SKKN giải nhanh bài toán tính chất lưỡng tính của aminoaixt nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh THPT

1 Phần mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài, sáng kiến, giải pháp Trong năm gần đề thi THPT Quốc gia phần tập phân loại học sinh khá, giỏi tập trung nhiều chương amin-amino axitprotein Nhiều học sinh gặp dạng toán thường lúng túng, khơng biết hướng giải tốn nhanh gọn, sa đà vào việc viết PTHH phản ứng Việc xây dựng phương pháp giải nhanh, tắt- đón đầu giúp HS tìm kiếm lời giải cách nhanh chóng Từ đó, nâng cao chất lượng dạy học trường THPT, giúp em tăng điểm thi THPT quốc gia 1.2 Điểm đề tài, sáng kiến, giải pháp - Hướng dẫn học sinh phân tích so sánh cách giải thơng thường sa đà vào việc viết phương trình phản ứng cách giải nhanh - Đưa trường hợp hay gặp cách giải trường hợp, giải thích chất kỹ thuật phương pháp giải nhanh tập - Sử dụng tổng hợp phương pháp giải nhanh để tìm đáp án tốn Phần nội dung 2.1 Thực trạng vấn đề mà đề tài, sáng kiến, giải pháp cần giải - Với thời lượng tiết lý thuyết, tiết luyện tập chương trình Hóa học 12 bản; tiết lý thuyết, tiết luyện tập chương trình Hóa học 12 nâng cao khó khăn để hướng dẫn học sinh có kỹ xử lý nhiều dạng toán khác amino axit - Không biết, không hiểu chất kỹ thuật phương pháp giải nhanh tập amino axit - Một phận khơng nhỏ em học sinh yếu môn học tự nhiên, tư kỹ mơn học yếu, chưa có kỹ vận dụng lý thuyết giải tập - Phần lớn em học sinh có tư tưởng “ bỏ qua” phần này, cho chiếm lượng nhỏ đề thi THPT quốc gia Trang 2.2 Nội dung đề tài, sáng kiến, giải pháp Giáo viên lưu ý học sinh giải tập trước hết phải tri giác (nhìn, đọc …) "bài tốn" cách tổng quát (tổng hợp) Sau đó, suy nghĩ phân tích yếu tố, kiện, yêu cầu, khía cạnh tốn, để biết cho, phải tìm Cuối tổng hợp yếu tố, kiện, khía cạnh tốn để nhận thức tồn tốn cách đầy đủ sâu sắc Với tốn khơng vội giải ngay, mà phải xem xét cách tổng hợp - phân tích - tổng hợp để qua thấy kiến thức cần vận dụng (PTHH, tính chất, qui luật, cơng thức, …) Xây dựng tiến trình luận giải lập luận chặt chẽ Thực đầy đủ bước tiến trình đó, phép tính, bước giải phải có sở lập luận vững So sánh toán với tốn trước có giống khác khơng ? Cố gắng tìm tính chất đặc biệt tốn để tìm cách giải tối ưu, độc đáo Kiểm tra lại cách giải Cuối khái qt hóa thành dạng tốn phương pháp giải Mỗi tập, học sinh đọc kỹ đề bài, hiểu biết mình, kiến thức tích luỹ thân phân tích liệu cho u cầu học sinh đóng vai trò chủ thể thực yêu cầu toán, đề hướng giải phù hợp, áp dụng định luật bảo tồn (khối lượng, ngun tố, điện tích….) nhằm xử lý toán thời gian ngắn Sau xin đề xuất trường hợp hay gặp tốn tính lưỡng tính amino axit Trường hợp 1: Amino axit tác dụng với axit Phương pháp giải (NH2)xR(COOH)y + xHCl → (NH3Cl)xR(COOH)y x= nHCl = số nhóm –NH2 phân tử amino axit X nX + Bảo toàn khối lượng: mamino axit + mHCl = mmuối Trang ∆m↑ mmuèi - mamino axit + Tăng giảm khối lượng: Sè mol =a = = 36,5x 36,5x 2(NH2)xR(COOH)y + xH2SO4 → [(HOOC)yR(NH3)x]2(SO4)x (NH2)xR(COOH)y + xH+ → [(HOOC)yR(NH3+)x Tổng qt: Ví dụ 1: Amino axit X có dạng H2NRCOOH (R gốc hiđrocacbon) Cho 0,1 mol X phản ứng hết với dung dịch HCl (dư) thu dung dịch chứa 11,15 gam muối Tên gọi X : A phenylalanin B alanin C valin D glyxin Hướng dẫn giải: Bản chất phản ứng : –NH2 + H+ → NH3+ (1) Theo giả thiết ta có : nHCl = nH NRCOOH = 0,1 mol ⇒ mH NRCOOH = 11,15 – 0,1.36,5 = 7,5 gam 2 ⇒ M H2NRCOOH = 7,5 = 75 gam/ mol ⇒ 16+ R + 45 = 75 ⇒ R = 14 (−CH2 −) 0,1 Vậy công thức X H2NCH2COOH Tên gọi X glyxin → Đáp án D Ví dụ 2: Hợp chất X α-amino axit Cho 0,01 mol X tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch HCl 0,125M, sau đem cạn dung dịch thu 1,835 gam muối Phân tử khối X : A 174 B 147 C 197 D 187 Hướng dẫn giải: Bản chất phản ứng : –NH2 + H+ → NH3+ (1) n HCl Theo giả thiết nHCl = 0,08.0,125 = 0,01 mol ⇒ n = ⇒ X chứa nhóm –NH2 X Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : mX = mmuối − mHCl = 1,835− 0,01.36,5 = 1,47 gam ⇒ M X = → Đáp án B Trang 1,47 = 147 0,01 Ví dụ 3: X α-amino axit no chứa nhóm –NH2 nhóm – COOH Cho 17,8 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư thu 25,1 gam muối Tên gọi X A axit aminoaxetic B axit α-aminopropionic C axit α-aminobutiric D axit α-aminoglutaric Hướng dẫn giải: Bản chất phản ứng : –NH2 + H+ → NH3+ (1) Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : mHCl = mmuối − mX = 25,1− 17,8 = 7,3 gam ⇒ nHCl = 7,3 = 0,2 mol 36,5 Vì X α- amino axit no chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH nên suy : nX = nHCl = 0,2 mol ⇒ M X = 17,8 = 89 gam/ mol 0,2 Đặt công thức phân tử X H2NRCOOH, suy : 16 + R + 45 = 89 ⇒ R = 28 (–C2H4–) Do X α- aminoaxit nên công thức cấu tạo X CH3CH(NH2)COOH Tên gọi X axit α-aminopropionic → Đáp án B Ví dụ 4: mol α-amino axit X tác dụng vừa hết với mol HCl tạo muối Y có hàm lượng clo 28,287% CTCT X : A CH3CH(NH2)COOH B H2NCH2CH2COOH C H2NCH2COOH D H2NCH2CH(NH2)COOH Hướng dẫn giải: Vì mol α-amino axit X tác dụng vừa hết với mol HCl tạo muối Y nên Y có nguyên tử Cl Theo giả thiết hàm lượng Cl Y 28,287% nên suy : 35,5 = 28,287% ⇒ M Y = 125,5 gam/ mol ⇒ M X = M Y − M HCl = 89 gam/ mol MY Vậy công thức X CH3CH(NH2)COOH → Đáp án A Trang Ví dụ 5: X gồm lysin (axit 2,6-điaminohexanoic) axit glutamic (axit 2aminopentan-1,5-đioic) Cho X tác dụng với dung dịch HCl (vừa đủ) thu 5,12 gam muối Cũng lượng X trên, tác dụng với dung dịch KOH (vừa đủ), thu 4,99 gam muối Phần trăm khối lượng lysin có hỗn hợp ban đầu là: A 39,84% B 40,16% C 60,16% D 59,84% Hướng dẫn giải: (H 2N)2 -R-COOH (a mol)  4 43  44  146   2N-R'-(COOH)2 (b mol) H 44 4 43 147   +HCl  → muèi { 5,12 gam +KOH  → muèi +H2O { 4,99 gam 219a +183,5b =5,12 a =0,015 →  184a +223b =4,99 b =0,01 → %mlysin = 0, 015.146 100% = 59,84% → Chọn D 0, 015.146 + 0, 01.147 Ví dụ 6: (Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2012) Hỗn hợp X gồm amino axit no (chỉ có nhóm chức –COOH –NH phân tử), tỉ lệ mO : mN = 80 : 21 Để tác dụng vừa đủ với 3,83 gam hỗn hợp X cần 30 ml dung dịch HCl 1M Mặt khác, đốt cháy hồn tồn 3,83 gam hỗn hợp X cần 3,192 lít O2 (đktc) Dẫn toàn sản phẩm cháy (CO 2, H2O N2) vào nước vơi dư khối lượng kết tủa thu là: A 15 gam Hướng dẫn giải: X: (H2N)xR(COOH)y B 13 gam C 10 gam D 20 gam +HCl  → +O2  → CO2 +H2O +N  mO (X) 16nO (X) 80 = = m 21 → nO (X) =0,1 mol  N (X) 14nN (X)  n =n =n =0,03 mol -NH2 H+  N  BTNT O: 2nCO2 +nH2O =nO (X) +2 nO2 = 0,385 mol { {  0,1 0,1425  nCO =0,13 mol →  → +m +m +m = 3,83gam  BTKL: m  m↓ = 0,13.100 =13 gam {C (X) {H (X) {O (X) {N (X) 12nCO2 2nH2O 0,1.16 0,03.14  Trang Chọn B Trường hợp 2: Amino axit tác dụng với kiềm Phương pháp giải (NH2)xR(COOH)y + yNaOH → (NH2)xR(COONa)y + yH2O y= nNaOH = số nhóm –COOH phân tử amino axit X nX mamino axit + mNaOH  = mmuèi  + mH2O + Bảo toàn khối lượng:  nNaOH = nH2O ∆m↑ mmuèi - mamino axit Sè mol = a = = + Tăng giảm khối lượng: 22y 22y 2(NH2)xR(COOH)y + yBa(OH)2 → [(NH2)xR(COO)y]2Bay + 2yH2O (NH2)xR(COOH)y + yOH- → (NH2)xR(COO-)y + yH2O Tổng quát: Ví dụ 1: Trong phân tử amino axit X có nhóm amino nhóm cacboxyl Cho 15,0 gam X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 19,4 gam muối khan Công thức X : A H2NC3H6COOH B H2NCH2COOH C H2NC2H4COOH D H2NC4H8COOH Hướng dẫn giải: Bản chất phản ứng : –COOH + NaOH → –COONa + H2O mol: x → (1) x Gọi x số mol aminoaxit X số mol nhóm –COOH X x mol Theo phương pháp tăng giảm khối lượng ta có : x= 19,4 − 15 15 = 0,2 mol ⇒ M X = = 75 gam/ mol 22 0,2 Vậy công thức X H2NCH2COOH → Đáp án B Ví dụ 2: Cho 0,02 mol amino axit X tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch HCl 0,1M thu 3,67 gam muối khan Mặt khác 0,02 mol X tác dụng vừa đủ với 40 gam dung dịch NaOH 4% Công thức X A H2NC2H3(COOH)2 B H2NC3H5(COOH)2 C (H2N)2C3H5COOH D H2NC3H6COOH Trang Hướng dẫn giải: nNaOH = C%.mdd 4.40 = = 0,04 mol 100.M 100.40 Sè nhãm chøc amino =x = nHCl 0,02 = = => cã mét nhãm -NH2 nX 0,02 Sè nhãm chøc cacboxylic =y = nNaOH 0,04 = = =>cã hai nhãm -COOH 0,02 nX H2NR(COOH)2 + HCl → ClH3NR(COOH)2 M muèi = 3,67 = 183,5 = M R + 52,5+ 90 => M R = 41 lµ C3H5 0,02 Cơng thức X H2NC3H5(COOH)2 => Đáp án B Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm alanin axit glutamic Cho m gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH (dư), thu dung dịch Y chứa (m + 30,8) gam muối Mặt khác, cho m gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl, thu dung dịch Z chứa (m + 36,5) gam muối Giá trị m A 112,2 B 165,6 C 123,8 D 171,0 Hướng dẫn giải: Đặt số mol NH2CH(CH3)COOH a; H2NC3H5(COOH)2 b mol NH2CH ( CH3 ) COOH + NaOH  → NH2CH ( CH3 ) COONa + H2O H2NC3H5(COOH)2   + 2NaOH  → H2NC3H5(COONa)2 NH2CH ( CH3 ) COOH + HCl  → ClNH3CH ( CH3 ) COOH H2NC3H5(COOH)2   + HCl  → ClH3NC3H5(COOH)2 + 2H2O 30,8  = 1,4 a = 0,6 a + 2b = Tăng giảm khối l ợ ng => 22 b = 0,4 mol a + b = 1    m = mNH 2CH( CH3) COOH + mH2NC3H5(COOH )2  = 89.0,6 + 147.0,4 = 112,2 gam → Đáp án A Ví dụ 4: Cho 12,55 gam muối CH3CH(NH3Cl)COOH tác dụng với 150 ml dung dịch Ba(OH)2 1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam chất rắn Giá trị m : A 15,65 gam B 26,05 gam Hướng dẫn giải: Trang C 34,6 gam D 24,2 gam nCH CH(NH Cl)COOH = 3 12,55 = 0,1 mol; nBa(OH) = 0,15.1= 0,15 mol ⇒ nOH− = 0,3 mol 125,5 Bản chất phản ứng : + OH- → 0,1 –NH3Cl mol: 0,1 mol: → 0,1 –NH2 + Cl- + H2O → → + OH- –COOH → –COO- 0,1 + H2 O → 0,1 (1) (2) 0,1 Theo (1), (2) giả thiết suy Ba(OH) dư Chất rắn gồm muối amino axit Ba(OH)2 dư Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : mCH CH(NH Cl)COOH + mBa(OH) = mChấtrắn + mH O 3 2 ⇒ mChấtrắn = 12,55+ 0,15.171− 0,2.18 = 34,6 gam → Đáp án C Ví dụ 5: Cho mol amino axit X phản ứng với dung dịch HCl (dư), thu m1 gam muối Y Cũng mol amino axit X phản ứng với dung dịch NaOH (dư), thu m2 gam muối Z Biết m2 – m1 = 7,5 Công thức phân tử X : A C4H10O2N2 B C5H9O4N C C4H8O4N2 D C5H11O2N Hướng dẫn giải: Đặt công thức X : (H2N)n–R–(COOH)m, khối lượng X a gam Phương trình phản ứng : – NH2 + HCl → NH3Cl mol : n → (1) n –COOH + NaOH → –COONa + H2O mol : m → (2) m Theo (1), (2) giả thiết ta thấy : m1 = mX + 52,5n – 16n = mX + 36,5n m2 = mX + 67m – 45m = mX + 22m ⇒ m2 – m1 = 22m – 36,5n = 7,5 ⇒ n = m = Trang ⇒ Công thức X C5H9O4N (Có nhóm –COOH nhóm –NH2) → Đáp án B Trường hợp 3: Khi cho amino axit A tác dụng với H+ thu dung dịch Y, cho dung dịch Y tác dụng vừa đủ với OH- ta có amino 4 axit 42 A 4+ HCl 43 + NaOH vừa đủ dung dịch Y  → muèi Z X Để đơn giản tính tốn thay cho NaOH tác dụng với Y, ta cho NaOH tác dụng trực tiếp với X gồm amino axit A HCl Chứng minh: * Cách giải thông thường viết thứ tự phản ứng xảy NH2 − CH(R) − COOH +HCl → NH3Cl − CH(R) − COOH B® P D a mol x a -x b x b-x x x NH Cl − CH(R) − COOH : x Trong Y cã  NH2 − CH(R) − COOH (d ): a-x ; HCl (d ): b-x Khi cho Y t¸c dơng ví i NaOH ta cã: NH2 − CH(R) − COOH(d ) +NaOH → NH2 − CH(R) − COONa + H2O a-x → HCl(d ) + a-x → a-x NaOH → NaCl + H2O (1) (2) b− x → b − x → b− x NH3Cl − CH(R) − COOH +2NaOH → NH2 − CH(R) − COONa +NaCl + 2H2O → x 2x x → x Tõ (1),(2),(3) ta cã Tæng sè mol NaOH =a-x+b-x+2x = a+b   Sè mol muèi: NH2 − CH(R) − COONa =x + a − x = a (4)  Sè mol muèi: NaCl =x+b-x =b  * Cách giải nhanh: Cho X (amino axit A HCl) tác dụng trực tiếp hết với NaOH ta có Trang (3) NH2 − CH(R) − COOH +NaOH → NH2 − CH(R) − COONa → a HCl a + NaOH b → Tõ (5) vµ (6) ta cã: → a → NaCl + H2O → b (5) (6) b Tæng sè mol NaOH = a+b   Sè mol NH2 − CH(R) − COONa = a   Sè mol NaCl =b  (7) Kết luận: Từ (4) (7) ta có lượng NaOH cần dùng lượng muối tạo thành cho NaOH tác dụng với dung dịch Y lượng NaOH cần dùng lượng muối tạo thành cho NaOH tác dụng với X (amino axit A HCl) * Bản chất phản ứng cho OH- tác dụng trực tiếp với X  H+ + OH− → H2O  − − −COOH + OH → −COO + H2O L ợ ng bazơ = n =n + + n− COOH = nH2O OH H Ví dụ 1: (Trích đề thi ĐHKA-2010) Cho 0,15 mol H2NC3H5(COOH)2 (axit glutamic) vào 175 ml dung dịch HCl 2M, thu dung dịch X Cho NaOH dư vào dung dịch X Sau phản ứng xảy hoàn toàn, số mol NaOH phản ứng A 0,50 B 0,65 C 0,70 D 0,55 Cách giải thông thường viết thự tự phản ứng xảy H2NC3H5(COOH)2 + HCl  → ClH3NC3H5(COOH)2 Ban đầu 0,15 0,35 mol Phản ứng 0,15 → 0,15 mol Dư 0,2 → (1) 0,15 0,15 Dung dịch X gồm: ClH3NC3H5(COOH)2 : 0,15 mol ; HCl dư : 0,2 mol Khi cho X tác dụng với NaOH ta có ClH3NC3H5(COOH)2 + 3NaOH  → H2NC3H5(COONa)2 + NaCl + 3H2O 0,15 → 0,45 → 0,15 Trang 10 → 0,15 mol (2) HCl + NaOH  → NaCl + H2O 0,2 → 0,2 → (3) 0,2 mol Từ (2) (3) ta có số mol NaOH phản ứng = 0,2 + 0,45= 0,65 mol → Đáp án B Cách giải nhanh: H2NC3H5(COOH)2 + 2NaOH  → H2NC3H5(COONa)2 + 2H2O 0,15 → → 0,3 mol HCl + NaOH  → 0,35 → 0,35 0,15 mol NaCl + → (1) H2 O (2) 0,35 mol Từ (1) (2) ta có số mol NaOH phản ứng = 0,3 + 0,35= 0,65 mol Hoặc n H+ = nHCl = 0,35 mol; n− COOH = 2* nH 2NC3H5( COOH ) L ỵ ng baz¬: nNaOH = n OH− =n H+ = 2* 0,15 = 0,3 mol + n− COOH = 0,35+0,3 = 0,65 mol Ví dụ 2: (Trích đề thi minh họa - kỳ thi THPT quốc gia năm 2015) Amino axit X có cơng thức (H2N)2C3H5COOH Cho 0,02 mol X tác dụng với 200 ml dung dịch hỗn hợp H2SO4 0,1M HCl 0,3M, thu dung dịch Y Cho Y phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,1M KOH 0,2M, thu dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 10,43 B 6,38 C 10,45 D 8,09 Hướng dẫn giải: n OH− =nH2O =n H+ + n− COOH = nHCl + 2nH2SO4 + n(H2N)2C3H5COOH = 0,06 + 0,02* + 0,02 = 0,12 mol Bảo toàn khối lượng: mX + mH2SO4 + mHCl +mNaOH +mKOH =mmuèi +mH2O mmuối = 0,02.118 + 0,2 0,1 98 + 0,2.0,3 36,5 + 0,4 0,1.40 + 0,4 0,2 56 - 0,12 18 =10,43 → Đáp án A Trang 11 Ví dụ 3: (Trích đề thi ĐHKB-2013) Amino axit X có cơng thức H2NCxHy(COOH)2 Cho 0,1 mol X vào 0,2 lít dung dịch H 2SO4 0,5M, thu dung dịch Y Cho Y phản ứng vừa đủ với dung dịch gồm NaOH 1M KOH 3M, thu dung dịch chứa 36,7 gam muối Phần trăm khối lượng nitơ X A 9,524% B 10,687% C 10,526% D 11,966% Hướng dẫn giải: n OH− =nH2O =n H+ Mặ t khác n OH + n COOH = 2nH2SO4 + 2nH2NCxHy(COOH)2 = 2* 0,1 + 2* 0,1 = 0,4 mol = nNaOH + nKOH = 1.x+ 3.x = 4x = 0,4 => x = 0,1 (lÝt) Bảo toàn khối lượng: mX + mH2SO4 + mNaOH +mKOH =mmuèi +mH2O mX = 36,7 + 0,4 18 - 0,1 98 - 0,1.40 - 0,3 56 = 13,3 gam %mN = 14* 0,1*100 = 10,526 % => Đáp án C 13,3 Ví dụ 4: (Trích đề thi minh họa - kỳ thi THPT quốc gia năm 2016) Cho 15,00 gam glyxin vào 300 ml dung dịch HCl, thu dung dịch X Cho X tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch KOH 2M, thu dung dịch Y Cô cạn Y, thu m gam chất rắn khan Giá trị m A 22,35 B 53,95 Hướng dẫn giải: nH2NCH2COOH = n OH− =nH2O =n C 22,60 15 = 0,2 mol ; HCl: x mol 75 H+ + n− COOH = nHCl + nH2NCH2COOH 2*0,25 = x + 0,2 BTKL: D 44,95 => x =0,3 mol =nHCl mX + mHCl +mKOH =mr¾n +mH2O mrắn = 15 + 0,3 36,5 + 0,5 56 - 0,5 18 = 44,95 gam => Đáp án D Ví dụ Cho 27,15 gam tyrosin tác dụng với 225 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch X Cho X tác dụng với 600 ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch Y Tổng khối lượng chất rắn khan thu cô cạn cẩn thận dung dịch Y Trang 12 A 40,9125 gam B 49,9125 gam C 52,6125 gam D 46,9125 gam Hướng dẫn giải: Tyrosin p-HO-C6H4-CH2-CH(NH2)-COOH: 0,15 mol, có hai nhóm thể tính axit –COOH –OH phenol nNaOH (ph¶n øng) =nH2O =n H+ + n− COOH + n OH− (phenol) = 0,225+ 0,15+ 0,15 = 0,525 mol nNaOH (d ) =0,6 - 0,525 =0,075 mol BTKL: mTyrosyn + mHCl +mNaOH (ban đầu) =mrắn +mH2O mrắn = 27,15+ 36,5* 0,225+ 40* 0,6 − 18* 0,525 = 49,9125 gam =>Đ áp án B Vớ d 6: Ly m gam hỗn hợp X gồm hai α-amino axit no có nhóm -NH nhóm -COOH phản ứng với 55 ml dung dịch HCl 2M thu dung dịch Y Để tác dụng hết với chất dung dịch Y cần dùng 70 ml dung dịch KOH 3M Mặt đốt cháy hoàn toàn m(g) X cho sản phẩm cháy qua dung dịch KOH dư khối lượng bình tăng thêm 14,85 gam Biết tỉ lệ phân tử khối hai amino axit 1,187 CTCT hai chất X : A H2NCH(CH3)COOH H2NCH(C2H5)COOH B H2NCH2COOH H2NCH(CH3)COOH C H2NCH2COOH H2NCH(C2H5)COOH D H2NCH2COOH H2NCH2CH2COOH Hướng dẫn giải: n OH− =n H+ + n− COOH = nHCl + nH 0,21 = 0,11+ x 2N− R−COOH => x =0,1 mol = nH 2N −R−COOH + O2 CnH2n+1O2N  → n CO2 + (n +0,5) H2O + N2 0,1→ 0,1n → (n +0,5)*0,1 mbình tăng = mCO2 + mH2O = 44*0,1n + 18*(n +0,5)*0,1= 14,85 => n = 2,25 A : C2H5O2N n = 2,25 =>  B : CmH2m+1O2N 14m+ 47=75*1,187 =>m=3, C3H7O2N Do X gồm hai α-amino axit nên chọn đáp án B Trang 13 Trường hợp 4: Khi cho amino axit A tác dụng với OH- thu dung dịch Y, cho dung dịch Y tác dụng vừa đủ với H+ ta có: + HCl võa ®đ → dung dÞch Y  → muèi Z amino 4 axit 44 2A4+4NaOH 43 X Để đơn giản tính tốn thay cho HCl tác dụng với Y, ta cho HCl tác dụng trực tiếp với X gồm amino axit A NaOH * Bản chất phản ứng cho H+ tác dụng trực tiếp với X  OH− + H+ → H2O  + + −NH2 + H → - NH3 L ỵ ng axit = n + =n − + n− NH H n OH− OH = nH2O Ví dụ 1: Cho 8,9 gam alanin vào 200 ml dung dịch NaOH x M thu dung dịch X Để tác dụng hết chất dung dịch X cần 500 ml dung dịch HCl 1M Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị x A 2M B 3M C 1,5M Hướng tư 1: Tính theo phản ứng (phương pháp giải thường) -TH 1: Alanin vừa đủ với NaOH H2N-CH(CH3)-COOH +OH- → H2N-CH(CH3)-COO- +H2O 4 44 4 43 14 442 4 43 0,1 mol 0,1 mol + H2N-CH(CH3)-COO− + 2H → HOOC -CH(CH 3)-NH3+ { 144424443 0,5 mol 0,1 mol V« lÝ -TH 2: Alanin dư, NaOH hết H2N-CH(CH3)-COOHd H2N-CH(CH3)-COOH +OH− →  +H+ → H2N-CH(CH3)-COO nAlanind = nAlanin đầu - nOH14 43 {  0,2x 0,1  → 0,5 =2.0,2x +0,1- 0,2x → x =2M  n =2n +nAlanind H2N-CH(CH3 )-COO H+ 44 43  n OH Trang 14 D 2,5M Tr ờng hợ p loại v×nOH- > nalanin { { 0,1 mol 0,4 mol - TH 3: Alanin hết, NaOH dư OH−d H2N-CH(CH3)-COOH +OH− →  +H+ → − H2N-CH(CH3)-COO nOH− = nOH− - n Alanin { d { đầu 0,1 0,2x → 0,5 =2.0,1 +0,2x - 0,1→ x =2M  +nOH− nH+ =2n H2N-CH(CH3 )-COOd 44 43  nAlanin → Chọn A Hướng tư 2: Coi toán hỗn hợp (Alanin, NaOH) tác dụng với HCl H 2N-CH(CH3)-COOH  4 440,12mol4 4 43 + + H → Hay  {  0,5 mol NaOH 123  0,2x mol -NH { -NH3+  0,1 mol + H+  →  H2O  OH { 0,2x mol → nH+ = n-NH2 + nOH- → x =2M → Chän A { { { 0,5 0,1 0,2x Nhận xét: Hướng tư nhanh nhiều so với hướng tư Tuy nhiên, để có thành hướng tư học sinh phải tham khảo hướng tư để thấy rõ chất giải nhanh hướng tư Ví dụ 2: (Trích đề thi ĐHKB-2012) Cho 21 gam hỗn hợp gồm glyxin axit axetic tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH, thu dung dịch X chứa 32,4 gam muối Cho X tác dụng với dung dịch HCl dư, thu dung dịch chứa m gam muối Giá trị m A 44,65 B 50,65 C 22,35 D 33,50 Hướng dẫn giải: Nhiều bạn lúng túng, khơng biết cách xử lí tốn hỗn hợp có thêm axit axetic Đặt số mol NH2CH2COOH: x ; CH3COOH: y Tăng giảm khối lượng ta có: nKOH = 32,4 − 21 = 0,3 mol 38 75x + 60y = 21 x = 0,2 mol Gi ¶i hÖ  =>  x + y = 0,3 y = 0,1 Trang 15 n H+ n =nHCl =n OH− OH− + n− NH = nKOH +nNH2CH2COOH =0,3+ 0,2 = 0,5 mol = nH2O = 0,3 mol Bảo toàn khối lượng: 21 – 60.0,1 + 36,5.0,5 + 56.0,3 = mmuối + 18.0,3 → mmuối = 44,65 gam → Đáp án A Ví dụ 3: Cho 13,35 gam hỗn hợp X gồm H 2NCH2CH2COOH CH3CH(NH2)COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch Y Để trung hoà hết Y cần vừa đủ 250 ml dung dịch HCl 1M Giá trị V : A 100 B 150 C 200 D 250 Hướng dẫn giải: Hỗn hợp X chứa hai chất đồng phân n− NH = nhỗn hợp amino axit = 13,35 = 0,15 mol, nH+ = nHCl = 0,25.1 = 0,25 mol 89 Bản chất phản ứng : –NH2 mol: + 0,15 → OH- + mol: x → H+ → NH3+ (1) → H2O (2) 0,15 H+ x Đặt số mol NaOH x số mol OH- x mol Theo (1), (2) giả thiết ta có : 0,15 + x = 0,25 ⇒ x = 0,1 Vậy Vdd NaOH 1M = 0,1 = 0,1 lít = 100 ml → Đáp án A Ví dụ 4: Cho hỗn hợp X gồm 0,15 mol H2NC3H5(COOH)2 (axit glutamic) 0,1 mol H2N(CH2)4CH(NH2)COOH (lysin) vào 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu dung dịch Y Cho HCl dư vào dung dịch Y Sau phản ứng xảy hoàn toàn, số mol HCl phản ứng : A 0,75 B 0,65 C 0,70 D 0,85 Hướng dẫn giải: Tổng số mol nhóm –NH2 hỗn hợp X 0,15 + 0,1.2 = 0,35 mol Số mol OH- = số mol NaOH = 0,25.2 = 0,5 mol Trang 16 Bản chất phản ứng : –NH2 mol: mol: + H+ 0,35 → 0,35 OH- + H+ 0,5 → 0,5 → → NH3+ H2O (1) (2) Theo (1), (2) giả thiết ta thấy : Số mol HCl phản ứng = số mol H+ phản ứng = 0,35 + 0,5 = 0,85 mol → Đáp án D Trang 17 BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1: Cho 13,35 gam alanin vào 100 ml dung dịch HCl a M thu dung dịch X, để tác dụng hết chất X cần 400 ml dung dịch NaOH 1M Giá trị a là: A 1,5 M B M C 2,5 M D M Câu 2: Cho 15 gam glyxin vào 200 ml dung dịch H 2SO4 x M thu dung dịch X, để tác dụng hết chất dung dịch X cần 500 ml dung dịch NaOH 1M Tính x? A 0,5 M B 0,75 M C 0,1 M D 1,5 M Câu 3: Cho lượng alanin vào 100 ml dung dịch HCl 2M thu dung dịch X có chứa 21,54 g chất tan Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần để tác dụng hết chất X A 5,6 lít B 4,8 lít C 3,6 lít D lít Câu 4: Cho 13,23 gam axit glutamic phản ứng với 200 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch X Cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào X, thu dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y, thu m gam chất rắn khan Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 29,69 B 28,89 C 17,19 D 31,31 Câu 5: Amino axit X có cơng thức H2NCxHy(COOH)2 Cho 0,1 mol X vào 0,2 lít dung dịch H2SO4 0,5M, thu dung dịch Y Cho Y phản ứng vừa đủ với dung dịch gồm NaOH 1M KOH 3M, thu dung dịch chứa 36,7 gam muối Phần trăm khối lượng nitơ X là: A 10,526% B 10,687% C 11,966% D 9,524% Câu 6: Cho 0,3 mol axit glutamic vào 350 ml dung dịch HCl 2M, thu dung dịch X Cho 800 ml dung dịch NaOH 2M vào dung dịch X Sau phản ứng xảy hoàn tồn thu dung dịch Y Cơ cạn dung dịch Y thu m gam muối khan Giá trị m là: A 86,25 B 45,3 C 57,12 D 98,25 Câu 7: Amino axit X có cơng thức (H2N)2C3H5COOH Cho 0,02 mol X tác dụng với 200 ml dung dịch hỗn hợp H2SO4 0,1M HCl 0,3M, thu dung dịch Y Cho Y phản ứng với 500 ml dung dịch NaOH 0,1M KOH 0,2M, thu dung dịch chứa Z Cô cạn dung dịch Z thu m gam chất rắn khan Giá trị m là: A 11,95 B 7,9 C 11,97 D 9,61 Trang 18 Câu 8: Hỗn hợp X gồm glyxin, alanin axit glutamic (trong nguyên tố oxi chiếm 41,2% khối lượng) Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 20,532 gam muối Giá trị m là: A 13,8 B 12,0 C 13,1 D 16,0 Câu 9: Cho 0,15 mol lysin tác dụng với dung dịch chứa 0,3 mol NaOH thu dung dịch X Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu dung dịch Y Cô cạn cẩn thận Y thu m gam muối khan Giá trị m là: A 50,4 B 55,8 C 39,45 D 50,1 Câu 10: Cho hỗn hợp amino axit no chứa chức axit chức amino tác dụng với 110 ml dung dịch HCl 2M dung dịch A Để tác dụng hết với chất A cần dùng 140 ml dung dịch KOH 3M Tổng số mol amino axit là: A 0,1 B 0,2 C 0,3 D 0.4 Câu 11: Cho 13,35 g hỗn hợp X gồm H2N-CH2CH2COOH CH3CHNH2COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch Y Biết dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HCl 1M Giá trị V là: A 100 ml B 150 ml C 200 ml D 250 ml Câu 12: Cho 20,15 g hỗn hợp X gồm (H2NCH2COOH CH3CHNH2COOH) tác dụng với 200 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch Y Y tác dụng vừa đủ với 450 ml dung dịch NaOH 1M Phần trăm khối lượng chất X là: A 55,83 % 44,17 % B 58,53 % 41,47 % C 53,58 % 46,42 % D 52,59 % 47,41% Câu 13: Dung dịch hỗn hợp X chứa x mol axit glutamic y mol tyrosin Cho dung dịch X tác dụng với lượng dung dịch HCl vừa đủ dung dịch Y Dung dịch Y tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa z mol NaOH Mối liên hệ x, y z là: A z = 2x + 2y B z = 3x + 2y C Z = 3x + 3y D Z = 2x + 3y Câu 14: Cho 21 gam hỗn hợp gồm glyxin axit axetic tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu dung dịch X chứa 27,6 gam muối Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 dư, thu dung dịch chứa m gam muối Giá trị m là: A 44,65 B 53,10 C 33,50 D 52,8 Câu 15: Hỗn hợp X gồm axit glutamic lysin Biết: - Cho m gam X phản ứng vừa đủ với V lít dung dịch HCl 1M - Cho m gam X phản ứng vừa đủ với V lít dung dịch Ba(OH)2 0,5M Trang 19 Phần trăm khối lượng axit glutamic X là: A 66,81% B 35,08% C 50,17% D 33,48% Câu 16: Hỗn hợp A gồm hai chất CH 3COOH NH2CH2COOH Để trung hoà m gam hỗn hợp A cần 200 ml dung dịch HCl 1M Toàn sản phẩm thu sau phản ứng lại tác dụng vừa đủ với 600 ml dung dịch NaOH 1M Thành phần phần trăm theo khối lượng chất CH3COOH NH2CH2COOH hỗn hợp A (%): A 61,54 38,46 B 72,80 27,20 C 40 60 D 44,44 55,56 Câu 17: Cho 25,65 gam muối gồm H2NCH2COONa (X) H2NCH2CH2COONa (Y) tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch H 2SO4 1M Sau phản ứng cạn dung dịch khối lượng muối H 2NCH2COONa tạo thành là: A 12,4 gam B 37,9 gam C 29,25 gam D 18,6 gam Câu 18: X α - amino axit, phân tử chứa nhóm -NH nhóm -COOH Cho 0,89 gam X phản ứng vừa đủ với HCl thu 1,255 gam muối Công thức cấu tạo X là: A CH2 =C(NH2)-COOH B H2N-CH=CH-COOH C CH3-CH(NH2)-COOH D H2N-CH2-CH2-COOH Câu 19: Chất hữu X chứa loại nhóm chức amino cacboxyl Cho 100 ml dung dịch X 0,3M phản ứng vừa đủ với 48ml dung dịch NaOH 1,25M Sau cạn dung dịch thu 5,31 g muối khan X có mạch cacbon khơng phân nhánh nhóm amino vị trí α CTCT X là: A CH3C(NH2)2 COOH B CH3C(NH2)(COOH)2 C CH3CH2C(NH2)(COOH)2 D CH3CH2CH(NH2)COOH Câu 20: Cho 100 ml dung dịch amino axit X 0,2M tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch NaOH 0,25M Mặt khác 100 ml dung dịch aminoaxit tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch HCl 0,5M Biết X có tỉ khối so với H 52 Công thức X : A (H2N)2C2H2(COOH)2 B H2NC3H5(COOH)2 C (H2N)2C2H3COOH D H2NC2H3(COOH)2 ĐÁP ÁN C B C A A D A D A 10 B 11 A 12 A 13 C 14 B 15 C 16 D 17 C 18 C 19 B 20 C Trang 20 Kết luận 3.1 Ý nghĩa đề tài, sáng kiến, giải pháp Đổi phương pháp để nâng cao chất lượng dạy học, giúp học sinh nhanh chóng nắm vững kiến thức, hiểu rõ chất hứng thú với việc học mà giúp học sinh đạt kết cao thi cử điều trăn trở giáo viên trẻ với số năm công tác tơi Trong q trình cơng tác tơi tìm tòi mạnh dạn đưa vào số phương pháp hoạt động giảng dạy Tơi viết đề tài với mong muốn giúp em học sinh biết số dạng tập để củng cố kiến thức phần tính lưỡng tính amino axit Sau trao đổi với đồng nghiệp đề tài này, tơi nhận đóng góp quý báu ủng hộ đồng nghiệp ngồi trường Tơi đưa đề tài vào giảng dạy cho em học sinh bước đầu thu kết khả quan, thể qua kiểm tra kì thi THPT quốc gia hàng năm 3.2 Kiến nghị, đề xuất Tôi viết với mong muốn chia sẻ sáng kiến thân với đồng nghiệp, mong bạn đồng nghiệp phát huy cách hiệu đề tài nhằm nâng cao hiệu dạy học Đồng thời thân mong muốn nhận góp ý bạn để tơi hồn thiện Trang 21 CỘNG HỊA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc GIẢI NHANH BÀI TỐN TÍNH CHẤT LƯỠNG TÍNH CỦA AMINO AXIT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT Họ tên: Nguyễn Cao Chung Chức vụ: Bí thư Đồn trường – Tổ Phó chun mơn Đơn vị cơng tác: Trường THPT Kỹ Thuật Lệ Thủy Quảng Bình, tháng năm 2019 Trang 22 CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc GIẢI NHANH BÀI TỐN TÍNH CHẤT LƯỠNG TÍNH CỦA AMINO AXIT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT Quảng Bình, tháng năm 2019 Trang 23 Trang 24 ... NHANH BÀI TOÁN TÍNH CHẤT LƯỠNG TÍNH CỦA AMINO AXIT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT Họ tên: Nguyễn Cao Chung Chức vụ: Bí thư Đồn trường – Tổ Phó chun mơn Đơn vị cơng tác: Trường THPT. .. HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc GIẢI NHANH BÀI TỐN TÍNH CHẤT LƯỠNG TÍNH CỦA AMINO AXIT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH THPT Quảng Bình, tháng năm 2019 Trang 23 Trang... Nhận xét: Hướng tư nhanh nhiều so với hướng tư Tuy nhiên, để có thành hướng tư học sinh phải tham khảo hướng tư để thấy rõ chất giải nhanh hướng tư Ví dụ 2: (Trích đề thi ĐHKB-2012) Cho 21 gam hỗn