SKKN áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập về peptit hóa học lớp 12

MỤC LỤC Lời giới thiệu………………………………………………………….………2 Tên sáng kiến…………………………………………………………… … 3 Tác giả sáng kiến……………………………………………………… …… Chủ đầu tư tạo sáng kiến…………………………………………… …… Lĩnh vực áp dụng sáng kiến………………………………………………… Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử…………………… Mô tả chất sáng kiến………………………………………………… A- Cơ sở lý thuyết…………………………………………………… … B – Áp dụng phương peptit…………… pháp quy đổi giải nhanh tập Phân dạng hướng dẫn giải số ví dụ minh họa…………… Một số tập tương tự… ……………………………… …… 20 Những thông tin cần có) 23 Các điều kiện cần kiến 23 thiết để bảo mật (nếu áp dụng sáng 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử 23 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu .24 Tài liệu tham khảo………………………………………………………… ….25 I LỜI GIỚI THIỆU Hóa học phận khoa học tự nhiên, thành tựu nghiên cứu hóa học ứng dụng vào thực tiễn đời sống, sản xuất ngược lại thực tiễn sản xuất lại thúc đẩy khoa học hóa học phát triển Vì học hóa học khơng đơn học lí thuyết hóa học mà phải biết vận dụng vào thực tiễn Do q trình giảng dạy người giáo viên phải rèn cho học sinh kĩ vận dụng kiến thức để giải nhiệm vụ học tập vấn đề thực tiễn đặt Bài tập hóa học với tư cách phương pháp dạy học có ý nghĩa quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học mơn hóa học nhà trường phổ thông thông qua việc giải tốt tập học sinh hiểu sâu lí thuyết rèn luyện kĩ so sánh, kĩ phân tích, tổng hợp…do phát triển tư học sinh Trong nhiều năm gần đây, phương pháp giải nhanh tốn hóa học khơng ngừng phát triển, hệ tất yếu Bộ giáo dục đào tạo triển khai hình thức thi trắc nghiệm với mơn Hóa học ( từ năm 2007) Đặc biệt từ năm 2017 trở lại đây, thời gian thi rút ngắn so với trước nhiều, vòng có 50 phút học sinh phải hồn thành thi với 40 câu hỏi trắc nghiệm ( so với trước từ năm 2007 đến 2016 học sinh phải hoàn thành 50 câu hỏi trắc nghiệm vòng 90 phút) Như vậy, khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải lượng lớn câu hỏi, tập Điều yêu cầu em phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà phải thành thạo việc sử dụng kỹ giải tập đặc biệt phải có phương pháp giải hợp lý cho dạng tập Từ thực tế sau kỳ thi, nhiều em học sinh có kiến thức vững kết không cao, lý chủ yếu em giải toán theo phương pháp truyền thống, việc thời gian nên từ khơng đem lại hiệu cao việc làm trắc nghiệm Vì việc nghiên cứu, tìm tòi xây dựng phương pháp giải nhanh tập hóa học việc cần thiết để giúp em đạt kết cao kỳ thi, đặc biệt kỳ thi THPT QG Trong trình giảng dạy chương 3: amin – aminoxit - peptit protein ( chương trình hóa học lớp 12), tơi phát thấy em học sinh gặp nhiều khó khăn việc giải tập peptit Bài tập peptit ( hay gặp tập đốt cháy thủy phân peptit) dạng tập hay gặp đề thi TN THPT QG năm gần mức độ nhận thức, đồng thời thường xuyên xuất đề thi học sinh giỏi hóa học lớp 12 ; kể đề thi Giáo viên giỏi cấp tỉnh, thành phố Tuy nhiên, để giải tốn có nhiều phương pháp phương pháp tối ưu tiết kiệm thời gian nói đến phương pháp quy đổi Do tơi xin trình bày số kinh nghiệm rút trình giảng dạy để hướng dẫn học sinh “ áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh tập peptit - hóa học lớp 12 ” Việc áp dụng phương pháp để giải số tốn hóa học hữu phức tạp phần giúp em giảm bớt lượng thời gian để làm từ đem đến kết cao kỳ thi II TÊN SÁNG KIẾN Áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh tập peptit – chương trình hóa học 12 III TÁC GIẢ SÁNG KIẾN - Họ tên: Nguyễn Thị Bích Thủy - Địa tác giả sáng kiến: Trường THPT Quang Hà - Số điện thoại: 0983 720 207 - Gmail: nguyenthibichthuy.gvquangha@vinhphuc.edu.vn IV CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN: Nguyễn Thị Bích Thủy V LĨNH VỰC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Kiến thức áp dụng q trình ơn thi học sinh giỏi cấp tỉnh ôn thi THPT Quốc gia trường phổ thông VI NGÀY SÁNG KIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG LẦN ĐẦU HOẶC ÁP DỤNG THỬ: Tháng 10 năm 2017 VII MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN: Về nội dung sáng kiến: A- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bản chất vấn đề Peptit tạo nên từ gốc α – aminoaxit liên kết với liên kết peptit Như vậy, mặt cấu tạo công thức phân tử peptit thường cồng kềnh, gây nhiều khó khăn cho học sinh trình giải tập Vì thế, để làm đơn giản công thức peptit ta hướng tới cách quy đổi cơng thức dạng đơn giản so với ban đầu Do chất phương pháp quy đổi phương pháp đưa từ hỗn hợp nhiều chất phức tạp chất để giải nhanh tập hoá học Hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp quy đổi vào giải nhanh số dạng tập hố học góp phần giúp học sinh làm tốt tập kiểm tra, kỳ thi Cơ sở lý luận Trình tự để giải tốn hóa học truyền thống viết PTHH, dựa vào kiện đề tìm mối liên hệ để lập phương trình, hệ phương trình tốn học sau giải để tìm nghiệm Với quy trình đầy đủ việc giải tốn trở nên khó khăn tốn nhiều thời gian (đặc biệt với tập hữu em gặp phải khó khăn nhiều tập chưa biết công thức phân tử chất), số ẩn tốn có nhiều số phương trình, trình giải phương trình tốn học nhiều thời gian Kết tìm sau q trình giải dễ bị sai, chí dẫn đến bế tắc khơng tìm đáp án Phương pháp quy đổi quy hỗn hợp phức tạp ban đầu hỗn hợp đơn giản làm cho tốn trở nên đơn giản, việc giải trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt giải tập hóa học hữu áp dụng phương pháp quy đổi kết hợp với phương pháp bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, phương pháp trung bình ( số nguyên tử C trung bình, số ngun tử H trung bình….) tốn khơng phải viết phương trình phản ứng, số ẩn số phương trình tốn học cần giải việc giải tìm nghiệm nhanh cho kết xác Phương pháp rèn luyện cho em cách tư logic, kỹ tính tốn nhanh nhạy tìm đáp án nhanh với hiệu cao, đáp ứng yêu cầu làm thi trắc nghiệm a Phương pháp quy đổi chung Là phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, qua làm cho tốn trở nên dễ dàng thuận tiện b Kĩ thuật quy đổi hợp chất hữu Ta biết chất thuộc dãy đồng đẳng nhiều nhóm CH2 Vì vậy, thêm vào bớt CH từ chất hữu để chất khác đồng đẳng với Dựa vào ý tưởng này, ta quy đổi hỗn hợp phức tạp chất đơn giản (thường chất đầu dãy) kèm theo lượng CH2 tương ứng Mặt khác, phân tích cấu tạo, thành phần hợp chất hữu có nhóm chức ta quy đổi hợp chất hữu dựa vào thành phần cấu tạo Nhưng dù có quy đổi hợp chất hữu phải đảm bảo nguyên tắc: Bảo toàn nguyên tố, tức tổng số mol nguyên tố hỗn hợp đầu hỗn hợp phải Các hướng quy đổi - Phạm vi áp dụng a Quy đổi 1: Quy đổi peptit CONH ( HNCO); CH2; H2O Giả sử α- aminoaxit A ban đầu H2NCH(R)COOH ( amino axit no, phân tử có chứa nhóm – COOH, nhóm – NH 2) peppit X tạo thành từ n gốc aminoaxit A có dạng H ( HNCH(R)CO )n OH Số mol X x mol CONH : nx mol � � CH : y mol � �H O : x mol Quy đổi peptit thành hỗn hợp chứa � b Quy đổi 2: Quy đổi hỗn peptit ban đầu gốc axyl H2O Xét α- aminoaxit no, mạch hở, phân tử có nhóm – COOH, nhóm – NH2 Khi tách lấy phân tử H2O chất ta tạo mắt xích tương ứng sau: H – HN – CH2 – CO – OH → Glyxin H – HN – CH – CO – OH + H2O mắt xích gly → CH3 HN – CH – CO + H2O + H2O CH3 Alanin H – HN – CH – CO – OH HN – CH2 – CO mắt xích ala → CH3 – CH – CH3 HN – CH – CO CH3 – CH – CH3 Valin mắt xích val Như ta biết, công thức tổng quát α- aminoaxit no, mạch hở, phân tử có nhóm – COOH, nhóm – NH2 CnH2n+1O2N Theo phân tích trên, tách phân tử H 2O tạo thành mắt xích có cơng thức tương ứng CnH2n-1ON Lúc ta xét peptit tạo thành từ hỗn hợp α- aminoaxit no, mạch hở, phân tử có nhóm – COOH, nhóm – NH2 Ví dụ như: H – HN – CH2 – CO – HN – CH – CO – OH CH3 => Phương pháp quy đổi peptit ban đầu gốc axyl: C 2H3ON; C3H5ON; H2O Hay tổng quát là: CnH2n-1ON H2O Tuy nhiên, quy đổi gốc axyl thường phức tạp cách quy đổi Do ẩn n c Quy đổi 3: Quy đổi hỗn peptit ban đầu gốc C2H3ON, CH2 H2O Khái niệm đồng đẳng: “ hợp chất có thành phần phân tử hay nhiều nhóm CH2 có tính chất hóa học tương tự chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng” Do mục đích hướng quy đổi đưa dãy gồm nhiều chất đồng đẳng chất đơn giản nhóm CH2 Ví dụ như: xét α- aminoaxit no, mạch hở, phân tử có nhóm – COOH, nhóm – NH2: Aminoaxit đơn giản glyxin C2H5O2N Alanin C3H7O2N = Glyxin ( C2H5O2N) + nhóm CH2 Valin C5H9O2N = Glyxin ( C2H5O2N) + nhóm CH2 Lúc ta xét peptit tạo thành từ hỗn hợp α- aminoaxit no, mạch hở, phân tử có nhóm – COOH, nhóm – NH2 Ví dụ như: H – HN – CH2 – CO – HN – CH – CO – OH CH3 => Phương pháp quy đổi peptit ban đầu gốc axyl: C 2H3ON; C3H5ON; H2O Mà gốc C3H5ON = C2H3ON + CH2 => Quy đổi peptit C2H3ON ; CH2; H2O Hướng quy đổi hướng quy đổi hướng thứ Sau ta phân tích peptit thành gốc axyl H 2O Ta tiếp tục phân tích gốc axyl phức tạp gốc axyl đơn giản glyxin CH2 C2 H 3ON : a mol � � CH : b mol � �H O : x mol Do vậy, tổng quát: ta quy đổi peptit � ( n H2O = n peptit ban đầu) * Một số trường hợp đặc biệt:  Nếu phân tử peptit có mắt xích Lys => Quy đổi hỗn hợp về: C2H3ON, CH2, NH, H2O ( n H2O = n peptit)  Nếu phân tử peptit có mắt xích Glu => Quy đổi hỗn hợp C2H3ON, CH2, CO2, H2O ( n H2O = n peptit) d Quy đổi 4: Quy đổi peptit thành peptit Ngoài hướng quy đổi hay gặp trên, peptit ban đầu quy đổi thành đipeptit CnH2nO3N2 H2O e Quy đổi 5: Quy đổi peptit thành CH2; NO(-1H); H2O Tách tiếp từ hướng quy đổi ta hỗn hợp peptit CH2; NO(-1H); H2O Nhận xét: Trên số hướng quy đổi peptit thường gặp Như có nhiều hướng quy đổi peptit, theo nhận xét chủ quan thân cá nhân trực tiếp giảng dạy lớp, thấy hướng quy đổi quy đổi cho cách giải đơn giản, nhanh gọn hiệu cao so với hướng khác Các bước giải tập pepptit - Sơ đồ hóa tốn - Quyết định hướng quy đổi - Lập phương trình tốn học (hệ phương trình tốn học): theo sơ đồ, theo định luật BTKL, định luật BTNT - Giải phương trình tốn học (hệ phương trình tốn học) tìm đáp số Lưu ý - Phương pháp quy đổi đặc biệt phát huy tác dụng toán hỗn hợp nhiều peptit, đặc biệt chưa biết công thức phân tử peptit mà tốn u cầu tính khối lượng, % khối lượng…Nếu giải theo hướng thông thường, ta phải tìm cơng thức phân tử (hoặc cơng thức cấu tạo peptit, mà biết công thức cấu tạo peptit dài, cồng kềnh), tốn bế tắc, khơng kết Giải theo hướng quy đổi khơng phải tìm cơng thức phân tử, công thức cấu tạo pepit, cho kết có độ xác cao, rút ngắn thời gian - Hướng quy đổi 1, 3, tính xác cao gặp sai lầm Hướng quy đổi 2, phức tạp Tuỳ kiện đề mà ta chọn hướng quy đổi tối ưu - Trong trình làm thường kết hợp với phương pháp khác: BTKL, bảo toàn ngun tố, bảo tồn electron, phương pháp trung bình ( số nguyên tử C trung bình, số nguyên tử H trung bình) - Các giá trị giả định sau quy đổi, giải nhận giá trị âm B ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI GIẢI NHANH BÀI TẬP PEPTIT Phân dạng hướng dẫn giải số ví dụ minh họa 1.1 Dạng 1: Bài tập đốt cháy peptit to Cơ sở lý thuyết hóa học: peptit + O2 ��� sản phẩm gồm (CO2 + H2O + N2 ) Một số ví dụ minh họa mức độ vận dụng: Ví dụ : Một α – aminoaxit có cơng thức phân tử C2H5O2N Khi đốt cháy 0,1 mol oligopeptit X tạo từ α – aminoaxit thu 12,6 gam H 2O Vậy X A đipeptit B tetrapeptit C tripeptit D pentapeptit Hướng dẫn giải: Phương pháp giải thông thường: - Bước 1: lập công thức phân tử X tạo nên từ k gốc α – aminoaxit C2kH3k+2Ok+1Nk - Bước 2: Lập phương trình hóa học đốt cháy X: �3k � 9k 9k o �2  1� t �H2O + N2 C2kH3k+2Ok+1Nk + O2 ��� 2k CO2 + � Mol : 0,1 0,7 => 0,1.(1,5k+1)=0,7 => k = Vậy X tetrapeptit Chọn đáp án B Phân tích: Bài tốn làm theo hướng thơng thường học sinh thời gian lập công thức peptit X Cách giải nhanh 1: Quy đổi peptit X C2H3ON H2O Khi đốt cháy peptit X có C2 H3ON:0,1k mol + O2 � ���� � 0,7mol H O � H 2O:0,1 mol � k mắt xích gly : xích gly : Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố H: 0,1k.3+0,1.2=0,7.2 =>k = Vậy X tetrapeptit Cách giải nhanh 2: Quy đổi peptit X CONH; CH2 H2O Khi đốt cháy peptit X có CONH: 0,1k mol � + O2 � CH : 0,1k mol ���� � 0,7mol H 2O � � H 2O:0,1 mol � k mắt Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố H: 0,1k.1+0,1k.2+ 0,1.2=0,7.2 =>k = Vậy X tetrapeptit Chọn đáp án B Ví dụ (trích đề tuyển sinh ĐH-CĐ khối A năm 2010): Đipeptit X mạch hở X tripeptit mạch hở Y tạo nên từ α – aminoaxit ( no, mạch hở, phân tử chứa nhóm – NH2 nhóm – COOH) Đốt cháy hồn toàn 0,1 mol Y thu tổng khối lượng CO2 H2O 54,9 gam Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu cho lội từ từ qua nước vôi dư, tạo m gam kết tủa Giá trị m A 120 B 60 C 30 D 45 Hướng dẫn giải: Phương pháp giải thông thường: - Bước 1: lập công thức phân tử X, Y tạo nên từ α – aminoaxit ( no, mạch hở, phân tử chứa nhóm – NH2 nhóm – COOH) : X đipeptit mạch hở có cơng thức C2nH4nO3N2 Y tripeptit mạch hở có cơng thức C3nH6n-1O4N3 - Bước 2: Lập sơ đồ đốt cháy 0,1 mol Y: to C3nH6n-1O4N3 + O2 ��� CO2 + H2O + N2 Mol : 0,1 Bảo toàn nguyên tố C H: n CO2 = 0,3n mol; n H2O = 0,05.(6n-1) mol Theo ta có: m CO2 + m H2O = 54,9  0,3n.44+0,05.(6n-1).18 = 54,9  n = => X C6H12O3N2 to 0,2 mol C6H12O3N2 ��� CO2 + H2O + N2 CO2 + Ca(OH)2 dư → CaCO3 + H2O Bảo toàn nguyên tố C : n CaCO3 ↓= 0,2.6 = 1,2 mol => m CaCO3 ↓= 120 gam => Đáp án A Phân tích: Bài tốn làm theo hướng thông thường học sinh thời gian lập công thức peptit X, học sinh lập công thức peptit sai dẫn đến kết sai, thời gian Cách giải nhanh : Lựa chọn hướng quy đổi CONH: 0,3 mol � + O2 � CH 2: y mol ���� � 54,9 gam (CO + H 2O) � � H O: 0,1 mol 0,1 mol tripeptit Y  � Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố C, H ta nhẩm nhanh được: n CO2 = 0,3+y (mol) ; n H2O = 0,25+y (mol) => m CO2 + m H2O = (0,3+y).44+(0,25+y).18=54,9 => y = 0,6 => n CH2 =2.n CONH ( tư X tạo từ gốc Ala) CONH: 0,4 mol � +O � CH 2: 0,8 mol ���2� � CO + H 2O+N � � H O: 0,2 mol 0,2 mol đipeptit X quy đổi  � 10 Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố C: n CaCO3= n CO2 = n C (X) = 1,2 mol => m CaCO3= 120 gam Ví dụ 3: Đốt cháy hồn tồn x mol peptit X mạch hở tạo thành từ αamino axit Y ( no, đơn chức, mạch hở, phân tử chứa nhóm –COOH nhóm – NH2) thu b mol CO2 c mol H2O Biết b – c = 3,5x Số liên kết peptit X A B C 10 D Hướng dẫn giải: Phương pháp giải thông thường: Gọi công thức phân tử α- amino axit Y CnH2n+1O2N Công thức phân tử X tạo nên từ k mắt xích Y là: C knH2kn+2-kOk+1Nk (x mol) Phân tích: Nếu giải tốn phương pháp giải thơng thường phải viết nhiều PTHH, trình giải số ẩn nhiều số phương trình lập việc giải gặp nhiều khó khăn, chí khơng tìm đáp án Cách giải nhanh : Công thức X H–(HN–CH(R)CO–)n OH Lựa chọn hướng quy đổi tripeptit X: CONH: 0,3 mol � + O2 � CH : y mol ���� � CO + H 2O � � H O: 0,1 mol x mol peptit X  � => Bảo toàn nguyên tố C H ta có: nCO2  b  nx  y � �  b  c  0,5nx  x  3,5x  n  � nH 2O  c  0,5nx  x  y � Số liên kết peptit X 9-1=8 Chọn đáp án B 1.2 Dạng 2: Bài tập thủy phân peptit Bản chất: Liên kết peptit – CO – NH – không bền môi trường axit môi trường kiềm Vì peptit bị thủy phân môi trường axit môi trường kiềm Quy đổi theo hướng 1: 11 CONH COOH � � � � CH �� � �NH � � � HO CH � Khi thủy phân peptit X môi trường axit ta có � Khi thủy phân peptit X mơi trường kiềm ta có: CONH � �  NaOH CH ���� � � H 2O � Muối COONa � � �NH � CH � hay CONH � � CH � �NaOH � + H2O ( n H2O = n peptit) Quy đổi theo hướng 2: Khi thủy phân peptit X môi trường kiềm ta có Cn H 2n-1ON  NaOH � ���� � H O �2 Muối Cn H 2n ONNa + H2O ( n H2O = n peptit) Quy đổi theo hướng 3:  Thủy phân peptit (C2H3ON, CH2, H2O) môi trường kiềm C2 H 3ON : a mol � �  NaOH � �C2 H 4O2 N  Na : a mol CH : b mol ����� � � CH : b mol � �H O �  + H2O ( n H2O = n peptit) => n C2H3ON = n NaOH pư = n C2H4O2N-Na C2 H 4O2 N  Na : a mol � � CH : b mol � �NaOH du → Rắn : � Tính nhanh: m rắn = m C2H3ON + m CH2 + m NaOH ban đầu CH � � �NO(-1H) �H O Quy đổi theo hướng 5: Quy đổi peptit � Khi thủy phân peptit mơi trường kiềm ta có: CH � �  NaOH �NO(-1H) ������ � H 2O � Muối CH2 � � �NO2 Na + H2O ( n H2O = n peptit) Cách quy đổi theo hướng này, tính bảo tồn ngun tố H cần ý (-1H) chỗ NO tránh gặp sai lầm 12 Chú ý: Bài tập thủy phân peptit thường kết hợp với tốn đốt cháy Bảo tồn ngun tố ta có, lượng oxi cần dùng để đốt cháy hỗn hợp peptit trước thủy phân = lượng oxi dùng để đốt cháy lượng muối thu sau thủy phân peptit n OH- cần dùng để thủy phân hoàn toàn peptit = n gốc α – aa = n –CONH ( quy đổi theo hướng 1) Kết luận: Khi giải tập thủy phân peptit theo kinh nghiệm rút từ q trình giảng dạy, tơi thấy hướng quy đổi thường sử dụng làm đơn giản hóa tốn, cho kết xác cao, tốc độ nhanh, hướng 1,3,5 MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG CÁC HƯỚNG QUY ĐỔI TRÊN Ví dụ 1: Đipeptit X, hexapeptit Y mạch hở tạo từ α – aminoaxit no, mạch hở phân tử có nhóm – NH nhóm – COOH Cho 13,2 gam X tác dụng hết với dung dịch HCl dư, làm khô cẩn thận dung dịch sau phản ứng thu 22,3 gam chất rắn Khi đốt hồn tồn 0,1 mol Y cần mol O2 ( biết sản phẩm cháy thu gồm CO2, H2O, N2)? A 1,25 mol B 1,35 mol C 0,975 mol D 2,25 mol Hướng dẫn giải: Ta có : Đipeptit X+ H2O + HCl → muối Đặt n X = a => n H2O = a mol; n HCl = 2a mol Bảo toàn khối lượng: 13,2 + 18a+2a.36,5=22,3 => a = 0,1 => MX = 132 α – aminoaxit no, mạch hở phân tử có nhóm – NH nhóm – COOH có cơng thức: CnH2n+1O2N 2.M C H O N  M H O => MX = => n = => CnH2n+1O2N glyxin (H2NCH2COOH) n n 1 2 Cách 1: Quy đổi theo hướng 1: CONH: 0,6 mol � O2 � CH : 0,6 mol ��� � CO + H 2O + N � � H O: 0,1 mol Hexapeptit Y quy đổi thành � Bảo toàn nguyên tố C, H: n CO2 = 0,6+0,6=1,2 mol; 13 n H2O = 0,6: 2+ 0,6+0,12 =1,0 mol Bảo toàn O: n O2 = 1,2.2+1,0 – 0,6 – 0,1 => n O2 = 1,35 mol Cách 2: Quy đổi theo hướng 3: C2 H3ON: 0,6 mol O2 � ���� CO2 + H 2O + N � H O: 0,1 mol � Hexapeptit Y quy đổi thành ( Do Y tạo nên từ gốc gly nên quy đổi khơng nhóm CH2) Bảo tồn ngun C, H: n CO2 = 0,6.2=1,2 mol; n H2O = 0,6.3 + 0,1.2 => n H2O =1,0 mol Bảo toàn O: 0,6+0,1 + n O2 = 1,2.2+1,0 => n O2 = 1,35 mol Cách 3: Quy đổi theo hướng 5: � CH : 1,2 mol O2 � � CO2 + H 2O + N �NO(-1H) : 0,6 mol ��� � Hexapeptit Y quy đổi thành �H O: 0,1 mol Bảo toàn nguyên C, H: n CO2 = n CH2 =1,2 mol; n H2O = 1,2.2 – 0,6+ 0,1.2 => n H 2O =1,0 mol Bảo toàn O: 0,6+0,1 + n O2 = 1,2.2+1,0 => n O2 = 1,35 mol Ví dụ 2: Thủy phân tetrapeptit X mạch hở thu hỗn hợp α – aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa nhóm – NH nhóm – COOH) Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X O2 dư, đun nóng thấy cần dùng hết 2,688 lít (đktc) Cho hỗn hợp khí sau phản ứng vào dung dịch NaOH đặc, dư thấy thoát 448 ml N2 (đktc) Thủy phân hoàn toàn m gam X dung dịch HCl dư, đun nóng thu muối có khối lượng A 5,12 B 4,74 Hướng dẫn giải: Bảo toàn nguyên tố N : C 4,84 D 4,52 n CONH = 2n N = 0,04 mol X tetrapeptit => n X = 0,01 mol Cách 1: Quy đổi theo hướng 1: 14 CONH: 0,04 mol �  0,12 mol O2 � CH : x mol �������� � CO2 + H 2O + N � � H O: 0,01 mol X quy đổi � Bảo toàn nguyên tố C H, ta có: n CO2 = 0,04+ x n H2O = 0,03+x Bảo tồn khối lượng ta có: m X + m O2 = m CO2 + m H2O + m N2  (43.0,04 + 14x + 18.0,01) + 0,12.32 = 44 (0,04+x) + 18 (0,03+x) + 28.0,02 => x = 0,06 mol Tính m muối : CONH: 0,04 mol COOH: 0,04 mol � � � � +HCl CH : 0,06 mol ���� � �NH3Cl: 0,04 mol � � � H O: 0,01 mol CH : 0,06 mol � X� => m muối = 4,74 gam Hoặc hiểu chất hóa học thủy phân X mơi trường axit: X + H2O + HCl → Muối m muối = m X + m H2O + m HCl = 2,74+ 0,03.18+0,04.36,5= 4,74 gam Cách 2: Quy đổi theo hướng 3: C2 H3ON: 0,04 mol �  0,12 mol O2 � CH : x mol �������� � CO2 + H 2O + N � � H O: 0,01 mol X quy đổi � Bảo tồn ngun tố C H, ta có: n CO2 = 0,08+ x n H2O = 0,07+x Bảo tồn khối lượng ta có: m X + m O2 = m CO2 + m H2O + m N2  0,04.57+ 14x+ 0,01.18 + 0,12.32= (0,08+x).44 + (0,07+x).18+ 0,02.28 => x = 0,02 mol C2 H3ON: 0,04 mol � ClH N CH COOH: 0,04 mol � +HCl� � CH : 0,02 mol ���� � � CH : 0,02 mol � � H 2O: 0,01 mol � X =>m muối = 4,74 gam 15 Cách 2: Quy đổi theo hướng 5: � CH 2: x mol  0,12 mol O2 � � CO + H 2O + N �NO( 1H) : 0,04 mol �������� � X quy đổi �H 2O: 0,01 mol Bảo toàn nguyên tố C H, ta có: n CO2 = x n H2O = x – 0,02 + 0,01 = x – 0,01 Bảo tồn khối lượng ta có: m X + m O2 = m CO2 + m H2O + m N2  14x + 29.0,04 + 18.0,01 + 0,12.32 = 44x + 18 (x-0,01) + 28 0,02 => x = 0,1 mol � CH 2: 0,1 mol �  HCl �NO( 1H) : 0,04 mol ����� � X �H 2O: 0,01 mol muối =>m muối = m X + m H2O + m HCl = 4,74 gam Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm Gly-Ala-Ala; Gly-Ala-Gly-Ala; Gly-Ala-Ala-GlyGly; Ala-Ala Đốt m gam hỗn hợp X oxi dư thu 0,825 mol H2O 0,9 mol CO2 Lấy toàn m gam X tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch chứa NaOH 1M KOH 1M Sau phản ứng cô cạn dung dịch thu m1 gam chất rắn Giá trị (m + m1) gần với A 63 B 64 C 65 D 66 Hướng dẫn giải: Nhận xét: Tất peptit X có dạng: (Gly)x(Ala)2 : a mol Quy đổi theo hướng 1: CONH: (2+x).a (mol) � � O2 CH : (4+x).a (mol) ��� � 0,825mol H 2O + 0,9 mol CO � � H O: a (mol) X� Bảo tồn H ta có: (2+x)a+2a.(4+x)+2a = 0,825.2 (1) 16 Bảo tồn C ta có: (2+x)a+(4+x)a=0,9 (2) Từ (1) (2) => a = 0,1 mol x = 1,5 CONH: 0,35 mol � � CH : 0,55 mol � � H O: 0,1 mol => X � => m = 24,55 gam => n OH- phản ứng = 0,35 mol => n NaOH = n KOH = 0,175 mol CONH: 0,35 mol � CONH: 0,35 mol � � � NaOH  KOH � �CH : 0,55 mol CH : 0,55 mol �������� � � � �NaOH: 0,175 mol H 2O: 0,1 mol � � KOH: 0,175 mol => m = 39,55 � X => m + m1 = 64,1 Chọn đáp án B Quy đổi theo hướng 3: Nhận xét: Tất peptit X có dạng: (Gly)x(Ala)2 : a mol C2 H3ON: (2+x).a (mol) � � O2 CH : 2a (mol) ��� � 0,825mol H 2O + 0,9 mol CO2 � � H O: a (mol) X� Bảo tồn H ta có: 3.(2+x)a+2.2a + 2a= 0,825.2 (1) Bảo tồn C ta có: 2(2+x)a+2a=0,9 (2) Từ (1) (2) => a = 0,1 mol x = 1,5 C2 H3ON: 0,35 mol � � CH : 0,2 (mol) � � H O: 0,1 (mol) => X � => m = 24,55 gam => n OH- phản ứng = 0,35 mol => n NaOH = n KOH = 0,175 mol C2 H3ON: 0,35 mol � C2 H3ON: 0,35 mol � � � NaOH  KOH � �CH : 0,2 mol CH : 0,2 mol �������� � � � �NaOH: 0,175 mol H 2O: 0,1 mol � � KOH: 0,175 mol � X => m1 = 39,55 => m + m1 = 64,1 Chọn đáp án B 17 Quy đổi theo hướng 5: CH 2: (6+2x)a (mol) � � O2 � 0,825mol H 2O + 0,9 mol CO �NO(-1): (x+2)a (mol) ��� � H O: a (mol) X� Bảo toàn nguyên tố H, C; giải tương tự ta kết đáp án B Ví dụ 4: Cho m gam hỗn hợp M ( có tổng số mol 0,06 mol) gồm đipeptit X, tripeptit Y, tetrapeptit Z pentapeptit T ( mạch hở) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Q gồm muối Gly, Ala Val Đốt cháy hoàn toàn Q lượng oxi vừa đủ, lấy tồn khí đem hấp thụ vào bình đựng nước vơi dư, thấy khối lượng tăng 26,46 gam 1,68 lít khí (đktc) Giá trị m gần với giá trị sau đây? A 12,0 B 13,8 C 14,0 D 12,2 Hướng dẫn giải: Nếu tốn giải thơng thường: đặt công thức chung peptit, viết phương trình hóa học, bế tắc ta cụ thể peptit tạo thành từ gốc α-aminoaxit nào? Vì lựa chọn hướng quy đổi sau để giải toán Lựa chọn cách quy đổi 1: quy đổi X CONH; CH2; H2O Bảo toàn nguyên tố N : n CONH= nN2 = 0,15 mol CONH: 0,15 mol COONa: 0,15 mol � � � � NaOH CH : t mol ��� � Q �NH : 0,15 mol � �H O: 0,06 mol � CH : t mol � � X Hay Q quy đổi: CONH: 0,15 mol � � Q� CH : t mol �NaOH : 0,15 mol � Bảo tồn ngun tố C, H, N ta có: CONH: 0,15 mol � O2 � Q� CH : t mol ��� � Na 2CO3 + CO { + H {2O + N {2 14 43 �NaOH : 0,15 mol (0,075+t) mol (0,15+t) mol 0,075mol 0,075 mol � Theo ta có : m bình Ca(OH)2 tăng = m CO2 + m H2O 18 => (0,075+t).44 + (0,15+t).18= 26,46 => t = 0,33 mol => m = 0,15.43+0,33.14+0,06.18 = 12,15 gam => m gần với 12,0 Chọn A Lựa chọn cách quy đổi 1: quy đổi X C2H3ON; CH2; H2O Bảo toàn nguyên tố N : n C2H3ON= nN2 = 0,15 mol C2 H 3ON: 0,15 mol � C H O Na: 0,15 mol � � NaOH CH : x mol ��� �Q � � CH : x mol � �H O: 0,06 mol � X C H O N-Na: 0,15 mol O2 � Q� ���� Na 2CO3 + CO + H O + N { {2 {2 14 43 CH : x mol � (0,225+x ) mol (0,3+x ) mol 0,075 mol 0,075 mol Theo ta có : m bình Ca(OH)2 tăng = m CO2 + m H2O => (0,225+ x ).44 + (0,3+ x ).18= 26,46 => x = 0,18 mol => m = 0,15.57+0,18.14+0,06.18 = 12,15 gam => m gần với 12,0 Chọn A Lựa chọn cách quy đổi 1: quy đổi X CH2 ; ON (-1H); H2O Bảo toàn nguyên tố N : n ON(-1H)= nN2 = 0,15 mol �NO(-1H): 0,15 mol CH : x mol � � NaOH CH : x mol ��� �Q � � �NO -Na: 0,15 mol �H O: 0,06 mol �2 CH : x mol � O2 Q� ��� � Na 2CO3 + CO +H O+ N { {2 {2 14 43 �NO2 -Na: 0,15 mol ( x0,075) mol x mol 0,075mol 0,075 mol Theo ta có : m bình Ca(OH)2 tăng = m CO2 + m H2O => ( x - 0,075).44 + 18 x = 26,46 => x = 0,48 mol => m = 0,48.14+0,15.29+0,06.18 = 12,15 gam => m gần với 12,0 Chọn A Ví dụ (Mức độ vận dụng cao – trích đề thi THPTQG 2017): Đun nóng 0,1 mol hỗn hợp T gồm peptit mạch hở T1, T2 ( T1 T2 liên kết peptitm tạo thành từ X, Y hai amino axit có dạng H 2NCnH2nCOOH; MX < MY) với dung dịch NaOH vừa đủ, thu dung dịch chứa 0,42 mol muối X 0,14 mol muối Y Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 13,2 gam T cần vừa đủ 0,63 mol O2 Phân tử khối T A 402 B 387 C 359 D 303 19 Hướng dẫn giải: Gọi công thức muối Na amino axit aa-Na n 0,56 N T = aa-Na   5,6 nT 0,1 n T1 = 0,04 �n T1 + n T2 = 0,1 � � T1 : Cx H y O6 N5 �  �  � � � � 5n T1 + 6n T2 = 0,56 �n T2 = 0,06 T2 : Ca H b O7 N6 � � Bài toán có nhiều hướng quy đổi phân tích ví dụ khác, sau xin trình bày cách quy đổi T quy đổi  CONH; CH2; H2O Trong 0,1 mol T có : 0,1 mol CONH; 0,1 mol H2O; CH2 CONH: 0,56k mol � � 13,2 gam �CH : x mol  0,63mol O �� � CO + H 2O+N �H O: 0,1k mol �2 Bảo tồn C, H ta có: n CO2 = 0,56k + x (mol) n H2O = 0,28k + x + 0,1k (mol) Bảo toàn nguyên tố O ta có: 0,56k + 0,1k + 0,63 = (0,56k +x) + 0,28k + x + 0,1 (1) Mặt khác: mT = 43.0,56.k + 18.0,1k+ 14x = 13,2 (2) � k= � � � �x = 49 Từ (1) (2) => � 150 x =1,75 0,56k => Số nguyên tử C trung bình gốc hiđrocacbon aa = => Có amino axit Gly Giả sử amino axit lại có n nguyên tử C gốc hiđrocacbon Ta có trường hợp: TH1: C= 0,42.1+ 0,14.n =1,75 => n = => 0,56 amino axit lại : Val T1:(Gly)a (Val)5-a : 0,04mol � => �  0,04a + 0,06b = 0,42 T2:(Gly) b (Val)6-b : 0,06 mol � � a =3 => � => M T1 =387 � b=5 � 20 TH2: C= 0,14.1+ 0, 42.n =1,75 => n = => 0,56 amino axit lại : Ala T1: (Gly)a (Ala)5-a : 0,04mol � => �  0,04a + 0,06b = 0,42 T2: (Gly)b (Ala)6-b : 0,06 mol � � a =3 => � => M T1 =331 � b=5 � Chọn đáp án B MỘT SỐ BÀI TẬP TƯƠNG TỰ Mức độ vận dụng: Câu 1: Một peptit X mạch hở, thủy phân hoàn toàn X thu glyxin Khi đốt cháy 0,1 mol X thu 12,6 gam H 2O Số nguyên tử O phân tử X A B C D Đáp án C Câu 2: Thủy phân hoàn toàn gam tetrapeptit X mạch hở thu hỗn hợp Y gồm amino axit (no, phân tử chứa nhóm – COOH, nhóm – NH 2) đồng đẳng Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y cần vừa đủ 58,8 lít khơng khí ( chứa 20 % khí oxi thể tích, lại khí nitơ) thu CO 2, H2O 49,28 lít khí N2 (thể tích khí đo đktc Số cơng thức cấu tạo X thỏa mãn A B C D 12 Đáp án A Câu 3: Cho hỗn hợp X gồm tetrapeptit tripeptit Để thủy phân hoàn toàn 50,36 lit X cần dung dịch chứa 0,76 mol NaOH, sau phản ứng hồn tồn cạn dung dịch thu 76,8 gam hỗn hợp muối chứa a mol muối glyxin b mol muối alanin Mặt khác, để đốt cháy hoàn toàn 0,11 mol X O thu m gam CO2 Giá trị m A 76,56 B 16,72 C 38,28 D 19,14 Đáp án C 21 Câu 4: X tetra có 16 mắt xích tạo thành từ amino axit dãy đồng đẳng với glyxin Để đốt cháy m gam X cần dùng 45,696 lít O Nếu cho m gam X tác dụng với lượng vừa đủ dung dịch NaOH cô cạn cẩn thận thu hỗn hợp rắn Y Đốt cháy Y bình chứa 12,5 mol khơng khí, tồn khí sau phản ứng cháy ngưng tụ nước, lại 271,936 lít hỗn hợp khí Z Biết phản ứng xảy hồn tồn, khí đo đktc, khơng khí có 20% thể tích khí oxi, lại N2 Giá trị gần m A 30,92 B 41 C 43 D 38 Đáp án C Câu 5: Hỗn hợp X gồm peptit mạch hở amino axit ( amino axit tự amino axit peptit có dạng H 2NCnH2nCOOH) Thủy phân hồn tồn m gam X dung dịch NaOH, đun nóng, thấy có 1,0 mol NaOH phản ứng sau phản ứng thu 118 gam hỗn hợp muối Mặt khác, đốt cháy hồn tồn m gam X oxi, sau cho sản phẩm cháy hấp thụ nước vôi dư, thu kết tủa khối lượng dung dịch nước vôi giảm 137,5 gam Giá trị m A 82,5 B 74,8 C 78,0 D 81,6 Đáp án A Câu 6: Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X chứa số peptit mạch hở dung dịch NaOH vừa đủ, thu 151,2 gam muối natri amino axit Gly, Ala, Val Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X thấy tốn 107,52 lít oxi (đktc), thu 64,8 gam H2O Giá trị m A 51,2 B 50,4 C 102,4 D 100,05 Đáp án C Mức độ vận dụng cao: Câu 7: Hỗn hợp X gồm peptit mạch hở, tạo thành từ amino axit dạng H2N CnH2nCOOH Đun nóng 4,63 gam X với dung dịch KOH dư, thu dung dịch có chứa 8,19 gam muối Nếu đốt cháy 4,63 gam X cần 4,2 lít O (đktc) Dẫn toàn sản phẩm cháy (gồm CO 2, H2O, N2) vào dung dịch Ba(OH)2 dư, sau phản ứng thu m gam kết tủa khối lượng dung dịch giảm 12,87 gam Giá trị m gần với giá trị sau đây? 22 A 35 B 32 C 30 D 28 Đáp án B Câu 8: Hỗn hợp E chứa ba peptit mạch hở gồm X ( C 4H8O3N2), peptit Y ( C7HxOyNz) peptit Z ( C11HnOmNt) Đun nóng 28,42 gam E với dung dịch NaOH vừa đủ thu hỗn hỗn hợp T gồm muối glyxin, alanin valin Đốt cháy toàn T cần dùng 1,155 mol O 2; thu CO2, H2O, N2 23,32 gam Na2CO3 Phần trăm khối lượng X hỗn hợp E A 4,64% B 6,97% C 9,29% D 13,93% Đáp án A - Về khả áp dụng sáng kiến: Sau hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập cụ thể thấy học sinh giải tốt tập peptit nâng cao kết thi HSG cấp tỉnh năm học 2017-2018; năm học 2018 – 2019; Chuyên đề giúp em có nhìn tổng quan phương pháp giải tập hóa hoạc nói chung tập liên quan đến peptit nói riêng Tạo hứng thú say mê học tập mơn hóa học Từ phát huy khả tự giác, tích cực học sinh, giúp em tự tin vào thân gặp tập peptit Đó mục đích mà tơi đặt 23 VIII NHỮNG THƠNG TIN CẦN ĐƯỢC BẢO MẬT (NẾU CĨ): Khơng có IX CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN THIẾT ĐỂ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN: - Là trình giảng dạy học sinh lớp 12 ôn thi THPT QG bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi lớp 12 ôn thi cấp tỉnh X Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: - Đã xây dựng lựa chọn hệ thống tập hóa học peptit mức độ ôn thi THPT Quốc Gia ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh - Bước đầu nghiên cứu sử dụng hệ thống tập theo hướng tích cực thể qua thích thú say mê mơn Học sinh cảm thấy nhẹ nhàng thiết thực chứa khơng lí thuyết sách 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: khơng có XI Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu Số TT Tên tổ chức/cá nhân Văn Thị Thắng Địa Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Giáo viên Trường THPT Q trình ơn thi học sinh giỏi Quang Hà cấp tỉnh ôn thi THPT QG năm học 2017- 2018 24 Bình 2019 Xuyên, ngày tháng năm Bình Xuyên, ngày 16 tháng năm 2019 PHÓ HIỆU TRƯỞNG Nguyễn Viết Ngọc TÁC GIẢ SÁNG KIẾN Nguyễn Thị Bích Thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa hóa học lớp 12 (ban nâng cao) NXB Giáo dục 16 phương pháp kĩ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm mơn hố học (Phạm Ngọc Bằng - Chủ biên NXB Đại học sư phạm) 10 phương pháp giải nhanh tập trắc nghiệm hố học (Hồng Thị Bắc - Đặng Thị Oanh NXB Giáo Dục) Đề thi THPT QG năm 2015, 2016, 2017, 2018 Đề thi học sinh giỏi tỉnh Vĩnh Phúc 2015, 2016, 2017, 2018 25 ... rút trình giảng dạy để hướng dẫn học sinh “ áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh tập peptit - hóa học lớp 12 ” Việc áp dụng phương pháp để giải số tốn hóa học hữu phức tạp phần giúp em giảm... sau quy đổi, giải nhận giá trị âm B ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI GIẢI NHANH BÀI TẬP PEPTIT Phân dạng hướng dẫn giải số ví dụ minh họa 1.1 Dạng 1: Bài tập đốt cháy peptit to Cơ sở lý thuyết hóa học: ... tìm áp án Phương pháp quy đổi quy hỗn hợp phức tạp ban đầu hỗn hợp đơn giản làm cho tốn trở nên đơn giản, việc giải trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt giải tập hóa học hữu áp dụng phương pháp quy đổi