : : nên ta có C17H35COONa 5a mol Y C17H33COONa 2a mol C15H31COONa 2a mol Tổng số mol muối = 9a số mol C muối là : 18.5a + 18 2a + 16.2a = 158a(mol) Chuyển đổi hỗn hợp E thành: HCOOH 9a mol E CH2 158a - 9a = 149a mol C3H5(OH)3 9a : = 3a mol H2O - 9a mol H2 - 2a mol( = số mol muối C17H33COONa) Và vậy, đốt cháy Y đồng nghĩa với đốt hỗn hợp skkn HCOONa 9a mol CH2 149a mol H2 - 2a mol - Bảo toàn nguyên tố C, H ta có: nCO = 9a + 149a - 4,5a = 153,5a ( mol) nH O = CO2 H2O Na2CO3 4,5a mol ( bảo toàn Na) = 151,5a(mol) -Bảo toàn nguyên tố O ta có: 9a + 2,27 = 153,5a + 151,5a + 4,5a a = 0,01 Lúc này số mol các thành phần E sẽ là HCOOH 9a mol = 0,09 mol E CH2 158a - 9a = 149a mol = 1,49 mol C3H5(OH)3 9a : = 3a mol = 0,03 mol H2O - 9a mol = - 0,09 mol H2 - 2a mol = - 0,02 mol Dễ dàng tính được mE = 0,09.46 + 1,49.14+ 0,03 92 - 0,09 18 - 0,02.2 = 26,1(gam) Đáp án là D Thí dụ 2: Hỗn E gồm ba axit đơn chức, mạch hở X, Y, Z trieste T Đốt cháy hoàn toàn 22,36 gam E cần dùng vừa đủ 2,01 mol O Toàn lượng E tác dụng tối đa với 0,09 mol Br2 dung dịch Mặt khác, cho 22,36 gam E tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,08 mol NaOH, thu glixerol dung dịch F chứa m gam hỗn hợp ba muối X, Y, Z của axit béo Giá trị m A 23,74 gam B 25,02 gam C 25,01 gam D 24,66 gam Hướng dẫn giải Nhận xét: - Theo bài T là chất béo - E tác dụng với dung dịch Br2 nên E chứa chất không no, vì vậy hỗn hợp chuyển đổi phải có H2 ứng với số mol là - 0,09 - Số mol NaOH là 0,08 mol nên tổng số mol của X,Y,Z là 0,08 - Vì E có cả axit tự nên mối quan hệ giữa số mol muối và số mol glixerol không phải là : HCOOH 0,08 mol E CH2 a mol HCOONa 0,08 mol C3H5(OH)3 b mol Muối CH2 a mol H2O - 3b mol ( m gam) H2 - 0,09 mol H2 - 0,09 mol + 2,01 mol O2 CO2 (0,08 + a + 3b) mol H2O ( 0,08 + a + b - 0,09) = (a + b - 0,01) mol Bảo toàn nguyên tố O ta có 0,08.2 + 3b - 3b + 2,01.2 = 2(0,08 + a + 3b) + a + b - 0,01 3a + 7b = 4,03 (1) Mặt khác mE = 22,36 gam nên ta có skkn 0,08.46 + 14a + 92b -18.3b - 0,19.2 = 22,36 14a + 38b = 18,86 (2) Từ (1) và (2) tính được a = 1,32 và b = 0,01 mmuối = m = 68 0,08 + 1,32 14 - 0,09.2 = 23,74(gam) Đáp án là A Thí dụ 3: Hỗn hợp X gồm triglixerit phân tử chứa gốc của axit stearic, axit oleic, axit linoleic Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần b mol O2 thu 0,285 mol CO2 Xà phòng hóa hồn tồn m gam X dung dịch NaOH vừa đủ m1 gam muối Giá trị b m1 A 0,80 8,82 B 0,40 4,32 C 0,40 4,56 D 0,75 5,62 Hướng dẫn giải Nhận xét: - Phân tử mỗi triglixerit chứa gốc của axit stearic, axit oleic, axit linoleic nên: Số mol muối stearat = số mol muối oleat = số mol muối linoleat = nX = a Tổng số mol muối = 3a mol - Số nguyên tử C phân tử các muối đều là 18 số nC(muối) = 18.3a = 54a - Trong X có loại gốc không no là oleat và linoleat Nên cộng H2 thì số mol H2 = số mol muối oleat + số mol muối linoleat = a +2a = 3a (mol) Ta có HCOOH 3a mol X CH2 54a -3a = 51a mol HCOONa 3a mol C3H5(OH)3 a mol Muối CH2 51a mol H2O - 3a mol ( m gam) H2 - 3a mol H2 - 3a mol +b mol O2 CO2 3a + 51a + 3a = 57a (mol) H2O ( 3a + 51a + 4a -3a - 3a) = 52a (mol) Theo bài ra: 57 a = 0,285 a = 0,005 Bảo toàn nguyên tố O ta có 3a.2 + 3a - 3a + 2b = 57a.2 + 52a 160a = 2b thay a = 0,005 ta được b = 0,4 Và sau thủy phân, muối thu được là HCOONa 3a mol = 0,015 mol CH2 51a mol = 0, 255 mol H2 -3a mol = - 0,015 mol mmuối = m1 = 68 0,015 + 14 0,255 - 0,015 = 4,56(gam) Đáp án là C Thí dụ 4: Hidro hóa (xúc tác Ni, nung nóng) m gam hỗn hợp X gồm axit cacboxylic đơn chức, mạch hở Y triglixerit Z lượng vừa đủ khí H 2, thu hỗn hợp T Đốt cháy hồn tồn T khí O 2, sinh 0,91 mol CO2 0,89 mol H2O Đun nóng m gam X với dung dịch NaOH (lấy dư 37,5% so với lượng ban đầu), sau phản ứng xảy hồn tồn thu dung dịch M Cơ cạn dung dịch M, thu 16,12 gam chất rắn khan Biết phân tử Y có chứa liên kết π phân tử Z có chứa liên kết π Giá trị m skkn A 14,20 B 13,84 C 14,65 D 15,40 Hướng dẫn giải Nhận xét: - Axit cacboxylic đơn chức, mạch hở Y có liên kết π phân tử Trong Y có liên kết đôi C = C số liên π giữa các nguyên tử C Y bằng số nhóm chức axit - Triglixerit Z chứa liên kết π phân tử Z có liên kết π giữa các nguyên tử C số liên π giữa các nguyên tử C Z bằng số nhóm chức este Tóm lại, hỗn hợp X số liên kết π giữa các nguyên tử C bằng tổng số nhóm chức axit và nhóm chức este Trong trường hợp này thì: nH (phản ứng) = nNaOH (phản ứng) = nmuối = a mol HCOOH a mol T CH2 b mol CO2 ( a + b + 3c) mol C3H5(OH)3 c mol H2O ( a + b + c ) mol H2O - 3c mol Theo bài ta có a + b + 3c = 0,91 a + b + c = 0,89 c = 0,01 và a + b = 0,88 (1) HCOOH a mol X CH2 b mol HCOONa a mol C3H5(OH)3 0,01 mol chất rắn CH2 b mol H2O 0,03 mol (16,12 gam) H2 - a mol H2 - a mol NaOH dư x mol Dung dịch NaOH lấy dư 37,5% so với lượng ban đầu nên ta lại có: = x = 0,6a mchất rắn = 68a + 14b - 2a + 40 0,6a = 16,12 90a + 14b = 16,12 (2) Từ (1) và (2) a = 0,05 và b = 0,83 mX = 46a + 14b + 92 0,01 - 18 0,03 - 2a mX = 46.0,05 + 14 0,83 + 0,92 - 0,54 - 0,05 mX = 14,2 Đáp án là A Thí dụ 5: Hỗn hợp X gồm triglixerit Y axit béo Z Cho m gam X phản ứng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu sản phẩm hữu gồm muối 1,84 gam glixerol Nếu đốt cháy hết m gam X cần vừa đủ 2,57 mol O 2, thu 1,86 mol CO2 1,62 mol H2O Khối lượng Z m gam X A 5,60 gam B 5,64 gam C 11,20 gam D 11,28 gam Hướng dẫn giải Nhận xét: Hỗn hợp X gồm triglixerit Y axit béo Z phản ứng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư tạo muối, nghĩa là Y tạo bởi glixerol và axit béo Z Trong trường hợp này thì: - Số nhóm CH2 phân tử axit béo được tính bằng biểu thức sau 10 skkn - Số liên kết π giữa các nguyên tử C = n = 1,84 : 92 = 0,02 (mol) HCOOH a mol X CH2 b mol CO2 ( a + b + 0,06) mol C3H5(OH)3 0,02 mol H2O ( a + b + 0,02 - c) mol H2O - 0,06 mol H2 - c mol Theo bài ra, nCO = 1,86 mol và nH O = 1,62 mol nên ta có: a + b + 0,06 = 1,86 a + b = 1,8 (1) a + b + 0,02 - c = 1,62 a + b - c = 1,6 (2) Mặt khác, bảo toàn nguyên tố oxi: 2a + 0,06 - 0,06 + 2,57.2 = 1,86 + 1,62 a = 0,1 (3) Từ (1), (2) và (3) : a = 0,1 ; b = 1,7 ; c = 0,2 Số liên kết π giữa các nguyên tử C = = =2 Công thức phân tử của axit có dạng CnH2n -3 COOH Số nhóm CH2 phân tử axit béo = = = = 17 axit là C17H31COOH Số mol axit Z = nHCOOH - nglixerol = 0,1 – 0,02 = 0,04 mZ =0,04 280 = 11,2 ( gam) Đáp án là C 2.3.4.Hệ thống tập áp dụng 2.3.4.1.Bài tập có hướng dẫn giải Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 13,728 gam triglixerit X cần vừa đủ 27,776 lít O2 (đktc) thu số mol CO2 số mol H2O 0,064 mol Mặt khác, hiđro hóa hồn toàn lượng X cần 0,096 mol H2 thu m gam chất hữu Y Xà phịng hóa hồn toàn m gam Y dung dịch NaOH thu dung dịch chứa m1 gam muối Giá trị m1 A 41,376 B 42,72 C 42,528 D 11,424 Hướng dẫn giải Nhận xét: - Bài toán thuộc loại chia phần không bằng - Ban đầu chỉ có triglixerit nên số mol HCOOH bằng lần số mol của glixerol HCOOH 3a mol X CH2 b mol CO2 (6a + b) mol C3H5(OH)3 a mol H2O ( 4a + b - c) mol H2O - 3a mol H2 - c mol ● Đốt triglixerit thì số mol CO2 lớn số mol H2O 11 skkn Nên ta có: 6a + b - 4a - b + c = 0,064 2a + c = 0,064 (1) ● Khối lượng X = 13,728 gam 46 3a + 14b + 92a - 18 3a - 2c = 13,728 176a + 14b – 2c = 13,728 (2) ● Bảo toàn nguyên tố O ta có 3a + 3a - 3a + 1,24 = 12a + 2b + 4a + b - c 10a + 3b - c = 2,48 (3) Từ (1); (2); (3) ta có : a = 0,016 b = 0,784 c = 0,032 Để hiđro hóa hoàn toàn 13,728 gam X cần 0,032 mol H2 Để hiđro hóa hoàn toàn t gam X cần 0,096 mol H2 t = 41,184 (gam) Như vậy, lượng X mang hiđro hóa gấp lần lượng X mang đốt HCOOH 9a mol = 0,144 mol X CH2 3b mol = 2,352 mol (41,184 g) C3H5(OH)3 3a mol H2O - 9a mol H2 - 3c mol Khối lượng muối thu được = mHCOONa + mCH = 68 0,144+ 14 2,352 = 42,72(g) Đáp án là B Câu 2: X hỗn hợp chất béo axit C17HxCOOH Thủy phân hoàn toàn m gam X dung dịch NaOH vừa đủ thu hỗn hợp muối Y gồm C17HxCOONa, C17HyCOONa C15H31COONa theo tỷ lệ mol 1:2:13 Để hiđro hóa hồn tồn Y cần a mol H thu 90,640 gam muối Z Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 7,865 mol O2 thu 10,830 mol hỗn hợp gồm CO2 O Giá trị a H2 A 0,02 Hướng dẫn giải B 0,04 C 0,05 D 0,06 Gọi số mol C17HxCOONa, C17HyCOONa C15H31COONa Y lần lượt là b; 2b và 13b nC(trong muối)= 18b + 18 2b + 16 13b = 262b(mol) và nHCOOH = 16b ; nCH = 162b - 16b = 146b HCOOH 16b mol X CH2 146b mol HCOONa 16b mol C3H5(OH)3 c mol Muối CH2 146b mol H2O - 3c mol (90,64 gam) H2 - a mol +7,865 mol O2 CO2 16b + 146b + 3c = 262b + 3c (mol) H2O 16b + 146b + 4c -3c - a = 262b +c -a (mol) nCO + nH O = 524b + 4c –a = 10,83 (1) ● Bảo toàn nguyên tố O: 16b.2 + 3c - 3c + 7,865.2 = 2(262b+ 3c) + 262b +c - a ● 12 skkn 754b + 7c - a = 15,73 (2) ● mmuối = 90,64 68 16b + 14 146b = 90,64 4532b = 90,64 (3) Từ (1(; (2); (3) ta có b = 0,02 ; c = 0,1 ; a = 0,05 Đáp án là C Câu 3: Cho 34,46 gam hỗn hợp triglixerit X tác dụng hoàn toàn với 0,1 mol H2 thu a mol hỗn hợp Y Đốt cháy hoàn toàn a mol Y thu CO2 2,09 mol H2O Mặt khác, cho a mol Y tác dụng với dung dịch KOH (vừa đủ), thu dung dịch chứa m gam muối Biết a mol Y tác dụng tối đa với 0,05 mol Br2 dung dịch Giá trị m là  A 37,70.  B 37,50.  C 35,78.  D 35,58 Hướng dẫn giải nH + nBr = 0,1 + 0,05 = 0,15(mol) Để làm no 34,46 gam X cần 0,15 mol H2 Mặt khác, X chỉ có triglixerit nên nHCOOH = 3.nX = 3a HCOOH 3a mol X CH2 b mol (34,46 g) C3H5(OH)3 a mol H2O - 3a mol H2 - 0,15 mol mX = 46.3a + 14b + 92a - 18 3a - 0,15 = 34,46 176a + 14b = 34,76 (1) HCOOH 3a mol Y CH2 b mol C3H5(OH)3 a mol CO2 + H2O H2O - 3a mol H2 - 0,05 mol Bảo toàn nguyên tố H: nH O = 3a + b + 4a -3a - 0,05 = 4a + b - 0,05 4a + b - 0,05 = 2,09 (2) Từ (1); (2) có a = 0,04 ; b = 1,98 Khi cho Y tác dụng với dung dịch KOH thì thu được muối: HCOOK 3a mol = 0,12 mol CH2 b mol = 1,98 mol H2 - 0,05 mol mmuối = 84 0,12 + 14 1,98 - 0,05 = 37,7(gam) Đáp án là A Câu 4: Có hỗn hợp X gồm triglixerit Đốt m gam X thu 215,16 gam CO2 81,54 gam H2O Hiđro hóa hồn tồn m gam X cần tối đa 0,18 mol H2 thu hỗn hợp Y Nếu xà phịng hóa tồn tồn m gam X dung dịch NaOH dung dịch chứa glixerol hỗn hợp muối gồm m1 gam natri stearat, m2 gam natri linoleat m3 gam natri panmitat Giá trị m2 + m3 A 62,54 B 60,54 C 51,72 D 45,54 13 skkn Hướng dẫn giải Số mol CO2 = 4,89; số mol H2O = 4,53 X tạo bởi glixerol với các axit C17H35COOH( x mol); C17H31COOH( y mol) và C15H31COOH( z mol) Do vậy, X cộng H2 mà số mol H2 là 0,18 thì số mol C17H31COOH là 0,09 ( y = 0,09) Gọi số mol X là a, số mol C3H8O3 là a; số mol HCOOH = 3a HCOOH 3a mol X CH2 b mol C3H5(OH)3 a mol CO2 + H2O H2O - 3a mol H2 - 0,18 mol ● Bảo toàn nguyên tố C : 3a + b +3a = 4,89 6a + b = 4,89 (1) ● Bảo toàn nguyên tố H: 3a + b + 4a - 3a - 0,18 = 4,53 4a + b = 4,71 (2) Từ (1) và (2) có a = 0,09 và b = 4,35 ● Vì số mol muối = số mol HCOOH = 3a = 0,09 = 0,27 x + y + z = 0,27 Mà theo z = 0,09 nên x + y = 0,18 (3) ● số mol CH2 = b = 4,35 Mặt khác số mol CH2 muối là 17x + 17y + 15z 17x + 17y + 15z = 4,35 17x + 17 0,09 + 15z = 4,35 17x + 15z = 2,82 (4) Từ (3) và (4) có x = 0,06 và z = 0,152 m2 + m3 = mC H COONa + mC H COONa = 0,09 302 + 0,12 278 = 60,54 Đáp án là B Câu 5: Hiđro hóa hồn tồn (xúc tác Ni, nung nóng) m gam trieste X (tạo glixerol axit cacboxylic đơn chức, mạch hở) cần vừa đủ 1,792 lít H 2, (đktc) Đun nóng m gam X với dung dịch NaOH (lấy dư 25% so với lượng ban đầu), sau phản ứng xảy hồn tồn thu dung dịch Y Cơ cạn dung dịch Y thu 18,44 gam chất rắn khan Biết phân tử X có chứa liên kết  Giá trị m A 17,42 B 17,08 C 17,76 D 17,28 Hướng dẫn giải nH = 0,08 X là trieste nên phân tử có liên kết  nhóm chức COO kết  giữa các nguyên tử C phân tử X là -3 = Số liên Ta có: nX số liên kết  = nH nX = 0,08 nX = 0,02 nNaOH(phản ứng) = 0,02 = 0,06(mol) 14 skkn Gọi số mol NaOH lấy dư là y, ta có: 100% = 25% y = 0,02 Mà mmuối + mNaOH(dư) = 18,44 mmuối = 18,44 - 0,02 40 = 17,64 Theo trên, nX = 0,02 mol nên qui đổi ta có số mol tương ứng là HCOOH 0,06 mol X CH2 a mol HCOONa 0,06 mol C3H5(OH)3 0,02 mol Muối CH2 a mol H2O - 0,06 mol H2 - 0,08 mol H2 - 0,08 mol 68 0,06 + 14a - 0,08 = 13,72 a = 0,98 Khi đó, mX = m = 46 0,06 + 14 0,98 + 92 0,02 -18 0,06- 0,08 m = 17,08(gam) Đáp án là B Câu 6: Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic triglixerit Y Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu 1,56 mol CO 1,52 mol H2O Mặt khác, m gam X tác dụng vừa đủ với 0,09 mol KOH dung dịch, thu glixerol dung dịch chứa a gam hỗn hợp muối kali panmitat, kali stearat Giá trị a A 25,86 B 26,40 C 27,70 D 27,30 Hướng dẫn giải Theo bài thì hỗn hợp X no, nên qui đổi thì số mol H2 bằng nKOH = 0,09 nên số mol muối cũng bằng 0,09 ( bằng số mol HCOOH) HCOOH 0,09 mol X CH2 a mol C3H5(OH)3 b mol CO2 + H2O H2O - 3b mol ● Bảo toàn nguyên tố C: 0,09 + a + 3b = 1,56 a + 3b = 1,47 (1) ● Bảo toàn nguyên tố H: 0,09 + a + 4b - 3b = 1,52 a + b = 1,43 (2) Từ (1) và (2) ta có a = 1,41 và b = 0,02 Khi thủy phân X ta thu được muối HCOOK 0,09 mol CH2 0,02 mol Vậy mmuối = 84 0,09 + 14 1,41 = 27,3 ( gam) Đáp án là D 2.3.4.2.Bài tập khơng có hướng dẫn giải  Bài tập Câu 1: Đốt cháy hồn tồn m gam triglixerit X (trung hịa) cần dùng 69,44 lít khí O2 (đktc) thu khí CO2 36,72 gam nước Đun nóng m gam X 150 ml dung dịch NaOH 1M, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung 15 skkn dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu p gam chất rắn khan Biết m gam X tác dụng vừa đủ với 12,8 gam Br2 dung dịch Giá trị p A 33,44 B 36,8 C 36,64 D 30,64 Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,03 gam triglixerit X lượng O2 vừa đủ, cho toàn sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vơi dư, thu 25,50 gam kết tủa khối lượng dung dịch thu giảm 9,87 gam so với dung dịch nước vôi ban đầu Mặt khác, thủy phân hoàn toàn 8,06 gam X dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu dung dịch chứa a gam muối Giá trị a A 8,34 B 7,63 C 4,87 D 9,74 Câu 3: Thủy phân hoàn toàn triglixerit X dung dịch NaOH, thu glixerol, natri stearat natri oleat Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu H 2O 9,12 mol CO2 Mặt khác, đem toàn X tác dụng hoàn toàn với NaOH vừa đủ, thu lấy toàn muối sau phản ứng đốt cháy oxi dư thu tối đa a gam H2O Giá trị a gần với giá trị sau đây? A 145 B 160 C 155 D 150 Câu 4: Hỗn hợp X gồm triglixerit A B Đun nóng m gam hỗn hợp X với dung dịch NaOH vừa đủ thu dung dịch chứa glixerol hỗn hợp gồm x gam natri oleat, y gam natri linoleat z gam natri panmitat, m gam hỗn hợp X tác dụng tối đa với 18,24 gam brom Đốt m gam hỗn hợp X thu 73,128 gam CO2 26,784 gam H2O Giá trị y + z là: A 22,146 B 22,268 C 21,168 D 23,124 Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn a gam chất béo X (chứa triglixerit axit stearic, axit panmitic axit béo tự đó) cần vừa đủ 18,816 lít O (đktc) Sau phản ứng thu 13,44 lít CO2 (đktc) 10,44 gam nước Xà phịng hố a gam X NaOH vừa đủ thu m gam muối Giá trị m A 10,68 B 11,48 C 11,04 D 11,84 Câu 6: Đun nóng m gam hỗn hợp E chứa triglixerit X axit béo tự với 200 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), thu glixerol hỗn hợp Y chứa muối có cơng thức chung C17HyCOONa Đốt cháy 0,07 mol E thu 1,845 mol CO2 Mặt khác, m gam E tác dụng vừa đủ với 0,1 mol Br Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m D 55,76 A 31,77       B 57,74       C 59,07       Câu 7: Đun nóng a gam hỗn hợp E chứa triglixerit X axit béo với 200 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), thu glixerol hỗn hợp muối Y Hiđro hóa hồn tồn Y cần vừa đủ 0,1 mol H 2 chỉ thu muối natri panmitat Đốt cháy 0,07 mol E thu 1,645 mol CO2 Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị a A 55,40 B 50,16 C 54,56 D 52,14 Câu 8: Một loại mỡ động vật E có thành phần gồm tristearin, tripanmitin axit béo no Đốt cháy hoàn toàn m gam E cần dùng vừa đủ 3,235 mol O 2, thu 2,27 mol CO2 2,19 mol H2O Xà phịng hóa hồn tồn m gam E dung dịch NaOH dư, thu a gam hỗn hợp muối Giá trị a 16 skkn A 49,98 B 35,78 C 36,90 D 37,12 Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X chứa tripanmitin, triolein, axit stearic, axit panmitic (trong số mol chất béo nhau) Sau phản ứng thu 83,776 lít CO (đktc) 57,24 gam nước Mặt khác, đun nóng m gam X với dung dịch NaOH (dư) đến phản ứng hồn tồn thu a gam glixerol Giá trị a A 51,52 B 13,80 C 14,72 D 12,88 Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 1,54 mol O2, thu mol H2O Nếu thủy phân hoàn tồn m gam X dung dịch KOH đun nóng, thu dung dịch chứa 18,64 gam muối Để chuyển hóa a mol X thành chất béo no cần dùng 0,06 mol H (xúc tác Ni, to) Giá trị a A 0,06 B 0,03 C 0,01 D 0,02  Đáp án Câu 10 Đáp án C A D C A B D D C B 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường: 2.4.1 Hiệu SKKN hoạt động giáo dục: Khi áp dụng đề tài “Kết hợp phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa giải toán chất béo” giúp học sinh phát triển lực tư duy, logic sáng tạo Đề tài định hướng cho học sinh phương pháp giải toán chất béo Tôi thấy phương pháp dễ hiểu phù hợp với đối tượng học sinh Học sinh cũng có thể sử dụng phương pháp thủy phân hóa để giải bài toán este đơn chức, chức Thí dụ: X, Y hai axit cacboxylic no, đơn chức mạch hở; Z este tạo từ X Y với etylen glycol Đốt cháy hoàn toàn 9,28 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z khí O2, thu 0,37 mol khí CO2 0,34 mol H2O Mặt khác cho 9,28 gam E tác dụng với 100ml dung dịch NaOH 1M KOH 0,5M, đun nóng Sau phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch thu m gam chất rắn khan Giá trị m bao nhiêu? A 11,80       B 14,22       C 12,96       D 12,91 Tư giải toán: HCOOH a mol E CH2 b mol C2H4(OH)2 c mol H2O - 2c mol H2 mol ( vì các chất E no) Từ các dữ liệu về mE ; nCO ; nH O ta lập được phương trình đại số biểu thị mối quan hệ giữa a,b,c: 46a + 14b + 26c = 9,28 (1) a + b + 2c = 0,37 (2) 17 skkn a + b + c = 0,34 (3) Từ (1); (2); (3) tính được a = 0,13 ; b = 0,18 ; c = 0,03 nNaOH = 0,1 mol; nKOH = 0,05 mol nOH = 0,15 > nH nên nOH dư (mol) Chất rắn gồm HCOO ( 0,13 mol) ; CH2( 0,18 mol) ; Na+( 0,1 mol) ; K+( 0,05 mol) và OH- (0,02 mol) mchất rắn = 12,96(gam) Đáp án là C Học sinh sau áp dụng sáng kiến kinh nghiệm khả giải tập chất béo nói riêng và este nói chung nâng cao, em hứng thú học tập, khơng cịn lo ngại Cũng từ đó, niềm hứng thú, say mê học tập em phát huy 2.4.2 Hiệu SKKN thân, đồng nghiệp, nhà trường Với sáng kiến kinh nghiệm này, đồng nghiệp xem tài liệu bổ ích dùng để dạy bời dưỡng học sinh lớp 12 Học sinh coi phương pháp thủy phân hóa chìa khóa giải toán chất béo nói riêng và este nói chung, em nhanh chóng có kết thi trắc nghiệm khách quan 2.4.3 Kết kiểm nghiệm Với phương pháp trên, thực lớp: lớp 12A2 và 12A6 trường THPT nơi công tác năm hoc 2021 - 2022 Học sinh kiểm tra trắc nghiệm khách quan dạng câu hỏi "có khơng?": Kết hợp phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa giải toán chất béo có tạo cho em hứng thú học chương este và chất béo không? Kết sau: Lớp Tổng số Có hứng thú Khơng hứng thú học Số học sinh Tỉ lệ % Số học sinh Tỉ lệ % sinh 12A2 20 20 100% 0% 12A6 20 19 95% 5% Như vậy, kết hợp phương pháp đồng đẳng hóa và phương pháp thủy phân hóa giải toán chất béo tạo hứng thú hiệu học chương chương este và chất béo Còn về kết học tập thể thông qua bảng thống kê điểm kiểm tra lớp sau (TN: thực nghiệm; ĐC: đối chứng): Lớp Nhóm 12A2 12A2 12A6 12A6 TN ĐC TN ĐC Tổng số HS 20 20 20 20 0 0 0 0 6 Điểm số Xi 3 4 9 10 0 18 skkn ... 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết Khi nghiên cứu đề tài này, sử dụng số phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu phương pháp giải toán hóa học skkn. .. liệu tham khảo với nhiều cách giải khác Tuy nhiên, có phương pháp hiệu giải phần lớn tập dạng phương pháp thủy phân Với việc sử dụng phương pháp này, toán chất béo giải cách ngắn gọn đơn giản... thí dụ kết hợp phương pháp thủy phân hóa và phương pháp đồng đẳng hóa để giải toán chất béo Thí dụ 1: Thủy phân m gam hỗn hợp E gồm chất béo, thu glixerol hỗn hợp Y gồm C17H35COONa,