giải nhanh hóa hữu cơ bằng bảo toàn nguyên tố

Tài liệu là kho tàng phong phú đặc biệt tại địa chỉ 123.doc các bạn có thể tự chọn cho mình sao cho phù hợp với nhu cầu phục vụ . Trong những năm tháng học tập ở hà nội may mắn được các anh chị đã từng đi làm chia sẻ một một chút tài liệu tôi xin đươc chia sẻ với các bạn . trong quá trình upload vẫn còn chưa chỉnh sửa hết nhưng khi các bạn tải về vẫn có thể chỉnh sửa lại theo ý muốn của mình tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng. Xin được chia sẻ lên trang 123.doc và các bạn thường xuyên chọn 123.doc là địa chỉ tin cậy trong việc tải cũng như sử dụng tài liệu tại đây.

Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 CHUYÊN ĐỀ 3: GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ (Đăng Đặc san Toán học Tuổi trẻ, số 15 THPT, tháng 10/2014) Nội dung phương pháp bảo toàn nguyên tố - Cơ sở phương pháp bảo toàn nguyên tố định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, ngun tố bảo tồn - Hệ của định luật bảo toàn nguyên tố: Trong phản ứng hóa học, tổng số mol nguyên tố tham gia phản ứng tổng số mol nguyên tố tạo thành sau phản ứng - Phương pháp bảo toàn nguyên tố phương pháp sử dụng hệ định luật bảo toàn nguyên tố để giải tập hóa học - Tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố: Số mol nguyên tố X nhóm nguyên tố X = số nguyên tử nhóm nguyên tử X đơn chất, hợp chất �số mol chất Ví dụ : Đốt cháy hỗn hợp gồm C 2H4, C2H6, C2H2, H2 thu CO2 H2O theo bảo tồn ngun tố H, ta có : 2nH O  2nC H  4nC H  6nC H  2nH 2 2 - Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố lượng chất cần tính lượng chất biết có chứa nguyên tố nhóm ngun tố Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Dẫn V lít (đktc) hỗn hợp X gồm axetilen hiđro có khối lượng m gam qua ống sứ đựng bột niken nung nóng, thu khí Y Dẫn Y vào lượng dư AgNO dung dịch NH3, thu 12 gam kết tủa Khí khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom lại khí Z Đốt cháy hồn tồn khí Z 2,24 lít khí CO2 (đktc) 4,5 gam H2O Giá trị V : A 11,2.B 13,44 C 5,60.D 8,96 (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải ● Cách 1: Tính tốn theo phương trình phản ứng Theo giả thiết, suy : Y gồm C2H2, C2H4, C2H6 có H2 Z có C2H6 có H2 Dựa vào số mol chất Br2, C2Ag2, CO2, H2O chất phản ứng, ta có : C2H4  Br2 � C2H4Br2 mol : 0,1 � 0,1 AgNO /NH , to 3 C2H2 ������ � C2Ag2 � mol : 0,05 � 0,05 o t C2H6  3,5O2 �� � 2CO2  3H2O mol : 0,05 � 0,1 � 0,15 to 2H2  O2 ��� 2H2O mol : 0,1 � (0,25 0,15)  0,1 o t , Ni C2H2  H2 ��� � C2H4 mol : 0,1 � 0,1 � 0,1 o t , Ni C2H2  2H2 ��� � C2H6 mol : 0,05 � 0,1 � 0,05 �nH X  0,3; nC H X  0,2 � 2 Suy : � V  VC H  VH  11,2 l� t � 2 � X (�ktc) ● Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố Trang 1/6 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 Theo giả thiết, suy : nC2H2 dö  nC2Ag2  0,05; nC H  nBr  0,1;nH O  0,25 2 Nhận xét : Các chất X chứa nguyên tử H Mặt khác, số mol C 2H2 dư, C2H4 H2O biết Vậy áp dụng bảo tồn ngun tố H tính số mol hỗn hợp X Vì khơng nhiều thời gian viết phương trình phản ứng tính tốn cách Áp dụng bảo tồn ngun tố H, ta có : 2(nH  nC H )  2nC H d�  4nC H  2nH O 2 {2 {2 44 42432 12 nX 0,05 0,1 0,25 � nX  0,5 mol � VX (�ktc)  11,2 l� t Ví dụ 2: Oxi hoá 2,3 gam ancol etylic CuO đun nóng, thu 3,3 gam hỗn hợp X gồm anđehit, axit, ancol dư nước Hỗn hợp tác dụng hết với Na sinh 0,84 lít H (đktc) Hiệu suất phản ứng oxi hoá ancol : A 25% B 50% C 75% D 90% (Đề thi thử lần – Trường THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải ● Cách 1: Tính tốn theo phương trình phản ứng Khối lượng hỗn hợp X tăng lên so với khối lượng ancol ban đầu lượng O CuO phản ứng chuyển vào H2O CH3COOH Theo giả thiết, suy : nH2  0,0375; nCuO phản ứng  nO phản ứng  (3,3 2,3):16  0,0625 Gọi số mol ancol tham gia phản ứng x, y số mol ancol dư z Phương trình phản ứng : C2H5OH  CuO � CH3CHO  Cu  H2O x � x � x C2H5OH  2CuO � CH3COOH  2Cu  H2O y � 2y � y � 2C2H5OH  2Na � 2C2H5ONa  H2 y z � 0,5z 2CH3COOH  2Na � 2CH3COONa  H2 y � 2HOH  2Na � 2NaOH  H2 (x  y) � 0,5y 0,5(x  y) � nC H OH bñ  x  y  z  0,05 � � �� nH  0,5y  0,5z  (0,5x  0,5y)  0,0375 � n � � CuO pö  x  2y  0,0625 �x  0,0125; y  0,025; z  0,0125 � � � 0,05 0,0125  75% �H  0,05 � ● Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố Sơ đồ phản ứng : Trang 2/6 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 � CH3COOH � � CH3COONa� � � C2H5OH d�� Na � � � CuO, to C2H5OH ���� �� C2H5ONa � H2 � � ��� (1) (2) HOH � � �NaOH � � � � CH3CHO � Bản chất phản ứng (1) C 2H5OH bị oxi hóa CuO, khối lượng hỗn hợp sau phản ứng tăng lên O CuO chuyển vào H2O CH3COOH Ở phản ứng (2), CH3COOH, C2H5OH dư, HOH có nguyên tử H linh động nhóm –OH nên tham gia phản ứng Na giải phóng H 2, CH3CHO khơng tham gia phản ứng Sử dụng bảo toàn nguyên tố O phản ứng oxi hóa ancol bảo tồn nguyên tố H nhóm –OH phản ứng X với Na, ta có : � nHOH  nCH3COOH  nO pha�  0,0625 n� � ng � � n  nCH COOH  nC H OH d�  2nH  0,075 � � HOH �nC H OH d�  0,0125 � � � 0,05 0,0125  75% �H  0,05 � Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol ancol đơn chức 0,7 mol O (dư), thu tổng số mol khí mol Khối lượng (gam) ancol ban đầu đem đốt cháy : A 8,6 B 6,0 C 9,0 D 7,4 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2014) Hướng dẫn giải Theo bảo toàn nguyên tố C, H, O, ta có : �n  x.n ; 2nH O  ynC H O CxHyO x y � CO2 � �nCxHyO  2nO2 pö  2nCO2  nH2O � n  nO bđ  nO pư � 2 � O2 dö �nCO  0,1x; nH O  0,05y 2 � � � �nO p�  0,1x  0,025y  0,05 � n  0,75 0,1x  0,025y � � O2 d� � �n(CO , H O, O d�)  0,025y  0,75  �� 2 n  0,1x  0,025y  0,05  nO b�  0,7 � � O2 p� �y  10 � �y  10; x  �� �� �x  �mC4H10O  7,4 gam Ví dụ 4: Cho 0,1 mol CH3COOH vào cốc chứa 30 ml dung dịch ROH 20% (d =1,2 g/ml, R kim loại kiềm) Cô cạn dung dịch sau phản ứng đốt cháy hồn tồn chất rắn khan thu 9,54 gam chất rắn có m gam hỗn hợp gồm CO2, nước bay Giá trị m : A 10,02 B 9,3 C 7,54 D 8,26 (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên KHTN – ĐHQG Hà Nội, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Sau tất phản ứng, R ROH chuyển hết vào R 2CO3 Áp dụng bảo tồn ngun tố R, ta có : 30.1,2.20% 9,54  2 R  17 2R  60 � R  23(Na); nROH  0,18; nR CO  0,09 nROH  2nR CO � Sơ đồ phản ứng : Trang 3/6 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 ROH { CH3COOH 4 (1) 0,1mol H2O { 0,1mol 0,18 mol � � CO �� � CH3COOR � O2 , to � � R2CO3  � � � ���� (2) �H O �� ROH d� � � 0,09 mol 14 22 43 m gam Áp dụng bảo toàn nguyên tố C H cho tồn q trình phản ứng, ta có : � 2nCH COOH  nR CO  nCO � 14 23 43 {2 { ? 0,09 � 0,1 � 4nCH3COOH  nROH  2nH2O (1)  2nH2O (2) � 123 123 14 43 { � 0,18 0,1 ? � 0,1 �nCO  0,11; nH O (2)  0,19 � 2 �� m  mCO  mH O (2)  8,26 gam � 2 � Ví dụ 5: Cho 6,08 gam chất hữu X chứa C, H, O tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, sau chưng khơ phần bay có nước, phần chất rắn khan lại chứa hai muối natri chiếm khối lượng 9,44 gam Nung hai muối oxi dư, sau phản ứng hoàn toàn thu 6,36 gam Na 2CO3, 5,824 lít khí CO2 (đktc) 2,52 gam nước Số mol oxi có X : A 0,24 B 0,06 C 0,12 D 0,20 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Yên Lạc – Vĩnh Phúc, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Gọi số mol H2O sinh phản ứng thủy phân phản ứng đốt cháy nH2O (1) nH2O (2) Áp dụng bảo toàn nguyên tố Na cho tồn q trình phản ứng bảo toàn khối lượng phản ứng X với NaOH, ta có : � nNaOH  2nNa CO  2.6,36:106  0,12 � � mX  mNaOH  mmuoái  18nH O (1) 123 { 22 �{ 9,44 ? �6,08 0,12.40 � nH O (1)  0,08 Theo bảo toàn nguyên tố C, H giả thiết, ta có: � nC/X  nCO  nNa CO  0,32 { 14 22 433 � 0,26 � 0,06 � n  2n  2nH O (2)  nNaOH  0,32 � H/X H2O (1) 2 12 { � 0,12 0,08 0,14 � 6,08 0,32.12  0,32 � nO/X   0,12 mol 16 Ví dụ 6: Xà phòng hố hồn tồn 0,1 mol este no, đơn chức 26 gam dung dịch MOH 28% (M kim loại kiềm), tiến hành chưng cất sản phẩm, thu 26,12 gam chất lỏng X 12,88 gam chất rắn khan Y Đốt cháy hoàn toàn chất rắn Y, thu H 2O, V lít CO2 (đktc) 8,97 gam muối Giá trị V là: A 5,264 lít B 14,224 lít C 6,160 lít D 5,600 lít (Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2011 – 2012) Hướng dẫn giải Theo giả thiết bảo tồn ngun tố M, ta có : Trang 4/6 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 � 7,28 � nMOH  2nM CO n  � � MOH M  17 � ; � 7,28 � 2.8,97 8,97 � �  � nM CO  � 2M  60 � M  17 2M  60 � mY  0,1.(R  83)  0,03.56  12,88 � R 3 29 12 Khi C2H5  �RCOOK �M  39 (K ) 14 43 � 0,1mol � � � � �nKOH  0,13 � Y gồ m� KOH dư �n � 14 43  0,065 � 0,03 mol � K 2CO3 cháy Y, C C2H5COOK chuyển hết vào K2CO3 CO2 Theo bảo toàn nguyên tố C, ta có : 3nC H COOK  nCO  nK CO 142 25 43 { 22 33 0,1 ? 0,065 � nCO  0,235 mol, VCO đốt (� ktc)  5,264 l� t Ví dụ 7: Thủy phân khơng hồn tồn a gam tetrapeptit Gly-Ala-Gly-Val môi trường axit, thu 0,2 mol Gly-Ala, 0,3 mol Gly-Val, 0,3 mol Ala m gam hỗn hợp amino axit Gly Val Giá trị m : A 57,2 B 82,1 C 60,9 D 65,2 (Đề thi thử Đại học lần – THPT Hùng Vương –Phú Thọ, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Theo giả thiết sử dụng bảo tồn nhóm Ala, Gly Val, ta có : � � n  n  Ala  nAla  0,5 � Gly AlaGly Val 14Gly 43 { 0,3 � 0,2 � �nGly  nGly Ala  nGly Val  2nGly AlaGlyVal 14 43 14 43 44 43 �{? 0,2 0,3 0,5 � nVal  nGly Val  nGly AlaGly Val � 14 43 44 43 �{? 0,3 0,5 � �nGly  0,5, nVal  0,2 � � �m  0,5.75 0,2.117  60,9 gam � (Gly, Val) 14 43 mGly Val � Ví dụ 8: Đốt cháy hồn tồn 0,02 mol tripeptit X tạo thành từ amino axit mạch hở A có chứa nhóm −COOH nhóm −NH2, thu 4,032 lít CO2 (đktc) 3,06 gam H2O Thủy phân hoàn toàn m gam X 100 ml dung dịch NaOH 2M, cô cạn thu 16,52 gam chất rắn Giá trị m : A 7,56 B 6,93 C 5,67 D 9,24 (Đề thi thử Đại học lần – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn giải Đặt cơng thức tripeptit X làCxHyO4N3 Theo bảo tồn ngun tố C H, ta có : �x.nC H O N  nCO � 14x 2y 4433 { �x  9; y  17 0,18 � � 0,02 �� � �y.nCxHyO4N3  2n �X laøC9H17O4N3 H2O { 14 � 0,17 0,02 � Suy amino axit H2NCH(CH3)COOH Trong phản ứng thủy phân hồn tồn X dung dịch NaOH, sau cạn dung dịch chất rắn thu muối H2NCH(CH3)COONa (hay có cơng thức phân tử C 3H6O2NNa) NaOH dư Theo bảo tồn ngun tố Na giả thiết, ta có : Trang 5/6 - Mã đề thi 357 Biên soạn : Thầy Nguyễn Minh Tuấn – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ; ĐT : 01223 367 990 � �nC3H6O2NNa  nNaOH dö  nNaOH bđ  0,2 � 111n  40nNaOH dư  16,52 � � C3H6O2NNa � nC H O NNa  0,12; nNaOH dö  0,08 Theo bảo tồn ngun tố C, ta có : 9nC H O N  3nC H O NNa  3.0,12  0,36 17 � nC H 17O4N3 3  0,04 mol � mX  9,24 gam Trang 6/6 - Mã đề thi 357 ... chứa nguyên tử H Mặt khác, số mol C 2H2 dư, C2H4 H2O biết Vậy áp dụng bảo toàn nguyên tố H tính số mol hỗn hợp X Vì khơng nhiều thời gian viết phương trình phản ứng tính tốn cách Áp dụng bảo tồn... gia phản ứng Na giải phóng H 2, CH3CHO không tham gia phản ứng Sử dụng bảo tồn ngun tố O phản ứng oxi hóa ancol bảo tồn ngun tố H nhóm –OH phản ứng X với Na, ta có : � nHOH  nCH3COOH  nO pha�... cháy : A 8,6 B 6,0 C 9,0 D 7,4 (Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2014) Hướng dẫn giải Theo bảo toàn nguyên tố C, H, O, ta có : �n  x.n ; 2nH O  ynC H O CxHyO x y � CO2 � �nCxHyO  2nO2 pö