skkn lập công thức hóa học, trong đó chủ yếu nghiên cứu về lập công thức hóa học của hợp chất hữu cơ trương thcs yên lạc

Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc Mục lục Đề mục Trang Phần: Mở đầu I Lý chọn chuyên đề: II Phạm vi – Mục đích chuyên đề III Cơ sở khoa học để viết sáng kiến kinh nghiệm IV Các bước tiến hành Phần: Nội dung I Các phương pháp lập công thức phân tử hợp chất hữu II Bài tập vận dụng 14 III Bài tập luyện tập 41 Phần: Kết luận 50 Tài liệu tham khảo 51 -1- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Số mol chất: n ( đơn vị mol ) khối lương chất: m (đơn vị g ) Khối lượng mol: M (đơn vị g) Khối lượng mol trung bình: M (đơn vị g) Nguyên tử cacbon trung bình: n 6.Tỉ khối: d (đơn vị g/ml ) Cơng thức trung bình: C.T.P.T.T.B Cơng thức phân tử: CTPT Phản ứng hóa học: PƯHH 10 Phương trình phản ứng: Ptpư 11 Cơng thức đơn giản nhất: CTĐGN 12 Thể tích chất khí: V 13 Cơng thức cấu tạo: CTCT 14 Hợp chất hữu : HCHC 15 Công thức đơn giản : CTĐGN -2- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc PHẦN MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ: Cơ sở lí luận: Xuất phát từ nhiệm vụ năm học 2012 – 2013 nhà trường cấp giao cho phải nâng cao chất lượng số lượng học sinh giỏi cấp tỉnh Qua nhiều năm tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh ôn vào trường chuyên tỉnh trường khối chuyên ĐHSP, ĐHKHTN….cũng tiêu phòng GD &ĐT nhà trường đề hàng năm đạt 85% học sinh đạt giải, 70% đạt giải ba trở lên Để đạt tiêu vấn đề chọn phương pháp giảng dạy cho học sinh đội tuyển khó khăn nhiều nguyên nhân chủ quan khách quan cụ thể là: - Chương trình hóa học hóa học trung học sở, chương trình hóa học lớp chương trình đồng tâm với chương trình hóa học THPT Lượng kiến thức hóa học hữu lớp Nhiều tập hay khó, học sinh giỏi có học kiến thức SGK lớp khơng giải - Thời gian giảng dạy khóa tiết tuần Thời gian dạy đội tuyển ít, khơng có dạy bồi dưỡng thêm Chính vậy, để em học sinh giỏi dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh đạt giải, học sinh dự thi vào trường chuyên, phải nắm phương pháp lập cơng thức hóa học hữu vận dụng tốt học làm tốt lập công thức hóa học Tơi mạnh dạn nghiên cứu, giới thiệu chun đề: Lập cơng thức hóa học, chủ yếu nghiên cứu lập cơng thức hóa học hợp chất hữu Cơ sở thực tiễn: Xuất phát điểm thành phần đội tuyển hóa học lớp tuyển chọn từ học sinh không đủ tham gia đội tuyển Toán, lý Học sinh tiếp cận với mơn hóa học mơn học trừu tượng Tư học sinh chưa cao Trình độ học sinh đội tuyển chưa đồng Vì việc lựa chọn phương pháp dạy đội tuyển nhiều hạn chế -3- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc II Pham vi – Mục đích chuyên đề Phạm vi chuyên đề: Hiện nay, hầu hết tỉnh thành phố nước số trường đại học có lớp THPT chun hóa học Cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa học Do đối tượng học sinh giỏi cấp tỉnh học sinh dự thi vào trường chuyên nên cần phải mở rộng kiến thức cho học sinh Nên chuyên đề có đề cập chương trình lớp tài liệu nâng cao mở rộng lớp 9, đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh tỉnh nhiều năm, tập lớp 11… Mục đích chuyên đề: Giúp cho học sinh biết hệ thống hóa vận dụng phương pháp, dạng tập lập công thức phân tử hợp chất hữu Củng cố lại tính chất hóa học hợp chất hiđrocacbon dẫn xuất hiđrocacbon, khắc sâu tích chất đặc trưng loại hợp chất hữu Rèn luyện cách viết phương trình hóa học hóa học hữu cơng thức cấu tạo, để rèn kỹ viết công thức cấu tạo Giúp cho học sinh có tư sáng tạo, rèn luyện cho học sinh tập có nhiều phương pháp giải cách sáng tạo Thơng qua chun đề, đồng nghiệp có thêm điều kiện trao đổi học hỏi, bàn bạc đưa giải pháp tối ưu phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi mơn hóa Từ học sinh có hứng thú, say mê học tập mơn hóc học đạt kết cao kì thi học sinh giỏi thi vào trường chuyên tỉnh, trường đại học quốc gia … III.CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ VIẾT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đối với học sinh: Để đủ kiến thức tham gia thi học sinh giỏi đạt kết cao cần thực phần sau: - Nắm kiến thức bản, có mở rộng kiến thức hóa học hữu THPT - Nắm phương pháp lập công thức hóa học, biết vận dụng phương pháp tập - Cần cù chăm chỉ, chịu khó học tập trao đổi với bạn bè Đối với giáo viên: Để giảng dạy đảm bảo cho học sinh đạt giải kỳ thi học sinh giỏi, thi vào trường chuyên giáo viên cần: -4- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc - Nắm kiến thức bản, mạch kiến thức - Nắm phương pháp lập cơng thức hóa học vận dụng tập - Biết suy luận kiến thức tập, tình xảy đề thi - Biết cách truyền thụ kiến thức cho học sinh dễ học, dễ nắm phương pháp - Cung cấp cho học sinh tài liệu, đề thi học sinh giỏi năm trước để học sinh làm quen - Luôn trao đổi tài liệu, đề thi kinh nghiệm với đồng nghiệp trường ,trong huyện, tỉnh - Thường xuyên tổ chức luyện đề, chấm chữa đề thi cách cụ thể - Phân loại học sinh, chia nhóm đối tượng mức giỏi, khá, trung bìnhđể có biện pháp nâng cao chất lượng đội tuyển IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Để có giúp học sinh dự thi có kết cần thực bước sau: Cung cấp giới thiệu tài liệu Dạy kiến thức bản, có nâng cao mở rộng Dạy phương pháp lập công thức hóa học hữu Lựa chọn đề thi học sinh giỏi, đề thi vào trường chuyên tập có liên quan đến chuyên đề Giáo viên đưa cho học sinh đáp án thang điển cho học sinh chấm chéo Cuối giáo viên chấm nhận xét, bổ xung thiếu sót BỐ CỤC CHUYÊN ĐỀ Chuyên đề gồm phần dự kiến dạy 20 tiết: Phần I: Một số phương pháp giải tập xác định công thúc phân tử hợp chất hữu cơ, có ví dụ minh họa Phần II: Một số toán vận dụng phương pháp xác định công thức phân tử hợp chất hữu Phần III: Một số toán luyện tập chuyên đề -5- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc PHẦN NỘI DUNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ 1) XÁC ĐỊNH HCHC THEO PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG: * Bước 1: Xác định thành phần nguyên tố hợp chất hữu (A) đem đốt (hay phân tích) - Tính tổng khối lượng: ( mC + mH + mN ) - Nếu: ( mC + mH + mN ) = mA(đem đốt) => A không chứa oxi - Nếu: ( mC + mH + mN ) < mA (đem đốt) => A có chứa oxi => mO(trong A) = mA – (mC + mH + mN) + Cách xác định thành phần % nguyên tố chất hữu A %C = %O = mC.100% mC.100% mH 100% mN 100% mN 100% ; %H = ; %N = mA mA mA mA mA mO.100% = 100% - ( %C + %H + %N ) mA * Bước 2: Xác định khối lượng phân tử chất hữu A (MA) - Dựa vào khối lượng riêng DA (ở đktc) hay tỉ khối chất hữu A với khơng khí (dA/B = M M A ), MA = 22,4.dA; MA = MB dA/B ; MA = 29.dA/KK B - Dựa vào khối lượng (mA g) thể tích ( VAlít) đktc MA = 22,4.m V A A - Dựa vào tính chất ptpu có chất hữu A tham gia hay tạo thành Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn 1,72 gam chất hữu A thu 3,52 gam CO 1,8 gam H2O Mặt khác, phân tích 1,29 gam A thu 336 ml khí nitơ (đo đktc) Tìm CTPT A Biết hóa 1,29 gam A tích thể tích 0,96 gam oxi điều kiện Hướng dẫn giải: Khối lượng nguyên tố 1,72 gam A: mC = 3,52 1,8 12 = 0,96gam ; m H = = 0, 2gam ; 44 18 -6- Sáng kiến kinh nghiệm mN = GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc 336 1,72 28 0,56gam 22400 1, 29 mO = 1,72 – (0,96 + 0,2 + 0,56) = Vậy A chứa C, H, N, không chứa oxi 1, 29 0,96 Ta có: M = 32  M A 43 Đặt CTPT A CxHyNt A Cách 1: Tính qua CTĐGN Ta có: x : y : z = 0,96 0, 0,56 : : = 0,08 : 0, 20 : 0,04 = : :1 12 14 CTĐGN A C2H5N  CTTN (C2H5N)n Vì MA = 43  MA= (2.12+5+14)n = 43n  43n = 43  n=1 Vậy CTPT A C2H5N Cách 2: Tính trực tiếp (khơng qua CTĐGN) Ta có tỉ lệ:  x= 0,96 0, 0,6 1,72 = = = 12 x y 14 t 43 0,96.43 0,2.43 0,6.43 = 2; y = =5 ; t= =1 12.1,72 1,72 14.1,72 Vậy CTPT A C2H5N Cách 3: Tính trực tiếp từ sản phẩm đốt cháy A m N2 = 0,56gam (đã tính trên) Ptpu cháy A: y y t C x H y N t + (x+ )O  xCO + H 2O + N 2 Theo ptpu: MA (43gam)  44x 9y 14t Bài cho 1,72 gam  3,52g 1,8g 0,56g  x= 43.3,52 43.1,8 43.0,56 =2 ; y= =5 ; t= = Vậy CTPT A C2H5N 1,72.44 1,72.9 1,72.14 Vi dụ 2: Cho hh X gồm ankan A anken B thể khí điều kiện thường Đốt cháy 6,72 lít (đktc) hh X thu 15,68 lít CO 14,4g H2O Xác định CTPT A, B tính % theo thể tích hh X? Hướng dẫn: Gọi cơng thức số mol ankan A CnH2n +2 (a mol ) anken CmH2m (b mol): CnH2n +2 + ( 3n  )O2 → nCO2 + (n +1)H2O (1) -7- Sáng kiến kinh nghiệm CmH2m GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc + 3m O2 → mCO2 + mH2O = > nCO2 = na + mb = 15,68/22,4 = 0,7 mol  (2) (I) nH2O = (n + 1)a + m b = na + mb + a = 14,4/18 = 0,8 mol Từ (I , II) : a = 0,8 – 0,7 = 0,1 mol  nX = a + b = 6,72/22,4 = 0,3 mol => b = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol a , b vào (I) ta có: 0,1n + 0,2m = 0,7 hay n + m = tìm giá trị ta thấy: n = , m = => CTPT: CH4; C3H6 hoặc: n = 3, m = => CTPT: C3H8; C2H4 % theo thể tích hh X : %A = 33,33% ; %B = 66,67% XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ HCHC THEO PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH: a Phạm vi áp dụng: Phương pháp thường dùng để xác định CTPT chất hữu thể khí hay thể lỏng dễ bay Trong phản ứng hóa học có chất khí tham gia hay tạo thành (ở điều kiện nhiệt độ, áp suất ) hệ số đặt trước công thức chất khơng cho biết tỉ lệ số mol mà cịn cho biết tỉ lệ thể tích chúng b Các bước giải tốn: * Bước 1: Tính thể tích khí ( chất hữu A đem đốt, oxi phản ứng, CO2 H2O sinh ) * Bước 2: Viết cân ptpu cháy chất hữu (A) dạng tổng quát chẳng hạn: CxHyOz * Bước 3: Lập tỉ lệ thể tích để tính x, y, z CxHyOz 1(l) y y x  + (x  VA(l) => x= VCO VA ; y= z ) O2 z (l) → x CO2 + x (l) VO2(l) 2VH 2O VA y H2O y (l) VCO2(l) y ; x  VH2O (l) VO y VO  z   z 2  x   =  VA VA   - Lưu ý: Sau thực bước (1) làm theo cách khác sau: Lập tỉ lệ thể tích: VA : VO2 : VCO2 : VH2O -8- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc đưa số nguyên tố tối giản: m : n : p : q Sau viết phương trình phản ưng cháy : 0C  pCO2 + qH2O mCxHyOz + nO2  t Rồi so sánh số lượng nguyên tử nguyên tố vế tìm x, y, z  CTPT chất A Ví dụ 1: Đốt cháy 200ml hợp chất hữu A chứa C, H, O 900ml O Thể tích hỗn hợp khí thu 1,3 lít Sau cho nước ngưng tụ, cịn 700ml Tiếp theo cho qua dd KOH đặc, 100ml (các thể tích khí đo điều kiện) Xác định CTPT (A) Hướng dẫn: - Sơ đồ phân tích đề bài: (A) + O2 200ml  CO  0C  t   H 2O   O 900ml   CO        H 2O   O   1300ml  KOH   O cịn dư 700ml 100ml Dựa vào sơ đồ ta tính được: VO2(pư) = 900 – 100 = 800 ml ; VCO2 = 700 – 100 = 600 ml; VH2O = 1300 – 700 = 600 ml Ptpư: CxHyOz (ml) V y z y ) O2 → xCO2 + H2O (1) 2 y z y ( x   )V xV V 2 + (x  200 Tính được: x = 600/200 = ; 800 600 600 y = 600/200 = => y = 6; x + y/4 – z/2 = 800/200 = = > z = Do CTPT (A) là: C3H6O Vi dụ2: Một hh gồm hai hyđrocacbon mạch hở, phân tử chất chứa không liên kết ba hay hai liên kết đôi Số cacbon chất tối đa Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hh thu 0,25 mol CO2 0,23 mol H2O Tìm cơng thức phân tử hai hyđrocacbon -9- Sáng kiến kinh nghiệm GV: Lê Sỹ Nguyên - Trường THCS Yên Lạc Hướng dẫn: Vì nCO2 > nH2O => có hyđrocacbon có chất có cơng thức: CnH2n – TH1 0,05 mol CnH2n-2 +( 3n  )O2   nCO2 + (n - 1)H2O a mol na mol (n-1)a mol Cn’H2n’   n’CO2 + n’H2O bmol  n’bmol n’bmol nCO2 – nH2O = amol => a = 0,02mol; b = 0,03mol; nCO2 = na + n’b = 0,25 => 2n + 3n’ = 25 n n’ => C2H2, C7H14 C5H8 , C5H10 TH2:  CnH 2n    nCO2  (n  1) H 2O O2 Cn’H2n’ + → n’CO2 + (n’ + 1)H2O Ta có: a + b = 0,05; nCO2 – nH2O = a - b => a – b = 0,02 => a = 0,035; b = 0,015 7n + 3n’ = 50 => n = 5; n’ = => C5H8; C5H12 TH3: ankin (loại) XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN: - Khi xác định CTPT chất hữu nếu: + Bao nhiêu phương trình đại số thiết lập ứng với nhiêu ẩn số cần tìm  Bài tốn giải bình thường + Số phương trình đại số thiết lập số ẩn cần tìm, biện luận cách dựa vào giới hạn Ví dụ: Một giới hạn thường dùng: Với hiđrocacbon (CxHy)  y   2x + 2, y nguyên, chẵn Nếu CxHy thể khí điều kiện thường (hay đktc): x  4, nguyên Với rượu: CnH2n +2 – 2k – m (OH)m để rượu bền:  m  n, nguyên Nếu không biện luận được, hay biện luận khó khăn, dùng bảng trị số để tìm kết - 10 - ... giải, học sinh dự thi vào trường chuyên, phải nắm phương pháp lập cơng thức hóa học hữu vận dụng tốt học làm tốt lập công thức hóa học Tơi mạnh dạn nghiên cứu, giới thiệu chun đề: Lập cơng thức hóa. .. hóa học, chủ yếu nghiên cứu lập cơng thức hóa học hợp chất hữu Cơ sở thực tiễn: Xuất phát điểm thành phần đội tuyển hóa học lớp tuyển chọn từ học sinh khơng đủ tham gia đội tuyển Tốn, lý Học. .. nguyên nhân chủ quan khách quan cụ thể là: - Chương trình hóa học hóa học trung học sở, chương trình hóa học lớp chương trình đồng tâm với chương trình hóa học THPT Lượng kiến thức hóa học hữu