Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối của amin với một số axit vô cơ

I MỞ ĐẦU 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong kì thi đại học năm gần kì thi trung học phổ thông quốc gia năm học 2015 – 2016, hệ thống tập hóa học ngày bổ sung rộng khắp nội dung chương trình Điều cho thấy ưu điểm rõ rệt hình thức tổ chức thi trắc nghiệm khách quan, kiểm tra kiến thức cách đầy đủ, hệ thống, tránh tình trạng học lệch, học tủ số nội dụng trọng tâm hình thức thi tự luận trước Với hình thức thi trắc nghiệm khách quan, tập hợp chất hữu ngày khai thác triệt để nhiều góc độ, làm cho hệ thống tập ngày phong phú, đa dạng Bài tập hợp chất hữu chứa nitơ đến thời điểm không mẻ học sinh nội dung khó Trong q trình giảng dạy, tơi nhận thấy nhiều học sinh lúng túng xác định xác cơng thức cấu tạo hợp chất hữu chứa nitơ như: muối nitrat, muối cacbonat, muối sunfat amin, este amino axit, muối amin với axit hữu mà tập loại việc tìm cơng thức cấu tạo xác khâu quan tập Hiện tài liệu hướng dẫn cách xác định công thức cấu tạo muối amin, amoni với axit vơ hạn chế, việc đề cập cách xác định cơng thức cấu tạo khó hiểu, khó nắm bắt nhiều học sinh Xuất phát từ thực tế đây, đề xuất đề tài “ Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin với số axit vô cơ“ làm sáng kiến kinh nghiệm với mong muốn giúp học sinh giải tập dạng cách thuận lợi Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho việc học tập em học sinh 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Đề tài thực với mục đích giúp học sinh xác định xác cơng thức cấu tạo muối amin với số axit hữu Việc cung cấp cho học sinh xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu giúp cho học sinh định hướng đúng, xử lý nhanh làm tập dạng Tóm lại, đề tài muốn góp tiếng nói vào phong trào đổi phương pháp dạy học, góp phần nâng cao hiệu giáo dục, đào tạo tình hình đất nước 1.3 NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài nhằm giải ba vấn đề sau: 1| Một là: nghiên cứu vấn đề lý luận phương pháp dạy học hoá học trường phổ thơng Hai là: nghiên cứu tình hình thực tế qua việc dự tiết dạy giáo viên môn để đánh giá rút phương pháp giảng dạy thích hợp, đồng thời nghiên cứu hiệu học tập học sinh suốt trình thực giải pháp Ba là: sở thống kê số liệu rõ cách thực hiệu việc áp dụng :“ Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin với số axit vô cơ” Đối tượng áp dụng đế tài học sinh lớp 12 trường THPT Lê Hoàn, Cụ thể là: stt Lớp Sĩ số Năm học 12a2 47 2015 - 2016 12a4 47 2015- 2016 12a1 46 2016 - 2017 12a3 46 2016 - 2017 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận Thu thập loại sách, báo, tạp chí, tài liệu có liên quan đến đề tài Đọc khái quát tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu: chủ yếu sách giáo khoa tập hóa học lớp 12, thơng qua trang mạng chun mơn hóa học 1.4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1.4.2.1 Phương pháp quan sát Phương pháp thực cách theo dõi phân loại học sinh (Giỏi , Khá, Trung bình, Yếu, Kém) để đưa cách giải hợp lý cho đối tượng 1.4.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát phiếu Sử dụng hệ thống câu hỏi, phiếu điều tra nhằm thu thập số liệu để đánh giá thực trạng đề xuất giải pháp 1.4.2.3 Phương pháp vấn Phỏng vấn, trao đổi trực tiếp với tổ trưởng, tổ chuyên môn, tham khảo ý kiến giáo viên dạy giỏi vấn đề có liên quan đến đề tài 1.4.3 Phương pháp thống kê toán học Sau thu thập phiếu thăm dò ý kiến, dựa vào kết điều tra, cho học sinh kiểm tra kiến thức học so sánh đối chiếu với năm, từ rút tỉ lệ phần trăm, nhằm đánh giá thực trạng định hướng nâng cao hiệu của việc dạy học hố học trường trung học phổ thơng 2| II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 1.1 Cơ sở pháp lý: Sáng kiến kinh nghiệm thực chủ yếu dựa sách giáo khoa (SGK) hố học 12, SGK sở pháp lý để xây dựng đề tài Ngồi tham khảo sách giáo viên, sách tập, sách tham khảo tài liệu có liên quan sở cho sáng kiến kinh nghiệm 2.1.2 Cơ sở lý luận: Như biết để viết phương trình phản ứng, tính tốn dựa phương trình tốn hữu việc học sinh phải làm xác định xác cơng thức cấu tạo hợp chất hữu Trên sở xác định cơng thức cấu tạo xác hợp chất hữu học sinh viết phương trình phản ứng giải khâu liên quan đến tính tốn theo phản ứng Chính việc cung cấp cho học sinh cách xác định xác cơng thức cấu tạo muối amin, amoni với số axit vô giúp học sinh định hướng đúng, xử lý nhanh làm điều cần thiết, giúp học sinh có tư khoa học học tập hố học nói riêng mơn học khác nói chung nhằm nâng cao chất lượng dạy học 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN 2.1 Tình hình học sinh học mơn hóa trường THPT Lê Hồn Đối với học sinh THPT em chưa có định hướng sâu sắc nghề nghiệp cho tương lai nên ý thức học tập môn chưa cao, em thích mơn học có kết cao thích giáo viên thích học mơn Trong q trình giảng dạy tơi phát nhiều học sinh học đối phó, chưa hứng thú tham gia xây dựng Nhiều học sinh tỏ lúng túng, khơng tìm cách xử lí, vấn đề tưởng chừng sống hàng ngày Vì thế, em u thích học mơn? 2.2 Thực trạng Trong q trình học tập học sinh hoạt động, nặng nghe giảng, ghi chép học thuộc, suy luận, động não Thời gian dành cho học sinh hoạt động tiết học ít, kể hoạt động tay chân hoạt động tư Học sinh chưa trở thành chủ thể hoạt động Hình thức hoạt động học sinh đơn điệu, chủ yếu nghe thầy đọc chép vào vở, học sinh động não thường chủ động tích cực Do vậy, phương pháp học học sinh thụ động, tư duy, sáng tạo học sinh thường gặp khó khăn giải tập liên quan đến thực tế Các hình thức hoạt động thầy phương pháp dạy mà thầy sử dụng chưa nhằm vào yêu cầu tổ chức cho học trò hoạt động, chưa trọng vào việc 3| hình thành phương pháp tư duy, rèn luyện cho học sinh lực sáng tạo Các tượng giải thích chưa nhận thức khoa học mơn Đối với hố học, phương pháp nhận thức khoa học giáo viên phải tập luyện cho học sinh biết giải vấn đề từ đơn giản đến phức tạp học tập chuẩn bị cho em có khả sáng tạo, giải vấn đề thực tiễn sống Trước thực trạng trên, đề xuất số biện pháp giải pháp nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy giáo viên học tập học sinh 2.3 CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.3.1.Xây dựng số công thức tổng quát muối amin axit vô cơ: - Amin dẫn xuất amoniac nên thể tính bazơ yếu tương tự amoniac, amin tạo muối với axit vô Ở phần nội dung này, xét muối amin no, đơn chức, mạch hở có cơng thức tổng qt dạng CnH2n+3N * Tác dụng với axit nitric HNO3 (giả sử bỏ qua phản ứng oxi hóa khử có) CnH2n+3N + HNO3 → CnH2n+4N2O3 *Tác dụng với axit sufuric loãng theo phản ứng: CnH2n+3N + H2SO4 → CnH2n+4N HSO4 (CnH2n+5NSO4) 2CnH2n+3N + H2SO4 → (CnH2n+4N)2SO4 Hay CxH2x+8N2SO4 (với x = 2n) *Tác dụng với H2CO3 ( hay CO2 H2O) với giả thiết phản ứng xảy điều kiện thích hợp: CnH2n+3N + CO2 + H2O → CnH2n+4N HCO3 Hay CxH2x+3NO3 ( với x = n + 1) 2CnH2n+3N + CO2 + H2O → (CnH2n+4N)2CO3 Hay CxH2x+6N2O3 Trên xây dựng công thức tổng quát số muối amin no, đơn chức, mạch hở với số axit vô thường gặp Trên sở phát triển thêm để xây dựng cho trường hợp muối amin không no, amin đa chức muối số axit vô khác axit sunfurơ, axit photphoric 2.3.2 Một số ví dụ áp dụng: 2.3.2.1 Xác định cơng thức muối cacbonat amin: Ví dụ 1: Cho hợp chất hữu X có CTPT C3H12N2O3 phản ứng với dung dịch NaOH dư, đun nóng thu hỗn hợp khí gồm chất Y Z làm xanh q tím ẩm có chất tác dụng với HNO2 giải phóng N2 Phần dung dịch sau phản ứng đem cô cạn thu hợp chất vô Công thức cấu tạo X là: 4| A NH2COONH2(CH3)2 B NH2COONH3CH2CH3 C NH2CH2CH2COONH4 D CH3CH2NH3OCOONH4 Hướng dẫn: Do X tác dụng với NaOH thu khí làm xanh giấy q ẩm, X có cơng thức dạng CxH2x+6N2O3 X muối cacbonat Cơng thức có X (CH3NH3)2CO3 NH4-CO3- NH3 C2H5, NH4-CO3- NH2 (CH3)2  Nếu X (CH3NH3)2CO3 có phản ứng: (CH3NH3)2CO3 + 2NaOH Na2CO3 + 2CH3NH2 + 2H2O Chỉ tạo khí (loại)  Nếu X NH4-CO3- NH3 C2H5 ta có phản ứng: NH4-CO3- NH3 C2H5 + 2NaOH Na2CO3 + C2H5NH2 + NH3 + 2H2O Thỏa mãn tạo khí, có khí amin bậc 1, tác dụng với HNO2 tạo khí N2  Nếu X NH4-CO3- NH2 (CH3)2 có phản ứng: NH4-CO3- NH2 (CH3)2 + 2NaOH Na2CO3 + (CH3)2NH + NH3 + 2H2O Sau phản ứng tạo amin bậc 2, khơng phản ứng với HNO2 tạo khí N2 Vậy cơng thức X NH4-CO3- NH3C2H5 Ví dụ 2: Chất hữu X muối axit có CTPT C4H11O3N phản ứng với dung dịch axit dung dịch kiềm Khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư cạn phần rắn thu gồm chất vô Số công thức cấu tạo phù hợp là: A.4 B.5 C.2 D.3 Hướng dẫn giải: Do X muối axit tác dụng với NaOH phần rắn thu chất vơ cơ, X có cơng thức tổng qt dạng CxH2x+3NO3 nên X muối axit axit cacbonic Các cơng thức có X gồm: CH3-CH2-CH2-NH3HCO3 CH3-CH(CH3)-NH3HCO3 CH3-NH2(C2H5)HCO3 CH3-NH(CH3)2HCO3 Vậy X có công thức cấu tạo phù hợp Đáp án A 5| Ví dụ 3:(HSG Thái Bình 2013 – 2014 ) Cho 9,3 gam chất X có cơng thức phân tử C3H12N2O3 đun nóng với lít dung dịch KOH 0,1M Sau phản ứng hồn tồn thu chất khí làm quỳ tím ẩm đổi thành xanh dung dịch Y chứa chất vô Cô cạn dung dịch Y thu khối lượng chất rắn khan A 10,375 gam B 13,150 gam C 9,950 gam D 10,350 gam Hướng dẫn giải: Sản phẩm khí thu làm quỳ tím ẩm đổi thành xanh, khí amin amoniac, X muối amin amoniac Y chứa chất vô nên X muối axit vô (muối nitrat muối cacbonat) Do X có cơng thức dạng tổng qt CmH2m+6N2O3 nên X muối cacbonat X có cơng thức cấu tạo: (CH3NH3)2CO3 nX = = 0,075 (mol) X tác dụng với KOH: (CH3NH3)2CO3 + KOH → K2CO3 + CH3NH2 + H2O 0,075 mol 0,15 mol 0,075 mol Chất rắn sau phản ứng gồm: K2CO3 ( 0,075 mol), KOH dư : 0,05 mol Vậy m = 0,075 138 + 0,05 56 = 13,15 (gam) Đáp án B 2.3.2.2 Xác định cơng thức cấu tạo muối nitrat amin Ví dụ 1: Một hợp chất hữu X có CTPT C3H10O3N2 Cho X phản ứng với NaOH dư, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu chất rắn Y (chỉ có hợp chất vơ cơ) phần Z (chỉ có hợp chất hữu no, đơn chức mạch không phân nhánh) Công thức cấu tạo X A.HCOONH3CH2CH2NO2 B.HO-CH2-CH2-COONH4 C CH3-CH2-CH2-NH3NO3 D H2NCH(OH)CH(NH2)COOH Hướng dẫn giải: Do X tác dụng với NaOH thu chất hữu phần rắn gồm chất vơ cơ, X có cơng thức tổng qt dạng CnH2n+4N2O3 X muối nitrat muối cacbonat amin Các cơng thức cấu tạo có X là: CH3-CH2-CH2-NH3NO3 CH2=CH-NH3-CO3-NH4 Do phản ứng X với NaOH cô cạn phần thu chất hữu nên X có cơng thức CH3-CH2-CH2-NH3NO3 6| Đáp án C Ví dụ 2: Cho 14,1 gam chất X có cơng thức CH6N2O3 tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1M, đun nóng Sau phản ứng kết thúc thu dung dịch Y chất khí Z làm xanh giấy q tím ẩm Cơ cạn dung dịch Y thu muối khan có khối lượng A 12,75 gam B 21,8 gam C 14,75 gam D 30,0 gam Hướng dẫn giải: nX = 0,15 (mol) nNaOH = 0,2 (mol) X có cơng thức CH6N2O3 Vậy X có cơng thức cấu tạo CH3NH3-NO3 X tác dụng với dung dịch NaOH theo phản ứng: CH3NH3-NO3 + NaOH → NaNO3 + CH3NH2 + H2O 0,15 mol 0,2 mol 0,15 mol Muối khan thu NaNO3 ( phần chất rắn có NaOH dư muối) m = 0,15 85 = 12,75 (gam) Đáp án A Ví dụ 3: Hợp chất thơm X có cơng thức phân tử C6H8N2O3 Cho 28,08 gam X tác dụng với 200 ml dung dịch KOH 2M sau phản ứng thu dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y m gam chất rắn khan Giá trị m là: A 21,5 gam B 38,8 gam C 30,5 gam D 18,1 gam Hướng dẫn giải: nX = 0,18 (mol) nKOH = 0,2 = 0,4 (mol) Do X hợp chất thơm có cơng thức C6H8N2O3 nên X muối nitrat thơm: Công thức cấu tạo X C6H5NH3NO3 Cho X tác dụng với dung dịch KOH theo phản ứng: C6H5NH3NO3 + KOH → KNO3 + C6H5NH2 + H2O 0,18 mol 0,4 mol 0,18 mol Chất rắn sau phản ứng gồm : KNO3 : 0,18 mol, KOH dư: 0,22 mol Khối lượng chất rắn sau phản ứng m = 0,18 101 + 0,22 56 = 30,5 gam Đáp án C 2.3.2.3.Xác định cấu tạo muối sunfat amin: Ví dụ 1: Chất hữu X có cơng thức phân tử C 2H12N2O4S Cho X tác dụng với dung dịch NaOH, đun nóng thu muối vơ Y khí Z (chứa C, H, N làm xanh quỳ tím ẩm) Phân tử khối Z A 31 B 45 C 46 D 59 7| Hướng dẫn giải: X có cơng thức dạng CxH2x+8N2SO4 Vậy X muối sunfat trung hòa amin amoni Cơng thức cấu tạo có X gồm: (CH3NH3)2SO4 C2H5NH3-SO4-NH4 Do X tác dụng với NaOH đun nóng thu khí Z nên cơng thức cấu tạo X (CH3NH3)2SO4 Phương trình phản ứng: (CH3NH3)2SO4 + 2KOH → K2SO4 + CH3NH2 + 2H2O (Z) Vậy Mz = 31 Đáp án A Ví dụ 2: (Moon.vn) Chất hữu X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu 14,2 gam muối sunfat thấy 4,48 lít khí Y ( Y chứa C, H, N) Tỉ khối Y so với hidro 22,5 Phân tử khối X là: A.188 B 125 C 152 D 232 Hướng dẫn giải: My = 22,5 = 45 Đặt công thức Y CxHyNz 12x + y + 14z = 45 Dễ thấy x = 2; y = 7; z = (thỏa mãn) Công thức Y C2H7N Ta có nY = 0,2 mol nNa2SO4 = 0,1 mol Vậy X muối sunfat trung hòa amin Cơng thức X (C2H8N)2SO4 Ta có phản ứng (C2H8N)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + C2H7N + 2H2O MX = 188 Đáp án A Ví dụ 3: Cho 0,1 mol chất X có cơng thức CH 7O4NS tác dụng với 250ml dung dịch KOH 1M, sau phản ứng hoàn tồn thu chất hữu Y làm xanh q tím ẩm dung dịch Z Cơ cạn Z m gam chất rắn khan Giá trị m là: A 17,4 gam B 20,2 gam C 5,6 gam D 22,5 gam Hướng dẫn giải: X có cơng thức CH7O4NS, công thức tổng quát dạng CnH2n+5NSO4 → X muối axit axit sunfuric với amin Công thức cấu tạo X CH3NH3HSO4 X tác dụng với KOH theo phản ứng 8| CH3NH3HSO4 + 2KOH → K2SO4 + CH3NH2 + 2H2O 0,1 mol 0,25 mol 0,1mol Chất rắn sau phản ứng gồm K2SO4 : 0,1mol; KOH dư : 0,05 mol m = 0,1 174 + 0,05 56 = 20,2 gam Đáp án B 9| 2.3 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong hoạt động giáo dục, việc tìm tòi, khám phá kiến thức khơng giới hạn Thông qua việc nghiên cứu đề tài, việc thúc đẩy phong trào tự học, tự bồi dưỡng giáo viên nhà trường ngày thúc đẩy mạnh mẽ Đối với thân tôi, việc nghiên cứu đề tài sáng kiến góp phần củng cố cách vững kiến thức thân, đồng thời thân liên tục phải tìm tòi, khám phá cách làm mới, sáng tạo, gần gũi, dễ tiếp thu cho học sinh Việc áp dụng đề tài vào công tác giảng dạy làm thay đổi cách tích cực chất lượng giáo dục nhà trường, đa số học sinh có tiến đáng kể tiếp thu nội dung đề tài Kết khảo sát chất lượng sau thực đề tài Khá Trung bình % SL % SL 38.3 29.8 89.1 43.5 28 22 24 11 Giỏi Năm học Lớp 20152016 20162017 12A2 12A4 12A1 12A3 Số HS S L 47 18 47 14 46 41 46 20 59.6 46.8 10.9 52.2 Yếu Kém % SL % SL % 2.1 23.4 4.3 0 0 0 0 0 0 0 0 Thơng qua bảng số liệu thống kê thấy, năm học 2016 – 2017 chất lượng học sinh khá, giỏi tăng lên đáng kể so với năm học 2015 – 2016 Chất lượng học sinh có chuyển biến tích cực, điều cho thấy hiệu việc áp dụng đề tài năm học 2016- 2017 III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Thông qua việc “Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin, amoni với số axit vô cơ” giúp cho học sinh hiểu chất việc xác định công thức cấu tạo từ công thức phân tử Trên sở học sinh có kĩ áp dụng để giải tập có liên quan Việc áp dụng đề tài vào công tác giảng dạy đem lại chuyển biến tích cực, hiệu rõ nét công tác giảng dạy học sinh Việc áp dụng đề tài sáng kiến kinh nghiệm công tác giảng dạy sử dụng cho nhiều đối tượng học sinh, từ học sinh trung bình đến học sinh giỏi nắm bắt nội dung đề tài khơng q khó khăn Với phạm vi nhỏ hẹp đề tài sáng kiến kinh nghiệm, thân đề xuất việc xác định công thức cấu tạo muối amin no, đơn chức, mạch hở với số 10 | axit vô thường gặp như: axit nitric, axit cacbonic, axit sunfuric Trên sở đề tài phát triển, mở rộng nghiên cứu amin không no, amin đa chức muối amin với axit vô khác axit hữu 3.2 KIẾN NGHỊ Việc sử dụng sáng kiến kinh nghiệm “Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin, amoni với số axit vơ cơ” q trình giảng dạy thân đem lại hiệu bước đầu Sáng kiến nhân rơng đem lại nhiều hiệu tích cực Đề tài sáng kiến kinh nghiệm hoàn thành thời gian ngắn nên không tránh khỏi hạn chế, thiếu sót Tác giả mong nhận góp ý tích cực từ đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện nhân rộng nhằm nâng cao hiệu công tác giảng dạy 11 | TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề thi học sinh giỏi tỉnh Thái Bình mơn hóa 12 năm học 2013 – 2014 [2] 1000 tập trắc nghiệm trọng tâm điển hình hóa học hữu – Phạm Ngọc Bằng – Ninh Quốc Tình NXB Đại học sư phạm năm 2012 [3] Đề minh họa lần mơn hóa kì thi THPT quốc gia năm 2017 – Bộ giáo dục [4] Bộ đề trắc nghiệm luyện thi THPT quốc gia năm 2017 Khoa học tự nhiên (tập 1, tập 2) - Đồn Cảnh Giang – Lê Đình Trung – Vũ Đình Túy NXB Giáo dục [5] Tham khảo số tài liệu mạng internet Nguồn: Moon.vn Nguồn: Violet.vn Nguồn: Tuyensinh247.com 12 | ... qua việc Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin, amoni với số axit vô cơ giúp cho học sinh hiểu chất việc xác định công thức cấu tạo từ công thức phân tử Trên sở học sinh có... cấp cho học sinh cách xác định xác cơng thức cấu tạo muối amin, amoni với số axit vô giúp học sinh định hướng đúng, xử lý nhanh làm điều cần thiết, giúp học sinh có tư khoa học học tập hố học nói... cứu hiệu học tập học sinh suốt trình thực giải pháp Ba là: sở thống kê số liệu rõ cách thực hiệu việc áp dụng :“ Hướng dẫn học sinh xác định công thức cấu tạo muối amin với số axit vô cơ Đối