SKKN NÂNG CAO HIỆU QUẢ GIẢI NHANH bài TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO, CỘNG BROM vào HIĐROCACBON KHÔNG NO MẠCH hở BẰNG CÁCH vận DỤNG ĐỊNH LUẬT bảo TOÀ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HẬU LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “NÂNG CAO HIỆU QUẢ GIẢI NHANH BÀI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO, CỘNG BROM VÀO HIĐROCACBON KHÔNG NO MẠCH HỞ BẰNG CÁCH VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN SỐ MOL LIÊN KẾT PI, BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ C VÀ H, BẢO TỒN KHỐI LƯỢNG – HĨA HỌC LỚP 11- THPT” Người thực hiện: Đặng Thị Loan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Hóa học MỤC LỤC Trang 1.MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài……………………………………………………………2 1.2 Mục đích nghiên cứu………………………………………………………2 1.3 Đối tượng nghiên cứu………………………………………………………2 1.4.Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… .2 1.5.Những điểm sáng kiến kinh nghiệm………………………………3 2.NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM………………………………… 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm………………………………… 2.2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…… 2.3.Biện pháp tổ chức thực hiện……………………………………………… 2.3.1 Lý thuyết trọng tâm…………………………………………… .3 2.3.2 Các định luật thường áp dụng 2.3.3 Một số dạng toán .4 D¹ng 1: Bài tốn có phản ứng cộng H2 vào liên kết pi hidrocacbon không no, mạch hở Dạng 2: Bài tốn phản ứng cộng H2, sau cộng với dung dịch Brơm Dạng 3: Bài tốn sử dụng bảo toàn số mol pi 14 2.3.4 Một số tập vận dụng: .16 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 16 3.1.Kết luận……………………………………………………………………16 3.2.Kiến nghị………………………………………………………………… 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………… 18 1.MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài Việc lựa chọn phương pháp thích hợp, biết vận dụng thích hợp định luật bảo toàn để giải nhanh tập trắc nghiệm quan trọng cho học sinh giai đoạn Mỗi tập có lựa chọn nhiều phương pháp giải khác Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, vận dụng hợp lí định luật bảo toàn đặc trưng với kiểu bài, giúp học sinh tìm đáp số cách nhanh phù hợp với kiểu trắc nghiệm nhằm đạt kết cao kì thi, đặc biệt hình thức thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia Với hai mươi năm công tác nghành giáo dục với thực tế giảng dạy nhận thấy rằng, khả giải tốn Hóa học em học sinh hạn chế, thường lúng túng gặp khơng khó khăn đặc biệt giải tốn Hóa học Hữu phản ứng hố học hữu thường xảy không theo hướng định không hoàn toàn Đặc biệt hidrocacbon hợp chất hữu nghiên cứu chương trình hóa hữu cấp THPT Vì vậy, học sinh chưa nắm chưa biết vận dụng tốt định luật bảo toàn kĩ khác để giải toán hidrocacbon cách nhanh Trong dạng toán hidrocacbon, dạng tập phản ứng cộng hiđro vào liên kết pi dạng tập hay khó Đặc biệt, thực phản ứng π hiđro hóa khơng hồn tồn hiđrocacbon khơng no có chứa từ liên kết trở lên tạo hỗn hợp gồm nhiều sản phẩm phức tạp Đó học sinh phải viết q trình, giải hệ nhiều phương trình nặng nề mặt tốn học khơng cần thiết chí khơng giải q nhiều ẩn số Nguyên nhân học sinh chưa tìm hiểu rõ, vững định luật bảo tồn hố học hệ số cân phản ứng hoá học để đưa phương pháp giải hợp lý nhất, nhanh gọn mà thường giải dài dòng 1.2.Mục đích nghiên cứu Để nâng cao khả giải nhanh tập giải cách xác dạng cần cho học sinh nắm vững tính chất hóa học hidrocacbon không no mạch hở cộng H2 Br vào cacbon có chứa liên kết đơi liên kết ba Và để có tài liệu giảng dạy, bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, bồi dưỡng học sinh ôn thi tốt nhiệp THPT Quốc Gia, sưu tầm, giải, rút phương pháp chung hướng dẫn cho học sinh biết vận dụng để giải nhanh dạng tập 1.3.Đối tượng nghiên cứu Nắm chất phản ứng cộng vào nối đôi nối ba hidrocacbon không no mạch hở kết hợp loại bảo toàn dành cho lơp 11 học sinh ôn thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia giải tập phần cách nhanh 1.4.Phương pháp nghiên cứu Sáng kiến nghiên cứu số phương pháp sau: Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Tham khảo tài liệu sách hướng dẫn tác giả thầy cô giảng dạy lâu năm với kinh nghiệm ôn thi đại học, cao đẳng kỳ thi bồi dưỡng học sinh giỏi Phân tích tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa nguồn tài liệu để xây dựng Nguồn intenet qua hệ thống tập hay khó 1.5.Những điểm đề tài Đề tài đúc kết rút phương pháp giải tập cách nhanh biết kết hợp ba loại bảo toàn về: Số mol liên kết pi,bảo toàn nguyên tố C H ,bảo toàn khối lượng để giải nhanh toán phản ứng cộng hidro,cộng brom vào hidrocacbon không no mạch hở 2.NỘI DUNG SÁNG KIẾN 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến Với hình thức thi trắc nghiệm (40 câu thời gian 50 phút) đòi hỏi học sinh khơng phải nắm vững sâu sắc kiến thức mà phải biết nhận dạng nhanh, biết vận dụng nhanh định luật bảo toàn để giải nhanh tập đạt kết cao Khi làm quen với bài toán phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocac bon không no, thường học sinh viết phương trình phản ứng, đặt ẩn lập phương trình tốn học Nhưng tốn phản ứng khơng hồn tồn cộng theo tỉ lệ khác tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm khiến học sinh lúng túng việc xác định sản phẩm lập cách giải, nhiều khơng giải Vì xác định chất chất hóa học q trình phản ứng từ áp dụng định luật bảo toàn, phương pháp giải phù hợp đến kết nhanh 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nhiệm Với học sinh trường THPT Hậu Lộc , chất lượng thấp, độ nhanh nhạy chưa cao, phát vấn đề chậm Hơn em thường quen với cách giải truyền thống : viết phương trình phản ứng lập phương trình lập hệ phương trình biện luận Với cách giải em nhiều thời gian để đến kết tốn, khơng phù hợp với kiểu trắc nghiệm Vì vậy, phân dạng tập cách chi tiết, phân tích chất toán để suy phương pháp giải nhanh với việc vận dụng tốt định luật bảo toàn cần thiết cho học sinh Từ thực tế giảng dạy ngày,từng cho học sinh đúc rút nên sáng kiến cho đề tài 2.3 Biện pháp tổ chức thực 2.3.1.Lí thuyết trọng tâm phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocacbon không no mạch hở π - Liên kết liên kết bền vững nhất, nên chúng dễ bị phá vỡ phản ứng hóa học Trong giới hạn đề tài đề cập đến phản ứng cộng π hiđro, cộngBrôm vào liên kết hiđrocacbon không no, mạch hở a Phản ứng cộng H2 Hỗn hợp X (hiđrocacbon không no H2), Khi có mặt chất xúc tác Ni, Pt, Pd, nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon khơng no cộng hiđro vào liên kết pi Ta có sơ đồ sau: Phương trình hố học phản ứng tổng qt xuc tac  → t0 π CnH2n+2-2k + kH2 CnH2n+2 (k số liên kết phân tử) Tuỳ vào hiệu suất phản ứng mà thu hỗn hợp Y có hiđrocacbon khơng no dư hiđro dư hai dư Dựa vào phản ứng tổng quát ta thấy, - Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng ln giảm (n Y < nX) số mol khí H2 phản ứng nH phản ứng = nX - nY - Cứ mol liên kết pi cộng với mol H2 → nLkpi phản ứng = nH phản ứng - Mặt khác, theo định luật bảo tồn khối lượng khối lượng hỗn hợp X khối lượng hỗn hợp Y (mX = mY) m m MY = Y ; MX = X nY nX Ta có: mX M X n X mX n Y n Y d X/Y = = = × = >1 (do n X > n Y ) M Y m Y n X mY n X nY b Phản ứng cộng Brơm Phương trình hố học phản ứng tổng quát xuc tac  → t0 π CnH2n+2-2k + kBr2 CnH2n+2-2kBr2k (k số liên kết phân tử) - Cứ mol liên kết pi cộng với mol Br2 → nLkpi phản ứng = nBr2 phản ứng - Phản ứng cộng Brơm thường hồn toàn 2.3.2 Các định luật dùng để vận dụng π -Định luật bảo toàn số mol liên kết - Định luật bảo toàn nguyên tố Cacbon hidro -Định luật bảo tồn khối lượng 2.3.3 Một số dạng tốn D¹ng 1: Bài tốn có phản ứng cộng H vào liên kết pi hidrocacbon không no, mạch hở Phương pháp giải dạng toán: 1) Xét trường hợp hiđrocacbon X anken Ta có sơ đồ: Hỗn hợ p khíX gồm CnH2n CnH2n+2 xúc tác, t0 H2 Hỗn hợ p Y gồm CnH2n d H2 d Phương trình hố học phản ứng xuc tac  → t0 CnH2n + H2 CnH2n+2 n Cn H2n = a; n H = b Đặt - Nếu phản ứng cộng H2 hoàn toàn thu hỗn hợp Y: + TH1: Hết anken, dư H2 n H pu = n Cn H 2n = n Cn H 2n +2 = a mol   ⇒ n Y = n Cn H 2n +2 + n H du = b n H du = b - a  Vậy: n H2 (X) = n Y + TH2: Hết H2, dư anken n H2 = n Cn H2n pu = n Cn H2n +2 = bmol   ⇒ n Y = n Cn H2n +2 + n Cn H2n du = a n Cn H 2n du = a - b  nanken (X) = n(Y) Vậy: + TH3: Cả hết n H2 = n Cn H2n = n Cn H 2n+2 = a = b mol ⇒ n Y = n Cn H 2n+2 = a = b n H2 (X) = n anken (X) = n Y Vậy: - Nếu phản ứng cộng hiđro khơng hồn tồn lại hai Nhận xét: Dù phản ứng xảy trường hợp ta ln có: nH phản ứng = nanken phản ứng = nX - nY Do tốn cho số mol đầu nX số mol cuối nY ta sử dụng kêt để tính số mol anken phản ứng Nếu anken có số mol a, b cộng hiđro với hiệu suất h, ta thay hỗn hợp hai anken công thức tương đương: Ni C n H 2n + H  → C n H 2n+2 t0 Ví i: nanken ph¶n øng=nH 2ph¶n øng (a+b).h Chú ý: Không thể dùng phương pháp anken không cộng H với hiệu suất 2) Xét trường hợp hiđrocacbon X ankin Ankin cộng H2 thường cho ta hai sản phẩm CnH2n-2 + 2H2 xuc tac  → t0 CnH2n+2 → xuc tac t0 CnH2n-2 + H2 CnH2n Nếu phản ứng khơng hồn toàn, hỗn hợp thu gồm chất: anken, ankan, ankin dư hiđro dư Ta có sơ đồ : CnH2n+2 Hỗn hợ p khíX gồm CnH2n -2 H2 xúc tác, t0 Hỗn hợ p Y gồm CnH2n CnH2n - d H2 d Tương tự trường hợp vói anken 3) Trường hợp tổng quát X hỗn hợp hiđrocacbon không no, mạch hở Xét mặt chất phản ứng, ta ln có: nX – nY = nH phản ứng Bài tập vận dụng: Bài 1: (Bài 6.10 trang 43 sách tập Hoá 11) Hỗn hợp khí A chứa H2 anken Tỉ khối A H2 6,0 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp B không làm màu nước brom có tỉ khối H 8,0 Xác định công thức phân tử phần trăm thể tích chất hỗn hợp A Bài giải: Vì hỗn hợp Y không làm màu nước Br2 nên Y khơng có anken Gọi cơng thức phân tử anken CnH2n ( n ≥ 2) Không tính tổng quát, giả sử : nA = mol → mA = 6.2.1 = 12 gam 12 n Y 12 = ⇒ n Y = n H (X) = = 0,75mol 16 16 ta có: ⇒ nanken = 1- 0,75 = 0,25 mol → nH (A) = 0,75 mol Khối lượng hỗn hợp A : 0,25.14n + 0,75.2 = 12 → n = ⇒ CTPT an ken : C3H6 %VH2 (X) = 0,75 × 100% = 75% , % VC3H6 = 25% Bài 2: (Bài 6.11 trang 43 sách tập Hố 11) Hỗn hợp khí A chứa H2 hai anken dãy đồng đẳng Tỉ khối A H2 8,26 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp B không làm màu nước brom có tỉ khối H 11,80 Xác định công thức phân tử phần trăm thể tích chất hỗn hợp A Bài giải: MX MY = 8,26.2 = 16,52; = 11,8.2 = 23,6 Vì hỗn hợp Y khơng làm màu nước Br nên Y khơng có anken→ anken phản ứng hết Khơng tính tổng qt, chọn số mol hỗn hợp X mol (nX = mol) ⇒ mX = 16,52 g 16,52 n Y 16,52 = ⇒ n Y = n H2 (X) = = 0,7mol 23,6 23,6 ta có: ⇒ n2 anken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n × 0,3 + 2× 0,7 = 16,52 ⇒ < n = 3,6 < Ta có: 0,7 %VH2 (X) = × 100% = 70% CTPT: C3H6 C4H8; Bài 3: Hỗn hợp khí X gồm H2 C2H4 có tỉ khối so với He 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng hiđro hoá A 25% B 20% C 50% D 40% Phân tích đề: - Dạng tốn cho biết KLPT trung bình hỗn hợp trước sau phản ứng, cho biết số mol hỗn hỗn hợp trước sau phản ứng ta thường áp dụng cơng thức số (2) để tìm nH phản ứng → số mol chất X mX M X n X mX n Y n Y d X/Y = = = × = >1 (do n X > n Y ) M Y mY n X mY n X nY - Khơng tính tổng qt giả sử : nX = mol - Phải tìm tỉ lệ số mol H2 C2H4 hỗn hợp X để suy tính hiệu suất theo H2 hay C2H4 + Nếu số mol H2 = số mol C2H4 tính hiệu suất theo H2 hay C2H4 + Nếu số mol H2 > số mol C2H4 tính hiệu suất theo C2H4 + Nếu số mol H2 < số mol C2H4 tính hiệu suất theo H2 Bài giải: MX MY = 3,75.4 = 15; = 5.4 = 20 Khơng tính tổng qt, giả sử hỗn hợp X mol (nX = mol) 15 n Y 15 = ⇒ nY = = 0,75mol 20 20 ta có: ; → nanken phản ứng = nH phản ứng = 1- 075 = 0,25 mol áp dụng sơ đồ đường chéo: 15-2=13 a mol C2H4 (28) M=15 b mol H2 (2) a 13 b 13 a=b=0,5 mol 28-15=13 Vậy tính hiệu suất phản ứng theo H2 C2H4 0,25 H= ×100% = 50% 0,5 Bài 4: Hỗn hợp khí X chứa H2 ankin Tỉ khối X H2 4,8 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni biến thành hỗn hợp Y không làm màu nước brom có tỉ khối H2 Công thức phân tử ankin A C2H2 B C3H4 C C4H6 D C4H8 Bài giải: MX MY = 4,8.2 = 9,6; = 8.2 = 16 Vì hỗn hợp Y không làm màu nước Br2 nên Y khơng có hiđrocacbon khơng no ⇒ Khơng tính tổng quát, chọn số mol hỗn hợp X mol mX = 9,6g n = - 0,6 = 0,4 mol ⇒ H phan ung ta có: 1 n H phan ung = × 0,4 = 0,2 mol 2 nankin (X) = (14n - 2) × 0,2 + 2× (1- 0,2) = 9,6 Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: ⇒n=3 CTPT: C3H4 Chọn B Bài 5: Hỗn hợp X gồm khí C3H4, C2H2 H2 cho vào bình kín dung tích 9,7744 lít 250C, áp suất atm, chứa bột Ni, nung nóng bình thời gian thu hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối X so với Y 0,75 Số mol H2 tham gia phản ứng A 0,75 mol B 0,30 mol C 0,10 mol D 0,60 mol Bài giải: 1× 9,7744 nX = = 0,4 mol 0,082(273 + 25) d X/Y = MX nY nY = = = 0,75 ⇒ n Y = 0,3 mol M Y n X 0, ta có: n = 0,4 - 0,3 = 0,1mol ⇒ H phan ung Chọn C Bài 6: Một hỗn hợp khí X gồm Ankin A H tích 15,68 lít Cho X qua Ni nung nóng, phản ứng hồn tồn cho hỗn hợp khí Y tích 6,72 lít (trong Y có H2 dư) Thể tích A X thể tích H dư (các thể tích đo điều kiện tiêu chuẩn) A 2,24 lít 4,48 lít B 3,36 lít 3,36 lít C 1,12 lít 5,60 lít D 4,48 lít 2,24 lít Giải 15,68 6,72 nX = = 0,7 mol nY = = 0,3 mol 22,4 22,4 n H phan ung = 0,7 - 0,3 = 0, 4mol V H2 → nA = 0,2 mol → VA = 4,48 lít, = (0,7 − 0,2 − 0,4).22,4 = 2,24lit Biến dạng toán : Tách H2 từ hiđrocacbon no X (ankan) thu hỗn hợp sản phẩm Y gồm hỗn hợp hiđrocacbon H 2, sau cho Y tác dụng hồn tồn với dung dịch Brôm dư Dễ thấy, mol liên kết pi phản ứng với mol H mol Br2 Suy ra, số mol H2 tách từ X số mol Br2 cộng vào Y nhiêu Ví dụ 1: Cho butan qua xúc tác ( nhiệt độ cao) thu hỗn hợp X gồm C4H10, C4H8, C4H6, H2 Tỉ khối X so với butan 0,4 Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch brom (dư) số mol brom tối đa phản ứng A 0,48 mol B 0,36 mol C 0,60 mol D 0,24 mol Giải : Ap dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có : 10 mX = m butan ban đầu → 0,6.58.0,4 = 58 nbutan ban đầu → nbutan ban đầu = 0,24 mol 2 → nH tách = nBr = nY - nX = 0,6 – 0,24 = 0,36 (mol) Ví dụ : Đề hiddro hóa hồn tồn butan với xúc tác thích hợp thu hỗn hợp T gồm C4H10, C4H8, C4H6, H2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp T thu 8,96 lít CO2( đktc) Mặt khác hỗn hợp T làm màu vừa đủ dung dịch chứa m gam Brơm Tính m biết hỗn hợp T số mol H 3/5 lần tổng số mol T Bài giải : Ap dụng định luật bảo toàn nguyên tử Cacbon + số mol C4H10 ban đầu = 1/4 số mol CO2 = 0,4/4 = 0,1 mol, + số mol (C4H10, C4H8, C4H6) = số mol C4H10 ban đầu = 0,1mol Gọi số mol H2 hỗn hợp T x mol → nT = 0,1 + x Theo ta có : x = 3.(0,1 + x) → x = 0,15 mol nH tách = nBr = 0,15 mol → m = 0,15.160 = 24 gam Dạng 2: Bài tốn có dạng tổng qt sau : Hỗn hợp X gồm ( hỗn hợp hidrocacbon khơng no, mạch hở H2) Nung nóng hỗn hợp X với chất xúc tác Ni, Pt, Pd thời gian thu hỗn hợp Y - Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch Brôm dư (phản ứng hồn tồn) thu khí Z - Hoặc : Đốt cháy hoàn toàn toàn hỗn hợp Y yêu cầu tính CO2, H2O, O2 cần đốt cháy Y ? Bài tốn u cầu tính đại lượng sau : Tính khối lượng hỗn hợp X, tính khối lượng bình dung dịch Brơm tăng, tính khối lượng Brơm phản ứng, tính thể tích khí Z ra, tính số mol CO2, H2O, O2 đốt cháy Y Giải tốn: - áp dụng dịnh luật bảo tồn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brôm tăng + mZ - áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố : nC(X) = nC(Y), nH(X) = nH(Y) nên ta có : Khi đốt cháy hỗn hợp X hay hn hp Y nO (đốt cháy X) = n O2 (đ ốt cháy Y ) nCO (đốt cháy X) =n CO2 (đ ốt cháy Y ) [4] nH O (đốt cháy X) =n H2O (đ ốt ch¸y Y ) Bài tập vận dụng: 11 Bài : Đun nóng hỗn hợp X gồm ( 0,04 mol C 2H2 0,06 mol H2) với bột Ni(xt), sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Chia Y thành phần : - Phần cho lội qua dung dịch Brơm đến phản ứng hồn tồn thấy bình brơm tăng m gam lại 448 ml khí Z (đktc) có tỉ khối so với H2 4,5 - Phần đem trộn với 1,68 lít O (đktc), đốt cháy hồn tồn Z thấy lượn O lại V lit Tính V, tính khối lượng CO2 H2O tạo thành Bài giải: nZ = 0,02 mol , MZ = 4,5.2 = - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = (m bình đựng Brơm tăng + mZ ).2 0,04 26 + 0,06.2 = m + 0,02.9 → m = 0.58 gam - áp dụng dịnh luật bảo toàn nguyên tố C H: Ta có: đốt cháy X hay Y số mol CO H2O thu nhau, số mol O2 cần dùng nhau: nCO2 = 2.nC2 H = 0, 08mol nH 2O = nC2 H + nH = 0, 04 + 0, 06 = 0,1mol 0,1 nO2 = nCO2 + nH 2O = 0, 04 + = 0, 09mol 2 Bài 2: Hỗn hợp X gồm C2H2 H2 có số mol Lấy lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 H2 Sục Y vào dung dịch brom (dư) khối lượng bình brom tăng 10,8 gam 4,48 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với H2 Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y A 22,4 lít B 26,88 lít C 44,8 lít D 33,6 lít Bài giải: nZ = 0,2 mol , MZ = 8.2 = 16 - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brơm tăng + mZ 26.x + 2.x = 10,8 + 0,2.16 → x = 0,5 mol - áp dụng dịnh luật bảo toàn nguyên tố C H: Ta có: đốt cháy X hay Y số mol CO H2O thu nhau, số mol O2 cần dùng nhau: C2H2 + 2,5 O2 → CO2 + H2O 0,5mol 1,25mol H2 + 0,5 O2 → H2O 0,5mol 0,25mol Vậy tổng số mol O2 cần dùng là: 1,25 + 0,25 = 1,5 mol→VO2 = 3,36 (lít) Đáp án D Bài 3: Cho hỗn hợp khí A gồm: 0,1 mol axetilen, 0,2 mol etilen, 0,1 mol etan 0,36 mol hiđro qua ống sứ đựng Ni làm xúc tác, đun nóng, thu hỗn 12 hợp khí B Dẫn hỗn hợp khí B qua bình đựng nước brom dư, khối lượng bình brom tăng 1,64 gam có hỗn hợp khí C khỏi bình brom Khối lượng hỗn hợp khí C là: A 10,28 gam B 9,58 gam C 13,26 gam D 8,20 gam Giải: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mA = mB = m bình đựng Brơm tăng + mC mC = 0,1.26 + 0,2.28+ 0,1.30 + 0,36.2 – 1,64 = 10,28 gam Bài 4: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,06 mol C 2H2 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn tồn tồn Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom dư lại 448 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với oxi 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng là: A 1,04 gam B 1,64 gam C 1,20 gam D 1,32 gam Bài giải: nZ = 0,02 mol , MZ = 0,5.32 = 16 - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = m bình đựng Brơm tăng + mZ 0,06 26 + 0,04.2 = m + 0,02.16 → m = 1,32 gam Bài 5: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,07 mol C 2H4 0,05 mol H2 với xúc tác Ni, hiệu suất phản ứng H, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn toàn toàn Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom dư Tính khối lượng brom tham gia phản ứng tỉ khối Y so với hiđro trường hợp sau: a, H = 100% b, H = 75% Bài giải: - áp dụng dịnh luật bảo toàn khối lượng: mX =mY = 0,07.28 + 0,05.2 = 2,06 gam a H = 100% ,t Ni   → Ban đầu Phản ứng Sau p/ư C2H4 + H2 0,07mol 0,05mol 0,05mol 0,05mol 0,02mol mol C2H6 0,05mol 0,05mol ,t Ni   → C2H4 + Br2 C2H4Br2 0,02mol 0,02mol khối lượng brom tham gia phản ứng : 0,02.160 = 3,2 gam 2, 06 = 14, 71 0, 07.2 nY = 007 mol → dY/H2 = b H = 75% Do số mol C2H4 > số mol H2 nên tính hiệu suất theo H2 → nH phản ứng = 0, 05.75 = 0, 0375mol 100 13 ,t Ni   → Ban đầu Phản ứng Sau p/ư C2H4 + H2 C2H6 0,07mol 0,05mol 0,0375mol 0,0375mol 0,0375mol 0,0325mol 0,0125 mol 0,0375mol ,t Ni   → C2H4 + Br2 C2H4Br2 0,0325mol 0,0325mol khối lượng brom tham gia phản ứng : 0,0325.160 = 5,2 gam 2, 06 = 12, 48 0, 0825.2 nY = 00825 mol → dY/H2 = Dạng 3: Bài tốn có dạng tổng qt sau : Hỗn hợp X gồm ( hỗn hợp hidrocacbon khơng no, mạch hở H2) Nung nóng hỗn hợp X với chất xúc tác Ni, Pt, Pd thời gian thu hỗn hợp Y.Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hồn tồn, tính khối lượng brom tham gia phản ứng đại lượng khác Phương pháp giải - Theo định luật bảo toàn khối lượng: ⇒ mY = mX = mhidrocacbon + mH nY = mY / MY - Tính: + Tính độ giảm số mol: nX – nY = nH2.pư + Số mol liên kết π bị phá vỡ phản ứng với H2 = số mol H2 phản ứng + Và số mol brom tác dụng với Y số mol Vậy ta có: π lại npi hidrocacbon đầu (X) = nH p.ư + nBr Bài tập vận dụng: Bài 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 0,1 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với khơng khí Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 16 B 32 C 24 D Giải: Ta có: Theo định luật bảo tồn khối lượng, tính mY = mX = 0,3.2+ 0,1.52 =5,8 gam MY = 29 g/mol→ nY = 5,8 = 0,2mol 29 npi hidrocacbon đầu (X) = nH 2 p.ư →∆n = nH p.ư = nX – nY = 0,4 –0,2 = 0,2mol + nBr → nBr = 0,1.3 – 0,2 = 0,1 mol mBr = 0,1.160 = 16 gam Bài 2: Hỗn hợp X gồm 0,5 mol H2 ; 0,1 mol etilen 0,2 mol axetilen Nung nóng hỗn hợp X(xúc tác Ni) sau thời gian thu hỗn hợp Y có tỉ khối so 14 với hidro 12,85 Dẫn Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 8,03 gam B 16,06 gam C 24,09 gam D 32,12 gam Giải: π số mol X = 0,1 + 0,2 = 0,5 mol Khối lượng brom tham gia phản ứng là: 160 [ 0,5 – (0,8 – ( 0,5 + 0,1 28 + 0,2 26) / 25,7) = 8,03 gam Đáp án A Bài 3: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,25 mol hai ankin X, Y dãy đồng đẳng(MX < MY) Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 9,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 40 gam Công thức phân tử Y A C3H4 B C2H2 C C4H6 D C3H6 Bài giải: Ta có: nBr phản = 40 = 0, 25mol 160 npi hidrocacbon đầu (X) = nH p.ư + nBr , MB = 18,5 2 → nH p.ư = 0,25.2 – 0,25 = 0,25 → nB = nA - nH p.ư = 0,5 Mặt khác ta lại có: M A n B 0,5 2.18,5 37 = = = = = 12,33 n 0,75 MB 3 A → MA = → mA = 12,33.0,75 = 9,2475 Gọi CTPT trung hình hai akin (14n - 2) × 0,25 + 2× 0,5 = 9,2475 ⇒ < n ; 2,5 < CTPT Y là: C3H4 Bài 4: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,3 mol ankin X Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 16,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 32 gam X ? A axetilen B propilen C propin D but – – in ≥ Bài giải Gọi CTTQ X C2H2n-2 , n nguyên Ta có mB = mA = 2.0,5 + 0,3.(14n - 2) = 0,4 + 4,2n nBr = 32/160 = 0,2 mol nH p.ư =0,3.2 – 0,2 = 0,4 mol (vì ankin có liên kết π ) 15 → nB = 0,5 + 0,3 – 0,4 = 0,4 mol ⇒ → mB = 0,4.2.16,25 = 0,4 + 4,2n n = Vậy CTPT X C3H4 , tên gọi X propin Đáp án C Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 0,07 mol axetilen; 0,05 mol vinylaxetilen; 0,1 mol H2 bột Ni bình kín Nung hỗn hợp X thu hỗn hợp Y gồm hiđrocacbon có tỉ khối H2 19,25 Cho toàn hỗn hợp Y qua bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 dư, thu m gam kết tủa vàng nhạt 1,568 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm hiđrocacbon khỏi bình Để làm no hồn tồn hỗn hợp Z cần vừa 60 ml dung dịch Br2 1M Giá trị m : A 11,97 B 9,57 C 16,8 D 12 Phân tích đề: Đây tốn phức tạp có nhiều kiện , phản ứng từ X → Y xảy khơng hồn tồn tạo nhiều sản phẩm Nếu không nắm vững chất để áp dụng phương pháp nhanh bị lúng túng không giải kết Hỗn hợp Y gồm hiddrocacbon: C 2H2 dư, C4H4dư, C2H4, C2H6 ,C4H6 , C4H8 , C4H10.Cho Y qua dung dịch AgNO3/NH3 dư có C2H2 dư, C4H4dư phản ứng tạo kết tủa ( có liên kết ba đầu mạch), hỗn hợp Z: C 2H4, C2H6 ,C4H6 , C4H8 , C4H10 Giải: MY = 19,25.2 = 38,5 , nZ = 0,07 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mX = mY → 0,07.26 + 0,05.54 + 0,1.2 = 38,5 nY → nY = 0,12 mol → nH p.ư = nX – nY = 0,22 – 0,12 = 0,1 mol Gọi số mol C2H2 dư, C4H4 dư là: x y Áp dụng bảo toàn số mol liên kết pi: 2 npi hidrocacbon đầu (X) = 2x + 3y + nH p.ư + npi Z = 2x + 3y + nH p.ư + nBr 2x + 3y + 0.06 + 0,1= 0.07.2 + 0,05.3 = 0.29 → 2x + 3y = 0.13 (1) Mặ khác ta có: x + y = nY – nZ = 0,12 – 0,07 = 0,05 (2) Giải hệ phương trình (1),(2) ta được: x = 0,02 , y = 0,03 Cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư , ta có: C2H2 → C2Ag2 ↓ 0,02 mol 0,02 mol C4H4 → C4H3Ag ↓ 0,03 mol 0,03 mol Vậy m = 0,02.240 + 0,03.159 = 9,57 gam p/ư 2.3.4 MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG: Bài 1: Trộn thể tích hiđro với thể tích anken, thu hỗn hợp X Tỷ khối X so với hiđro 7,5 Dẫn X qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với hiđro 9,375 Phần trăm khối lượng ankan Y A 40% B 25% C 20% D 60% 16 π Bài 2: Hiđrocacbon Y mạch hở, có hai liên kết phân tử Trộn lẫn Y với H2 thành hỗn hợp Z có tỉ khối so với H 4,8 Đun nóng Z với Ni phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp T có tỉ khối so với H Công thức phân tử Y A C5H8 B C2H2 C C4H6 D C3H4 Bài 3: Dẫn V lít hỗn hợp khí X gồm H2, C2H2, C2H4 (trong số mol C2H2 số mol C2H4) qua bột Ni nung nóng (phản ứng hồn tồn), thu 11,2 lít hỗn hợp khí Y Biết: Tỉ khối hỗn hợp Y H 6,6 Nếu cho V lít hỗn hợp X qua dung dịch brom (lấy dư ) khối lượng bình đựng brom tăng gam? Các thể tích khí đo đktc A 2,7 gam B 4,4 gam C 6,6 gam D 5,4 gam Bài 4: Đun nóng 22,4 lít hỗn hợp khí gồm C3H6, C3H8 H2 bình kín (có xúc tác Ni), sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối X so với Y 0,7 Số mol H2 tham gia phản ứng cộng A 0,7 B 0,5 C 0,3 D 0,1 Bài 5: Trộn 0,8 mol hỗn hợp khí X gồm C2H4 C3H6 theo tỉ lệ số mol : với gam khí H2 cho váo bình kín (ở đktc) Thêm vào bình bột Ni nung nóng thời gian, sau đưa bình 00C thấy áp suất bình 7/9 atm thu hỗn hợp khí Y Giả thiết phần trăm anken tác dụng với hiđro Tính phần trăm anken phản ứng? A 40% B 50% C 60% D 75% Bài 6: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C2H2 0,03 mol H2 bình kín (xúc tác Ni), thu hỗn hợp khí Y Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau kết thúc phản ứng, khối lượng bình tăng m gam có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) Tỉ khối Z so với H2 10,08 Giátrịcủamlà: A 0,328 B 0,205 C 0,585 D 0,620 Bài 7: Hỗn hợp A gồm 0,3 mol C2H4 0,2 mol H2 Đun nóng hỗn hợp A có Ni làm xúc tác, thu hỗn hợp B.Hỗn hợp B làm màu vừa đủ lít dung dịch Br2 0,075M Hiệu suất phản ứng etilen hiđro là: A 80% B 100% C 50% D 75% Bài 8: Đun nóng 5,8 gam hỗn hợp A gồm C2H2 H2 bình kín với xúc tác thích hợp thu hỗn hợp khí B Dẫn khí B qua bình đựng dung dịch Br2 dư thấy khối lượng bình tăng 1,2 gam lại hỗn hợp khí Y Khối lượng hỗn hợp khí Y là: A 3,5 gam B 2,3 gam C 4,6 gam D 7,0 gam Bài : Hỗn hợp khí X gồm Hiđro Hiđrocacbon Nung nóng 24,64 lít hỗn hợp X (đktc., có Ni làm xúc tác, để phản ứng xảy hoàn toàn, biết có Hiđrocacbon dư Sau phản ứng thu 20,4 gam hỗn hợp khí Y Tỉ khối hỗn hợp Y so với Hiđro 17 Khối lượng H2 có hỗn hợp X là:A gam B 0,5 gam C gam D gam Bài 10: Cho hỗn hợp X gồm 0,2 mol axetilen 0,35 mol H2 vào bình kín có xúc tác Ni nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp Y gồm khí Khi 17 cho Y lội qua dung dịch brom dư thấy có 4,48 lít (đktc) khí Z bay Tỉ khối Z so với H2 4,5 độ tăng khối lượng bình brom là: A 5,2 gam B 5,0 gam C 2,05 gam D 4,1 gam Bài 11 Hỗn hợp khí A gồm 0,4 mol H2 0,2 mol ankin X Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 12 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng gam Công thức phân tử X A C3H4 B C2H4 C C4H6 D C2H2 Bài 12 Hỗn hợp khí X gồm H2, axetilen, etilen propilen có tỉ lệ thể tích theo thứ tự : : : Nung 22,4 lít X (đktc) thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 13,4 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng brom tham gia phản ứng là? A gam B 24 gam C 32 gam D 16 gam Bài 13: Hỗn hợp X gồm C2H4 H2 Tỉ khối X so với He 2,125 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp Y có tỉ khối He 3,542 Hiệu suất phản ứng hidro hóa là: A 53% B 50% C 80% D 40% Bài 14:Dẫn 1,68 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm hai Hidrocacbon vào bình đựng dung dịch Brom(dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn có 4g Brom tham gia phản ứng lại 1,12l (đktc) khí Nếu đốt cháy hồn tồn 1,68 lít (đktc) X sinh 2,8l khí CO2 Cơng thức phân tử hai Hidrocacbon là: A C3H4 C2H4 B C4H6 C2H2 C CH4 C3H6 D C4H6 C2H2 Bài 15: Cho hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 C2H2 .Lấy 8,6 gam X tác dụng hết với dung dịch Brom(dư) khối lượng brom phản ứng 48 gam Mặt khác cho13,44 lít (đktc) hỗn hợp khí X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 NH3 thu 36 gam kết tủa Phàn trăm thể tích CH4 có X là: A 23% B 50% C 60% D 30% Bài 16: Hỗn hợp khí X gồm H2 C2H4 có tỉ khối so với He 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng hidro hóa là: A 53% B 60% C 50% D 40% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1.Kết luận Trong q trình giảng dạy tơi áp dụng phương pháp giải nhanh tập phản ứng cộng H2, Br2 vào liên kết pi hiđrocacbon không no, mạch hở Kết học sinh nắm bắt vấn đề tương đối nhẹ nhàng có hiệu rõ rệt Các tốn khó dạng trở nên nhẹ nhàng kết học tập hứng thú môn học sinh tăng lên rõ rệt Tôi thử nghiệm với lớp học sinh làm 20 câu trắc nghiệm liên quan tới dạng toán lớp 11C1 áp dụng định luật bảo toàn để giải nhanh (Lớp thực nghiệm) 18 - Lớp 11C7 chủ yếu làm theo phương pháp truyền thống (Lớp đối chứng) Kết thu sau: Điểm Lớp 11C1 Lớp 11C4 Số HS % Số HS % Giỏi(9-10) 13 30,95 9,3 Khá (7-8,5) 21 50 15 34,88 TB (5-6,5) 19,05 19 44,18 yếu,kém(dưới 5) 0 11,62 Tổng : 42 HS Tổng : 43 HS Qua bảng khảo sát cho thấy: -Về phía học sinh học sinh áp dụng phương pháp giải nhanh vào giải dạng tập ( lớp 11C1) tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi tăng lên rõ rệt học sinh: thích học mơn hóa học hơn, tiết học luyện tập, ơn tập kiến thức lôi học sinh hoạt động tư vừa sức tăng lên làm cho học sinh hứng thú hơn, chống lại thói quen lười biếng trí tuệ học -Về phía giáo viên: Sử dụng định luật bảo toàn giáo viên đỡ nhiều thời gian hướng dẫn giải chi tiết theo phương pháp truyền thống dài dòng, để giáo viên dành nhiều thời gian cho việc tổ chức cho học sinh thảo luận phân tích, mở rộng vấn đề * Thơng qua quan sát tiến trình dạy học lớp: với học có sử dụng định luật bảo toàn, nội dung kiến thức học đảm bảo Các tập giải thời gian ngắn hơn, không nhiều thời gian vào cơng việc tính tốn đại số Nhờ giáo viên có thời gian để khai thác dạng tập nhiều hơn, giáo viên đưa nhiều câu hỏi gây hứng thú học tập Hoạt động nhận thức học sinh nâng cao, lôi học sinh tham gia xây dựng tốt hơn, thực gieo vào lòng đam mê mơn hóa học em đọc đề dạng em làm * Thông qua kiểm tra: Bài kiểm tra tiến hành sau học sinh học xong bài, bao gồm tập định tính tập định lượng Kết cho thấy việc sử dụng định luật bảo toàn vào giải tập phản ứng cộng H2, Br2 vào liên kết pi hiđrocacbon không no, mạch hở nâng cao rõ rệt kết học tập học sinh phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm nay.Vì tơi mạnh dạn đưa sáng kiến để giúp học sinh học tập làm thi cách nhanh đạt hiệu tốt 3.2 Kiến nghị Đối với cấp quản lí: Cần quan tâm đầu tư tài liệu, trang thiết bị dạy học phù hợp với công tác giảng dạy môn Đối với giáo viên: Cần tìm hiểu nhiều đổi phương pháp dạy học theo hướng tích cực ngắn gọn trọng tâm hiệu Người giáo viên cần luôn tự học hỏi trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp đồng nghiệp giàu kinh nghiệm Trên kinh nghiêm đúc rút trình giảng dạy Rất mong tài liệu tham khảo cho học sinh đồng nghiệp Và hy vọng đề 19 tài góp thêm phần nhỏ để nâng cao hiệu công tác giảng dạy học tập XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 25 tháng 05 năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Đặng Thị Loan TÀI LIỆU THAM KHẢO Rèn luyện kĩ giải tốn hóa học 11- tập 2- Ngơ Ngọc An Bài giảng trọng tâm- hoá học 11 – Cao Cự Giác Bài tập hóa học 11 Phương pháp giải nhanh toán hoá học trọng tâm- Nguyễn Khoa Thị Phượng Tuyển tập đề thi Đại học- Cao Đẳng năm Bộ GD& ĐT Đề tuyển sinh ĐH, CĐ năm Đề thi thử đại học – cao đẳng trường : THPT chuyên Nguyễn Tất Thành, Đại học Vinh, THPT Minh Khai… năm 2016, 2015, 2017 Đề thi HSG tỉnh Nghệ An, Hải Phòng, Hà Nội năm Sách bồi dưỡng HSG lớp 11- Cao Cự Giác 10.Đề thi thử TNTHPT 2018-2019 trường Hàm Rồng, Yên Định , Quảng Xương 1,Tỉnh Gia 20 21 ... nBr2 phản ứng - Phản ứng cộng Brôm thường hoàn toàn 2.3.2 Các định luật dùng để vận dụng π -Định luật bảo toàn số mol liên kết - Định luật bảo toàn nguyên tố Cacbon hidro -Định luật bảo toàn... học xong bài, bao gồm tập định tính tập định lượng Kết cho thấy việc sử dụng định luật bảo toàn vào giải tập phản ứng cộng H2, Br2 vào liên kết pi hiđrocacbon không no, mạch hở nâng cao rõ rệt... biết vận dụng nhanh định luật bảo toàn để giải nhanh tập đạt kết cao Khi làm quen với bài toán phản ứng cộng vào liên kết pi hidrocac bon không no, thường học sinh viết phương trình phản ứng,