I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Một vấn đề đổi chương trình giáo dục phổ thơng đổi phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá Việc đổi phương pháp dạy học phương pháp kiểm tra đánh giá mơn Hóa nhằm phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo học sinh việc tiếp thu kiến thức qua khai thác vận dụng kỹ để giải tốn Hóa, đặc biệt tốn Hóa mức độ vận dụng, vận dụng cao Trong thời gian qua, việc Bộ giáo dục đề thi với mức độ khiến cho khơng giáo viên học sinh gặp khó khăn trình giải đề thi đặc biệt mức độ vận dụng cao Qua trình giảng dạy trường phổ thông thân dự nhiều tiết dạy đồng nghiệp, trực tiếp dạy nhiều đối tượng học sinh từ yếu, trung bình đến bồi dưỡng học sinh khá; giỏi, song nhận thấy việc giải tốn phức tạp có q tài liệu chun sâu, thống công bố rộng rãi, làm cho học sinh phương hướng, đơi học sinh giải tốn theo hướng tự luận nhiều thời gian, khi, yêu cầu bình quân câu trắc nghiệm tối đa gần 1,25 phút trung bình cho Đứng trước vấn đề vậy, làm để đáp ứng nhu cầu đổi nay, làm cho học sinh có hứng thú học tập, đạt điểm cao kì thi Trung học phổ thông Quốc gia Sau xin giới thiệu kinh nghiệm là: Vận dụng phương pháp bảo tồn electron hóa hữu để giải số tập khó Mục đích nghiên cứu: Tổng hợp kiến thức phương pháp bảo tồn electron nói chung vận dụng vào giải số tập khó hóa học hữu đề thi Trung học phổ thông Quốc Gia Đối tượng nghiên cứu: Một số kiến thức trọng tâm cách quy hỗn hợp tốn cơng thức chung, phương pháp trao đổi electron, quy toán tổng quát vận dụng phương pháp bảo toàn electron để giải toán Phương pháp nghiên cứu: Từ lý thuyết chung phương pháp bảo toàn electron xây dựng hệ thống kiên thức, dấu hiệu nhận biết, vận dụng để giải tập khó đề thi II NỘI DUNG Cơ sở lý luận Đối với Phương trình đốt cháy hợp chất hữu dạng CxHyOzNt Bước 1: Quy toán đặc điểm chung nhất, đơn giản Đa phần tốn khó đề thi thuộc Hóa học hữu chứa C, H, O, N, nên ta quy hỗn hợp nhiều chất cơng thức chung Bước 2: Áp dụng bảo tồn electron cho phương trình cháy tổng quát 0 0 o +4 −2 +1 −2 t Löu yù : Cx Hy Oz N t + O2 → CO2 + H2 O+ N2 nelectron O nhaän = 4nO 2 ⇒ (4x + y − 2z)nCxHyOzNt = 4nO2 n electron CxHyOzNt nhường = (4x + y − 2z)nCxHyOzNt Thực trạng vấn đề Khi học sinh gặp tập cân phương trình phản ứng phức tạp hóa học hữu tốn khó u cầu tư cao, khả vận dụng kiến thức sâu sắc em chưa có định hướng rõ cách thức phương pháp giải cụ thể Nhiều tốn khó tìm đặc điểm chung để quy đổi chất tổng quát, từ khó khăn cho việc vận dụng phương pháp bảo tồn electron tốn hữu Nếu giải nhanh tốn hóa theo kiến thức thật nhiều thời gian Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Một số ví dụ tốn cụ thể Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm: (CH3COO)3C3H5, CH3COOH, CH2OHCHOHCH2OH, CH3COOCH2CH(OOCCH3)CH2OH, CH3COOCH2CHOHCH2OH CH3COOH chiếm 10% tổng số mol hỗn hợp Đun nóng m gam hỗn hợp X với dung dịch NaOH vừa đủ, thu dung dịch chứa 20,5 gam natri axetat 0,604m gam glixerol Để đốt cháy m gam hỗn hợp X cần V lít O2 (đktc) Giá trị V gần A 25,3 B 24,6 C 24,9 D 25,5 Phân tích, hướng dẫn: C3H5(OH)3− x (OOCCH3 )x : a mol nHOH = nCH3COOH = b + X goà m ; nNaOH = nCH3COONa = 0,25 CH3COOH : b mol BTKL : m+ 10 = 20,5 + 0,604m + 18b m = 27,424 ⇒ mC H (OH) = 0,604m = 92a ⇒ b = 0,02 ⇒ x = 1,2783 a = 0,18 b = 0,1(a + b) + BT E :8nCH3COOH + (14 + 8x)nC 3+ 2x H8+2xO3+ x = 4nO2 ⇒ nO2 = 1,13 mol ⇒ VO2 (đktc) = 25,3162 gầ n nhấ t vớ i giátrò25,3 Ví dụ 2: Đốt cháy 0,15 mol hỗn hợp X gồm metyl acrylat, etylen glicol, axetanđehit ancol metylic cần dùng a mol O Sản phẩm cháy dẫn qua 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch Ca(OH) dư vào phần nước lọc thu thêm 53,46 gam kết tủa Giá trị a ? A 0,215 B 0,625 C 0,455 D 0,375 Phân tích, hướng dẫn: Ta tiến hành làm sau : CH2 = CHCOOCH3 ⇔ C4H6O2 ⇔ C4H2.2H2O CH OHCH2OH ⇔ C2H6O2 ⇔ C2H2.2H2O + X goà m ⇒ X :CxH2.yH2O CH3CHO ⇔ C2H 4O2 ⇔ C2H2.H 2O CH OH ⇔ CH O ⇔ CH H O 2 BaCO3 ↓: x mol CO O2 + CxH2.yH2O → Ba(OH)2 H2O BaCO3 : y mol Ca(OH)2 Ba(HCO3 )2 → CaCO3 : y mol n = 0,38 nBa(OH) = x + y = 0,2 y = 0,18 CO2 + ⇒ ⇒ 0,38 mkếttủa = 100y + 197y = 53,46 x = 0,02 x = 0,15 0,38 + BT electron:(4x + 2)nX = 4nO2 ⇒ nO2 = + ÷.0,15 = 0,455 mol 0,15 Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol α-amino axit no, mạch hở A chứa nhóm – NH2, nhóm –COOH 0,025 mol pentapeptit mạch hở cấu tạo từ A Đốt cháy hỗn hợp X cần a mol O2, sản phẩm cháy hấp thụ hết vào lít dung dịch NaOH 1,2M thu dung dịch Y Rót từ từ dung dịch chứa 0,8a mol HCl vào dung dịch Y thu 14,448 lít CO2 (đktc) Đốt 0,01a mol đipeptit mạch hở cấu tạo từ A cần V lít O2 (đktc) Giá trị V A 2,2491 B 2,5760 C 2,3520 D 2,7783 Phân tích, hướng dẫn: 0,1mol CnH2n+ 1O2N a mol O2 a mol O2 + → CO2 ¬ 0,225 mol CnH2n+ 1O2N { 0,025 mol (5CnH2n+ 1O2N − 4H2O) 0,025n mol + BT electron: 4nO = (6n − 3)nC H n 2n+1O2N ⇒ 4a = 0,225(6n − 3) (*) Na CO HCl: 0,8a mol NaCl :0,8a mol NaOH + CO2 → từtừ → + CO ↑ 1,2 mol cho { NaHCO3 :(1,2 − 0,8a) mol 223 NaHCO3 0,225n mol 0,645mol ⇒ 1,2 − 0,8a + 0,645 = 0,225n (**) + Từ(*), (**) suy ra:a = 1,18125; n = ⇒ Đipeptit là(2C4H11O2N − H2O) + BT electron: 4nO = 42n(2C H O N − H O) ⇒ nO = 0,12403125 mol ⇔ 2,7783 lít 2 {2 44 43 ? 0,01a Ví dụ 4: X, Y, Z, T peptit tạo α-amino axit no, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH có tổng số nguyên tử oxi 12 Đốt cháy 13,98 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T cần dùng 14,112 lít O (đktc) thu CO2, H2O, N2 Mặt khác, đun nóng 0,135 mol hỗn hợp E dung dịch NaOH (lấy dư 20% so với phản ứng), cô cạn dung dịch sau phản ứng thu lượng chất rắn khan A 31,5 gam B 24,51 gam C 36,05 gam Phân tích, hướng dẫn: D 25,84 gam 12 = 3(min) ⇒ X, Y , Z, Y đề u làcá c đipeptit CnH2nO3N + Trong phả n ứ ng chá y, theo bả o n electron ta coù : + O(X, Y , Z, T) = (6n − 6)nC H O3N2 = 4nO ⇒ 13,98(6n − 6) 14n + 76 + Trong phaû n ứ ng vớ i NaOH, ta có : n 2n = 2,52 ⇒ n = 5,666 nNaOH pö = 0,135.2 = 0,27; nNaOH bñ = 0,27 + 0,27.20% = 0,324nH O = 0,135 mchất rắn = (14.5,666 + 76).0,135+ 0,324.40 − 0,135.18 = 31,5 gam Ví dụ 5: X Y hai peptit tạo từ α-amino axit no, mạch hở, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH Đun nóng 0,1 mol hỗn hợp E chứa X, Y dung dịch NaOH (vừa đủ) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam muối khan Đốt cháy toàn lượng muối thu 0,2 mol Na 2CO3 hỗn hợp gồm CO2, H2O, N2 tổng khối lượng CO H2O 65,6 gam Mặt khác đốt cháy 1,51m gam hỗn hợp E cần dùng a mol O2, thu CO2, H2O N2 Giá trị a gần với A 2,5 B 1,5 C 3,5 D 3,0 Phân tích, hướng dẫn: + nNaOH = 2nNa CO = 0,4; nNaOH : n(X, Y ) = ⇒ X, Y làCnH2n− 2N 4O5 + Bả n chấ t phả n ứ ng: CnH2n− 2N4O5 + 4NaOH → 4CmH2mO2NNa + H2O mol : 0,1 → → 0,4 0,4 → 0,1 O CmH2mO2NNa →(m − 1)CO2 ↑ + mH2O + 0,5N ↑ + Na2CO3 mol : → 0,4 (m − 1)0,4 0,4m m = 44(m− 1)0,4 + 18.0,4m = 65,6 m = 3,35 ⇒ (CO2 , H2O) ⇒ BTKL : 0,1.(14n + 134) + 0,4.40 = 0,4(14m + 69) + 0,1.18 n = 13,4 + Trong phả n ứ ng đố t chá y E, theo bả o n electron, ta coù : (6n − 12)nC H n N4O5 2n−2 = 4nO ⇒ nO = 2 (6n − 12) 1,51.0,4(14m + 69) = 3,72 ≈ 3,5 (14n + 134) Ví dụ 6: X peptit mạch hở cấu tạo từ axit glutamic α-amino axit Y no, mạch hở chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH Để tác dụng vừa đủ với 0,1 mol X cần 0,7 mol NaOH tạo thành hỗn hợp muối trung hoà Đốt 6,876 gam X cần 8,2656 lít O2 (đktc) Đốt m gam tetrapeptit mạch hở cấu tạo từ Y cần 20,16 lít O (đktc) Giá trị m A 24,60 B 18,12 C 15,34 D 13,80 Phân tích, hướng dẫn: − HNC3H5(COOH)CO− : 0,1a mol + Quy đổ i X nh hỗ n hợp E goà m −CnH2n−1ON− : 0,1b mol; H2O: 0,1mol 0,2a + 0,1b = 0,7 + Suy ra: 0,1a.129 + 0,1b.(14n + 29) + 0,1.18 5,25.0,1a + (1,5n − 0.75).0,1b = 6,876 0,369 a = 2; b = 3; n = 0,2a + 0,1b = 0,7 (a ≤ 3) ⇒ ⇒ 1,1502a + 1,5858b − 0,5148nb = −0,6642 Y làC5H11O2N + Tetrapeptit tạo từY là(4C5H11O2N − 3H2O) Theo BT electron ta coù : 108n(4C H O N −3H O) = 4nO ⇒ m = 13,8 gam {2 4541122 43 ?=1/30 0,9 • Lưu ý : BT electron suy ra: nO đố t chá yE = 5,25.0,1a + (1,5n − 0.75).0,1b Ví dụ 7: X, Y hợp chất hữu no, mạch hở, phân tử chứa loại nhóm chức; X, Y khác chức hóa học (MX < MY) Đốt cháy hoàn toàn a mol X Y thu x mol CO2 y mol H2O với x = y + a Lấy 0,25 mol hỗn hợp E chứa X, Y tác dụng với AgNO3/NH3 dư thu 86,4 gam Ag Mặt khác, đun nóng 0,25 mol E với dung dịch NaOH dư sản phẩm thu chứa 15 gam hỗn hợp muối axit hữu no, đơn chức 7,6 gam ancol Z Đốt cháy hoàn toàn 14,25 gam X cần dùng V lít O2 (đktc) Giá trị V A 21 lít B 25,2 lít C 23,52 lít D 26,88 Phân tích, hướng dẫn: x mol CO2 k = kY = (*) a mol X O2 , to + → y mol H2O ⇒ X a mol Y x = a + y X, Y :CaH2a−2O Ag ↓: 0,8 mol AgNO3 / NH3 X, Y no, mạch hở + Y c c 1X, 4 4 43 0,25 mol to (I) (II) NaOH to CxH2x+1COONa + Ancol 123 CyH2y+1COONa 7,6 gam 44 4 43 15 gam X : CnH2n (CHO)2 + (I), (II) suy ra: Y : CxH2x+1COOCmH2mOOCCyH2y+1 − Nế u chỉcóX tham gia phả n ứ ng trá ng gương nAg = 0,2 nCmH2m (OH)2 = 0,05 nCnH2n (CHO)2 = + ⇒ ⇒ m = 8,42 (loaïi) n = 0,05 M CmH2m (OH)2 = 152 Y − Neá u cảX, Y tham gia phả n ứ ng trá ng gương Y làHCOOCmH2mOOCCyH2y+1 n = 0,15 nCmH2m (OH)2 = 0,1 + nX + nY = 0,25 ⇒ X ⇒ ⇒ n= nY = 0,1 4n + 2n = 0,8 M CmH2m (OH)2 = 76 Y X nHCOONa = nC H COONa = 0,1 y = y 2y+1 + ⇒ Y laøHOOCC3H6OOCCH3 m + mC H COONa = 15 y 2y+1 HCOONa X laøC4H8(CHO)2 + BT E : 30nC4H8(CHO)2 = nO2 ⇒ VO2 (đktc) = 21lít { 14 43 0,125 ?= 0,9375 + Lưu ý : Có(*) (k − 1)nhchc = nCO − nH O 2 Hiệu sáng kiến Trong trình giảng dạy, hướng dẫn học sinh làm tập theo bước trên, học sinh có học lực giỏi, em vận dụng tốt vào phân tích dấu hiệu toán, cách giải chi tiết nhanh, gọn đưa đáp án cho nhiều tập đề thi thử trường đề trung học phổ thông Quốc Gia năm trước III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Qua hệ thống lí thuyết số tập lĩnh vực nhỏ phương pháp bảo tồn electron hóa học chung hóa học hữu nói riêng Đối với học sinh có lực học khá, giỏi, nắm dấu hiệu, tìm đặc điểm chung toán để quy đổi tốn tổng qt giải tốt dạng tập Trên kinh nghiệm nhỏ tơi mà q trình giảng dạy xây dựng nên, mong nhận đóng góp bạn đồng nghiệp để tơi dạy cho học sinh chun đề có hiệu Tơi xin chân thành cảm ơn Nông cống, ngày 17 tháng năm 2019 NGƯỜI THỰC HIỆN Đồng Khắc Hưng XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Nông Cống, ngày 17 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác ĐỒNG KHẮC HƯNG ... nghiên cứu: Một số kiến thức trọng tâm cách quy hỗn hợp tốn cơng thức chung, phương pháp trao đổi electron, quy toán tổng quát vận dụng phương pháp bảo toàn electron để giải toán Phương pháp nghiên... quát, từ khó khăn cho việc vận dụng phương pháp bảo tồn electron tốn hữu Nếu giải nhanh tốn hóa theo kiến thức thật nhiều thời gian Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Một số ví dụ tốn cụ thể Ví... thuyết chung phương pháp bảo toàn electron xây dựng hệ thống kiên thức, dấu hiệu nhận biết, vận dụng để giải tập khó đề thi II NỘI DUNG Cơ sở lý luận Đối với Phương trình đốt cháy hợp chất hữu dạng