skkn xây DỰNG hệ THỐNG bài TOÁN hóa học đốt CHÁY một số hợp CHẤT hữu cơ TRONG CHƯƠNG TRÌNH hóa học THPT

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TOÁN HÓA HỌC ĐỐT CHÁY MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ -o0o-I.. Vì vậy, người viết chọn chuyên đề “ Xây dựng hệ thống bài toánhóa học đốt cháy một số hợp chất hữu cơ trong ch

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị TRƯỜNG THPT NGÔ QUYỀN

Người thực hiện: NGÔ MINH ĐỨC

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên : NGÔ MINH ĐỨC

2 Ngày tháng năm sinh : 30/11/1981

- Chuyên ngành đào tạo : Hóa học

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy môn Hóa học

- Số năm kinh nghiệm: 11 năm

- Số sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây : 3 SKKN

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TOÁN HÓA HỌC ĐỐT CHÁY MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ

-o0o-I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Giải bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức mà còn để pháttriển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và trí thông minh cho HS Thực chất của việc rènluyện trí thông minh cho HS là bồi dưỡng năng lực suy nghĩ linh hoạt, sáng tạo mà bướcđầu là giải các bài toán nhận thức độc lập sáng tạo

Để phát triển tư duy và rèn sự sáng tạo cho HS, việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học

là chưa đủ, GV cần khuyến khích HS tìm nhiều cách giải cho một bài tập, chọn cách giảihay nhất và ngắn gọn nhất Giải một bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độkhác nhau có khả năng rèn tư duy cho HS gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng mộtcách dù cách đó là ngắn gọn nhất, giúp cho HS có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiềuhướng khác nhau, phát triển tư duy logic, biện chứng, khái quát độc lập, sáng tạo, sửdụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học Khi nói lên được ý hay, vớiphương pháp tối ưu sẽ tạo cho HS niềm vui, sự hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗlực suy nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa từ đó gieo mầm sự tích cực tư duy vàsáng tạo của HS trong quá trình học tập

Câu hỏi, bài tập hóa học là phương tiện để kiểm tra khả năng tư duy và sáng tạo và đểđánh giá kiến thức, kỹ năng của HS một cách chính xác Đối với bộ môn Hóa học thì bàitập hóa học đóng vai trò rất quan trọng trong việc rèn luyện năng lực tư duy, năng lựcsáng tạo của học sinh Vì vậy, người viết chọn chuyên đề “ Xây dựng hệ thống bài toánhóa học đốt cháy một số hợp chất hữu cơ trong chương trình Hóa học THPT” để thựchiện trong quá trình dạy học 2015-2016

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1 Cơ sở lý luận

- Tâm lý học và lý luận dạy học đã khẳng định: Con đường hiệu quả nhất để học sinhnắm vững kiến thức và phát triển tư duy là phải đưa học sinh vào vị trí chủ thể của nhậnthức, thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh tri thức, phát triển các năng lực vàhình thành nhân cách

- “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tínhtích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lốitruyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyếnkhích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển

năng lực” (Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo).

- “Tổ chức cho người học được học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác tíchcực, sáng tạo, trong đó việc xây dựng phong cách học tập sáng tạo là cốt lõi của đổi mớiphương pháp giáo dục nói chung và phương pháp dạy học hóa học nói riêng Phát huytính tích cực học tập của học sinh, coi học sinh là chủ thể của quá trình học tập là phương

hướng chung cho việc đổi mới giáo dục” (Phát triển các phương pháp dạy học hóa Chuyên đề cao học lý luận và phương pháp dạy học hóa học, ĐHSP Huế).

- Ở phần Hóa học hữu cơ, HS phải học về rất nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau, do

đó HS thường nhầm lẫn, gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập hóa hữu cơ

- Giáo viên bộ môn khi dạy thường chỉ hướng dẫn HS phương pháp giải dạng bài đốtcháy từng loại hợp chất hữu cơ một cách riêng lẻ, chưa có một hệ thống bài tập nhằmgiúp HS rèn luyện kĩ năng giải bài tập đốt cháy của từng loại hợp chất hữu cơ riêng, cũngnhư kĩ năng giải bài tập đốt cháy nhiều loại hợp chất khác nhau, từ đó có sự so sánh đểnắm vững phương pháp giải dạng bài tập đốt cháy hợp chất hữu cơ

III XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TOÁN HÓA HỌC ĐỐT CHÁY MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ

1 Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống kiến thức Hóa học hữu cơ 11, 12 trong chương trình Hóa học phổ thông

2 Đối tượng tác động

Học sinh lớp 11, 12 trường Trung học phổ thông

3 Thời gian nghiên cứu: 9/2015 - 4/2016

4 Công việc của giải pháp

* Bước 1: Xây dựng hệ thống bài tập đốt cháy hợp chất hữu cơ gồm 2 phần

- Phần 1: Phương pháp giải một số dạng và hệ thống bài tập đốt cháy hiđrocacbon(ankan, anken, ankin, hidrocacbon thơm, hiđrocacbon tổng hợp)

- Phần 2: Phương pháp giải một số dạng và hệ thống bài tập đốt cháy một số dẫn xuấthiđrocacbon (ancol, anđehit, axit cacboxylic, este, amin, polime, peptit )

* Bước 2: Tổ chức thực nghiệm, kiểm tra và đánh giá hiệu quả của chuyên đề.

PHẦN 1: HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỐT CHÁY HIĐROCACBON

 Khối lượng bình tăng = mCO2 + mH2O

 Khối lượng của dung dịch trong bình tăng = (mCO2 + mH2O)- mCaCO3

 Khối lượng của dung dịch trong bình giảm = mCaCO3 - (mCO2 + mH2O)

2 mhiđrocacbon = mC + mH ; nC= nCO2 ; nH = 2.nH2O ; mC = nC.12 ; mH = nH =

29

H O m

3 Cho hiđrocacbon vào bình dung dịch Brom:

 Khối lượng bình tăng = ∑ khối lượng các hiđrocacbon không no

 Số mol Br2 phản ứng tối đa = ∑ số mol lk π

 Hiđrocacbon X có k liên kết π thì : Số mol Br2 phản ứng tối đa = k nX

4 Hiđrocacbon tác dụng H2: số mol H2 phản ứng = ∑ số mol lk π

B- PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỐT CHÁY HIĐROCACBON

I Dạng 1: Xác định công thức phân tử của 1 hiđrocacbon X bằng phản ứng cháy

Trường hợp 1: Biết hoặc xác định được hiđrocacbon cần tìm thuộc loại hiđrocacbon nào (ankan; anken; ankin; ankyl benzen)

Bước 1: Đặt CTPT của hiđrocacbon X cần tìm theo dạng tương ứng

Bước2 : Tùy theo giả thiết bài cho, ta tìm số cacbon của hiđrocacbon X từ đó suy raCTPT của X bằng 1 trong 3 cách sau:

1 Xác định số C của X theo công thức: số C =

2

CO

X

n n

2 Xác định khối lượng phân tử (M) của X, từ đó suy ra công thức phân tử của X.

3 Thiết lập các phương trình đại số để tìm số cacbon của X.

Trường hợp 2: Không xác định được hiđrocacbon cần tìm thuộc loại hiđrocacbon nào.

Bước 1: Đặt CTPT của hiđrocacbon cần tìm là CxHy

Bước 2: Thiết lập các phương trình đại số để tìm x và y Suy ra CTPT của X

VD1: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hiđrocacbon X thu được 13,44 lít CO2 (đkc) và12,96 gam H2O Xác định công thức phân tử của X

Giải: Do dd Ca(OH) 2 dư nên khi cho sản phẩm cháy qua từ từ bình đựng nước vôi trong dư thì ptpứ là : CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O

nCO 2 = nCaCO 3 = 0,9 mol;

mCO 2 + mH 2 O = 50,4  mH 2 O =50,4 – 0,9.44= 10,8

 nH 2 O= 0,6 < nCO 2 = 0,9 mol  X là ankin hoặc ankađien (C n H 2n-2 )

n X = n CO2 n H O2 = 0,3  số C của X =

23

CO

X n

n   CTPT X là C 3 H 4

VD3: Đốt cháy hoàn toàn 6 gam ankan X thì thu được 8,96 lít khí CO2 (đkc) Xác địnhCTPT của X.

Giải: C n H 2n+2 +

3 12

n 

O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O 0,4/n 0,4 (mol)



615

n 

O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O Ban đầu 10 90

Pứ 10 5.(3n+1) 10n 10(n+1)

Sau 0 90-5.(3n+1) 10n 10(n+1)

Do ngưng tụ H 2 O nên : V CO 2 + V O 2 dư = 65 90 - 5.(3n+1)+10n = 65 n = 4

 CTPT của X là C 4 H 10

VD6: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít khí hiđrocacbon X cần vừa đủ 4,5 lít oxi, sau phản ứng thu

được 3 lít CO2 Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất Xác định CTPT của X

Bước 1: Xác định 2 hiđrocacbon bài cho thuộc dãy đồng đẳng nào (ankan; anken;ankin…)

Bước 2: Tùy theo giả thiết bài cho, ta tìm số C trung bình của 2 hiđrocacbon bằng 1trong 3 cách ở dạng 1

VD1: Đốt hoàn toàn một hỗn hợp 2 hiđrocacbon là đồng đẳng liên tiếp thu được hỗn hợp

X gồm CO2 và hơi H2O, trong đó CO2 chiếm 41,38% thể tích của X Xác định CTPT của

 2 hiđrocacbon là ankan : V ankan = V H 2 O - V CO 2 = 0,1724V hh

 số C trung bình của 2 ankan =

VD2: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm 2 ankan (liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng)

bằng oxi (lấy gấp đôi lượng cần dùng) Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí và hơi trong

đó CO2 chiếm 2/9 về thể tích của hỗn hợp Xác định CTPT của 2 ankin

Giải: C n H 2n-2 +

3 12

n 

O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O Ban đầu 1 mol 3n+1

Pứ 1

3 12

n 

n (n+1) Sau 0

3 12

X X

n n

n  n

Bước 2: Dựa vào giả thiết suy luận ra CTPT hoặc lập các phương trình đại số để tìm ra

số C và số H của các hiđrocacbon

VD1: Hỗn hợp khí A gồm C2H6 và hiđrocacbon X Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp Athì thu được 2 lít CO2 và 1,5 lít H2O (các thể tích đo cùng các điều kiện) Xác định côngthức phân tử của X.

Giải: số C trung bình

22

CO

X

n n

; số H trung bình =

22

n

Y cã sè H Y cã H Y cã CTPT lµ C H n

Ta có : CH 4 + O 2 → CO 2 + 2H 2 O C n H 2 + O 2 → n CO 2 + H 2 O

x mol x 2x y ny y

 x+y=0,3;2x+y=0,5  x=0,2 ; y = 0,1 ; x + ny= 0,4  n=2  CTPT của Y : C 2 H 2

IV Dạng 3: Bài toán tính các đại lượng (khối lượng, thể tích, )

Định luật bảo toàn khối lượng của hiđrocacbon: mhh hiđrocacbon= mC + mH

Khi đốt cháy hiđrocacbon :

Nếu bài toán cho hỗn hợp gồm nhiều hiđrocacbon hoàn toàn khác nhau thì ta gộp cáchiđrocacbon nhỏ có cùng số mol thành 1 hiđrocacbon lớn, khi đó số hiđrocacbontrong hỗn hợp sẽ ít hơn, việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn

VD1: Đốt cháy hoàn toàn m (gam) hỗn hợp X gồm H2 , CH4, C3H6 và C4H6 cần đúng V lít

O2 (đkc), sau phản ứng thu được CO2 và 2,52 gam H2O, cho toàn bộ khí CO2 vào dungdịch nước vôi trong dư thì có 10 gam kết tủa Xác định giá trị của m và V

Giải : Hỗn hợp X chỉ có 2 nguyên tố C và H nên: m X = m C + m H

n C = nCO 2 = nCaCO 3 = 0,1 mol  m C = 0,1.12=1,2 gam

Giải : Do C 2 H 4 và C 2 H 2 có số mol như nhau nên ta gộp C 2 H 4 và C 2 H 2 thành C 4 H 6

Khi đó hh X chỉ gồm C 3 H 6 và C 4 H 6  CTTB hỗn hợp X là C n H 6

M X = 50  n= 3,667  CTTB là C 3,667 H 6

Ptpứ cháy: C 3,667 H 6 + 5,167 O 2 → 3,667 CO 2 + 3 H 2 O

n X =15:50 = 0,3 mol  n O 2 = 0,3.5,167 = 1,55 mol  V O 2 =34,72 lít

VD4: Hỗn hợp X gồm 2 ankan thể khí có khối lượng là 10,2 gam Đốt cháy hoàn toàn

lượng X trên cần dùng đúng 25,8 lít O2 (đkc) thì thu được CO2 và H2O Tính thể tích của

VD5: Hỗn hợp X gồm CH4, C2H4, C2H2 Cho 7,0 gam X đi chậm qua nước brom dư, sau

phản ứng hoàn toàn thì lượng brom phản ứng là 48 gam Mặt khác khi đốt cháy hoàn toàn13,44 lít X (đkc) thì thu được 22,4 lít CO2 (đkc) Tính % số mol của CH4 trong X

Giải: Gọi x, y, z lần lượt là số mol của CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2  16x + 28y+26z=7,0 (1)

Số mol Br 2 pứ = 48 : 160= 0,3 mol  y + 2z = 0,3 (2)

Trong 8,96 lít X (đkc) thì số mol của CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 lần lượt là kx, ky, kz

Đốt 0,6 mol X thì thu được 1,0 mol CO 2 kx+ky+kz =0,6 (3) và kx +2ky+2kz = 1(4) (3) chia (4)

C- BÀI TẬP VẬN DỤNG

1 Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X sau đó cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựngdung dịch H2SO4 đặc thấy thể tích hỗn hợp sản phẩm giảm đi hơn một nửa Vậy Xthuộc dãy đồng đẳng nào sau đây ?

2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm một ankan X và một ankin Y, thu được số mol

CO2 bằng số mol H2O Thành phần % số mol của X và Y trong hỗn hợp M lần lượt là:

5 Khi đốt cháy ankan thì thu được CO2 và H2O Nếu k = nCO2: nH2O thì k :

6 Khi đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp X gồm 1 ankan và 1 anken thì thu được CO2 và

H2O Nếu k = nH2O : nCO2 thì k có miền giá trị là:

7 Đốt cháy hoàn toàn 8,64 gam ankan X Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựngdung dịch Ca(OH)2 (dư) thì thấy có 60 gam kết tủa Cho X pứ với khí clo (theo tỉ lệ sốmol 1:1) thu được 4 sản phẩm hữu cơ Số nguyên tử C có bậc II trong X là :

10 Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp 2 hiđrocacbon là đồng đẳng liên tiếp Hấp thụ toàn

bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì thấy có 70 gam kết tủa

và khối lượng bình tăng thêm 39,8 gam CTPT của 2 hiđrocacbon đó là :

A C3H8 và C4H10 B CH4 và C2H6 C C2H2 và C3H4 D C3H4 và C4H6

11 Hiđrocacbon mạch hở X trong phân tử chỉ chứa liên kết σ và có 2 nguyên tử cacbonbậc III trong phân tử Đốt cháy hoàn toàn 1 thể tích X sinh ra 6 thể tích CO2 (ở cùngđiều kiện nhiệt độ, áp suất) Khi cho X tác dụng với Cl2 (theo tỉ lệ số mol 1 : 1), sốdẫn xuất monoclo tối đa sinh ra là:

12 Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O.Khi X tác dụng với khí clo (theo tỉ lệ số mol 1:1) thu được một sản phẩm hữu cơ duynhất Tên gọi của X là :

13 Đốt cháy hoàn toàn một lượng hiđrocacbon X Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vàodung dịch Ba(OH)2 (dư) tạo ra 29,55 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khốilượng giảm 19,35 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu Xác định CTPT của X

14 Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam một hiđrocacbon X (chất khí ở điều kiện thường) rồiđem toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 Sau cácphản ứng thu được 39,4 gam kết tủa và khối lượng phần dung dịch giảm bớt 19,912gam Công thức phân tử của X là

A C3H4 B CH4 C C2H4 D C4H10

15 Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X cần đúng 42 gam oxi thu được 16,8 lít CO2 (đkc).Khi cho X pứ với Cl2 (tỉ lệ mol 1 :1) thì thu được đúng 1 sản phẩm.Vậy X là:

16 Đốt cháy hoàn toàn 2 lít hỗn hợp gồm hiđrocacbon (có số mol như nhau) cùng dãyđồng đẳng cần đúng 10 lít oxi thu được 6 lít CO2 (các thể tích đo ở đkc) Xác định biết

cả hai đều là chất khí ở điều kiện thường

A CH4 và C2H6 B C2H6 và C4H10 C C2H4 và C3H6 D C3H4 và C4H6

17 Đốt 10 cm3 hiđrocacbon X bằng 80 cm3 oxi (lấy dư) Sản phẩm thu được sau khi chohơi nước ngưng tụ còn 65 cm3 trong đó có 25 cm3 oxi dư (các thể tích được đo ở cùngđiều kiện) Xác định CTPT của X

18 Trong bình kín,đốt hỗn hợp gồm V (lít) anken X và lượng oxi (có thể tích gấp 2 lầnthể tích oxi cần dùng) Sau khi cho hơi nước ngưng tụ, đưa về điều kiện ban đầu, thểtích giảm 25% so với hỗn hợp đầu CTPT X là:

19 Hỗn hợp M gồm hiđrocacbon X và O2 có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:10 Đốt cháyhoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y Cho Y qua dung dịch H2SO4 đặc, thuđược hỗn hợp khí Z có tỉ khối đối với hiđro bằng 19 CTPT của X là:

20 Hỗn hợp khí X gồm một ankan và một anken Tỉ khối của X so với H2 bằng 11,25.Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít X, thu được 6,72 lít CO2 (các thể tích khí đo ở đktc) Côngthức của ankan và anken lần lượt là

A CH4 và C2H4 B C2H6 và C2H4 C CH4 và C3H6 D CH4 và C4H8

21 Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chấtxúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 và H2 Sục Y vào dungdịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợpkhí (đktc) có tỉ khối so với H2 là 8 Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗnhợp Y là

A 22,4 lít B 44,8 lít C 26,88 lít D 33,6 lít

22 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 cháy vào bìnhdung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăng thêm m gam Giá trị của m là:

23 Hỗn hợp khí X gồm C2H6, C3H6 và C4H6 Tỉ khối của X so với H2 bằng 24 Đốt cháyhoàn toàn 0,96 gam X trong oxi dư rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào 1 lít dung dịchBa(OH)2 0,05M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam kết tủa Giátrị của m là

24 Hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon đều tồn tại ở thể khí ở điều kiện thường và có côngthức phân tử lần lượt là CnH2n+2 , CmH2m , Cn+m+1H2m Cho m gam X tác dụng 0,15 mol

H2 (xúc tác Ni, nung nóng), sau phản ứng hoàn toàn thì thu được hỗn hợp khí Y Cho

Y từ từ qua dung dịch brom dư, phản ứng hoàn toàn thì lượng brom phản ứng tối đa là

32 gam, còn nếu đốt cháy hoàn toàn Y thì thu được x gam CO2 và 13,5 gam H2O Giátrị của x là

25 Hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon mạch hở Cho 1680 ml X đi chậm qua nước brom dư,sau phản ứng hoàn toàn thì còn lại 1120 ml khí thoát ra, lượng brom phản ứng là 4,0

gam Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn 1680 ml X, rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháyvào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì thu được 12,5 gam kết tủa Xác định CTPT của

2 hiđrocacbon trên Các thể tích đo ở đkc

A CH4 và C2H4 B CH4 và C3H6 C C2H6 và C3H6 D C2H6 và C3H4

PHẦN 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỐT CHÁY MỘT SỐ

DẪN XUẤT HIĐROCACBON

A- LÝ THUYẾT CẦN NẮM VỮNG

I Công thức tổng quát của một số loại hợp chất hữu cơ

1 Lập công thức tổng quát theo nhóm chức

CnH2n+2-2α-z (X)z X là nhóm chức: OH, COOH, CHO, NH2…

z

 



   CnH2n-1OH  CnH2nO (n3)

2 Công thức tổng quát theo thành phần nguyên tố

CnH2n+2-2α-2kOz ( α là số lk π hoặc số vòng của mạch C; k là số lk π của nhóm chức)

1

k z

1 Đốt cháy ancol hoặc ete

a) Ancol no đơn chức, hoặc ete tạo thành từ ancol no đơn chức:

CnH2n+2O +

32

n 

O2 → n CO2 + n H2O n H O2 n CO2

3 Đốt cháy axit cacboxylic

a) Axit cacboxylic no, đơn chức: CnH2nO2+

3 22

n 

O2 → nCO2 + nH2O n H O2 n CO2

b) Axit đơn chức : CxHyO2 + 4 1

y x

n 

O2→ n CO2 + n H2O n H O2 n CO2

5 Amin no, đơn chức : CnH2n+3N +

6 34

n 

O2 → n CO2 +

2 32

n 

O2 → n CO2 +

2 12

- Nếu X gồm các chất đều có 1 lk π thì : n H O2 n CO2

- Nếu X gồm các chất đều có 2 lk π thì : n H O2 n CO2;n X = n CO2 n H O2

B- PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỐT CHÁY DẪN XUẤT HIĐROCACBON

Về cơ bản thì phương pháp giải bài tập đốt cháy dẫn xuất hiđrocacbon cũng tương tự nhưbài tập đốt cháy hiđrocacbon

* Nếu là dạng bài yêu cầu xác định công thức hóa học của dẫn xuất hiđrocacbon thì tadựa vào giải thiết bài cho để lập ra dạng công thức hóa học của chất hữu cơ cần tìm, sau

đó xác định công thức hóa học theo các phương pháp tương tự đối với hiđrocacbon

* Nếu là dạng bài yêu cầu tính toán các đại lượng hóa học thì ta sử dụng các định luật:

- Bảo toàn O2: nO trong X2  nO ch y2 ¸  nO trong CO2 2  nO trong H O2 2

1) Đốt cháy ancol, ete

- Đốt cháy ancol no đơn chức : 2 2

n

O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O 0,6/n 0,6 (mol)

VD2: Đốt cháy hoàn toàn ancol đơn chức X Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào

bình nước vôi trong dư thì thấy khối lượng bình tăng thêm 20,4 gam và có 30 gam kếttủa Xác định CTPT của X

Giải: nCO 2 = nCaCO 3 = 0,3 mol

mCO 2 + mH 2 O = 20,4  mH 2 O =20,4 – 0,3.44= 7,2

 nH 2 O= 0,4 > nCO 2 = 0,9 mol  X là ancol no đơn chức (C n H 2n+1 OH)

n X = n H O2  n CO2 = 0,1  số C của X =

23

CO

X

n

n   CTPT X là C 3 H 7 OH

VD3: Cho 0,1 mol ancol X tác dụng Na dư thu được 1,12 lít khí (đkc) Mặt khác đốt cháy

hoàn toàn 0,1 mol một ancol đơn chức trong 0,7 mol O2 (dư), thu được tổng số mol cáckhí và hơi bằng 1 mol Tính khối lượng ancol ban đầu đem đốt cháy

Giải: Ancol X có k nhóm OH thì: H2 2 ancol

VD4: Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X gồm metanol, etanol, butan-2-ol trong oxi.

Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình nước vôi trong dư thì thu được có 70gam kết tủa Tính thể tích oxi đã phản ứng (đkc)

Giải: Các phân tử metanol, etanol, butan-2-ol đều có 1 nguyên tử Oxi nên

Bảo toàn O2: nO trong X2  nO ch y2 ¸  nO trong CO2 2  nO trong H O2 2

- Nếu H O2  CO2

thì anđehit no đơn chức mạch hở

- Nếu n H O2 n CO2 thì anđehit không no đơn chức mạch hở ; hoặc no, có nhiều nhóm CHO.

- Anđehit tác dụng dung dịch AgNO 3 /NH 3 :

HCHO → 4 Ag ; RCHO → 2Ag (R≠H) ; R(CHO) 2 → 4Ag

VD1: X là anđehit no mạch hở Cho 0,1 mol X tác dụng dung dịch AgNO3/NH3 lấy dư thìthu được 21,6 gam Ag Mặt khác khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thì thu được CO2 và

H2O có tổng khối lượng là 18,6 gam Xác định CTPT của X

Giải: 0,1 mol X tác dụng dung dịch AgNO 3 /NH 3 lấy dư thì thu được 0,2 mol Ag

 X có dạng RCHO ; R là gốc no nên X là anđehit no đơn chức  n H O2 n CO2

Giải: Gọi x, y lần lượt là số mol của HCHO và CH 2 (CHO) 2

m gam X tác dụng dung dịch AgNO 3 /NH 3 lấy dư thì thu được 0,6 mol Ag

Giải: nCO 2 = nCaCO 3 = 0,4 mol

mCO 2 + mH 2 O = 24,8  mH 2 O =24,8 – 0,4.44= 7,2

 nH 2 O= 0,4  nH 2 O= nCO 2  X là axit no đơn chức (C n H 2n O 2 )

VD2: X là một axit cacboxylic no, mạch hở; 0,1 mol X phản ứng vừa đủ với 200ml dd

NaOH 1M Để đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X cần đúng 4,48 lít O2 (đkc) Xác định công thức của X

Giải: 0,1 mol X phản ứng vừa đủ với 200ml dd NaOH 1M (tỉ lệ mol 1:2)

2x+2-yk=

VD1: Đốt cháy hoàn toàn 10,56 gam một este mạch hở X trong khí O2 dư rồi cho sảnphẩm cháy hấp thụ hoàn toàn trong dd Ca(OH)2 dư thu được 48 gam kết tủa, khối lượngbình đựng dd tăng thêm 29,76 gam Số đồng phân este có thể có của X là bao nhiêu?

Giải: n CO2 = n CaCO3 = 48/100= 0,48 mol; n H2O = (29,76-0,48.44)/18

= 0,48= n CO2  X phải là este no đơn chức mạch hở C n H 2n O 2

n = 4 X: C4H8O2 Có 4 đồng phân este

 n = 4  X: C4H8O2  Có 4 đồng phân este  n = 4  X: C4H8O2  Có 4 đồng phân este  n = 4  X: C4H8O2  Có 4 đồng phân este

VD2: Đốt a mol X là trieste của glixerol và axit đơn chức, mạch hở thu được b mol CO2

và c mol H2O, biết b – c = 4a Hiđro hóa m gam X cần 6,72 lít H2 (đktc) thu được 39 gamX’ Nếu đun m gam X với dd chứa 0,7 mol NaOH đến phản ứng hoàn toàn sau đó cô cạndung dịch sau phản ứng thì thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?

Giải : Gọi k là số liên kết π trong phân tử X

 (k-1)a = b-c thay b-c =4a (k-1)a =4a k =5

 X có 5-3= 2 liên kết π ở gốc HC và X phản ứng với H 2 theo tỉ lệ số mol 1 : 2.

BTKL  Khối lượng rắn khan = 0,15.256 + 0,7.40 – 0,15.92 = 52,6 gam

5) Đốt cháy hợp chất hữu cơ chưa xác định

- Dựa vào giải thiết, lập dạng CTTQ của chất hữu cơ cần tìm.

- Xác định CTTQ của chất hữu cơ cần tìm bằng các phương pháp ở phần xác định hiđrocacbon.

VD: Đốt cháy hoàn toàn 20 ml hơi hợp chất hữu cơ X (chỉ gồm C, H, O) cần vừa đủ 110

ml khí O2 thu được 160 ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y qua dung dịch H2SO4 đặc(dư), còn lại 80 ml khí Z Biết các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện Xác định côngthức phân tử của X

6) Đốt cháy hỗn hợp nhiều loại chất hữu cơ khác nhau

- Dựa vào số lk π của mỗi chất trong hỗn hợp ta rút ra mối liên hệ giữa số mol của hỗn

hợp với số mol CO 2 , số mol H 2 O

- Nếu hỗn hợp gồm nhiều chất có cùng dạng công thức phân tử hoặc công thức đơn giản nhất thì đặt công thức trung bình của hỗn hợp theo dạng công thức phân tử hoặc công thức đơn giản nhất để giải.

- Nếu bài toán cho hỗn hợp gồm nhiều chất hoàn toàn khác nhau thì ta gộp các chất nhỏ

có cùng số mol thành 1 chất lớn, khi đó số chất trong hỗn hợp sẽ ít hơn, việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn

VD1: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat

và axit oleic, rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 (dư) Sau phảnứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng X so với khối lượng dung dịchCa(OH)2 ban đầu đã thay đổi như thế nào?

Giải: Các phân tử axit acrylic (C 3 H 4 O 2 ), vinyl axetat (C 4 H 6 O 2 ), metyl acrylat (C 4 H 6 O 2 ) và axit oleic (C 18 H 34 O 2 ) đều có 2 lk π nên : n hh n CO2 n H O2

(1) Bảo toàn O 2 ta có : nO trong hh2  nO ch y2 ¸  nO trong CO2 2  nO trong H O2 2

(2)

1 2

VD2: Hóa hơi 3,35 gam X gồm CH3COOH, HCOOC2H5, CH3COOCH3, CH3COOC2H5

thu được 1,68 lít hơi X (ở 136,5oC và áp suất 1 atm) Đốt cháy hoàn toàn 3,35 gam hỗnhợp X trên thì thu được m gam H2O Tìm giá trị m

Giải : Các hợp chất trong hỗn hợp trên đều có CTPT dạng C n H 2n O 2

VD3: Đốt cháy hoàn toàn 13,36 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit ađipic, axit

dung dịch Z Đun nóng Z lại thu được kết tủa Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với140ml dd KOH 1M, sau khi pứ xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được chất rắn cókhối lượng là bao nhiêu?

Giải : Số mol C 4 H 6 O 2 = số mol C 2 H 4 O 2 và C 4 H 6 O 2 + C 2 H 4 O 2 = C 6 H 10 O 4 (axit ađipic)

 m chất rắn = 13,36+ m KOH - m H2O - m glixerol =13,36 + 0,14.56 - 0,06.2.18 - 0,05.92=14,44

VD4: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm glucozơ, axit axetic, anđehit fomic và

etylen glycol Sau phản ứng thu được 21,28 lít khí CO2 (đktc) và 20,7 gam H2O Thànhphần % theo khối lượng của etylen glicol trong hỗn hợp X là bao nhiêu?

Giải: nCO 2= 21,28/22,4= 0,95 mol ; nH O 2 = 20,7/18 =1,15 mol

Chỉ có etylenglycol (C 2 H 6 O 2 ) là no mạch hở không có liên kết π, các chất khác trong hỗn

hợp X đều có 1 lk π

Glucozơ, axit axetic, anđehit fomic có CTPT dạng C n H 2n O n  X gồm C n H 2n O n (A) và

C 2 H 6 O 2

n - n

n =

1,5

VD1: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm hai amin no, đơn chức, mạch hở thuộc cùng

dãy đồng đẳng liên tiếp, cần dùng vừa đủ 7,392 lít (đktc) O2, chỉ thu được H2O, N2 và7,04 gam CO2 % khối lượng của amin có phân tử khối nhỏ là bao nhiêu?

Giải:nO(O ) 2 = 0,33.2= 0,66 mol; nO(CO ) 2 = 0,16.2= 0,32 mol

0,34-0,16 0,16 4BTNT n = n = 0,66-0,32 = 0,34 mol n = =0,12 mol n= = =1,33

 Hỗn hợp x mol CH 5 N và y mol C 2 H 7 N:

x.1+y.2 4n= = x= 2y

VD2: Hỗn hợp X gồm O2 và O3 có tỉ khối so với H2 là 22 Hỗn hợp khí Y gồm metylamin

và etylamin có tỉ khối so với H2 là 17,833 Để đốt cháy hoàn toàn V1 lít Y cần vừa đủ V2

lít X (biết sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2, các chất khí khi đo ở cùng điều kiện nhiệt

độ, áp suất) Tỉ lệ V1 : V2 là bao nhiêu?

(m+1,5 3

)H O+ N

2( m+1,5 y mol)

Aminoaxit cháy trong oxi tạo CO 2 , H 2 O và N 2

Nếu phân tử có k = số liên kết π + số vòng thì (1 0,5z-k ).n aminoaxit = n - nH O 2 CO 2

VD1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai aminoaxit liên tiếp nhau trong dãy

đồng đẳng (phân tử mỗi chất chỉ chứa 1 nhóm -NH2) tạo ra 32,5 gam CO2 và 16,65 gamnước Tính % khối lượng của chất có phân tử khối nhỏ hơn trong X

Giải: n CO2 =32,5/44=0,8 mol; n H2O = 16,65/18= 0,925 mol  n CO2  n H2O

VD2: Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol hỗn hợp X gồm một amino axit Y có một nhóm amino

và một axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở Z thu được N2; 26,88 lít CO2 (đktc); 23,4gam H2O và N2 Tính % số mol của Z trong X

Giải: nH O 2 =1,3mol; nCO 2=1,2mol

; Z là C n H 2n O 2  Khi Z cháy tạo nCO 2= nH O 2