I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong thời đại khoa học thông tin ngày nay đòi hỏi con người phải có một trình độ khoa học nhất định. Vì vậy mục tiêu của giáo dục đào tạo là bồi dưỡng con người trở thành lao động có tư duy sáng tạo và xử lí thông tin một cách nhanh chóng, chính xác và khoa học. Để đạt được điều đó hơn bao giờ hết chúng ta cần phải chú ý nâng cao chất lượng học tập của học sinh ở trường phổ thông. Môn Hoá Học ở trường phổ thông có một vị trí và ý nghĩa rất quan trọng đối với việc giáo dục thế hệ trẻ. Bước đầu hình thành cho học sinh những khái niệm về hoá học và sự biến đổi về tính chất của các chất. Giúp cho học sinh hiểu được hoá học có ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống xã hội, từ đó có cái nhìn và thái độ đúng đắn đối với môn học. Với xu hướng phát triển của giáo dục hiện nay đối với nhiều bộ môn nói chung và bộ môn hoá học nói riêng là tăng cường việc kiểm tra trắc nghiệm trong việc đánh giá kết quả học sinh. Vì vậy việc định dạng bài tập để chọn ra cách giải nhanh các bài tập để chọn ra cách giải nhanh các bài tập hoá học là hết sức cần thiết. Với đặc điểm của học sinh lớp 9, mới bắt đầu tiếp xúc với phân môn Hoá học hữu cơ nên việc định dạng bài tập để tìm ra hướng giải đúng và nhanh là hết sức khó khăn đối với học sinh. Trước thực tế đó qua kinh nghiệm của nhiều năm giảng dạy tôi đã đúc kết và rút ra kinh nghiệm và viết nên đề tài “Các phương pháp lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dành cho học sinh THCS”.
PHỊNG GD-ĐT THĂNG BÌNH TRƯỜNG THCS LÝ THƯỜNG KIỆT ************* Đề tài: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ Người thực Chức vụ Tổ Năm học : Vương Thị Hồng Phượng : Giáo viên : Hoá - Sinh - Nhạc : 2009-2010 Tháng 01 năm 2010 I ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong thời đại khoa học thơng tin ngày địi hỏi người phải có trình độ khoa học định Vì mục tiêu giáo dục đào tạo bồi dưỡng người trở thành lao động có tư sáng tạo xử lí thơng tin cách nhanh chóng, xác khoa học Để đạt điều hết cần phải ý nâng cao chất lượng học tập học sinh trường phổ thơng Mơn Hố Học trường phổ thơng có vị trí ý nghĩa quan trọng việc giáo dục hệ trẻ Bước đầu hình thành cho học sinh khái niệm hố học biến đổi tính chất chất Giúp cho học sinh hiểu hoá học có ý nghĩa quan trọng đời sống xã hội, từ có nhìn thái độ đắn môn học Với xu hướng phát triển giáo dục nhiều môn nói chung mơn hố học nói riêng tăng cường việc kiểm tra trắc nghiệm việc đánh giá kết học sinh Vì việc định dạng tập để chọn cách giải nhanh tập để chọn cách giải nhanh tập hoá học cần thiết Với đặc điểm học sinh lớp 9, bắt đầu tiếp xúc với phân mơn Hố học hữu nên việc định dạng tập để tìm hướng giải nhanh khó khăn học sinh Trước thực tế qua kinh nghiệm nhiều năm giảng dạy đúc kết rút kinh nghiệm viết nên đề tài “Các phương pháp lập công thức phân tử hợp chất hữu dành cho học sinh THCS” II CƠ SỞ LÝ LUẬN: Theo nghị hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá VII, 1993) rõ: Mục tiêu giáo dục - đào tạo phải hướng vào đào tạo người lao động, tự chủ, sáng tạo, có lực giải vấn đề thường gặp, qua mà góp phần tích cực thực mục tiêu lớn đất nước dân giàu, nước mạnh, xã hội công bằng, dân chủ, văn minh Về phương pháp giáo dục, phải khuyến khích tự học, phải áp dụng phương pháp giáo dục bồi dưỡng cho học sinh lực tư sáng tạo, lực giải vấn đề Nghị hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (khoá VIII, 1997) tiếp tục khẳng định: “Phải đổi phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học Từng bước áp dụng phương pháp tiên tiến phương tiện đại vào trình dạy học, bảo đảm điều kiện thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, sinh viên đại học” 3 Các quan điểm pháp chế hoá luật giáo dục (2005) Điều 28.2 viết: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh” III CƠ SỞ THỰC TIỄN: Bài tập Hoá học hữu tập khó đặc biệt tập lập cơng thức phân tử hợp chất hữu cho học sinh trung học sở Thế nhưng, nội dung chương trình học khơng có tiết học riêng giới thiệu cách lập công thức phân tử hợp chất hữu Do việc nhận dạng, định hướng tìm phương pháp giải vấn đề khó khăn học sinh học sinh có sức học trung bình, yếu, Xuất phát từ thực tế qua kinh nghiệm giảng dạy tơi rút kinh nghiệm viết nên đề tài với mong muốn giải khó khăn học sinh, kích thích học sinh có lịng u thích môn học Tuỳ vào điều kiện thời gian mức độ nhận thức học sinh giáo viên chọn nội dung phù hợp để truyền đạt đến học sinh Đề tài vận dụng tiết luyện tập, tiết học tự chọn hay bồi dưỡng học sinh giỏi IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Thơng qua kinh nghiệm q trình giảng dạy nghiên cứu tài liệu tơi chia tập lập công thức phân tử hợp chất hữu thành ba dạng lớn Dạng 1: Lập công thức phân tử theo phương pháp khối lượng Dạng 2: Lập công thức phân tử theo phương pháp thể tích Dạng 3: Lập cơng thức phân tử theo phương pháp biện luận Tuỳ vào đối tượng học sinh giáo viên lựa chọn trường hợp cụ thể giảng dạy cho phù hợp A Dạng 1: Lập công thức phân tử hợp chất hữu theo phương pháp khối lượng Đây dạng toán mà yêu cầu tất đối tượng học sinh phải nắm bắt Giáo viên cung cấp nội dung phương pháp tiết luyện tập, trường có điều kiện giáo viên truyền đạt đến học sinh tiết học tự chọn hay tiết phụ đạo hiệu cao Nội dung phương pháp tóm tắt sau: Giả thiết toán: Đốt cháy a (gam) hợp chất hữu A thu mCO , m H O m N (nếu có) 2 Để cho giả thiết tính M khối lượng mol A (m A) yêu cầu lập công thức phân tử A Các bước lập công thức phân tử: Với giả thiết ta lập công thức phân tử A theo bước sau: Bước 1: Định lượng nguyên tố A - Tìm cacbon: Dựa vào CO2 mC = 12mCO2 44 = 3mCO2 mC = nCO 12 11 - Tìm hidro: Dựa vào H2O mH = 2m H 2O 18 = m H 2O mH = n H O - Tìm nitơ: Dựa vào N2 mN = m N mN = n N 28 2 - Tìm oxi: Dùng phương pháp loại suy Mo = a - (mC + mH = mN) Bước 2: Tính khối lượng phân tử gần hợp chất hữu - Dựa vào tỉ khối MA dA/B = M -> mA = dA/B MB B Nếu B khơng khí MB = 29 - Dựa vào số mol khối lượng mA MA = n A - Dựa vào khối lượng riêng chất khí Do = MA -> MA = Do.22,4 22,4 Bước 3: Lập công thức phân tử A Đối với bước chia thành ba cách, tuỳ thuộc vào điều kiện tốn cho mà học sinh chọn cho cách giải nhanh dễ dàng 5 Cách 1: Dựa vào thành phần khối lượng nguyên tố phân tử hợp chất hữu Đối với cách thường phổ biến toán cho trước MA Ta có cơng thức tổng quát CxHyOzNt 12 x y 16 z 14t MA = m = m = m = m mc H o N A Hoặc toán cho phần trăm khối lượng %C chất giáo viên hướng dẫn cho học sinh sử dụng công thức: 12 x y 16 z 14t M = = = = A %C %H %O %N 100 Thay giá trị biết vào công tác thức suy giá trị x, y, z, t, sau thay vào cơng thức tổng quát ta công thức phân tử cần lập Cách 2: Lập công thức phân tử qua công thức thực nghiệm Đối với cách thường dùng để giải tốn mà u cầu lập cơng thức ngun hay tốn cho thiếu giả thiết để tính MA Trước tiên ta lập tỷ lệ số nguyên tử nguyên tố C:H:O:N= mc m m m : H : O: N 12 16 14 Hoặc C : H : O : N = %C %H %O %N : : : 12 16 14 = a : b : c : d (là tỉ lệ số nguyên, tối giản) Suy công thức thực nghiệm (CaHbOcNd)n Trong n ≥ (là số nguyên): gọi hệ số thực nghiệm Dựa vào MA giả thiết đề cho suy n, thay vào công thức thực nghiệm suy công thức phân tử cần lập Cách 3: Dựa vào phương trình cháy Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phương trình cháy tổng quát cách điền số vào phương trình CxHyOZNt + (x + y z y t → - )O2 to xCO2 + H2O + N2 2 MA 44x a mCO2 9y m H 2O 14t mN2 -> x, y, t Sau dựa vào MA = 12x + y + 16z + 14t -> Z * Lưu ý: Đối với cách thứ ta khơng cần tính bước định lượng nguyên tố A Bài tập vận dụng Đốt chát hoàn toàn 7,4g hợp chất hữu A Sau phản ứng kết thúc thu 13,2 (g) CO2 5,4 (g) H2O Lập công thức phân tử A biết tỉ khối A so với khí hidro 37 Vì tập giúp cho học sinh làm quen với tập lập công thức phân tử hợp chất hữu người giáo viên cần chọn tập hướng dẫn cho học sinh bước giải thật cụ thể để bước đầu giúp cho học sinh cảm nhận việc giải tập hố hữu khơng khó học sinh Bước 1: Định lượng nguyên tố A mC = mH = 3mCO2 11 m H 2O = = 3.13,2 = 3,6 (g) 11 5,4 = 0,6 (g) mO = mA – (mC + mH) = 7,4 – (3,6 + 0,6) = 3,2 (g) Vậy A có chứa nguyên tố C, H O Bước 2: Tính MA = d A / H m H = 37.2 = 74 (g) 2 Bước 3: Lập công thức phân tử A Giáo viên hướng dẫn học sinh lập theo cách: Cách 1: Đặt công thức tổng quát CxHyOz 12 x y 16 z MA 74 = m = m = m = 7,4 = 10 mC H O A -> x = 10.3,6 10mC = =3 12 12 y = 10.mH = 10.0,6 = z= 10mO 10.3,2 = =2 16 16 Vậy công thức phân tử A C3H6O2 Cách 2: C:H:O= 3,6 0,6 3,2 mc m m : H : O = : : 12 16 12 16 = 0,3 : 0,6 : 0,2 = : = -> Công thức thực nghiệm (C3H6O2)n MA = (3.12 + 6.1 + 2.16)n = 74n = 74 -> n = -> Công thức phân tử A C3H6O2 Cách 3: CxHyOz + (x + y Z y - )O2 to xCO2 + H2O → 2 74 44x 9y 7,4 13,2 5,4 74 44x 9y -> 7,4 = 13,2 = 5,4 -> x = 3; y = MA = 12.3 + 6.1 + 16.z = 74 -> Z = Vậy công thức phân tử C3H6O2 Các tập tương tự Giáo viên yêu cầu học sinh giải tập số 5/112, 4/133, 4/144 sách giáo khoa Hố Đốt chát hồn tồn 0,72g hợp chất hữu A thu 1,12l CO (đktc) 1,08g H2O Lập công thức phân tử A biết tỉ khối A khí oxi 2,25 Các trường hợp biến dạng: Để giải tập theo phương pháp khối lượng dừng lại dạng mà cịn sâu vào trường hợp biến dạng địi hỏi học sinh phải có tư để giải Đối với trường hợp không yêu cầu học sinh có mức độ trung bình, yếu, mà truờng hợp chủ yếu giành cho học sinh khá, giỏi Giáo viên đưa vào chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi hướng dẫn mở rộng thêm cho học sinh luyện tập có thời gian Với phạm vi đề tài nghiên cứu xin đưa trường hợp biến dạng sau: Trường hợp 1: Đề tốn khơng cho biết khối lượng hợp chất hữu ban đầu mà cho biết lượng O2 cần dùng để đốt cháy hợp chất hữu Đối với dạng tập ta giải sau: Dựa vào phương trình: A + O2 to CO2 + H2O + N2 → Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: mA + mO = mCO + m H O + m N 2 2 -> mA = mCO + m H O + m N - mO 2 2 Hoặc dựa vào định luật bảo tồn khối lượng cho nguyên tố ôxi mO(A) + mO cháy = mO ( CO ) + mO ( H O ) 2 -> mO(A) = mO ( CO ) + mO ( H O ) - mO cháy 2 Muốn tính khối lượng oxi CO2 H2O ta phải phân tích q trình cháy C + O2 → CO2 4H + O2 → H2O Dựa vào CO2 H2O ta tính oxi CO2 H2O => mA = mC + mH + mN + mO Sau đưa tốn dạng để giải Bài tập vận dụng: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu A cần dùng 6,72 lít O (đktc) Sau phản ứng kết thúc thu 13,2g CO 5,4g H2O Xác định công thức phân tử A biết dA/He = 15 Giáo viên hướng dẫn học sinh bước xử lý giả thiết đề cho: nO2 = VO2 6,72 = 22,4 = 0,3 (mol) 22,4 mO2 = nO2 M O2 = 0,3.32 = 9,6 (g) Dựa vào dịnh luật bảo toàn khối lượng ta có: MA = mCO + m H O - mO = 13,2 + 5,4 – 9,6 = (g) 2 -> Bài toán đưa dạng bản, giáo viên cho học sinh tự giải tiếp Trường hợp 2: Bài tốn khơng cho trực tiếp lượng CO H2O mà cho giả thiết sau: a Giả thiết 1: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng H2SO4 đặc (hoặc P2O5, CaCl2 khan), cho tiếp sản phẩm lại qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2, NaOH, KOH) Sau cho khối lượng bình tăng, khối lượng bình tăng Hướng giải quyết: Ta suy m H O = m bình tăng; mCO = m bình tăng sau đưa toàn dạng để giải 2 b Giả thiết 2: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu dẫn tồn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ba(OH) dư Ca(OH)2 dư Sau thí nghiệm đề cho khối lượng bình tăng khối lượng kết tủa bình Hướng giải quyết: Khi dẫn sản phẩm cháy vào bình CO H2O bị giữ lại bình Do đó: mCO2 + m H 2O = m bình tăng (*) Và CO2 tạo kết tủa với Ba(OH)2 Ca(OH)2 Từ khối lượng kết tủa -> Số mol kết tủa => dựa vào phương trình suy số mol CO2 => Khối lượng CO2 Thay vào * suy m H O Sau đưa tốn dạng để giải * Lưu ý: Trong giả thiết cho sản phẩm cháy gồm CO2 nước vào dd Ca(OH)2 Ba(OH)2 dung dịch thu tăng lên hay giảm xuống so với khối lượng ban đầu Nếu mtăng = m (chất hấp thụ CO , H O ) - m kết tủa 2 Nếu m giảm = m kết tủa - m chất hấp thụ Bài tập vận dụng: Đốt cháy hoàn toàn 0,46g hợp chất hữu A thu toàn sản phẩm cháy qua bình đựng P2O5, bình đựng KOH thấy khối lượng bình tăng 0,88g 10 bình tăng 0,54g Biết tỉ khối khí A so với khơng khí 1,58 Xác định cơng thức phân tử A Hướng giải toán nằm giả thiết m H 2O = m bình P2O5 tăng = 0,54 (g) mCO2 = m bình KOH tăng = 0,88 (g) MA = 1,58 29 = 46 (g) Bài toán đưa vào dạng Đốt cháy hoàn toàn 10,4g chất hữu A cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch Ca(OH) dư thấy khối lượng bình tăng 16,8 (g) đồng thời bình có xuất 30 gam kết tủa Biết khối lượng 0,05 mol A 5,2g Xác định công thức phân tử A Đối với tập nằm giả thiết thứ Giáo viên hướng dẫn học sinh giải trường hợp biến dạng để đưa vào dạng mCO2 + m H 2O = m bình Ca(OH)2 tăng = 16,8 (g) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O nCO2 = mCaCO3 = 30 = 0,3 (mol) 100 mCO2 = 0,3 44 = 13,2 (g) -> m H O = 16,8 - 13,2 = 3,6 (g) mA 5,2 MA = m = 0,05 = 104 (g) A Bài toán đưa dạng Trường hợp 3: Bài tốn khơng cho biết khối lượng sản phẩm cháy CO2, H2O cụ thể, riêng biệt sinh đốt cháy hợp chất hữu mà cho lượng hỗn hợp sản phẩm tỉ lệ khối lượng hay thể tích chúng 11 Cách giải quyết: Đặc ẩn số mol cho CO H2O ( nCO = a; n H O = b) lập phương trình tốn học khối lượng CO H2O cụ thể Sau tính lượng CO H2O riêng biệt đưa vài toán dạng để giải 2 Bài tập vận dụng: Đốt cháy hoàn toàn 18g hợp chất hữu A cần vừa đủ 16,8 (l) O2 đktc Hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 H2O theo tỉ lệ thể tích VCO : V H O = : Xác định công thức phân tử A biết d A / H = 36 2 Giáo viên hướng dẫn học sinh giải toán để đưa dạng nO2 = 16,8 = 0,75 (mol) 22,4 mO2 = n.M = 0,75 32 = 24 (g) Ta có: A + O2 to CO2 + H2O → Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mCO2 + m H 2O = mA + mO2 = 18 + 24 = 42 (g) Gọi a = nCO , b = n H O 2 -> 44a + 18b = 42 VCO2 V H 2O nCO2 a (1) = n = = b H O -> 2a - 3b = (2) Giải hệ phương trình (1) (2) suy a = 0,75 b = 0,5 mCO2 = 0,75 44 = 33 (g) m H 2O = 0,5 18 = (g) MA = 36 = 72 (g) Bài toán đưa dạng giáo viên yêu cầu học sinh tiếp tục giải 12 Trên trường hợp để giải tốn lập cơng thức phân tử theo phương pháp khối lượng áp dụng cho học sinh trường THCS Ngồi chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi giáo viên cịn cung cấp thêm cho học sinh cách giải tốn lập cơng thức phân tử theo phương pháp thể tích hay phương pháp biện luận B Dạng 2: Lập công thức phân tử hợp chất hữu theo phương thức thể tích Phạm vi áp dụng: Phương pháp dùng để lập công thức phân tử hợp chất hữu thể khí Giáo viên giới thiệu bước lập công thức phân tử hợp chất hữu gồm bước - Bước 1: Xác định thể tích chất trước sau phản ứng đốt cháy - Bước 2: Viết phương trình phản ứng cháy dạng tổng quát CxHy + (x + y y → ) O2 to xCO2 + H2O CxHyOz + (x + y Z y → - )O2 to xCO2 + H2O 2 CxHyNt + (x + y Z y t → - )O2 to xCO2 + H2O + N2 2 Đưa thể tích khí xác định bước vào phương trình phản ứng cháy Bước 3: Lập tỉ lệ mol tỉ lệ thể tích tương ứng với chất Sau giải hệ phương trình lập để tìm kết * Lưu ý: Các nghiệm số tìm số nguyên dương Bài tập vận dụng: Đốt cháy hoàn toàn 15cm3 hiđrocacbon 98 cm3 O2 (lấy dư) Sau làm lạnh hỗn hợp thu 68cm khí, cho qua dung dịch KOH cịn lại 8cm3 khí Thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất Xác định công thức phân tử hiđrocacbon 13 Đối với phương pháp thể tích giáo viên nên cho học sinh lập sơ đồ để dễ dàng tìm thể tích chất CxHy 15cm3 O2 98cm đốt CO2 làm lạnh H2O – H2O O2 dư CO2 dd KOH O2 dư O2 dư - CO2 68cm3 8cm3 Bước 1: Từ sơ đồ giáo viên hướng dẫn học sinh rút thể tích chất VCxHy = 15 cm3 V O ban đầu = 98cm3 -> V O cháy = 98 – = 90 cm3 V O dư = 8cm3 V CO = 68 – = 60 (cm3) Bước 2: Viết phương trình cháy: CxHy + (x + 15 y y → ) O2 to xCO2 + H2O 90 60 Bước 3: Lập tỉ lệ Trong điều kiện nhiệt độ, áp suất ta có tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol VCO2 x 60 VC x H y = = 15 -> x = VO2 VC x H y = x+ y 90 =6 = 15 -> y = 4(6 – 4) = -> Công thức phân tử cần lập C4H8 14 Giáo viên cho học sinh đề số tập tương tự để học sinh vận dụng bước để giải Đốt cháy hoàn toàn 10cm3 hợp chất hữu chứa nguyên tố C, H O, 40 cm3 khí O2 (lấy dư), sau phản ứng kết thúc thu 60cm hỗn hợp khí Làm lạnh hỗn hợp sản phẩm thu 30cm hỗn hợp khí, dẫn tiếp qua bình đựng dung dịch NaOH thấy có 10cm3 khỏi bình Xác định cơng thức phân tử hợp chất hữu biết thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất Trong phương pháp giáo viên giới thiệu cho học sinh trường hợp biến dạng gặp Trường hợp 1: Đốt cháy hỗn hợp có chất cần xác định cơng thức phân tử chất khác cháy Trong trường hợp giáo viên cần lưu ý với học sinh thể tích O dùng để đốt cháy đốt hai chất vừa để đốt cháy chất hữu cần xác định công thức phân tử, vừa để đốt cháy chất có hỗn hợp Bài tập vận dụng: Cho lượng oxi dư vào 300cm3 hỗn hợp gồm hidrocacbon NH3 đốt cháy Sau đốt cháy hoàn toàn thể tích hỗn hợp khí thu 1250cm3 Cho nước ngưng tụ, thể tích cịn lại 550cm Sau cho qua dung dịch KOH thể tích cịn lại 250cm3, có 100cm3 thể tích N2 Thể tích khí đo điều kiện Xác định công thức phân tử hidrocacbon Cũng tương tự tập trên, giáo viên hướng dẫn học sinh lập sơ đồ cho toán CxHy 300cm3 N2 làm lạnh N2 NH3 CO2 -H2O CO2 O2 dư H2O đốt dd KOH -CO2 N2 có 100cm3 O2 dư O2 dư O2 dư 1250cm3 550cm3 250cm3 Giáo viên hướng dẫn học sinh cách giải toán biến dạng để đưa dạng 15 2NH3 + → O2 to N2 + 3H2O (cm3) 200 100 300 V NH = 200cm3 -> VCxHy = 300 – 200 = 100cm3 V H O (NH3) = 300cm3 V H O thu = 1250 – 550 = 700cm3 -> V H O (CxHy) = 700 – 300 = 400cm3 V CO = 550 – 250 = 300cm3 Lập phương trình cháy: CxHy + (x + y y → ) O2 to xCO2 + H2O (cm3) 100 300 400 Lập tỉ lệ: VCO2 300 x VC x H y = = 100 -> x = V H 2O VC x H y y 400 = = = -> y = = 100 -> Công thức phân tử cần lập C3H8 Trường hợp 2: Đốt cháy hỗn hợp có chất cần xác định công thức phân tử chất khác không cháy Bài tập: Cho 0,5l hỗn hợp CxHy khí CO 2,5l O2 lấy dư đốt cháy Kết thúc phản ứng hỗn hợp tích 3,4l Sau cho nước ngưng tụ 1,8l sau cho qua dung dịch KOH cịn 0,5l Thể tích khí đo điều kiện Xác định công thức phân tử CxHy 16 CxHy 0,5l CO2 làm lạnh CO2 H2O -H2O O2 dư 2,5l O2 dư đốt CO2 O2 dư 3,4l dd KOH O2 dư -CO2 1,8l 0,5l - Xác định thể tích chất V O cháy = 2,5 – 0,5 = (l) V CO = 1,3 (l) V H O = 3,4 – 1,8 = 1,6 (l) Trong tập giáo viên cần lưu ý cho học sinh lượng CO thu vừa CxHy cháy sinh vừa lượng CO2 ban đầu Bài tập giáo viên cho học sinh phân tích q trình cháy nguyên tố hợp chất hữu 4H + O2 to 2H2O → 0,8l 1,6l C + O2 to CO2 → (2-0,8) (l) 1,2 (l) -> V CO = 1,2 (l) -> V CO ban đầu = 1,3 – 1,2 = 0,1 (l) (CxHy) VCxHy = 0,5 – 0,1 = 0,4 (l) Lập phương trình phản ứng cháy: CxHy + (x + 0,4l y y → ) O2 to xCO2 + H2O 1,2l 1,6l Lập tỉ lệ: VCO2 VC x H y V H 2O VC x H y = 1,2 x = 0,4 = -> x = y 1,6 = = 0,4 = -> y = Vậy công thức phân tử hợp chất hữu cần lập C3H8 17 C Dạng 3: Lập công thức phân tử hợp chất hữu theo phương pháp biện luận Đây phương pháp giải toán mà đề cho khơng đủ giả thiết để giải tốn hai phương pháp (khối lượng hay thể tích) Do để giải tốn địi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức cách có hệ thống vận dụng tư logic để giải Đối với phương pháp chia thành trường hợp sau: Trường hợp 1: Biết khối lượng phân tử không lập công thức thực nghiệm Cách giải quyết: Lập phương trình vơ định chứa ẩn số số nguyên tử nguyên tố phân tử theo khối lượng phân tử biết Biện luận cách kẻ bảng sau tìm cặp nghiệm thích hợp Bài tập vận dụng: Đốt cháy hợp chất hữu A có nguyên tố C, H O biết khối lượng phân tử A 60 (g) Xác định công thức phân tử A Giáo viên hướng dẫn học sinh giải Đặt công thức tổng quát A CxHyOz MA = 12x + y + 16Z = 60 (1) Ta có: 16Z < 60 -> Z < 3,7 -> Z 1, - Nếu Z = -> MA = 12x + y + 16 = 60 12x + y = 60 – 16 = 44 -> y = 44 – 12x Giáo viên hướng dẫn học sinh lập bảng biện luận Điều kiện x, y số nguyên dương y ≤ 2x + x y 32 20 -4 Công thức phân tử A C3H8O - Nếu Z = -> MA = 12x + y + 16 = 60 18 12x + y = 28 y = 28 – 12x Tương tự điều kiện trường hợp X Y 16 -8 Công thức phân tử A C2H4O2 - Nếu Z = -> MA = 12x + y + 16.3 = 60 12x + y = 12 (vơ lí) Vậy cơng thức phân tử cần lập C3H8O C2H4O2 Bài tập tương tự: Đốt cháy hidrocacbon, biết khối lượng phân tử 28 Lập công thức phân tử hidrocacbon Đốt cháy hợp chất hữu A thu CO nước Lập công thức phân tử A biết tỉ khối A so với H2 23 Trường hợp 2: Lập công thức thực nghiệm khối lượng phân tử Cách giải quyết: Sau lập cơng thức thực nghiệm dựa vào quan hệ số nguyên tử nguyên tố phân tử để biện luận Khi biện luận cần lưu ý dạng công thức phân tử điều kiện ẩn số sau: Dạng công thức phân tử 1) CxHy Điều kiện x, y ≥ 1, nguyên y ≤ 2x + 2, y chẵn 2) CxHyOz x, y, z ≥ 1, nguyên y ≤ 2x + 2, y chẵn 3) CxHyNt x, y, t ≥ 1, nguyên y ≤ 2x + + t - t lẻ -> y lẻ - t chẵn -> y chẵn 4) CxHyOzNt x, y, z, t ≥ 1, nguyên 19 y ≤ 2x + + t - t lẻ -> y lẻ - t chẵn -> y chẵn Bài tập ứng dụng: Đốt cháy hoàn toàn 4,5g hợp chất hữu A thu 4,48l CO (đktc) 4,5g H2O Xác định công thức phân tử A Giáo viên hướng dẫn học sinh lập công thức thực nghiệm dạng nCO2 = 4,48 = 0,2 (mol) 22,4 mC = 0,2 12 = 2,4 (g) mH = 4,5 = 0,5 (g) mO = 4,5 – (2,4 + 0,5) = 1,6 (g) -> A có oxi Cơng thức tổng qt CxHyOz C:H:O= 24 0,5 1,6 mC m m : H : O = : : 12 16 12 16 = 0,2 : 0,5 : 0,1 = : : -> Công thức thực nghiệm (C2H5O)n Giáo viên hướng dẫn học sinh dựa vào bảng điều kiện để biện luận: 5n ≤ 2.2n + -> n ≤ -> n = - Nếu n = -> Công thức phân tử C2H5O (loại số ngun tử hiđrơ lẻ) - Nếu n = -> Công thức phân tử C4H10O2 (phù hợp) Bài tập tương tự Đốt cháy hoàn toàn 1,5g hidrocacbon A thu 2,24l CO (đktc) Tìm cơng thức phân tử A Đốt cháy hoàn toàn chất hữu A (có chứa nguyên tố C, H, N) thu 2,24l CO2, 1,12l N2 4,5g H2O Xác định công thức phân tử A biết thể tích khí đo đktc V KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: 20 Qua thực nghiệm nhiều năm giảng dạy mơn hố học đặc biệt phân mơn hố học hữu tơi nhận thấy rằng: Khi truyền đạt nội dung phương pháp đến với học sinh nhận thấy tỷ lệ học sinh tiếp thu giải tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cao so với lúc trước chưa truyền đạt phương pháp Học sinh có hứng thú với dạng tập đặc biệt học sinh khá, giỏi Phương pháp đặc biệt có hiệu tiết học tự chọn chương trình bám sát dành cho học sinh trung bình, yếu học nâng cao dành cho học sinh khá, giỏi VI KẾT LUẬN: Hoá học đặc biệt hoá học hữu mơn học khó học sinh trung học sở Nội dung tập nhiều dạng khơng có học phương pháp cụ thể khó khăn lớn học sinh Với trăn trở qua thực tế nhiều năm giảng dạy tìm hiểu tư liệu tơi rút số phương pháp giải toán lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, định hướng, nhận dạng tìm cách giải cách nhanh để giúp học sinh khơng cịn cảm thấy khó khăn học hoá hữu Để thực tốt đề tài cần có tiết học tự chọn với mức độ bám sát dành cho học sinh trung bình yếu nâng cao dành cho học sinh khá, giỏi đề tài đạt hiệu cao Đề tài áp dụng việc bồi dưỡng học sinh giỏi Đề tài viết áp dụng cho nhiều đối tượng học sinh nên áp dụng đề tài tuỳ vào đối tượng học sinh giáo viên chọn lọc trường hợp để giảng dạy cho phù hợp Do thời gian giảng dạy chưa nhiều, tư liệu thiếu thốn đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, mong bạn đọc góp ý để đề tài ngày hoàn thiện VII TÀI LIỆU THAM KHẢO: 21 Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên THCS chu kỳ III (20042007) mơn Hố học – Nhà xuất Giáo dục Phương pháp giải tập hoá học 11 – Tác giả: Võ Tường Huy – Nhà xuất trẻ 1997 Phương pháp giải nhanh tập hoá hữu – Tác giả: Đỗ Xuân Hưng – Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội 2008 Hoá học – Tác giả: Lê Xuân Trọng – Cao Thị Thặng – Ngô Văn Vụ Nhà xuất Giáo dục 2005 22 VIII MỤC LỤC TT Nội dung Trang Đặt vấn đề Cơ sở lí luận Cơ sở thực tiễn Nội dung nghiên cứu Kết nghiên cứu 19 Kết luận 19 Tài liệu tham khảo 20 Mục lục 21 ... cho học sinh? ?? III CƠ SỞ THỰC TIỄN: Bài tập Hoá học hữu tập khó đặc biệt tập lập cơng thức phân tử hợp chất hữu cho học sinh trung học sở Thế nhưng, nội dung chương trình học khơng có tiết học riêng... 1: Lập công thức phân tử theo phương pháp khối lượng Dạng 2: Lập công thức phân tử theo phương pháp thể tích Dạng 3: Lập cơng thức phân tử theo phương pháp biện luận Tuỳ vào đối tượng học sinh. .. toán lập cơng thức phân tử theo phương pháp thể tích hay phương pháp biện luận B Dạng 2: Lập công thức phân tử hợp chất hữu theo phương thức thể tích Phạm vi áp dụng: Phương pháp dùng để lập công