RÈN KỸ NĂNG GIẢI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT

Tên sáng kiến: Rèn kỹ năng giải toán hóa học hữu cơ bằng phương pháp quy đổi cho học sinh lớp 12 trường THPT” 2.. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, giáo dục Việt Nam đã và đang phải đổi m

hung(TÊN CƠ QUAN, ĐƠN VỊ CHỦ QUẢN)

(TÊN CƠ QUAN ÁP DỤNG SÁNG KIẾN)

BÁO CÁO SÁNG KIẾN

(Tên sáng kiến)

Tác giả:

Trình độ chuyên môn:

Chức vụ:

Nơi công tác:

BÁO CÁO SÁNG KIẾN DỰ THI

RÈN KỸ NĂNG GIẢI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI CHO HỌC SINH

LỚP 12 TRƯỜNG THPT

Tác giả: Trịnh Thị Lụa

Trình độ chuyên môn: Thạc sĩ

Chức vụ: Giáo viên

Nam Định, n gày 10 tháng 6 năm 2015

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN

1 Tên sáng kiến: Rèn kỹ năng giải toán hóa học hữu cơ bằng phương pháp quy đổi cho học sinh lớp 12 trường THPT”

2 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục đào tạo

3 Thời gian áp dụng sáng kiến:

Từ ngày 7 tháng 11 năm 2014 đến ngày 30 tháng 11 năm 2014

4 Tác giả:

Họ và tên: Trịnh Thị Lụa

Năm sinh: 1984

Nơi thường trú: Xã Xuân Hồng – Xuân Trường – Nam Định

Trình độ chuyên môn: Thạc sỹ LL và PPDH Hóa học

Chức vụ công tác: Giáo viên

Nơi làm việc: Trường THPT Xuân Trường

Điện thoại: 0983 009 738

Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: 100%

5 Đồng tác giả (nếu có):

Họ và tên:

Năm sinh:

Nơi thường trú:

Trình độ chuyên môn:

Chức vụ công tác:

Nơi làm việc:

Điện thoại:

Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: …….%

6 Đơn vị áp dụng sáng kiến:

Tên đơn vị: Trường THPT Xuân Trường

Địa chỉ: Xã Xuân Hồng – Xuân Trường – Nam Định

Điện thoại: 03503.886.167

BÁO CÁO SÁNG KIẾN

I Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến

Sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thị trường theo định hướng xã hội chủnghĩa và sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay đã và đang đặt ranhững yêu cầu ngày càng cao đối với người lao động Xuất phát từ nhu cầu thực tế

đó, giáo dục Việt Nam đã và đang phải đổi mới một cách căn bản, toàn diện từmục tiêu giáo dục, nội dung giáo dục đến phương pháp và phương tiện dạy học.Ngành giáo dục phải tạo ra những con người năng động, sáng tạo, đáp ứng yêu cầu

cung cấp nguồn nhân lực có đủ năng lực, đặc biệt là năng lực hành động, tính năng động, sáng tạo, tính tự lực và trách nhiệm cũng như năng lực cộng tác làm việc, năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp để phục vụ đắc lực cho mục tiêu kinh tế -

xã hội của đất nước

Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện

giáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động

xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin

và truyền thông trong dạy và học”.

Trong dạy học hóa học, việc nâng cao chất lượng dạy học, phát triển nănglực nhận thức, bồi dưỡng năng lực tự học cho HS có thể bằng nhiều biện pháp vàphương pháp khác nhau Giải bài tập hóa học (BTHH) được đánh giá là mộtphương pháp dạy học có hiệu quả, nhất là trong việc rèn kĩ năng vận dụng kiếnthức, đào sâu, mở rộng kiến thức một cách sinh động và phong phú BTHH cònđược coi là phương tiện cơ bản để dạy học và vận dụng kiến thức hóa học trongviệc giải quyết các vấn đề phức hợp trong học tập và thực tiễn đời sống sản xuất

BTHH không chỉ cung cấp cho HS kiến thức mà còn là con đường để các emchiếm lĩnh kiến thức và mang lại hứng thú học tập cho các em Việc giải BTHHcòn có tác dụng rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh, khéo léo, sáng tạocủa HS, có khả năng vận dụng sự hiểu biết vào những tình huống cụ thể Vì vậy,hướng dẫn cho HS phương pháp giải bài tập hóa học phù hợp nhằm phát huy caonhất hiệu quả trong dạy học, đáp ứng mục tiêu giáo dục đã đặt ra là thực sự cầnthiết.

Bên cạnh đó, từ năm học 2007 đến nay, các đề thi môn Hóa học cấp quốcgia của HS khối 12 đã chuyển từ hình thức thi tự luận sang hình thức thi trắcnghiệm khách quan Trong thời gian 90 phút các em phải giải quyết 50 câu hỏitrắc nghiệm khách quan nên yêu cầu HS phải rất nhanh, nhạy bén trong cách làmbài mới đạt được kết quả cao Điều đó đòi hỏi HS phải có tư duy khái quát, tổnghợp cao để có thể đáp ứng yêu cầu đó

Có nhiều dạng bài tập, nhiều cách khai thác, sử dụng BTHH để rèn luyện tưduy cho HS Tuy nhiên, qua kinh nghiệm từ những năm giảng dạy phổ thông củamình kết hợp với ý kiến của các đồng nghiệp, chúng tôi nhận thấy khi tiếp xúc vớichương trình và các bài toán hữu cơ, đặc biệt là các bài toán có nhiều chất thamgia phản ứng, nhiều giai đoạn phản ứng phức tạp thì HS thường lúng túng, khókhăn trong việc giải quyết chúng Vì vậy, để góp phần giúp HS có định hướng tốthơn trong việc giải các bài tập phức tạp đó, tôi xin trình bày kinh nghiệm của mìnhtrong quá trình giảng dạy Hóa học tại Trường THPT Xuân Trường thông qua đề

tài kinh nghiệm: Rèn kỹ năng giải toán hóa học hữu cơ bằng phương pháp quy đổi cho học sinh lớp 12 – THPT.

Với việc hoàn thành sáng kiến này, tôi hy vọng sẽ góp phần đổi mớiphương pháp dạy học (PPDH), hình thành cho HS tư duy khái quát hóa, giúp HS

tự tìm ra các quy luật trong hóa học, tạo hứng thú và tích cực hơn trong quá trìnhhọc tập cũng như giải BTHH, hướng dẫn HS tự tìm tòi các quy luật để giải quyếtbài toán cụ thể và các bài toán mở rộng, từ đó HS tự rút ra quy luật về mối liên hệgiữa các yếu tố trong các bài toán hóa học Và điều quan trọng là HS sẽ có tư duy

tốt, có khả năng khái quát hóa các sự vật hiện tượng trong thế giới khách quan, từ

đó tìm tòi ra các quy luật phát triển để phục vụ hữu ích hơn cho cuộc sống

II Mô tả giải pháp

1 Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến

Việc giải quyết các bài toán hữu cơ phức tạp, nhiều chất tham gia phản ứng,đặc biệt là những bài toán phân loại học sinh trong các đề thi vào đại học, caođẳng luôn khiến học sinh gặp rất nhiều khó khăn

Với những học sinh có lực học khá cũng thường chọn giải pháp bỏ qua cáccâu có nhiều chất tham gia phản ứng, đặc biệt các bài toán hữu cơ, điều này gâytâm lý không tốt cho các em trong các kỳ thi quan trọng, đặc biệt là kỳ thi tuyểnsinh vào đại học hoặc kỳ thi THPT Quốc gia sắp tới Điều này được làm rõ thôngqua các VD sau:

Ví dụ 1 Hỗn hợp X gồm hidro, propen, axit acrylic, ancol anlylic Đốt cháy hoàn

toàn 0,75 mol X thu được 30,24 lít khí CO2 (đktc) Đun nóng X với bột Ni mộtthời gian, thu được hỗn hợp Y Tỉ khối của Y so với X bằng 1,25 Cho 0,1 mol Ytác dụng vừa đủ với V lít dung dịch brom 0,1M Giá trị của V là:

=> nBr2 phản ứng = 0,3 mol.

=> Nếu cho 0,1 mol Y phản ứng với dung dịch brom thì số mol brom phản

ứng là: nBr2 phản ứng = 0,1.0,3

0,6 = 0,05 mol => V = 0,05/0,1 = 0,5 lít

Nhận xét: Như vậy, nếu làm bài toán theo cách thông thường thì số ẩn nhiều hơn

số dữ kiện nên HS sẽ gặp khó khăn khi giải quyết, các em thường tìm cách để tínhđược số liệu cụ thể của các ẩn để giải bài toán Việc tính toán cụ thể đó hoàn toànkhông thực hiện được

Ví dụ 2 (Trích đề thi vào đại học khối A năm 2014) Đốt cháy hoàn toàn 13,36

gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó

số mol axit metacrylic bằng số mol axit axetic) bằng O2 dư, thu được hỗn hợp Ygồm khí và hơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2 , thu được 49,25gam kết tủa và dung dịch Z Đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa Cho 13,36 gam hỗnhợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàntoàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là:

A 19,04 gam B 18,68 gam C 14,44 gam D 13,32 gam

Từ đó lập được phương trình: 4a + 6b + 2a + 3c =0,51

Số mol KOH phản ứng là: a + 2b + a = 2(a+b) = 0,12 mol.

=> nKOH dư = 0,14 – 0,12 = 0,02 mol

Số mol H2O sinh ra là: a + 2b + a = 2(a+b) = 0,12 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

mhh bđ + mKOH = mchất rắn + mC3H5(OH)3 + mH2O (vì C3H5(OH)3 bay hơi khi cô cạn)

Thay số được: 13,36 + 0,14.56 = mchất rắn + 92.0,05 + 0,12.18

=> mchất rắn = 14,44 gam

=> Đáp án C

* Nhận xét: Cách làm đặt ẩn và viết các phương trình phản ứng như trên rất quen

thuộc với tất cả học sinh, tuy nhiên các em làm theo cách này sẽ mất nhiều thờigian và nhiều học sinh không biết kết hợp ẩn số sẽ không thể giải quyết được bàitoán

Ví dụ 3 Cho X, Y là hai chất thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic và MX < MY; Z

là ancol có cùng số nguyên tử cacbon với X; T là este hai chức tạo bởi X, Y và Z.Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lítkhí O2 (đktc), thu được khí CO2 và 9,36 gam nước Mặt khác 11,16 gam E tác

dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br2 Khối lượng muối thu được khi chocùng lượng E trên tác dụng hết với dung dịch KOH dư là:

A 4,68 gam B 5,44 gam C 5,04 gam D 5,80 gam

Phân tích: Nếu đặt ẩn số để làm trong trường hợp này sẽ có rất nhiều ẩn: số

nguyên tử C của axit, của ancol, số mol của axit, ancol, este Tuy nhiên, các dữkiện bài toán cho không nhiều, ít hơn số ẩn đặt ra Vì vậy, việc giải bài toán sẽ gặprất nhiều khó khăn

2 Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến

Vậy, vấn đề cần giải quyết là làm thế nào để các em có thể hiểu và giảiquyết các bài toán hóa học hữu cơ phức tạp, có nhiều chất tham gia một cáchnhanh chóng và chính xác nhất, để các em không cảm thấy nặng nề, lo sợ trướccác kỳ thi? Để giải quyết vấn đề đó, tôi xin trình bày phương pháp rèn kỹ nănggiải toán hóa học hữu cơ bằng phương pháp quy đổi cho học sinh lớp 12 thông quacác ví dụ sau:

Xét các ví dụ ở trên

Ví dụ 1 Hỗn hợp X gồm hidro, propen, axit acrylic, ancol anlylic Đốt cháy

hoàn toàn 0,75 mol X thu được 30,24 lít khí CO2 (đktc) Đun nóng X với bột Nimột thời gian, thu được hỗn hợp Y Tỉ khối của Y so với X bằng 1,25 Cho 0,1mol Y tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch brom 0,1M Giá trị của V là:

mX = mY => nX.MX = nY.MY

Ví dụ 2 (Trích đề thi vào đại học khối A năm 2014) Đốt cháy hoàn toàn

13,36 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit axetic và glixerol(trong đó số mol axit metacrylic bằng số mol axit axetic) bằng O2 dư, thu đượchỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2 , thuđược 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z Đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa Cho13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phảnứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn khan có khối lượng là

A 19,04 gam B 18,68 gam C 14,44 gam D 13,32 gam

Hướng dẫn giải

Đặt:

nC H COOH3 5  nCH COOH3  a mol ; n C H COOH4 8( )2 b mol ; n C H OH3 5( )3 c mol

=> Coi C3H5COOH và CH3COOH là C4H8(COOH)2

Khi đó, hỗn hợp trở thành C4H8(COOH)2 và C3H5(OH)3

Hay C2H4(COOH): x mol và C3H5(OH)3 : y mol

Sau khi tính được số mol CO2 ta lập được hệ phương trình:

0,12 2 4

0,02

mol C H COOK mol KOH







=> Khối lượng chất rắn là: 0,12.111 + 0,02.56 = 14,44 gam

Ví dụ 3 (Trích đề thi vào đại học khối A năm 2014) Cho X, Y là hai chất

thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic và MX < MY; Z là ancol có cùng số nguyên tửcacbon với X; T là este hai chức tạo bởi X, Y và Z Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gamhỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít khí O2 (đktc), thu được khí CO2

và 9,36 gam nước Mặt khác 11,16 gam E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04mol Br2 Khối lượng muối thu được khi cho cùng lượng E trên tác dụng hết vớidung dịch KOH dư là:

A 4,68 gam B 5,44 gam C 5,04 gam D 5,80 gam

Hướng dẫn giải

Vì ancol tác dụng với axit trong điều kiện thích hợp tạo ra este và H2O nên quy đổihỗn hợp về axit, ancol và H2O

Dùng định luật bảo toàn khối lượng tính được nCO2 = 0,47 mol < nH2O = 0,52

=> Ancol trong E phải no, mạch hở và 2 chức (theo bài)

Gọi công thức axit:C H n 2n2O2(a mol); ancol: CnH2n+2O2 ( b mol); H2O(-c mol) (đk n > n ≥ 3)

Sử dụng bảo toàn mol nguyên tử oxi được:

nO/E = 2a + 2b – c = 0,28 (3)

Có: nBr2 phản ứng = a = 0,04 mol (4)

=> b = 0,11 => c = 0,02 mol

Từ (3) suy ra (a + b) > 0,14

Kết hợp điều kiện ở trên được n = 3 Thay vào (1) được n = 3,5.

=> Công thức chung của 2 axit là: C3,5H5O2 hay C2,5H4COOH

E + KOH: C2,5H4COOH + KOH → C2,5H4COOK + H2O

0,04 mol → 0,04 mol

 mmuối = 0,04 117 = 4,68 gam

Ví dụ 4 Hỗn hợp X gồm ancol metylic, etylen glicol, glixerol và sobitol Cho

m gam X phản ứng hoàn toàn với Na dư, thu được 7,168 lít khí H2 (đktc) Mặtkhác, để đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 17,696 lít O2 (đktc), thu được a gam

CO2 Giá trị của m và a lần lượt là:

A 19,8 và 28,16 B 16,6 và 28,16

C 16,6 và 14,08 D 19,8 và 14,08.

Hướng dẫn giải

Các chất trong X đều có đặc điểm là ancol no, mạch hở, số nguyên tử C và

số nhóm chức OH trong mỗi chất đều bằng nhau Nên ta có thể quy đổi về 1 chấtchung nhất CnH2n+2On, số mol là a

Số mol H2 tạo ra là 0,32 mol Số mol O2 phản ứng là 0,79 mol

Từ phản ứng với Na ta tính được n.nancol = 2.nH2 => n.a = 0,64 mol (1)

Ví dụ 5 Đốt cháy hoàn toàn 40,4 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic,

metyl acrylat, vinyl axetat, axit axetic, metyl fomat, andehit acrylic, andehit fomicthu được 3,2 mol khí và hơi Số mol khí oxi đã tham gia phản ứng trên là:

Ví dụ 6 Hỗn hợp X gồm metan, axetilen, vinyl axetilen, but – 2 – en , buta

– 1,3 – đien và hidro Đốt cháy hoàn toàn 0,03 mol X thu được 5,5 gam CO2 và0,9 gam H2O Mặt khác, nung 0,18 mol X với xúc tác Ni một thời gian thu được

0,06 mol hỗn hợp khí Y Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa agam brom Giá trị của a là:

CH

C H

C H H

Ví dụ 7 (Trích đề thi tuyển sinh vào đại học, cao đẳng khối A năm 2013)

Tripeptit X và tetrapeptit Y đều mạch hở Khi thủy phân hoàn toàn hỗn hợp gồm

X và Y chỉ tạo ra một amino axit duy nhất có công thức H2NCnH2nCOOH Đốtcháy 0,05 mol Y trong oxi dư, thu được N2 và 36,3 gam hỗn hợp gồm CO2, H2O.Đốt cháy 0,01 mol X trong oxi dư, cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 dư,thu được m gam kết tủa Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là

A 29,55 B 17,73 C 23,64 D 11,82.

Hướng dẫn giải

Quy đổi tetrapeptit Y về đipeptit T: (A)4 + 1H2O → 2(A)2

0,05 0,05 0,1 (mol)

 đốt cháy 0,1 mol đipeptit T thu được:

mCO2 + mH2O = 36,3 + 0,05.18 = 37,2 gam

Ví dụ 8 (Trích đề thi tuyển sinh vào đại học, cao đẳng khối A năm 2012)

Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so với H2 là

17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháyvào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăng thêm m gam Giá trịcủa m là

Hấp thụ CO2 và H2O vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì:

m = m + m = 0,125.44 + 0,1.18 = 7,3 (gam)

Giải hệ phương trình trên được: a = b = 0,025 (mol)

Khi đốt cháy thu được: nCO2= a + 4b = 0,125 (mol)

nH O2 = 2a + 2b = 0,1 (mol)

Hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì:

mbình tăng = mCO2 + mH2O = 0,125.44 + 0,1.18 = 7,3 (gam)

Ví dụ 9 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm anđehit fomic, axit

axetic, glucozơ, axit lactic Sản phẩm cháy được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịchCa(OH)2 dư thu được 40 gam kết tủa Giá trị của m là:

A 15,2 B 12,5 C 24,8 g D 12,0.

Hướng dẫn

Công thức phân tử của các chất trong X là: CH2O, C2H4O2 , C6H12O6, C3H6O3

Các chất đều có cùng công thức đơn giản nhất là CH2O Nên quy đổi hỗn hợp X

Ví dụ 10 Cho a gam hỗn hợp lỏng X gồm CH3COOH, C3H7OH và

HO-CH2CHO tác dụng hết với 9,2 gam Na thu được hỗn hợp chất rắn Y có khối lượng

b gam và 3,36 lít khí H2 (đktc) Giá trị của a và b lần lượt là:

A 18 và 26,9 B 18 và 24,6

C 9 và 17,9 D 9 và 12,3.