SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO, CỘNG BROM VÀO HIĐROCACBON KHÔNG NO, MẠCH HỞ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA H[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO, CỘNG BROM VÀO HIĐROCACBON KHƠNG NO, MẠCH HỞ TRONG CHƯƠNG TRÌNH HĨA HỌC LỚP 11 Người thực hiện: Nguyễn Thị Hương Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Hóa Học THANH HÓA NĂM 2022 skkn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU……………………… ……………………… ………… .1 1.1 Lí chọn đề Mục đích tài………………………………………… ……… 1.2 nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên pháp nghiên cứu 1.4 Phương cứu 2 NỘI DUNG .3 2.1 Cơ sở lí luận đề tài 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp thực 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 17 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19 3.1 Kết luận .19 3.2 nghị 19 skkn Kiến CÁC KÍ HIỆU, VIẾT TẮT TRONG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Số thư tự Tên đầy đủ Đại học, Cao đẳng Bộ giáo dục đào tạo Trung học phổ thông Trắc nghiệm khách quan Khoa học tự nhiên Sách giáo khoa Học sinh giỏi Sáng kiến kinh nghiệm skkn Kí hiệu, viết tắt ĐH, CĐ Bộ GD&ĐT THPT TNKQ KHTN SGK HSG SKKN skkn MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Mơn Hóa Học môn học quan trọng trường THPT Đây ba môn tổ hợp thi KHTN, đồng thời ba môn tổ hợp xét tuyển trường ĐH, CĐ Đối với mơn Hóa Học, theo lộ trình cách thức đề thi Bộ GD & ĐT kể từ năm học 2018 – 2019, đề thi bao gồm tồn kiến thức chương trình THPT Là giáo viên mơn Hóa Học, tơi ln nghiên cứu, tìm tịi phương pháp giảng dạy nhằm đem lại hiệu cao Mặt khác, thời điểm nay, hình thức thi TNKQ (thời gian làm rút ngắn so với năm 2016) áp dụng cho kỳ thi tốt nghiệp THPT nên việc đưa phương pháp giải nhanh, tối ưu hóa bước tính tốn tốt thiết thực để em đạt kết cao kỳ thi Mỗi tập có lựa chọn nhiều phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, vận dụng hợp lí định luật bảo toàn đặc trưng với kiểu bài, giúp học sinh tìm đáp số cách nhanh phù hợp với kiểu trắc nghiệm nhằm đạt kết cao kì thi, đặc biệt hình thức thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia Với nhiều năm công tác nghành giáo dục với thực tế giảng dạy tơi nhận thấy rằng, khả giải tốn Hóa học em học sinh cịn hạn chế, thường lúng túng gặp khơng khó khăn đặc biệt giải tốn Hóa học Hữu phản ứng hoá học hữu thường xảy khơng theo hướng định khơng hồn tồn Đặc biệt hidrocacbon hợp chất hữu nghiên cứu chương trình hóa hữu cấp THPT Vì vậy, học sinh chưa nắm chưa biết vận dụng tốt định luật bảo toàn kĩ khác để giải toán hidrocacbon cách nhanh Trong dạng toán hidrocacbon, dạng tập phản ứng cộng hiđro vào liên kết pi dạng tập hay khó Đặc biệt, thực phản ứng hiđro hóa khơng hồn tồn hiđrocacbon khơng no có chứa từ liên kết π trở lên tạo hỗn hợp gồm nhiều sản phẩm, phức tạp Đó học sinh phải viết trình, giải hệ nhiều phương trình nặng nề mặt tốn học khơng cần thiết chí khơng giải q nhiều ẩn số Nguyên nhân học sinh chưa tìm hiểu rõ, vững định luật bảo tồn hố học hệ số cân phản ứng hoá học để đưa phương pháp giải hợp lý nhất, nhanh gọn mà thường giải dài dòng Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, tơi thấy nghiên cứu tìm phương pháp giảng dạy giúp em học tốt dạng tập phần cần thiết cấp bách Vì lí trên, tơi chọn đề tài nghiên cứu “Phương pháp giải nhanh toán phản ứng cộng hidro, cộng brom vào hidrocacbon không no, mạch hở chương trình hóa học lớp 11” 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI a Mục đích nghiên cứu skkn Để nâng cao khả giải nhanh tập giải cách xác dạng cần cho học sinh nắm vững tính chất hóa học hidrocacbon khơng no mạch hở cộng hidro brom vào cacbon có chứa liên kết đơi liên kết ba Và để có tài liệu giảng dạy, bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, bồi dưỡng học sinh ôn thi tốt nhiệp THPT Quốc Gia, sưu tầm, giải, rút phương pháp chung hướng dẫn cho học sinh biết vận dụng để giải nhanh dạng tập Nêu lên số hạn chế, khuyết điểm thường gặp phải giải tốn dạng này, xác hóa kiến thức nêu kinh nghiệm khắc phục sai sót, kinh nghiệm giải nhanh b Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết toán phản ứng cộng hidro, cộng brom vào hidrocacbon không no, mạch hở , vận dụng vào giải tập nào? Vận dụng lý thuyết kinh nghiệm có được, đưa phương pháp giải ngắn gọn, đơn giản, để có nhìn trực quan, cụ thể giúp học sinh dễ hiểu, dễ nhớ, vận dụng tốt vào trường hợp cụ thể xuất đề thi tốt nghiệp THPT 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đề tài có nhiệm vụ tìm cách giải mới, đơn giản, dễ hiểu toán phản ứng cộng hidro, cộng brom vào hidrocacbon không no, mạch hở, học sinh nắm chất phản ứng cộng vào nối đôi nối ba hidrocacbon không no mạch hở dành cho lơp 11 học sinh ôn thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia giải tập phần cách nhanh 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a Nghiên cứu lý thuyết Tham khảo tài liệu sách hướng dẫn tác giả thầy cô giảng dạy lâu năm với kinh nghiệm ôn thi đại học, cao đẳng kỳ thi bồi dưỡng học sinh giỏi Phân tích tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa nguồn tài liệu để xây dựng Nguồn intenet qua hệ thống tập hay khó b Nghiên cứu thực tiễn Dự số tiết tập, ôn tập thuộc chương “Hidrocacbon không no” đồng nghiệp lớp 11C1 11C4 để nắm rõ tình hình thực tế Tham khảo, chia sẻ cách giải đồng nghiệp tổ dạng tập nói trên, cách giải đồng nghiệp, thực tế học sinh lớp giải gặp loại tập Chọn lớp dạy bình thường theo SGK lớp dạy theo phương pháp mới, cách làm từ kinh nghiệm đúc rút So sánh đối chiếu kết dạy rút học kinh nghiệm skkn NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Với hình thức thi trắc nghiệm (40 câu thời gian 50 phút) địi hỏi học sinh khơng phải nắm vững sâu sắc kiến thức mà phải biết nhận dạng nhanh, biết vận dụng nhanh định luật bảo toàn để giải nhanh tập đạt kết cao Khi làm quen với toán phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocacbon không no, thường học sinh viết phương trình phản ứng, đặt ẩn lập phương trình tốn học Nhưng tốn phản ứng khơng hồn tồn cộng theo tỉ lệ khác tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm khiến học sinh lúng túng việc xác định sản phẩm lập cách giải, nhiều khơng giải Vì xác định chất hóa học q trình phản ứng từ áp dụng định luật bảo toàn, phương pháp giải phù hợp đến kết nhanh 2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Với học sinh trường THPT Triệu Sơn I, chất lượng thấp, độ nhanh nhạy chưa cao, phát vấn đề chậm Hơn em thường quen với cách giải truyền thống : viết phương trình phản ứng lập phương trình lập hệ phương trình biện luận Với cách giải em nhiều thời gian để đến kết tốn, khơng phù hợp với kiểu trắc nghiệm Vì vậy, phân dạng tập cách chi tiết, phân tích chất tốn để suy phương pháp giải nhanh với việc vận dụng tốt định luật bảo toàn cần thiết cho học sinh Từ thực tế giảng dạy ngày,từng cho học sinh đúc rút nên sáng kiến cho đề tài 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2.3.1.Lí thuyết trọng tâm phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocacbon không no mạch hở - Liên kết liên kết bền vững nhất, nên chúng dễ bị phá vỡ phản ứng hóa học Trong giới hạn đề tài đề cập đến phản ứng cộng hiđro, cộng brôm vào liên kết hiđrocacbon không no, mạch hở a Phản ứng cộng H2 Hỗn hợp X (hiđrocacbon khơng no H 2), Khi có mặt chất xúc tác Ni, Pt, Pd, nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết pi Ta có sơ đồ sau: Phương trình hố học phản ứng tổng quát CnH2n+2-2k + kH2 CnH2n+2 (k số liên kết phân tử) skkn Tuỳ vào hiệu suất phản ứng mà thu hỗn hợp Y có hiđrocacbon khơng no dư hiđro dư hai dư Dựa vào phản ứng tổng quát ta thấy : - Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng ln giảm (n Y < nX) số mol khí H2 phản ứng : nH phản ứng = nX - nY - Cứ mol liên kết pi cộng với mol H2 → nLkpi phản ứng = nH phản ứng - Mặt khác, theo định luật bảo tồn khối lượng khối lượng hỗn hợp X khối lượng hỗn hợp Y (mX = mY) Ta có: b Phản ứng cộng Brơm Phương trình hố học phản ứng tổng qt CnH2n+2-2k + kBr2 CnH2n+2-2kBr2k (k số liên kết phân tử) - Cứ mol liên kết pi cộng với mol Br2 → nLkpi phản ứng = nBr2 phản ứng - Phản ứng cộng brơm thường hồn tồn 2.3.2 Các định luật dùng để vận dụng -Định luật bảo toàn số mol liên kết - Định luật bảo toàn nguyên tố Cacbon hidro -Định luật bảo toàn khối lượng 2.3.3 Một số dạng toán Dạng 1: Bài tốn có phản ứng cộng H2 vào liên kết pi hidrocacbon không no, mạch hở Phương pháp giải dạng toán: 1) Xét trường hợp hiđrocacbon X anken Ta có sơ đồ: Phương trình hố học phản ứng CnH2n + H2 CnH2n+2 skkn Đặt - Nếu phản ứng cộng H2 hoàn toàn thu hỗn hợp Y: + TH1: Hết anken, dư H2 Vậy: + TH2: Hết H2, dư anken Vậy: + TH3: Cả hết Vậy: - Nếu phản ứng cộng hiđro khơng hồn tồn cịn lại hai Nhận xét: Dù phản ứng xảy trường hợp ta ln có: nH phản ứng = nanken phản ứng = nX - nY Do toán cho số mol đầu nX 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: Chú ý: Không thể dùng phương pháp anken không cộng H với hiệu suất 2) Xét trường hợp hiđrocacbon X ankin Ankin cộng H2 thường cho ta hai sản phẩm CnH2n-2 + 2H2 CnH2n-2 + H2 CnH2n+2 CnH2n Nếu phản ứng khơng hồn tồn, hỗn hợp thu gồm chất: anken, ankan, ankin dư hiđro dư Ta có sơ đồ : skkn Tương tự trường hợp anken 3) Trường hợp tổng quát X hỗn hợp hiđrocacbon không no, mạch hở Xét mặt chất phản ứng, ta ln có: nX – nY = nH phản ứng Bài tập vận dụng: Bài 1: 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 [3] Bài giải: Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br2 nên Y khơng có anken Gọi công thức phân tử anken CnH2n ( n ≥ 2) Khơng tính tổng qt, giả sử : nA = mol → mA = 6.2.1 = 12 gam ta có: nanken = 1- 0,75 = 0,25 mol → nH (A) = 0,75 mol Khối lượng hỗn hợp A là : 0,25.14n + 0,75.2 = 12 → n = CTPT an ken là : C3H6 , % VC3H6 = 25% 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 [3] Bài giải: = 8,26.2 = 16,52; = 11,8.2 = 23,6 Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br nên Y khơng có anken→ skkn anken phản ứng hết Khơng tính tổng qt, chọn số mol hỗn hợp X mol (nX = mol) mX = 16,52 g ta có: n2 anken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: Ta có: CTPT: C3H6 C4H8; Bài 3: 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 là: A 25% B 20% C 50% D 40% Phân tích đề: - Dạng tốn cho biết KLPT trung bình hỗn hợp trước sau phản ứng, cho biết số mol hỗn hỗn hợp trước sau phản ứng ta thường áp dụng cơng thức số (2) để tìm nH phản ứng → số mol chất X - Không tính tổng quát giả sử : nX = mol - Phải tìm tỉ lệ số mol H2 C2H4 hỗn hợp X để suy tính hiệu suất theo H2 hay C2H4 + Nếu số mol H2 = số mol C2H4 tính hiệu suất theo H2 hay C2H4 + Nếu số mol H2 > số mol C2H4 tính hiệu suất theo C2H4 + Nếu số mol H2 < số mol C2H4 tính hiệu suất theo H2 Bài giải: = 3,75.4 = 15; = 5.4 = 20 Khơng tính tổng qt, giả sử hỗn hợp X mol (nX = mol) ta có: → nanken phản ứng = nH ; phản ứng = 1- 075 = 0,25 mol áp dụng sơ đồ đường chéo: skkn Vậy tính hiệu suất phản ứng theo H2 C2H4 Bài 4: Hỗn hợp khí X chứa H2 ankin Tỉ khối X H 4,8 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp Y khơng làm màu nước brom có tỉ khối H2 Công thức phân tử ankin A C2H2 B C3H4 C C4H6 D C4H8 Bài giải: = 4,8.2 = 9,6; = 8.2 = 16 Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br2 nên Y khơng có hiđrocacbon khơng no Khơng tính tổng qt, chọn số mol hỗn hợp X mol mX = 9,6g ta có: nankin (X) = Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: CTPT: C3H4 Chọn B Bài 5: Hỗn hợp X gồm khí C3H4, C2H2 H2 cho vào bình kín dung tích 9,7744 lít 250C, áp suất atm, chứa bột Ni, nung nóng bình thời gian thu hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối X so với Y 0,75 Số mol H2 tham gia phản ứng A 0,75 mol B 0,30 mol C 0,10 mol D 0,60 mol Bài giải: ta có: Chọn C Bài 6: Một hỗn hợp khí X gồm Ankin A H2 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) skkn A 2,24 lít 4,48 lít C 1,12 lít 5,60 lít B 3,36 lít 3,36 lít D 4,48 lít 2,24 lít Giải → nA = 0,2 mol → VA = 4,48 lít, Biến dạng toán : Tách H2 từ hiđrocacbon no X (ankan) thu hỗn hợp sản phẩm Y gồm hỗn hợp hiđrocacbon H2, sau cho Y tác dụng hồn tồn với dung dịch Brơm dư Dễ thấy, mol liên kết pi phản ứng với mol H mol Br2 Suy ra, số mol H2 tách từ X số mol Br2 cộng vào Y nhiêu Ví dụ 1: Cho butan qua xúc tác ( nhiệt độ cao) thu hỗn hợp X gồm C4H10, C4H8, C4H6, H2 Tỉ khối X so với butan 0,4 Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch brom (dư) số mol brom tối đa phản ứng A 0,48 mol B 0,36 mol C 0,60 mol D 0,24 mol Giải : Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có : mX = m butan ban đầu → 0,6.58.0,4 = 58 nbutan ban đầu → nbutan ban đầu = 0,24 mol → nH tách = nBr = nY - nX = 0,6 – 0,24 = 0,36 (mol) Ví dụ 2 : Đề hiddro hóa hồn tồn butan với xúc tác thích hợp thu hỗn hợp T gồm C4H10, C4H8, C4H6, H2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp T thu 8,96 lít CO2( đktc) Mặt khác hỗn hợp T làm màu vừa đủ dung dịch chứa m gam Brơm Tính m biết hỗn hợp T số mol H 3/5 lần tổng số mol T Bài giải : Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Cacbon + số mol C4H10 ban đầu = 1/4 số mol CO2 = 0,4/4 = 0,1 mol, + số mol (C4H10, C4H8, C4H6) = số mol C4H10 ban đầu = 0,1mol Gọi số mol H2 hỗn hợp T x mol → nT = 0,1 + x Theo ta có : x = → x = 0,15 mol nH tách = nBr = 0,15 mol → m = 0,15.160 = 24 gam Dạng 2: skkn Bài tốn có dạng tổng quát sau : Hỗn hợp X gồm ( hỗn hợp hidrocacbon không no, mạch hở H2) Nung nóng hỗn hợp X với chất xúc tác Ni, Pt, Pd thời gian thu hỗn hợp Y - Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch Brôm dư (phản ứng hồn tồn) thu khí Z - Hoặc : Đốt cháy hoàn toàn toàn hỗn hợp Y yêu cầu tính CO 2, H2O, O2 cần đốt cháy Y ? Bài tốn u cầu tính đại lượng sau : Tính khối lượng hỗn hợp X, tính khối lượng bình dung dịch Brơm tăng, tính khối lượng Brơm phản ứng, tính thể tích khí Z ra, tính số mol CO2, H2O, O2 đốt cháy Y Giải toán: - áp dụng dịnh luật bảo tồn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brôm tăng + mZ - áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : nC(X) = nC(Y), nH(X) = nH(Y) nên ta có : Khi đốt cháy hỗn hợp X hay hỗn hợp Y Bài tập vận dụng: Bài 1 : Đun nóng hỗn hợp X gồm ( 0,04 mol C 2H2 0,06 mol H2) với bột Ni(xt), sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Chia Y thành phần nhau : - Phần cho lội qua dung dịch Brơm đến phản ứng hồn tồn thấy bình brơm tăng m gam cịn lại 448 ml khí Z (đktc) có tỉ khối so với H2 4,5 - Phần đem trộn với 1,68 lít O2 (đktc), đốt cháy hoàn toàn Z thấy lượn O cịn lại V lit Tính V, tính khối lượng CO2 H2O tạo thành Bài giải: nZ = 0,02 mol , MZ = 4,5.2 = - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = (m bình đựng Brơm tăng + mZ ).2 0,04 26 + 0,06.2 = m + 0,02.9 → m = 0.58 gam - áp dụng dịnh luật bảo toàn nguyên tố C H: Ta có: đốt cháy X hay Y số mol CO H2O thu nhau, số mol O2 cần dùng nhau: 10 skkn Bài 2: Hỗn hợp X gồm C2H2 H2 có số mol Lấy lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 H2 Sục Y vào dung dịch brom (dư) khối lượng bình brom tăng 10,8 gam 4,48 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với H2 Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hồn tồn hỗn hợp Y là: A 22,4 lít B 26,88 lít C 44,8 lít D 33,6 lít Bài giải: nZ = 0,2 mol , MZ = 8.2 = 16 - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brơm tăng + mZ 26.x + 2.x = 10,8 + 0,2.16 → x = 0,5 mol - áp dụng dịnh luật bảo toàn nguyên tố C H: Ta có: đốt cháy X hay Y số mol CO H2O thu nhau, số mol O2 cần dùng nhau: C2H2 + 2,5 O2 → CO2 + H2O 0,5mol 1,25mol H2 + 0,5 O2 → H2O 0,5mol 0,25mol Vậy tổng số mol O2 cần dùng là: 1,25 + 0,25 = 1,5 mol→VO2 = 3,36 (lít) Đáp án D Bài 3: Cho hỗn hợp khí A gồm: 0,1 mol axetilen, 0,2 mol etilen, 0,1 mol etan 0,36 mol hiđro qua ống sứ đựng Ni làm xúc tác, đun nóng, thu hỗn hợp khí B Dẫn hỗn hợp khí B qua bình đựng nước brom dư, khối lượng bình brom tăng 1,64 gam có hỗn hợp khí C khỏi bình brom Khối lượng hỗn hợp khí C là: A 10,28 gam B 9,58 gam C 13,26 gam D 8,20 gam Giải: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mA = mB = m bình đựng Brơm tăng + mC mC = 0,1.26 + 0,2.28+ 0,1.30 + 0,36.2 – 1,64 = 10,28 gam Bài 4: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C 2H2 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn tồn tồn Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom dư cịn lại 448 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với oxi 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng là: A 1,04 gam B 1,64 gam C 1,20 gam D 1,32 gam Bài giải: nZ = 0,02 mol , MZ = 0,5.32 = 16 - áp dụng dịnh luật bảo tồn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brôm tăng + mZ 11 skkn 0,06 26 + 0,04.2 = m + 0,02.16 → m = 1,32 gam Bài 5: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,07 mol C2H4 0,05 mol H2 với xúc tác Ni, hiệu suất phản ứng H, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn tồn tồn Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom dư Tính khối lượng brom tham gia phản ứng tỉ khối Y so với hiđro trường hợp sau: a, H = 100% b, H = 75% Bài giải: - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng: mX =mY = 0,07.28 + 0,05.2 = 2,06 gam a H = 100% Ni ,t C2H4 + H2 ⃗ C2H6 0,07mol 0,05mol 0,05mol 0,05mol 0,05mol 0,02mol mol 0,05mol Ban đầu Phản ứng Sau p/ư Ni ,t C2H4 + Br2 ⃗ C2H4Br2 0,02mol 0,02mol khối lượng brom tham gia phản ứng : 0,02.160 = 3,2 gam nY = 007 mol → dY/H2 = b H = 75% Do số mol C2H4 > số mol H2 nên tính hiệu suất theo H2 → nH phản ứng = Ni ,t C2H4 + H2 ⃗ C2H6 0,07mol 0,05mol 0,0375mol 0,0375mol 0,0375mol 0,0325mol 0,0125 mol 0,0375mol Ban đầu Phản ứng Sau p/ư Ni ,t C2H4 + Br2 ⃗ C2H4Br2 0,0325mol 0,0325mol khối lượng brom tham gia phản ứng : 0,0325.160 = 5,2 gam nY = 00825 mol → dY/H2 = Dạng 3: Bài tốn có dạng tổng qt sau : Hỗn hợp X gồm ( hỗn hợp hidrocacbon không no, mạch hở H2) Nung nóng hỗn hợp X với chất xúc tác Ni, Pt, Pd thời gian thu hỗn hợp Y.Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, tính khối lượng brom tham gia phản ứng đại lượng khác Phương pháp giải - Theo định luật bảo toàn khối lượng: mY = mX = mhidrocacbon + mH ⇒ nY = mY / MY - Tính: 12 skkn + Tính độ giảm số mol: nX – nY = nH2.pư + Số mol liên kết π bị phá vỡ phản ứng với H2 = số mol H2 phản ứng + Và số mol brom tác dụng với Y số mol π cịn lại Vậy ta có: npi hidrocacbon đầu (X) = nH p.ư + nBr Bài tập vận dụng: Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 0,1 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với khơng khí Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 16 B 32 C 24 D Giải: Ta có: Theo định luật bảo tồn khối lượng, tính mY = mX = 0,3.2+ 0,1.52 =5,8 gam 5,8 =0,2mol MY = 29 g/mol→ nY = 29 →∆n = nH = nX – nY = 0,4 –0,2 = 0,2mol = 0,1.3 – 0,2 = 0,1 mol p.ư npi hidrocacbon đầu (X) = nH p.ư + nBr → nBr mBr = 0,1.160 = 16 gam Bài 2: Hỗn hợp X gồm 0,5 mol H2 ; 0,1 mol etilen 0,2 mol axetilen Nung nóng hỗn hợp X(xúc tác Ni) sau thời gian thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với hidro 12,85 Dẫn Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 8,03 gam B 16,06 gam C 24,09 gam D 32,12 gam Giải: số mol π X = 0,1 + 0,2 = 0,5 mol Khối lượng brom tham gia phản ứng là: 160 [ 0,5 – (0,8 – ( 0,5 + 0,1 28 + 0,2 26) / 25,7) = 8,03 gam Đáp án A Bài 3: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,25 mol hai ankin X, Y dãy đồng đẳng(MX < MY) Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H2 9,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 40 gam Công thức phân tử Y A C3H4 B C2H2 C C4H6 D C3H6 Bài giải: Ta có: nBr phản = npi hidrocacbon đầu (X) = nH , MB = 18,5 p.ư + nBr 13 skkn → nH p.ư = 0,25.2 – 0,25 = 0,25 → nB = nA - nH p.ư = 0,5 Mặt khác ta lại có: → MA = Gọi CTPT trung hình hai akin → mA = 12,33.0,75 = 9,2475 CTPT Y là: C3H4 Bài 4: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,3 mol ankin X Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 16,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 32 gam X ? A axetilen B propilen C propin D but – – in Bài giải Gọi CTTQ X C2H2n-2 , n nguyên Ta có mB = mA = 2.0,5 + 0,3.(14n - 2) = 0,4 + 4,2n nBr = 32/160 = 0,2 mol nH p.ư =0,3.2 – 0,2 = 0,4 mol (vì ankin có liên kết π ) → nB = 0,5 + 0,3 – 0,4 = 0,4 mol → mB = 0,4.2.16,25 = 0,4 + 4,2n ⇒ n = Vậy CTPT X C3H4 , tên gọi X propin Đáp án C Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 0,07 mol axetilen; 0,05 mol vinylaxetilen; 0,1 mol H2 bột Ni bình kín Nung hỗn hợp X thu hỗn hợp Y gồm hiđrocacbon có tỉ khối H2 19,25 Cho toàn hỗn hợp Y qua bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 dư, thu m gam kết tủa vàng nhạt 1,568 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm hiđrocacbon khỏi bình Để làm no hoàn toàn hỗn hợp Z cần vừa 60 ml dung dịch Br2 1M Giá trị m : ¿ A 11,97 B 9,57 C 16,8 D 12 Phân tích đề: Đây tốn phức tạp có nhiều kiện , phản ứng từ X → Y xảy khơng hồn tồn tạo nhiều sản phẩm Nếu không nắm vững chất để áp dụng phương pháp nhanh bị lúng túng không giải kết Hỗn hợp Y gồm hiddrocacbon: C2H2 dư, C4H4dư, C2H4, C2H6 ,C4H6 , C4H8 , C4H10.Cho Y qua dung dịch AgNO3/NH3 dư có C2H2 dư, C4H4dư phản ứng tạo kết tủa ( có liên kết ba đầu mạch), hỗn hợp Z: C 2H4, C2H6 ,C4H6 , C4H8 , C4H10 Giải: 14 skkn MY = 19,25.2 = 38,5 , nZ = 0,07 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY → 0,07.26 + 0,05.54 + 0,1.2 = 38,5 nY → nY = 0,12 mol → nH p.ư = nX – nY = 0,22 – 0,12 = 0,1 mol Gọi số mol C2H2 dư, C4H4 dư là: x y Áp dụng bảo toàn số mol liên kết pi: npi hidrocacbon đầu (X) = 2x + 3y + nH p.ư + npi Z = 2x + 3y + nH p.ư + nBr p/ư 2x + 3y + 0.06 + 0,1= 0.07.2 + 0,05.3 = 0.29 → 2x + 3y = 0.13 (1) Mặ khác ta có: x + y = nY – nZ = 0,12 – 0,07 = 0,05 (2) Giải hệ phương trình (1),(2) ta được: x = 0,02 , y = 0,03 Cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư , ta có: C2H2 0,02 mol C4H4 0,03 mol → C2Ag2 ↓ 0,02 mol → C4H3Ag ↓ 0,03 mol Vậy m = 0,02.240 + 0,03.159 = 9,57 gam 2.3.4 MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG: Bài 1: Trộn thể tích hiđro với thể tích anken, thu hỗn hợp X Tỷ khối X so với hiđro 7,5 Dẫn X qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với hiđro 9,375 Phần trăm khối lượng ankan Y A 40% B 25% C 20% D 60% Bài 2: Hiđrocacbon Y mạch hở, có hai liên kết π phân tử Trộn lẫn Y với H2 thành hỗn hợp Z có tỉ khối so với H 4,8 Đun nóng Z với Ni phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp T có tỉ khối so với H Cơng thức phân tử Y A C5H8 B C2H2 C C4H6 D C3H4 Bài 3: Dẫn V lít hỗn hợp khí X gồm H 2, C2H2, C2H4 (trong số mol C2H2 số mol C2H4) qua bột Ni nung nóng (phản ứng hồn tồn), thu 11,2 lít hỗn hợp khí Y Biết: Tỉ khối hỗn hợp Y H 6,6 Nếu cho V lít hỗn hợp X qua dung dịch brom (lấy dư ) khối lượng bình đựng brom tăng gam? Các thể tích khí đo đktc A 2,7 gam B 4,4 gam C 6,6 gam D 5,4 gam Bài 4: Đun nóng 22,4 lít hỗn hợp khí gồm C3H6, C3H8 H2 bình kín 15 skkn (có xúc tác Ni), sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối X so với Y 0,7 Số mol H2 tham gia phản ứng cộng A 0,7 B 0,5 C 0,3 D 0,1 Bài 5: Trộn 0,8 mol hỗn hợp khí X gồm C2H4 C3H6 theo tỉ lệ số mol : 3với gam khí H2 cho váo bình kín (ở đktc) Thêm vào bình bột Ni nung nóng thời gian, sau đưa bình 00C thấy áp suất bình 7/9 atm thu hỗn hợp khí Y Giả thiết phần trăm anken tác dụng với hiđro Tính phần trăm anken phản ứng? A 40% B 50% C 60% D 75% Bài 6: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C2H2 0,03 mol H2 bình kín (xúc tác Ni), thu hỗn hợp khí Y Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau kết thúc phản ứng, khối lượng bình tăng m gam có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) Tỉ khối Z so với H2 10,08 Giátrịcủamlà: A 0,328 B 0,205 C 0,585 D 0,620 Bài 7: Hỗn hợp A gồm 0,3 mol C2H4 0,2 mol H2 Đun nóng hỗn hợp A có Ni làm xúc tác, thu hỗn hợp B.Hỗn hợp B làm màu vừa đủ lít dung dịch Br2 0,075M Hiệu suất phản ứng etilen hiđro là: A 80% B 100% C 50% D 75% Bài 8: Đun nóng 5,8 gam hỗn hợp A gồm C2H2 H2 bình kín với xúc tác thích hợp thu hỗn hợp khí B Dẫn khí B qua bình đựng dung dịch Br2 dư thấy khối lượng bình tăng 1,2 gam cịn lại hỗn hợp khí Y Khối lượng hỗn hợp khí Y là: A 3,5 gam B 2,3 gam C 4,6 gam D 7,0 gam Bài : Hỗn hợp khí X gồm Hiđro Hiđrocacbon Nung nóng 24,64 lít hỗn hợp X (đktc., có Ni làm xúc tác, để phản ứng xảy hoàn toàn, biết có Hiđrocacbon dư Sau phản ứng thu 20,4 gam hỗn hợp khí Y Tỉ khối hỗn hợp Y so với Hiđro 17 Khối lượng H2 có hỗn hợp X là: A gam B 0,5 gam C gam D gam Bài 10: Cho hỗn hợp X gồm 0,2 mol axetilen 0,35 mol H2 vào bình kín có xúc tác Ni nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp Y gồm khí Khi cho Y lội qua dung dịch brom dư thấy có 4,48 lít (đktc) khí Z bay Tỉ khối Z so với H2 4,5 độ tăng khối lượng bình brom là: A 5,2 gam B 5,0 gam C 2,05 gam D 4,1 gam Bài 11 Hỗn hợp khí A gồm 0,4 mol H 0,2 mol ankin X Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 12 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng gam Công thức phân tử X A C3H4 B C2H4 C C4H6 D C2H2 Bài 12 Hỗn hợp khí X gồm H2, axetilen, etilen propilen có tỉ lệ thể tích theo thứ tự : : : Nung 22,4 lít X (đktc) thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 13,4 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng brom tham gia phản 16 skkn ... Vì lí trên, chọn đề tài nghiên cứu ? ?Phương pháp giải nhanh toán phản ứng cộng hidro, cộng brom vào hidrocacbon khơng no, mạch hở chương trình hóa học lớp 11? ?? 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU... Dạng 1: Bài tốn có phản ứng cộng H2 vào liên kết pi hidrocacbon không no, mạch hở Phương pháp giải dạng toán: 1) Xét trường hợp hiđrocacbon X anken Ta có sơ đồ: Phương trình hố học phản ứng CnH2n... dụng nhanh định luật bảo toàn để giải nhanh tập đạt kết cao Khi làm quen với toán phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocacbon không no, thường học sinh viết phương trình phản ứng, đặt ẩn lập phương