Một số kinh nghiệm sử dụng phương pháp giá trị trung bình để giải nhanh bài tập hóa học hữu cơ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ KINH NGHIỆM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỌC HỮU CƠ Người thực hiện: Nguyễn Thị Vinh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hoá học THANH HÓA, NĂM 2016 MỤC LỤC Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài …………………………………………………… ……1 II Mục đích nghiên cứu ……………………………………………….…… III Đối tượng nghiên cứu …………………………… …………………… IV Phương pháp nghiên cứu ……………………………………… ……… PHẦN II: NỘI DUNG I Cơ sở lý luận vấn đề ……………………… ……………………… Khái niệm ……………………………… … ……………………… 2 Tính chất, hệ …………………………… ……………………… Phạm vi áp dụng phương pháp …………………… …………… II Thực trạng vấn đề …………………………………………………… III Giải pháp tổ chức thực ………………………………….……… Giải pháp …………………………………… ……………………… Tổ chức thực …………………… …… ……………………… Nội dung thực ……………………….… ……………………… Dạng 1: Biện luận để xác định CTPT ………….… ……………………… Dạng 2: Tính % khối lượng, % thể tích chất hỗn hợp …………… 14 Dạng 3: Tính giá trị chung hỗn hợp thông qua giá trị trung bình … 15 Dạng 4: Dùng giá trị trung bình để chứng minh biểu thức …………….…… 16 * Một số tập tự giải …………………… …… ……………………… 17 IV Hiệu sử dụng ……………………… …… ………………… … 19 PHẦN III: KẾT LUẬN ……….……………………………….…….……… 20 Tài liệu tham khảo …………………… …….………………………… … 20 PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hóa học môn khoa học tự nhiên mà việc học phải đôi với hành Ở cấp học, lớp học tương tự nhau, có nghĩa sau học lí thuyết em phải vận dụng thông qua hệ thống tập Mà tập hóa học đa dạng, phong phú, đặc biệt tập hóa hữu Đứng trước tập hóa hữu nhiều học sinh thường lúng túng phải gọi CTTQ, công thức chung viết PTHH cho phù hợp Do việc giải tập liên quan đến chất khó, tập liên quan đến hỗn hợp chất lại khó khăn Để giải tốt tập nói chung, tập hóa hữu nói riêng học sinh cần phải trang bị cho vốn kiến thức kỹ sử dụng phương pháp giải tập, việc tìm phương pháp giải nhanh có vai trò quan trọng Do giáo viên phải hướng dẫn em việc chọn lựa phương pháp giải phù hợp Trong số phải kể đến phương pháp giá trị trung bình Phương pháp giá trị trung bình phương pháp tương đối đơn giản, dễ hiểu, dễ dàng áp dụng cho học sinh khối lớp học Một phần chất giá trị trung bình đề cập đến việc tính phần trăm só nguyên tử đồng vị khối lượng mol hỗn hợp khí toán tỉ khối chương đầu lớp 10 Phương pháp sử dụng có hiệu dạng tập hỗn hợp chất hữu - Dạng lại thường gặp đề thi HSG, đề thi THPT quốc gia Phương pháp giá trị trung bình quen thuộc với nhiều giáo viên học sinh, để vận dụng linh hoạt giá trị trung bình dạng cần hiểu rõ chất giá trị trung bình, từ giải nhanh xác tập tự luận hay trắc nghiệm Qua trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều năm rút số kinh nghiệm sử dụng phương pháp giá trị trung bình Trên tinh thần đó, mạnh dạn viết sáng kiến: “Một số kinh nghiệm sử dụng phương pháp giá trị trung bình để giải nhanh tập hóa học hữu cơ” Hy vọng đề tài góp phần giúp em học sinh xử lý nhanh xác tập hỗn hợp chất hóa học hữu II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Giúp học sinh nắm vững phương pháp giá trị trung bình từ rèn luyện kỹ giải nhanh số dạng tập hóa học hữu - Góp phần phát triển tư học tập cho học sinh - Phát huy tính tích cực tạo hứng thú cho học sinh học tập, đặc biệt giải tập hóa học hữu - Là tài liệu cần thiết cho học sinh trình ôn luyện kì thi HSG, thi THPT quốc gia - Nhằm nâng cao chất lượng hiệu dạy – học hóa học III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: phương pháp giá trị trung bình: + Khái niệm + Tính chất, hệ phương pháp + Phạm vi sử dụng phương pháp + Phân loại dạng tập áp dụng phương pháp IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để hoàn thành tốt đề tài vận dụng phương pháp nghiên cứu khoa học như: + Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết + Phương pháp tổng kết kinh nghiệm sư phạm + Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin + Phương pháp thống kê toán học, xử lý số liệu việc phân tích kết thực nghiệm sư phạm + Nghiên cứu kỹ sách giáo khoa lớp 11, 12 sách tham khảo phương pháp giải tập + Đúc rút kinh nghiệm thân trình dạy học … PHẦN II: NỘI DUNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ Khái niệm - Giá trị trung bình giá trị trung gian đại diện cho hỗn hợp giá trị trung bình tất thành phần hỗn hợp - Giá trị trung bình tính theo biểu thức: n X= ∑ X n i i =1 i n ∑n i =1 i Trong đó: Xi: đại lượng xét thành phần thứ i hỗn hợp ni: số mol thành phần thứ i hỗn hợp - Các giá trị trung bình thường dùng: * Khối lượng mol trung bình ( M ) * Gốc hiđrocacbon trung bình: R * Số nguyên tử nguyên tố trung bình: C , H , O * Số liên kết π trung bình ( k ) * Số nhóm chức trung bình, … Tính chất, hệ a Tính chất Giá trị trung bình ( X ) số, % (số mol, thể tích) chất thay đổi X thay đổi Khi % chất thay đổi tồn X khác nhau, có: (Xi)min < X < (Xi)max b Hệ Khi % (số mol, thể tích) chất X trung bình cộng X= X + X + X + + X n n Khi X trung bình cộng % (số mol, thể tích) chất Nếu chất có giá trị X có giá trị giá trị chất HH A gồm hai chất: CxHyOz (a mol) CnHmOp (b mol) Giả sử x < n Nếu a < b ( C - x) > (n - C ) (số mol nhỏ khoảng cách đến X lớn) * Ngoài tính chất hệ trên, biện luận giá trị hỗn hợp cần lưu ý đến tồn chất (VD: anken hay ankin số cacbon phải ≥ ancol số nguyên tử O ≤ số nguyên tử C, ) Phạm vi áp dụng Một hh nhiều chất thay chất tương đương với số mol (khối lượng) chất tương đương tổng số mol (khối lượng) hh chất thỏa mãn đồng thời điều kiện sau: - Các chất hh tham gia phản ứng với chất - Các phản ứng phải loại (theo phân loại phản ứng), tạo loại sản phẩm - Hiệu suất phản ứng phải Nếu điều vi phạm không dùng phương pháp giá trị trung bình (trừ số trường hợp) II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ - Khi dạy dạng tập hỗn hợp chất hữu thấy lực giải toán học sinh trường THPT Thọ Xuân yếu, kết thu chưa cao Nhiều học sinh không giải tập tương ứng đề thi tuyển sinh ĐH - CĐ, mà có giải em giải theo phương pháp thông thường, thời gian - Học sinh thường lúng túng gặp tập phức tạp hh chất như: toán hh có liệu tổng quát, hh chất tác dụng với chất, tập có nhiều phản ứng, … - Mặc dù em có sách tham khảo, biết khai thác internet lại sử dụng, vận dụng phương pháp giá trị trung bình vào giải tập nguồn tài liệu chưa nêu rõ chất phương pháp, chưa phân loại dạng áp dụng III GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN Giải pháp Với đặc điểm môn học thực trạng học sinh học phần hóa hữu cơ, để giúp học sinh hình dung tổng quan phương pháp giá trị trung bình hệ thống tập vận dụng phương pháp giá trị trung bình hóa học hữu cơ, tham khảo tổng kết nên nội dung sáng kiến Trong khuôn khổ đề tài, thống kê, tổng hợp, phân loại hệ thống tập thành dạng sau: Dạng 1: Biện luận để xác định CTPT: + Dùng khối lượng mol trung bình + Dùng gốc hiđrocacbon trung bình + Dùng nguyên tử trung bình + Dùng số liên kết π trung bình ( k ) + Dùng số nhóm chức trung bình + Kết hợp nhiều giá trị trung bình Dạng 2: Tính % khối lượng, % thể tích chất hỗn hợp Dạng 3: Tính giá trị chung hỗn hợp thông qua giá trị trung bình Dạng 4: Dùng giá trị trung bình để chứng minh biểu thức Tôi dùng tiết dạy bồi dưỡng để khai thác dạng tập: nhấn mạnh đặc điểm dạng tập, tập mẫu, tập tự giải sau kiểm tra TNKQ để đánh giá kết dạy học Tổ chức thực - Đối tượng thực hiện: học sinh lớp 12C1 12C2 Trường THPT Thọ Xuân năm học 2015 - 2016 Hai lớp có trình độ tương đương mặt: - Số lượng học sinh, độ tuổi, nam, nữ - Chất lượng học tập nói chung môn Hoá nói riêng - Kết học tập học kỳ II – Lớp 11 lớp chọn sau: Lớp Sĩ số Lớp 12C1 Lớp 1C2 34 38 Giỏi 3 8,82% 7,89% Khá Trung bình 20,59% 19 55,88 21,05% 21 55,26% Yếu 14,71 15,80% - Thời gian thực hiện: tiết bồi dưỡng, tự chọn học kì I năm 2015 – 2016 Khi hướng dẫn học sinh giải tập, tiến hành thực nghiệm nội dung tập theo hai phương pháp khác nhau: - Lớp 12C1: Hướng dẫn cho học sinh giải tập theo phương pháp giá trị trung bình - Lớp 12C2: Hướng dẫn cho học sinh giải theo phương pháp thông thường Nội dung thực DẠNG 1: BIỆN LUẬN ĐỂ XÁC ĐỊNH CTPT Dạng 1.1: Dùng khối lượng mol trung bình * Lưu ý Khối lượng mol trung bình hh tính theo công thức: M= tongkhoiluong M 1.n1 + M n2 + M n + = = tongsomol n1 + n2 + n3 + ∑ M n ∑n i i (1) i Trong đó: M1, M2, … khối lượng phân tử chất hh n1, n2, số mol tương ứng chất Đối với chất khí % thể tích % số mol nên công thức (1) viết thành: M= M 1.V1 + M V2 + M V + = V1 + V2 + V3 + ∑ M V ∑V i i (2) i Trong đó: V1, V2, … thể tích chất hh Nếu hh có chất, công thức (1), (2) tương ứng trở thành sau: M= M 1.n1 + M n2 n1 + n2 ; M= M 1.V1 + M V2 V1 + V2 Bài 1: HH X gồm ancol A, B, C có tổng số mol 0,08 mol khối lượng 3,38 gam Biết B C có số nguyên tử cacbon phân tử số mol A 5/3 tổng số mol B C, MB > MC CTPT B là: A CH3OH B C2H5OH C C3H7OH D C4H9OH Hướng dẫn giải 3,38 Ta có: M ancol = 0, 08 = 42,25 → có ancol có M < 42,25 Chỉ có CH3OH có M = 32 < 42,25 → A CH3OH nA = 0,05 (mol), nB + C = 0,03 (mol) mA = 0,05.32 = 1,6 (gam) → mB + C = 3,38 – 1,6 = 1,78 (gam) M B +C = 1, 78 = 59,33 (gam) 0, 03 Gọi CT chung B C: Cx H y O M B +C = 12.x + y + 16 = 59,33 → 12x + y = 42,33 Biện luận: x y 30,33 18,33 6,33 6,33 → C có H = (C3H6O) H = (C3H4O) CTCT C là: CH2 = CH – CH2OH CH ≡ C – CH2OH → B C3H8O hay C3H7OH → Chon đáp án C Bài 2: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH CH 3COOH (tỉ lệ mol 1:1) Lấy 5,3 gam hh X tác dụng với 5,75 gam C2H5OH (có xt H2SO4 đặc) thu m gam hh este (hiệu suất phản ứng 80%) Giá trị m là: A 10,12 B 6,48 C 8,1 D 16,2 Hướng dẫn giải Vì số mol axit nhau: 46 + 60 5,3 = 53 → n2axit = = 0,1 (mol) 53 Gọi CT chung axit là: R - COOH với M R = 53 - 45 = → M 2axit = Mặt khác số mol nC H OH = 0,125 (mol) > naxit → Sau phản ứng C2H5OH dư, axit hết, lượng este sinh tính theo axit 5 R COOH + C2H5OH → R COOC2H5 + H2O meste = 0,1.(8 + 44 +29).80/100 = 6,48 gam → Chọn đáp án B Dạng 1.2: Dùng gốc hiđrocacbon trung bình * Lưu ý Giá trị gốc hiđrocacbon trung bình thường sử dụng: - Khi chưa biết đặc điểm gốc hiđrocacbon no hay không no - Trong phản ứng hợp chất có nhóm chức: + Ancol tác dụng với Na, ancol tách nước tạo ete, + Axit tác dụng với bazơ, muối, ancol, + Anđehit tác dụng với dd AgNO3/NH3 + Phản ứng thủy phân este, chất béo Sau tìm R xét: R1 < R < R2, chọn giá trị R1, R2 - Dựa vào điều kiện hợp chất: + Ancol (R - OH), ete (R - O - R ’), xeton (R - CO - R ’), amin (R - NH2) R R’ ≥ 15 (gốc tối thiểu phải có 1C) + Axit (R – COOH), anđehit (R – CHO) R (R H) + Este (R – COOR’) R R’ ≥ 15 - Nếu: R = (H), R = 15 (CH3), R = 29 (C2H5), R = 43 (C3H7), R = 27 (C2H3), R = 41 (C3H5), Trong số trường hợp, đề cho biết đặc điểm gốc hiđrocacbon gọi R để giải toán đơn giản Bài 1: Cho 5,3 gam hỗn hợp gồm axit đơn chức đồng đẳng tác dụng với Na vừa đủ thu 1,12 lít H2 (đktc) CTCT axit là: A HCOOH CH3COOH B CH3COOH C2H5COOH C C2H5COOH C3H7COOH D C2H3COOH C3H5COOH Hướng dẫn giải Gọi CT chung axit R COOH + Na → R COOH  H2 Ta có: nH = 0,05 (mol) → nRCOOH = 0,1 (mol) M RCOOH = 5,3 = 53 = R + 45 → R = → R1 = 15 (CH3) R2 = 29 (C2H5) 0,1 Vậy CTPT ancol là: CH3COOH C2H5COOH → Chọn đáp án A Bài 2: Cho 2,84 gam hỗn hợp ancol đơn chức đồng đẳng liên tiếp tác dụng vừa đủ với lượng Na tạo 4,6 gam chất rắn V lít khí H2 (đktc) CTPT ancol giá trị V là: A CH3OH, C2H5OH 1,792 lít A C2H5OH, C3H7OH 1,792 lít C CH3OH, C2H5OH 0,896 lít D C2H5OH, C3H7OH 0,896 lít Hướng dẫn giải Gọi CT chung ancol R - OH R OH + Na → R ONa + H2 Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng, ta có: nROH = 2,84 4, − 2,84 = 0,08 (mol) → M ROH = 0, 08 = 35,5 = R + 17 22 → R = 18,5 → R1 = 15 (CH3) R2 = 29 (C2H5) (vì đồng đẳng liên tiếp) Vậy CTPT ancol là: CH3OH C2H5OH VH = 0,08 22,4 = 0,896 (lít) → Chọn đáp án C Bài 3: Đun nóng 11,7 gam hh X gồm hai ancol đơn chức với H 2SO4 đặc 1400C, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 2,7 gam H 2O hh Y gồm ba ete có số mol Các chất X gồm: A CH3OH C3H7OH B CH3OH C2H5OH C C2H5OH C3H7OH D C2H5OH C4H9OH Hướng dẫn giải Gọi CT chung ancol R - OH Vì ete có số mol nên ancol có số mol R1 + R2 → R - R1 = R2 - R (R1 R2 gốc hiđrocacbon ancol) 2 ROH  RO R + H2O = 0,15 (mol)  n ROH = 0,3 (mol) →R = n H 2O M ROH = 11,7 = 39 = R + 17  R = 22  R1 = 15 R2 = 29 0,3 Vậy CTPT hai ancol là: CH3OH C2H5OH → Chọn đáp án B Bài 4: Cho hh X gồm metanol axit dãy đồng đẳng axit axetic tác dụng hết với Na thu 0,3 mol H2 Nếu đun nóng X (xúc tác H2SO4 đặc) chất hh phản ứng vừa đủ với tạo thành 25 gam este CTPT axit hh X là: A C3H7COOH C4H9COOH B C2H5COOH C.3H7COOH C HCOOH CH3COOH D CH3COOH C2H5COOH Hướng dẫn giải Gọi CT chung axit R COOH Vì CH3OH phản ứng vừa đủ với R COOH nên nCH OH = nRCOOH → nCH OH M RCOOCH + Na CH3OH  → H2 + Na → H2 R COOH  = nRCOOH = 0,3 (mol) R COOH + CH3OH → R COOCH3 + H2O 25 = 0,3 = 83,33 = R + 59 → R = 24,33 → R1 = 15 (CH3) R2 = 29 (C2H5) Vậy CTPT ancol là: CH3COOH C2H5COOH → Chọn đáp án D Bài 5: Thuỷ phân hoàn toàn 444 gam chất béo thu 46 gam glixerol hai loại axit béo CTCT chất béo là: A C17H33COOC3H5(OOCC17H35)2 B C17H35COOC3H5(OOCC17H33)2 C (C17H35COO)2C3H5OOCC17H31 D (C17H31COO)2C3H5OOCC17H35 Hướng dẫn giải PTHH: ( R COO)3C3H5 + 3H2O  R COOH + C3H5(OH)3 nglixerol = 0,5 (mol) → nchất béo = 0,5 (mol) → R = 238,33 Giả sử R1 < R < R2 → R2 C17H35 = 239 > 238,33 R1 + R2  R + R2 * Nếu R =  * Nếu R = R1 + 239 → R1 = 238 = C17H34 (loại) R + 2.239 238,33 = → R1 = 237 = C17H33 (TM) 238,33 = CTCT chất béo C17H33COOC3H5(OOCC17H35)2 → Chọn đáp án A Dạng 1.3: Dùng nguyên tử trung bình * Lưu ý - Trong hóa học hữu toán có nhiều chất dãy đồng đẳng tác dụng với chất ta thay hỗn hợp thành chất tương đương, số nguyên tử nguyên tố số nguyên tử trung bình - Nếu đốt cháy a mol hh X gồm chất chất hữu thu b mol CO c mol H2O Gọi CTTQ X là: Cx H y Oz b a 2c + Số nguyên tử H = a + Số nguyên tử C = - Sử dụng nguyên tử trung bình toán: + Hỗn hợp hiđrocacbon + Phản ứng cháy hốn hợp chất hữu + Biết rõ đặc điểm gốc hiđrocacbon no hay không no Bài 1: Đốt cháy hết 0,08 mol hh X gồm hai ancol đơn chức thu 8,448 gam CO2 3,6 gam H2O Khối lượng mol trung bình hh X là: A 51,5 B 47,2 C 49,8 D 54,4 Hướng dẫn giải nCO = 0,192 (mol) n H O = 0,2 (mol) 2 0,192 Số nguyên tử C = 0,08 = 2,4 2.0,2 Số nguyên tử H = 0,08 =  CTPT X là: C2,4H5O → M X = 49,8 (gam/mol) → Chọn đáp án C Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol hh hiđrocacbon thu 0,9 mol CO 0,6 mol H2O CTPT hiđrocacbon : A CH4 C2H6 B CH4 C3H6 C CH4 C2H2 D C2H4 C2H6 Hướng dẫn giải nCO2 Số nguyên tử C trung bình hh là: C = nhh = 0,9 = 1,8 0,5 → Trong hh có CH4 Số nguyên tử H trung bình hh là: H = 2nH 2O nhh = 2.0, = 2,4 0,5 Mà số nguyên tử H CH4 = > 2,4 → Số nguyên tử H hiđrocacbon lại < 2,4 → Số nguyên tử H hiđrocacbon lại → Chỉ C2H2 Vậy CTPT hh CH4 C2H2 → Chọn đáp án C Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn lít hh khí gồm C 2H2 hiđrocacbon X sinh lít CO2 lít H2O (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất) CTPT X : A C2H6 B C4H10 C CH4 D C2H4 Hướng dẫn giải Số nguyên tử C trung bình hh là: C = VCO2 Vhh = =2 → Hiđrocacbon X có 2C Số nguyên tử H trung bình hh là: H = 2VH 2O Vhh = 2.2 =4 Mà số nguyên tử H C2H2 = < 4→ Số nguyên tử H X > → Số nguyên tử H X → CTPT X C2H6 → Chọn đáp án A Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hh X gồm hai anđehit no đồng đẳng thu 15,84 gam CO2 3,78 gam H2O CTCT hai anđehit là: A HCHO CH3 – CHO B HOC – CH2 – CHO HOC – (CH2)2 – CHO C CH3 – CHO C2H5 – CHO D HOC – CHO HOC – CH2 – CHO Hướng dẫn giải nCO = 0,36 (mol) n H O = 0,21 (mol) 2 0,36 Số nguyên tử C = 0,15 = 2,4 → C1 = C2 = 2.0,21 Số nguyên tử H = 0,15 = 2,8 * TH1: Trong hh có CH3 - CHO C2H5 - CHO (loại chất có số nguyên tử H < 2,8) * TH2: Trong có (CHO)2 HOC - CH2 - CHO (TM số nguyên tử H: < 2,8 < 4) → Chọn đáp án D Bài 5: HH M gồm ancol no, đơn chức X axit cacboxylic đơn chức Y, mạch hở có số nguyên tử C, tổng số mol hai chất 0,5 mol (số mol Y lớn số mol X) Nếu đốt cháy hoàn toàn M thu 33,6 lít khí CO2 (đktc) 25,2 gam H2O Mặt khác, đun nóng M với H2SO4 đặc để thực phản ứng este hoá (hiệu suất 80%) số gam este thu là: A 22,8 B 27,36 C 18,24 D 34,2 Hướng dẫn giải nCO = 1,5 (mol) n H O = 1,4 (mol) 2 1,5 Số nguyên tử C = 0,5 =  CTPT X: C3H8O Y: C3HzO2 (vì số nguyên tử C) 2.1,4 Số nguyên tử H = 0,5 = 5,6 Vì số mol Y lớn số mol X nên (5,6 – Z) < (8 – 5,6)  Z > 3,2 Mà Z < 5,6  Z =  CTPT Y C3H4O2 (CH2 = CH – COOH) Gọi a, b số mol C3H7OH CH2 = CH – COOH hh M Ta có:  nCO2 = a + b = 0,5   nH 2O = 4a + 2b = 1,  a = 0,2  b = 0,3 CH2 = CH – COOH + C3H7OH  CH2 = CH – COOC3H7 + H2O meste = 0,2 114 0,8 = 18,24 (gam) → Chọn đáp án C Bài 6: Cho m gam hh X gồm hai ancol no, đơn chức, dãy đồng đẳng tác dụng với CuO (dư) nung nóng, thu hh rắn Z hh Y (có tỉ khối so với H 13,75) Cho toàn Y phản ứng với lượng dư Ag2O (hoặc AgNO3) dd NH3 đun nóng, sinh 64,8 gam Ag Giá trị m là: A 8,8 B 7,8 C 7,4 D 9,2 Hướng dẫn giải Gọi CT chung 2ancol là: C n H n+ O t C n H n + O + CuO  → C n H n O + Cu + H2O Vì nC H O = nH O nên M Y trung bình cộng M H O M C H O n 2n MY = n 2n (14n + 16) + 18 = 13,75.2  n = 1,5 Suy hh X gồm: CH3OH C2H5OH Vì n = 1,5 = 1+ (là trung bình cộng)  nCH3OH = nC2 H5OH = a (mol) CH3OH  HCHO  4Ag C2H5OH  CH3CHO  2Ag nAg = 6a = 0,6  a = 0,1 Vậy m = 0,1.32 + 0,1.46 = 7,8 (gam) → Chọn đáp án B 10 Dạng 1.4: Dùng số liên kết π trung bình ( k ) VÍ DỤ: Cho 4,48 lít hh X (đktc) gồm hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dd Br2 0,5M Sau phản ứng hoàn toàn, số mol Br giảm nửa khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam CTPT hiđrocacbon là: A C2H2 C4H8 B C2H2 C3H8 C C3H4 C4H8 D C2H2 C4H6 Hướng dẫn giải Gọi CT chung hiđrocacbon là: Cn H n+ 2−2 k nhh X = 0,2 (mol), nBr ban đầu = 0,7 (mol), nBr phản ứng = 0,35 (mol) Cn H n + 2−2 k + k Br2 → Cn H n + 2−2 k Br2 k 0,2 0,35 (mol) → 0,2 k = 0,35 → k = 1,75 → có anken (k = < 1,75), chất ankin ankađien (k = > 1,75) Giả sử: anken có CTTQ: CnH2n (n ≥ 2), nanken = a (mol) ankin có CTTQ: CmH2m - (m ≥ 2), nankin = b (mol) Ta có:  nhh = a + b = 0,   a + 2b  k = a + b = 1, 75  a = 0, 05  b = 0,15 Mặt khác: mbình brom tăng = mhiđrocacbon = 0,05.14n + 0,15.(14m – 2) = 6,7 (gam) → n + 3m = 10 Biện luận: n m 2.66 2,33 1,66 < Nghiệm phù hợp n = 4, m = Vậy hai hiđrocacbon C2H2 C4H8 → Chọn đáp án A Dạng 1.5: Dùng số nhóm chức trung bình * Lưu ý Nếu toán có nhiều chất loại khác dãy đồng đẳng tác dụng với chất ta thay hỗn hợp thành chất tương đương với số nhóm chức só nhóm chức trung bình Bài 1: Hốn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, mạch hở Y Z (M Y < MZ) Đốt cháy hoàn toàn a mol X, sau phản ứng thu a mol H2O Mặt khác, cho a mol X tác dụng với lượng dư dd NaHCO 3, thu 1,6a mol CO2 Thành phần % theo khối lượng Y X là: A 46,67% B 40% C 25,41% D 74,59% Hướng dẫn giải Gọi CT chung hh là: R(COOH ) z 11 Số nguyên tử H trung bình hh là: H = 2nH 2O nhh = 2.a =2 a → Trong X axit có số nguyên tử H = z = nCO2 nhh = 1, 6a = 1,6 → HH X gồm axit đơn chức axit đa chức a CTPT axit là: HCOOH: a mol (COOH)2: b mol a + 2b = 1,6 → 1,5a = b a+b 46a 100% = 25,41% Vậy %mHCOOH = 46a + 90b z = → Chọn đáp án C Bài 2: Cho hh X gồm hai axit cacboxylic no, mạch không phân nhánh Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hh X, thu 11,2 lít khí CO (ở đktc) Nếu trung hòa 0,3 mol X cần dùng 500 ml dd NaOH 1M Hai axit là: A HCOOH, HOOC-CH2-COOH B HCOOH, HOOC-COOH C HCOOH, C2H5COOH D HCOOH, CH3COOH Hướng dẫn giải Gọi CT chung hh là: R(COOH ) z Số nguyên tử C trung bình hh là: C = z = nCO2 nhh = 0,5 = 1,67 → X có HCOOH 0,3 nNaOH 0,5 = = 1,67 → HH X gồm axit đơn chức axit chức nhh 0,3 Giả sử số mol HCOOH: a mol CnH2n – 2O4: b mol a + 2b = 1,67 → 2a = b, thay b = 2a vào biểu thức C a+b a + nb a + n.2a C= = = 1,67 → n = → axit lại X (COOH)2 a+b a + 2a z = → Chọn đáp án B Dạng 1.6: Kết hợp nhiều giá trị trung bình * Lưu ý Nếu toán có nhiều loại phản ứng khác phải tùy vào loại mà gọi giá trị trung bình phù hợp VD: - Trong phản ứng nhóm chức gọi gốc hiđrocacbon trung bình R - Trong phản ứng cháy goi số nguyên tử trung bình Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol hh este no, mạch hở, đơn chức đồng đẳng liên tiếp, thu 19,712 lít CO2 (đktc) Xà phòng hóa lượng este dd NaOH thu 17 gam muối CTCT este là: A CH3COOCH3 CH3COOC2H5 B HCOOC2H5 HCOOC3H7 C HCOOC3H7 HCOOC4H9 D CH3COOC2H5 CH3COOC3H7 12 Hướng dẫn giải Gọi CT chung este là: Cn H nO2 +O Cn H nO2   → n CO2 + n H2O nCO2 0,88 = Số nguyên tử C trung bình: n = = 3,52 nhh 0, 25 → este C3H4O2 C4H8O2 Cho este tác dụng với dd NaOH thu muối nên este có gốc axit RCOO R + NaOH → RCOONa + R OH 17 MRCOONa = 0, 25 = 68 → MR = → R H Vậy CTCT este là: HCOOC2H5 HCOOC3H7 → Chọn đáp án B Bài 2: HH X chứa axit hữu đơn chức thuộc dãy đồng đẳng (tỉ lệ mol : 1) Để trung hòa m gam X cần 250 ml dd Ba(OH) 0,2M Còn đốt cháy m gam X thu 6,6 gam CO2 CTPT axit là: A HCOOH C2H5COOH B CH3COOH C2H5COOH C HCOOH CH3COOH D CH3COOH C.3H7COOH Hướng dẫn giải nBa (OH ) = 0,05 (mol), nCO = 0,15 (mol) Gọi CT chung axit no, đơn chức RCOOH RCOOH + Ba(OH)2 → ( RCOO) Ba + 2H2O nhh axit = 2nBa (OH ) = 0,1 (mol) Gọi CT chung axit no, đơn chức Cx H y O 2 2 y + O2 C x H y O   → x CO2 + H2O nCO2 = 0,1 x = 0,15 → x = 1,5 → Trong hh có HCOOH Vì chất có tỉ lệ ml : nên số nguyên tử cacbon x trung bình cộng + x2 = 1,5 → x2 = x = Vậy axit HCOOH CH3COOH → Chọn đáp án C Bài 3: Hỗn hợp T gồm hai ancol đơn chức X Y (MX < MY), đồng đẳng Đun nóng 27,2 gam T với H2SO4 đặc, thu hỗn hợp chất hữu Z gồm: 0,08 mol ba ete (có khối lượng 6,76 gam) lượng ancol dư Đốt cháy hoàn toàn Z cần vừa đủ 43,68 lít O (đktc) Hiệu suất phản ứng tạo ete X Y là: A 20% 40% B 40% 30% A 30% 30% B 50% 20% Hướng dẫn giải 13 Gọi CT chung ancol R -OH C R -OH HSOdac,140  → R -O- R + H2O 0,16  0,08  0,08 (mol) M ete = R + 16 = 6, 76 = 84,5 → R = 34,25 0, 08 → Hai ancol C2H5OH C3H7OH Gọi a, b số mol C2H5OH C3H7OH phản ứng tạo ete  a + b = 0,16 a = 0,1  →  46a + 60b = 6, 76 + 0, 08.18 = 8, b = 0, 06 Gọi CT chung ete Cn H n + 2O → 14 n + 18 = 84,5 → n = 4,75 Đốt cháy hh Z gồm: ete Cn H n + 2O (0,08 mol), C2H5OH (x mol) C3H7OH (y mol) mhh ancol dư = mT - mete - mH O = 27,2 – 6,76 – 1,44 = 19 → 46x + 60y = 19 (1) 3n t0 O2  → n CO2 + ( n + 1)H2O t0 C2H6O + 3O2  → 2CO2 + 3H2O t0 C3H8O + 9/2O2  → 3CO2 + 4H2O phản ứng = 0,12 n + 3x + 4,5y = 1,95 → 3x + 4,5y = 1,38 Cn H n + O + nO2 (2) Từ (1, 2) → x = 0,1, y = 0,24 0,1 0, 06 Vậy H C H OH = 0,1 + 0, 100% = 50% H C H OH = 0, 06 + 0, 24 100% = 20% → Chọn đáp án D DẠNG 2: TÍNH % KHỐI LƯỢNG, % THỂ TÍCH CỦA CÁC CHẤT TRONG HỖN HỢP * Lưu ý Nếu đề yêu cầu tính % khối luwongj % thể tích thông thường có cách giải: * Cách 1: Gọi a, b số mol chất hh lập hệ phương trình * Cách 2: Sử dụng giá trị trung bình (dựa vào tính chất, hệ quả) Tuy nhiên giải theo cách cho kết nhanh II Một số tập vận dụng Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn hh A gồm hai hiđrocacbon đồng đẳng thu 5,5 gam CO2 4,05 gam H2O Xác định CTPT hai hiđrocacbon % thể tích hiđrocacbon A CH4 25% C2H6 75% B CH4 7,08% C2H6 92,92% C C2H6 40% C3H8 60% D C2H6 60% C3H8 40% Hướng dẫn giải 14 nCO2 = 0,125 (mol) n H 2O = 0,225 (mol) Vì nCO2 < n H 2O nên hh A gồm hai ankan Gọi CT chung C n H n+ + O2 C n H n +   → n CO2 + ( n + 1) H2O n 0,125 = Ta có:  n = 1,25 → hai hiđrocacbon là: CH4 C2H6 n + 0,225 Gọi a, b số mol CH4 C2H6 a + 2b = 1,25  a = 3b a+b a 3b 100% = 100% = 75%  % V C2 H6 = 25%  Đáp án A = a+b 3b + b Ta có: n = Vậy % VCH Bài 2: HH M gồm anđehit ankin (có số nguyên tử cacbon) Đốt cháy hoàn toàn x mol hh M, thu 3x mol CO 1,8x mol H2O % số mol anđehit hh M là: A 50% B 40% C 20% D 30% Hướng dẫn giải Số nguyên tử C = 3x =3 x  HH M gồm: C3HyOz C3H4 Số nguyên tử H = 2.1,8 x = 3,6  y < 3,6  y = (y số chẵn, dương) x Gọi a, b số mol C3H2Oz C3H4 hh M 2a + 4b Số nguyên tử H = = 3,6  4a = b a+b Vậy % số mol anđehit hh M = a 100% = 20% → Chọn đáp án C a+b DẠNG 3: TÍNH CÁC GIÁ TRỊ CHUNG CỦA CẢ HỖN HỢP THÔNG QUA GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH * Lưu ý Khi không cần quan tâm đến lượng chất cụ thể thành phần hh, ta nên dùng giá trị trung bình làm đại điện để tính nhanh giá trị chung hh Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp X gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat axit oleic, hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 (dư) Sau phản ứng thu 18 gam kết tủa dung dịch Y Khối lượng Y so với khối lượng dung dịch Ca(OH) ban đầu thay đổi nào? A Tăng 7,38 gam B Giảm 7,74 gam C Tăng 7,74 gam D Giảm 7,38 gam Hướng dẫn giải Các chất hh X có độ bất bão hòa k = 15 Gọi CT chung hh là: Cn H n−2O2 +O Cn H n −2O2   → n CO2 + ( n - 1)H2O CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1) 3, 42 n → n = 14n + 30 Theo phản ứng (1): mCO2 + mH2O = 0,03.6.44 + 0,03.5.18 = 10,62 (gam) nCO2 = nCaCO3 = 0,18 = Khối lượng Y giảm so với khối lượng dd Ca(OH)2 ban đầu = 18 – 10,62 = 7,38 (gam) → Chọn đáp án D Bài 2: Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic axit axetic Cho m gam X phản ứng hết với dung dịch NaHCO3 thu 1,344 lít CO2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 2,016 lít O2 (đktc), thu 4,84 gam CO2 a gam H2O Giá trị a là: A 1,62 B 1,44 C 3,60 D 1,80 Hướng dẫn giải Gọi CT chung hh là: R(COOH ) z nCO2 = 0,06 (mol) → nR ( COOH ) z = 0, 06 Z Áp đụng ĐLBT nguyên tố oxi: 0, 06 a z + 0,09.2 = 0,11.2 + → a = 1,44 → Chọn đáp án B 18 Z Bài 3: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H 21,2 gồm propan, propen propin Khi đốt cháy hết 0,1 mol X, tổng khối lượng CO2 H2O thu là: A 20,40 gam B 18,60 gam C 18,96 gam D 16,80 gam Hướng dẫn giải Gọi CT chung hh C3 H y Ta có: M C H = 21,2.2 = 42,4 = 12.3 + y → y = 6,4 +O C3 H 6,4   → 3CO2 + 3,2H2O Tổng khối lượng CO2 H2O = 0,3.44 = 0,32.18 = 18,96 (gam) → Chọn đáp án C y DẠNG 4: DÙNG GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH ĐỂ CHỨNG MINH BIỂU THỨC * Lưu ý - Dựa vào kiện đề cho để rút X theo đại lượng biểu thức - Đặt biểu thức X vào điều kiện giải hệ bất phương trình + Điều kiện hiệu suất: ≤ H ≤ + Điều kiện nguyên tử trung bình: Xmin ≤ X ≤ Xmax 16 VÍ DỤ: Đốt cháy hoàn toàn a gam hh ankan X (có n nguyên tử C) Y (Y X k nguyên tử C) thu b gam CO Khoảng xác định số nguyên tử C phân tử X theo a, b, k là: A b − k (22a − 7b) b