Một số kinh nghiệm về phương pháp giải bài tập ankan trong hóa học hữu cơ cấp THPT

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Xã hội đã có nhiều thay đổi, nền giáo dục Việt Nam cũng có nhiều những đổi mới Và nữa hoá học cũng cần phải có những thay đổi cả về tư duy, hình thức lẫn nội dung cốt lõi Hoá học ngày theo xu hướng vận động đã, và sẽ mãi là môn khoa học tự nhiên đóng góp nhiều thành tựu quan trọng cho cuộc sống người Để có vậy người học hoá cần có những cách tiếp cận với những vấn đề, những đề tài của suộc sống một cách nhanh chóng và thông suốt tạo nên một luồng hệ thống tư Trong hóa học để hiểu nội dung bài học các học sinh phải làm các bài tập vận dụng Đặc biệt hóa học hữu thường có những biến đổi chất dài và nhiều kiến thức nên học sinh thường thấy khó nhớ, khó vận dụng và nguyên nhân một phần chưa phân dạng các bài tập cụ thể của phần học Đặc biệt nữa bài ankan là một những bài đầu của hóa học hữu có nhiều kiến thức và trọng tâm cho các phần tiếp theo thì sự phân dạng, phương pháp giải hiện chưa nhiều Do đó để học sinh dễ nhớ, vận dụng giải bài tập ankan một cách dễ dàng đưa sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ Đề tài đưa với mục đích góp phần cho học sinh nhìn nhận các dạng bài tập ankan và áp dụng giải quyết các bài tập một cách dễ dàng và hứng thú, tạo nên luồng tư mạch lạc, có cái nhìn sâu về hoá học – môn khoa học tự nhiên đã, và sẽ mãi có những đóng góp quan trọng cho c̣c sớng người 1.2 Mục đích nghiên cứu Với đề tài sáng kiến kinh nghiêm ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ triển khai với mong muốn: - Đáp ứng nhu cầu học tập về phương pháp giải bài tập ankan của các em học sinh trung học phổ thông, cho học sinh các mảng kiến thức của phần có kiến thức tương tự, học sinh có thể nhìn các dạng bài tập và giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng - Chỉ các bài học cần có phân dạng, tìm mấu chốt của mảng kiến thức chủ đạo để khai triển và vận dụng giải quyết các bài tập tương tự và phát triển cao 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Bài học ankan gồm bài 33, bài 34, bài 35 sách giáo khoa hóa học 11 nâng cao - Các kiến thức về bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố phản ứng hóa học - Áp dụng các kiến thức bài học với mức độ nhận thức và tiếp thu của học sinh trung học phổ thông 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Thông qua phân dạng bài tập cụ thể cho phần kiến thức của bài ankan - Đi từ kiến thức cần nắm vững phân dạng, có áp dụng cho các trường hợp riêng và trường hợp tởng quát - Có thí dụ phân tích và hướng dẫn giải cụ thể cho phân dạng - Có bài tập vận dụng, đáp án chung cho các phân dạng của bài học ankan Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Đặc điểm cấu tạo ankan Ankan có đặc điểm cấu tạo: - Phân tử chứa liên kết đơn (б) - Mạch hở - Công thức chung CnH2n+2 (n 1), tạo thành đồng đẳng của metan Còn gọi là parafin 2.1.2 Đồng phân ankan - Từ C4H10 bắt đầu có đồng phân về mạch cacbon - Thí dụ: C4H10 có đờng phân (1) CH3-CH2-CH2-CH3 (2) CH3-CH(CH3)-CH3 2.1.3 Danh pháp ankan * Tên các ankan không nhánh[1] * Tên gốc ankyl[1] (phần lại của ankan mất H) : thay an → yl * Tên các ankan có nhánh: Theo IUPAC, tên ankan phân nhánh gọi theo kiểu tên thay thế: Sớ vị trí nhánh - Tên nhánh Tên mạch an - Mạch là mạch dài nhất,có nhiều nhánh nhất - Đánh số các nguyên tử cacbon tḥc mạch bắt đầu từ phía phân nhánh sớm - Gọi tên mạch nhánh (tên nhóm ankyl) theo thứ tự vần chữ cái Số vị trí nhánh nào đăt trước gạch nới với tên nhánh đó Thí dụ : CH3 - CH - CH3 CH3 - metylpropan CH3 - CH - CH - CH2 - CH3 CH3 CH3 2,3 - đimetylpentan * Một số ankan có tên thông thường: CH3-CH-CH3 isobutan CH3 CH3-CH-CH2-CH3 isopentan CH3 CH3 CH3-C -CH3 neopentan CH3 2.1.4 Bậc cacbon ankan Bậc của nguyên tử cacbon hiđrocacbon no là số liên kết của nó với các nguyên tử cacbon khác 2.1.5 Tính chất vật lí ankan - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo khối lượng phân tử Ankan nhẹ nước - Trạng thái: Ở điều kiện thường, các ankan sau: + Từ C1 đến C4 trạng thái khí khơng mùi + Từ C5 đến khoảng C10 có mùi xăng, từ C10 đến C16 có mùi dầu hỏa + Các ankan rắn rất bay nên hầu khơng mùi - Ankan khơng tan nước, khơng màu 2.1.6 Tính chất hóa học ankan 2.1.6.1 Phản ứng Ankan có phản ứng thế halogen gồm Cl 2, Br2 dưới tác dụng của ánh sáng nhiệt độ CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl Metyl clorua (Clometan) as   CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl Metylen cloorua (Điclometan) as     CHCl3 + HCl CH2Cl2 + Cl2 Clorofom (Triclometan)  as  as CHCl3 + Cl2    CCl4 + HCl Cacbon tetraclorua (Tetraclometan) CH3-CH2CH2Cl + HCl C3H8 + Cl2 43% CH3CHClCH3 + HCl 57% - Clo thế H cacbon các bậc khác Brom hầu thế H cacbon bậc cao 2.1.6.2 Phản ứng tách Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr 2O3, Fe, Pt,…) các ankan không những bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon khơng no mà cịn bị gãy các liên kết C - C tạo thành các phân tử nhỏ - Phản ứng tách hiđro gọi là phản ứng đề hiđro hóa Thí dụ: CH3-CH3 CH2=CH2 + H2 - Phản ứng bẻ gãy liên kết C - C của ankan gọi là phản ứng crackinh Thí dụ: CH4 + CH3-CH=CH2 n-C4H10 Crackinh CH3 –CH3 + CH2=CH2 2.1.6.3 Phản ứng oxi hóa hồn tồn Thí dụ: CH4 + 2O2CO2 + 2H2O Tổng quát ta có: CnH2n+2 + (\f(3n+1,2)O2 nCO2 + (n+1)H2O → Số mol CO2 nhỏ sớ mol H2O 2.1.7 Điều chế * Trong phịng thí nghiệm - Từ natri axetat (CH3COONa) phương pháp vôi xút CH3COONa(r) + NaOH(r) CH4 + Na2CO3 - Từ nhôm cacbua (Al4C3) Al4C3 + 12H2O  3CH4 + 4Al(OH)3 * Trong công nghiệp Metan và các đồng đẳng tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ 2.1.8 Ứng dụng Làm nhiên liệu, vật liệu: + Khí đớt, khí hóa lỏng (từ C1 - C4) + Xăng dầu cho động Dầu thắp sáng và đun nấu Dung môi (từ C5 - C20 ) + Dầu mỡ bôi trơn, chống gỉ Sáp pha thuốc mỡ, nến, giấy nến, giấy dầu (> C20 ) 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong hóa học hữu 11, bài ankan là một các bài học chứa nhiều kiến thức mấu chốt cho các bài học tiếp theo Do đó hiểu và vân dụng giải quyết các bài tập ankan có ý nghĩa rất quan trọng, nhiên hiện sự phân dạng và các phương pháp giải bài tập ankan chưa nhiều và chưa có tính hệ thớng Học sinh cịn lúng túng chưa có cái nhìn khái quát giải các bài tập về ankan Do đó sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ nhằm giúp học sinh phân dạng các bài tập ankan và áp dụng giải quyết các bài tập bài học 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Phản halegen ankan 2.3.1.1 Kiến thức cần nắm vững Phản ứng thế halogen của ankan xảy với Cl2 và Br2 o as, t CnH2n2  xBr2 �� CnH2n2xBrx  xHBr as CnH2n  xCl2 �� CnH2n2xCl x  xHCl - Br2, Cl2 có thể kí hiệu là X2 - Clo thế H cacbon các bậc khác Brom hầu thế H cacbon bậc cao - Flo phản ứng mãnh liệt nên phân hủy ankan thành C và HF Iot quá yếu nên không xảy phản ứng với ankan 2.3.1.2 Thí dụ Thí dụ Brom hoá một ankan thu một dẫn xuất chứa brom có tỉ khối so với H2 là 87 Công thức phân tử của ankan là A CH4 B C3H8 C C5H12 D C6H14 Phân tích hướng dẫn giải CnH2n+2 + xBr2 CnH2n+2-xBrx + xHBr Ta có: MCnH2n+2-xBrx = 87.2 = 174  14n + + 79x = 174 Ta có : Với x =  n 6,64 (loại) Với x = 2 n = (nhận) Với x thì n < (loại) Vậy ankan có công thức phân tử là CH4  Chọn đáp án A Thí dụ Khi clo hóa metan thu một sản phẩm thế X chứa 89,12% clo về khối lượng Công thức của sản phẩm là A CH3Cl B CH2Cl2 C CHCl3 D CCl4 Phân tích hướng dẫn giải as � CH4  nCl �� CH4 nCl n  nHCl 14 43 � � n � � X  Ta co� :� �� X la� CHCl3 35,5n � � %Cl X   89,12% � � 16  34,5n �  Chọn đáp án C Thí dụ Ankan Y phản ứng với clo tạo dẫn xuất monoclo có tỉ khối so với H2 39,25 Tên của Y là A butan B propan C isobutan D 2-metylbutan Phân tích hướng dẫn giải  Ph� � ng tr� nh pha� n� � ng: as CnH2n  Cl �� CnH2n1Cl  HCl 14 43 43 ankan Y  MC H 2n1Cl n da� n xua� t monoclo  14n  36,5  39,25.2 � n  � Y la� C3H8 (propan)  Pha� n� � ng ta� o hai da� n xua� t monoclo: CH2Cl  CH2  CH3  HCl CH3  CH2  CH3  Cl CH3  CHCl  CH3  HCl  Chọn đáp án B Thí dụ Khi brom hóa mợt ankan X thu một dẫn xuất monobrom nhất có tỉ khối đối với hiđro là 75,5 Tên của ankan đó là A 2,2,3,3-tetrametylbutan B 3,3-đimetylhecxan C 2,2-đimetylpropan D isopentan Phân tích hướng dẫn giải + Dựa vào số lượng sản phẩm dẫn xuất monobrom và khối lượng mol của nó, dễ dàng tìm số nguyên tử C và công thức cấu tạo cũng tên gọi của X  Ph� � ng tr� nh pha� n� � ng: o as, t CnH2n  Br2 �� CnH2n1Br  HBr 14 43 43 ankan X  MC H n 2n1Br da� n xua� t monobrom  14n  81 75,5.2 � n  � X la� C5H12 as  C5H12  Br2 �� n xua� t monoclo nha� t � X la� 2,2  � imetylpropan o � da� t  Pha� n� � ng ta� o da� n xua� t monoclo nha� t: CH3 CH3 C CH3 CH3 + Br2 CH3 CH3 C CHBr + HBr CH3  Chọn đáp án C Thí dụ Khi cho ankan X (trong phân tử có phần trăm khối lượng hiđro 16,28%) tác dụng với clo theo tỉ lệ số mol 1:1 (trong điều kiện chiếu sáng), thu dẫn xuất monoclo đồng phân của Tên của X là A butan B 2,3-đimetylbutan C 3-metylpentan D 2-metylpropan Phân tích hướng dẫn giải �X la� CnH2n2 � �n   �%H 2n  16,28 � � C6H14  �X la� �  12n 83,72 �%C  X  Cl �� da� n xua� t monoclo � X la� 2,3  � imetylbutan  Ph� � ng tr� nh pha� n� � ng: CH3 CH3 CH CH CH3 CH3 CH CCl CH3 + HCl CH3 CH3 CH CH CH3 CH3 CH3 + Cl2 CH3 CH2Cl + HCl  Chọn đáp án B Thí dụ Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan X với brom có chiếu sáng người ta thu hỗn hợp Y chứa hai chất sản phẩm Tỉ khối của Y so với khơng khí Tên của X là A 2,2-đimetylpropan B 2-metylbutan C pentan D etan Phân tích hướng dẫn giải + Ankan X tác dụng với brom tạo hỗn hợp Y gồm hai chất sản phẩm Suy Y có một dẫn xuất brom nhất, chất lại là HBr + Dựa vào phản ứng và tỉ khối của Y so với khơng khí sẽ thiết lập phương trình toán học với hai ẩn số là số nguyên tử C và số nguyên tử Br dẫn xuất Biện luận để tìm n và x, từ đó suy tên gọi của X  Ph� � ng tr� nh pha� n� � ng: as CnH2n2  xBr2 �� CnH2n 2 xBrx  xHBr 14 43 144424443 ankan X  MY  ho� n h� � p Y go� m cha� t �x  14n   79x  81x  116 � 14n  44x  114 � � 1 x �n   Va� y X la� 2,2  � imetylpropan V�ne� u kho� ng th�Y se� co� nhie� u h� n cha� t  Ph� � ng tr� nh pha� n� � ng: CH3 CH3 C CH3 CH3 + Br2 CH3 CH3 C CHBr + HBr CH3  Chọn đáp án A Thí dụ Cho 8,0 gam mợt ankan X phản ứng hết với clo chiếu sáng, thu  dZ (dY  43) H H chất hữu Y và Z Sản phẩm của phản ứng cho qua dung dịch AgNO3 dư, thu 86,1 gam kết tủa Tỉ lệ mol Y:Z là A 1:4 B 4:1 C 2:3 D :2 Phân tích hướng dẫn giải 2 + Dựa vào tỉ khối so với hiđro của hai sản phẩm thế Y, Z, dễ dàng tìm công thức của Y, Z và X Biết số mol của X, số mol AgCl kết tủa sẽ tìm tỉ lệ mol của Y, Z � d  d Z  43 � Y la� CnH2n1Cl; Z la� CnH2nCl � n  1; Y la� CH3Cl �Y � � H2  � H2 �� M Z  14n  71 86 CH2Cl � � �Z la� M Y  M Z  86 � + Phương trình phản ứng : as CH4  Cl �� CH3Cl  HCl mol : x � x � x CH4  2Cl �� CH2Cl  2HCl as mol : y � y � 2y HCl  AgNO3 � AgCl � HNO3 mol : x  2y � x  2y Theo các phản ứng và giả thiết, ta có : � nCH  x  y  0,5 � y  0,1 nY 0,4 � ��   � x  0,4 nZ 0,1 nAgCl  x  2y  0,6 � �  Chọn đáp án B 2.3.2 Phản ứng oxi hóa hồn tồn ankan 2.3.2.1 Kiến thức cần nắm vững Đốt cháy hoàn toàn ankan: CnH2n+2 + (\f(3n+1,2)O2 nCO2 + (n+1)H2O Nhận xét: - nH2O > nCO2, ta có:  nankan = nH2O - nCO2 - Số nguyên tử C ankan : C = nCO2/nankan (*) Chú ý : Nếu hỗn hợp các ankan thì (*) là số nguyên tử C trung bình - Bảo toàn nguyên tố oxi: 2nO2 = 2nCO2 + nH2O - Bảo toàn khối lượng: mankan = mC + mH 2.3.2.2 Thí dụ Thí dụ Đớt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp hiđrocacbon đờng đẳng liên tiếp thu 1,12 lít khí CO2 (các khí đo đktc) và 1,26 gam H2O Giá trị của V là A 0,112 B 0,224 C 0,448 D 0,336 Phân tích hướng dẫn giải nCO2 = 0,05 (mol), nH2O = 0,07 (mol) nankan  nH 2O  nCO2  0, 07  0, 05  0, 02(mol ) Vankan  0, 02.22,  0, 448 (lít)  Chọn đáp án C Thí dụ Đớt cháy hoàn toàn mợt thể tích khí thiên nhiên gờm metan, etan, propan oxi khơng khí (trong khơng khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước Thể tích khơng khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên là A 70,0 lít B 78,4 lít C 84,0 lít D 56,0 lít Phân tích hướng dẫn giải Trong hiđrocacbon không có oxi nên bảo toàn nguyên tố oxi ta có: 2nO2 = 2nCO2 + nH2O Với nCO2 = 0,35 (mol) và nH2O = 0,55 (mol) Thay số ta có:  nO2 = 0,625 (mol) Mà nkk = 5nO2 = 3,125 (mol)  Vkk = 70 (lít)  Chọn đáp án A Thí dụ Khi tiến hành nhiệt phân 22,4 lít khí C 4H10 (đktc) thu hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư Đốt cháy hoàn toàn A thu x gam CO2 và y gam H2O Giá trị của x và y tương ứng là A 176 và 180 B 44 và 18 C 44 và 72 D 176 và 90 Phân tích hướng dẫn giải Đốt hỗn hợp A cũng là đốt C4H10 ban đầu, nên ta có: - Bảo toàn C: nCO2 = 4nC4H10 = (mol)  mCO2 = x = 176 (g) - Bảo toàm H: nH2O = 5nC4H10 = (mol)  mH2O = y = 90 (g)  Chọn đáp án D Thí dụ Khi đớt cháy hoàn toàn 7,84 lít hỗn hợp khí gờm CH 4, C2H6, C3H8 (đktc) thu 16,8 lít khí CO2 (đktc) và x gam H2O Giá trị của x là A 6,3 B 13,5 C 18,0 D 19,8 Phân tích hướng dẫn giải Ta có: nankan= nH2O - nCO2  nH2O = nankan + nCO2 = 1,1(mol)  x = 19,8 (gam)  Chọn đáp án D Thí dụ Khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp ankan là đồng đẳng kế tiếp thu 7,84 lít khí CO2 (đktc) và 9,0 gam H2O Công thức phân tử của ankan là: A CH4 và C2H6 B C2H6 và C3H8 C C3H8 và C4H10 D C4H10 và C5H12 Phân tích hướng dẫn giải Ta có: nankan = nH2O - nCO2 =0,5 - 0,35 = 0,15 (mol) Số nguyên tử C trung bình ankan: C = nCO2/nankan = 0,35/0,15 = 2,33 Do ankan là đồng đẳng liên tiếp, nên công thức phân tử ankan là C2H6 và C3H8  Chọn đáp án B Thí dụ Hỗn hợp khí X gờm hiđrocacbon no, mạch hở A và B là đồng đẳng kế tiếp Đốt cháy X với 64 gam O (dư) rồi dẫn sản phẩm thu qua bình đựng Ca(OH)2 dư thu 100 gam kết tủa Khí khỏi bình có thể tích 11,2 lít 0oC và 0,4 atm Cơng thức phân tử của A và B là : A CH4 và C2H6 B C2H6 và C3H8 C C3H8 và C4H10 D C4H10 và C5H12 Phân tích hướng dẫn giải + Dựa vào giả thiết và sự bảo toàn nguyên tố O, ta tìm số mol CO và H2O Từ đó tìm số nguyên tử C trung bình của A, B và suy kết quả �nO p�  nO b� nO d� � nO p�  1,8; nH O  1,6 2 {2 {2 �{2 � � ? � 0,2 nCO � �� X go� m CH4 , C2H6 2nO p�  2nCO  nH O � C   ,667 � { {2 nH O  nCO � {? 2 � ? �  Chọn đáp án B Thí dụ Đớt cháy hoàn toàn mợt hiđrocacbon A Sản phẩm thu hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ca(OH)2 0,2M, thu gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa, cân lại phần dung dịch thấy khối lượng tăng lên so với ban đầu là 0,28 gam Hiđrocacbon có công thức phân tử là A C5H12 B C2H6 C C3H8 D C4H10 Phân tích hướng dẫn giải �Ne� u Ca(OH)2 d�th� �nCO  nCaCO  0,03 �A la� CnH2n (v�nH O  nCO ) 2 � � �� mdd ta�  44n  18n  m 0,03 ng CaCO3 n  0,38(loa� i) {CO2 {H2O �1 � 0,03 ?  0,108 0,28 � 0,108  0,03 � �Ne� u Ca(OH)2 pha� n� � ng he� t th� �nCa(OH)  nCaCO  nCa(HCO ) � nCa(HCO )  0,01; nCO  0,05 �14 432 { 142 433 2 � � 0,04 0,03 ? �� mdd ta�  44n  18n m  nCaCO  2nCa(HCO ) 3ng {CO2 {H2O CaCO 33 �n � CO2 3 { { 142 43 0,05 ? 0,06 0,28 � � 0,03 �? � A la� CnH2n (v�nH O  nCO ) 2 � �� A la� C5H12 0,05 n 5 � � 0,06  0,05  Chọn đáp án A 2.3.3 Phản ứng tách ankan 10 2.3.3.1 Phản ứng crackinh * Phản ứng crackinh lần Là phản ứng crackinh mà có ankan ban đầu crackinh mà ankan tạo thành không có phản ứng crackinh tiếp Xét phản ứng crackinh sau: CnH2n+2  CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) Điều kiện: m1, n-m2 Do đó n3 - Từ C3 trở ankan mới có phản ứng crackinh CnH2n+2  CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) Bđ x Pư y y y Sau x-y y y Ta có: nt = x ns = x - y + y + y = x + y ntăng = ns – nt = y = CmH2m+2(tạo thành) = Cn-mH2(n-m) = n CnH2n+2(pu) Nhận xét: - Vậy số mol tăng là số mol ankan phản ứng - Ta có khối lượng mol trung bình của hỗn hợp tỉ lệ nghịch với số mol: Mt ns  Ms nt (1) - Hiệu suất phản ứng crackinh: H = ntăng/nankan (= (ns - nT)/nt = (ns/nT -1) = (Mt/Ms - 1)) H = (Mt - Ms)/Ms Chứng minh công thức (1): mt ms Ta có Mt = nt và Ms = ns Mt mt ms Khi đó: Ms = nt : ns (2) Mặt khác theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: ms = mt Mt ns  Ms nt (đpcm) Do đó (2) ta có thể viết: * Phản ứng crackinh nhiều lần Là phản ứng crackinh mà ankan sinh có thể crackinh tiếp, đó số mol khí tăng khơng sớ mol ankan phản ứng Do đó: - Sớ mol khí tăng là sớ mol anken tạo thành: ntăng = ns – nt = nanken(tạo thành) - Tổng số mol ankan sau phản ứng số mol ankan ban đầu: nankan(sau) = nankan(bđ) 2.3.3.2 Phản ứng đề hiđro hóa Là phản ứng tách hiđro của ankan dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác Xét thí dụ sau: 11 Thực hiện phản ứng đề hiđro hoá a mol ankan X thu hỗn hợp Y Biết ankan đề hiđro hóa theo phản ứng sau: CnH2n+2  CnH2n+2-2k + kH2 (n2) bđ: mol a pư: x x kx sau: a-x x kx Ta có: nt = a ns = a - x + x + kx = a + kx ntăng = ns – nt = a + kx - a = kx = nH2(tạo thành) Do ta có: - Sớ mol tăng là sớ mol hiđro tạo thành và là số mol liên kết pi Y: ntăng = ns – nt = nH2 (tạo thành) = n - Bảo toàn khối lượng: ms = mt * Chú ý khi: Khi ankan tách phân tử hiđro Phân tích: Khi đó theo phương pháp tăng số mol Ta có: k=1 Số mol tăng là số mol hiđro tạo thành ntăng = ns – nt = nH2 (tạo thành) = nankan(phản ứng) Nhân xét: Khi đó phản ứng crăckinh ankan theo phản ứng sau: CnH2n+2  CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) Ta thấy có hình thức biến đổi số mol với phản ứng ankan tách một phân tử H2 Do ta cũng có kết quả: - Số mol tăng số mol ankan phản ứng: ntăng = ns – nt = nankan(phản ứng) - Ta có khối lượng mol trung bình của hỗn hợp tỉ lệ nghịch với số mol: Mt ns  Ms nt - Hiệu suất phản ứng tách: H = ntăng/nankan H = (Mt - Ms)/Ms 2.3.3.3 Thí dụ Thí dụ Tiến hành crackinh 10 lít khí butan, sau phản ứng thu 18 lít hỗn hợp khí X gờm etan, metan, eten, propilen, butan (các khí đo điều kiện) Hiệu suất của quá trình crackinh là A 60% B 70% C 80% D 90% Phân tích hướng dẫn giải + Phản ứng crackinh butan: CH4  C3H6 C4H10 C2H6  C2H Nhận xét ta thấy có ankan ban đầu rackinh (crackinh lần) nên: - Hiệu suất phản ứng tách: H = ntăng/nankan = (18-10)/10 = 80%  Chọn đáp án C 12 Thí dụ Crackinh C4H10 thu hỗn hợp sản phẩm A gồm hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 32,65 gam/mol Hiệu suất phản ứng crackinh là A 77,64% B 38,82% C 17,76% D 16,325% Phân tích hướng dẫn giải CH4  C3H6 C4H10 C2H6  C2H Nhận xét xảy crackinh lần, nên ta có: H = (Mt - Ms)/Ms = (58-32,65)/32,65 = 77,64%  Chọn đáp án A Thí dụ Nhiệt phân 8,8 gam propan thu hỗn hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị nhiệt phân Biết hiệu suất phản ứng là 90% Khối lượng phân tử trung bình của A là A 39,6 B 23,16 C 2,315 D 3,96 Phân tích hướng dẫn giải C3H8 CH4 + C2H4 C3H8 C3H8 + H2 - Do rackinh lần và tách phân tử H2 nên ta có: H = (Mt - Ms)/Ms  (44 - Ms)/Ms = 90%  Ms = 23,16  Chọn đáp án B Thí dụ Khi đun nóng một ankan A để tách một phân tử hiđro, thu hỗn hợp X có tỉ khối so với hiđro 12,57 Công thức phân tử của ankan A là A C2H6 B C4H10 C C2H6 C3H8 D C3H8 C4H10 Phân tích hướng dẫn giải CnH2n+2 CnH2n + H2 Do tách phân tử H2 nên ta có: < H = (Mt - Ms)/Ms  < (14n + - 12,57.2)/12,57.2  1,65 < n 3,45  Ankan A là C2H6 C3H8  Chọn đáp án C Thí dụ Khi crackinh nhiệt đối với mol octan, thu hỗn hợp X gờm CH 15%; C2H4 50%; C3H6 25% cịn lại là C2H6, C3H8, C4H10 (theo thể tích) Sớ mol Br2 cần phản ứng vừa đủ với hỗn hợp X là A mol B mol C mol D mol 13 Phân tích hướng dẫn giải - Phản ứng thuộc crackinh nhiều lần: Ta có: %n(CH4, C2H6, C3H8, C4H10) = 25%nX n(CH4, C2H6, C3H8, C4H10) = nC8H18(bđ) =  nX = (mol) Ta có sớ mol khí tăng là sớ mol anken tạo thành:  ntăng = - = (mol) = nanken = nBr2  Chọn đáp án D Thí dụ Cho etan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu một hỗn hợp X gồm etan, etilen, axetilen và H2 Tỉ khối của hỗn hợp X đối với etan là 0,4 Hãy cho biết nếu cho 0,4 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br dư thì số mol Br2 đã phản ứng là bao nhiêu? A 0,24 mol B 0,16 mol C 0,40 mol D 0,32 mol Phân tích hướng dẫn giải C2H6 C2H4 + H2 C2H6 C2H2 + 2H2 - Đây là phản ứng tách nhiều phân tử H2 Ta có:  0,4 = nt/0,4  nt = 0,16 - Sớ mol khí tăng là số mol H2 tạo thành ntăng = 0,4 - 0,16 = 0,24 = nH2 = n(X) = nBr2(pư)  Chọn đáp án A Thí dụ Tiến hành nhiệt phân hỗn hợp gồm pentan và octan (có tỉ lệ mol là 1:1) thu hỗn hợp Y (Giả sử xảy phản ứng crackinh ankan với hiệu suất 100%) Khối lượng mol của hỗn hợp Y (MY) là A 26,57 �M Y �46,5 C M Y  46,5 Phân tích hướng dẫn giải B 23,25 �M Y �46,5 D 23,5 �M Y �26,57 � �nC H  1mol; nC8H18  1mol  Trong X, ta cho� n : � 12 �mY  mX  186 � nY (min)  2nC H  2nC H  mol (*) 12 18  Crackinh hoa� n toa� n X th�� nY (max)  3nC H  4nC H  mol (**) � 12 18 �  Suy ra: �nY �7 � 186 186  26,57 �M Y �  46,5 Cụ thể: - Do phản ứng crackinh hoàn toàn nên 14 + Sớ mol khí tạo thành nhỏ nhất có ankan ban đầu crackinh (crackinh một lần) và đó ankan tạo là CH4 nên số mol sau gấp đôi số mol ban đầu + Số mol khí tạo thành lớn nhất ankan sinh vẫn có thể crackinh tiếp và số mol lớn nhất crackinh sản phẩm anken tạo là anken nhỏ nhất C2H4 Crackinh một lần (*), crackinh nhiều lần (**) sau: crackinh � � C5H12 �� CH4  C4H8 { { { � � 1mol 1mol 1mol � � (*) � crackinh � � C8H18 �� CH4  C7H14 { 123 � �{ 1mol 1mol � �1mol � � � � C3H8 � CH � � � { � � �{ � 1mol � � 1mol � � crackinh crackinh � � C5H12 �� { C2H � H � �C { {2 � � �1mol �1mol � � � � �2 mol � � (**) � � � � C6H14 � C4H10 � � C2H6 � 123 � 123 � { � � � � � � �1mol � crackinh � 1mol � crackinh �1mol � crackinh � � C8H18 �� { C2H4 � C2H � C2H � � � � � 1mol { { { � � �2 mol � � 1mol � �3 mol � ��  Chọn đáp án A 2.3.4 Bài tập vận dụng * Bài tập vận dụng Câu 1: Dãy nào sau gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của metan? A C2H2, C3H4, C4H6, C5H8 B CH4, C2H2, C3H4, C4H10 C CH4, C2H6, C4H10, C5H12 D C2H6, C3H8, C5H10, C6H12 Câu 2: Cho ankan có A công thưc cấu tạo là: CH3 – CH – CH2 – CH – CH3 CH3 – CH2 CH3 Tên gọi của A theo IUPAC là A – etyl – – metylpentan C 3,5 – đimetylhexan B – etyl – – metylpentan D 2,4 – đimetylhexan Câu 3: Có đồng phân cấu tạo có công thức phân tử C5H12? A đồng phân B đồng phân C đồng phân D đồng phân Câu 4: Có đồng phân cấu tạo có công thức phân tử C6H14? A đồng phân B đồng phân C đồng phân D đồng phân Câu 5: Phần trăm khối lượng cacbon phân tử ankan Y 83,33% Công thức phân tử của Y là A C2H6 B C3H8 C C4H10 D C5H12 Câu 6: Cho isopentan tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ số mol 1:1, số sản phẩm monoclo tối đa thu là A B C D 15 Câu 7: Khi clo hóa một ankan có công thức phân tử C 6H14, người ta thu sản phẩm thế monoclo Danh pháp IUPAC của ankan đó là A 2,2-đimetylbutan B 2-metylpentan C hexan D 2,3-đimetylbutan Câu 8: Khi clo hóa hỗn hợp ankan, người ta thu sản phẩm thế monoclo Tên gọi của ankan đó là A etan và propan B propan và isobutan C isobutan và n-pentan D neopentan và etan Câu 9: Đớt cháy hoàn toàn 2,24 lít hỗn hợp A (đktc) gồm CH4, C2H6 và C3H8 thu V lít khí CO2 (đktc) và 7,2 gam H2O Giá trị của V là A 5,60 B 6,72 C 4,48 D 2,24 Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu 0,11 mol CO và 0,132 mol H2O Khi X tác dụng với khí clo thu sản phẩm monoclo Tên gọi của X là A 2-metylbutan B etan C 2,2-đimetylpropan D 2-metylpropan Câu 11: Hiđrocacbon mạch hở X phân tử chứa liên kết σ và có hai nguyên tử cacbon bậc ba mợt phân tử Đớt cháy hoàn toàn thể tích X sinh thể tích CO2 (ở điều kiện nhiệt độ, áp suất) Khi cho X tác dụng với Cl2 (theo tỉ lệ số mol 1:1), số dẫn xuất monoclo tối đa sinh là A B C D Câu 12: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí X gờm hiđrocacbon A và B là đồng đẳng kế tiếp thu 96,8 gam CO và 57,6 gam H2O Công thức phân tử của A và B là A CH4 và C2H6 B C2H6 và C3H8 C C3H8 và C4H10 D C4H10 và C5H12 Câu 13: Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan X với khí clo có chiếu sáng người ta thu hỗn hợp Y chứa hai chất sản phẩm Tỉ khối của Y so với hiđro là 35,75 Tên của X là A 2,2-đimetylpropan B 2-metylbutan C pentan D etan Câu 14: Trong phịng thí nghiệm có thể điều chế metan cách nào sau đây? A Nhiệt phân natri axetat với vôi xút B Crackinh butan C Từ phản ứng của nhôm cacbua với nước D Cả A và C Câu 15: Thành phần của “khí thiên nhiên” là A metan B etan C propan D butan Câu 16: Nhiệt phân 40 lít butan thu 56 lít hỗn hợp A gờm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị nhiệt phân (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ và áp suất) Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là A 40% B 20% C 80% D 20% 16 Câu 17: Nhiệt phân m gam butan thu hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị nhiệt phân Đốt cháy hoàn toàn A thu gam H2O và 17,6 gam CO2 Giá trị của m là A 5,8 B 11,6 C 2,6 D 23,2 Câu 18: Đốt cháy một hỗn hợp hiđrocacbon ta thu 2,24 lít CO2 (đktc) và 2,7 gam H2O thì thể tích O2 đã tham gia phản ứng cháy vừa đủ (đktc) là A 5,6 lít B 2,8 lít C 4,48 lít D 3,92 lít Câu 19: Đớt cháy hoàn toàn 0,2 mol hiđrocacbon X Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi 20 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng phần nước lọc lại có 10 gam kết tủa nữa Vậy X không thể là A C2H6 B C2H4 C CH4 D C2H2 Câu 20: Hỗn hợp khí A gờm etan và propan Đớt cháy hỗn hợp A thu khí CO2 và H2O theo tỉ lệ thể tích 11:15 Thành phần % theo khối lượng của các chất hỗn hợp A tương ứng là A 18,52% ; 81,48% B 45% ; 55% C 28,13% ; 71,87% D 25% ; 75% Câu 21: Nhiệt phân C3H8 thu hỗn hợp X gồm H2, C2H4, CH4, C3H6, C3H8 ,có dX/He = 10 Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là A 10% B 20% C 30% D 40% Câu 22: Crackinh C4H10 thu hỗn hợp khí X gờm hidrocacbon, có dX/He = 9,0625 Hiệu suất phản ứng crackinh là A 20% B 40% C 60% D 80% Câu 23: Hỗn hợp X gồm ankan A và H2, có tỉ khối của X so với H là 29 Nung nóng X để crackinh hoàn toàn A, thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 145/9 Xác định công thức phân tử của A (biết có ankan ban đầu crackinh)? A C3H8 B C6H14 C C4H10 D C5H12 Câu 24: Crackinh ankan A thu hỗn hợp sản phẩm B gồm hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 36,25 gam/mol, hiệu suất phản ứng là 60% Công thức phân tử của A là (biết có ankan ban đầu crackinh) A C4H10 B C5H12 C C3H8 D C2H6 Câu 25: Để đơn giản ta xem xăng là hỗn hợp các đờng phân của hexan và khơng khí gờm 80% N2 và 20% O2 (theo thể tích) Tỉ lệ thể tích xăng (hơi) và khơng khí cần lấy là để xăng cháy hoàn toàn các động đốt trong? A 1:9,5 B 1:47,5 C 1:48 D 1:50 Câu 26: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng đẳng có khối lượng phân tử 28 đvC, ta thu 4,48 l CO (đktc) và 5,4 gam H2O Công thức phân tử của hiđrocacbon là A C2H4 và C4H8 B C2H2 và C4H6 C C3H4 và C5H8 D CH4 và C3H8 17 Câu 27: Nung nóng V lít (đktc) butan với xúc tác thích hợp thu 0,8 mol hỗn hợp khí X gồm C4H10, C4H8, C4H6, C4H4 và H2 Cho 0,8 mol X phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư thấy có 0,3 mol Br2 phản ứng Tính V? A 24,64 B 17,92 C 6,72 D 11,20 Câu 28: Crackinh hoàn toàn heptan thu hỗn hợp khí Y gồm ankan và anken Tỉ khối của Y so với H2 có giá trị khoảng nào sau đây? A 12,5 đến 25,0 B 10,0 đến 12,5 C 10,0 đến 25,0 D 25,0 đến 50,0 Câu 29: Crackinh hoàn toàn thể tích ankan X thu thể tích hỗn hợp Y Lấy 5,6 lít Y (đktc) làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa a mol Br Giá trị của a là A 0,2 B 0,15 C 0,25 D 0,1 Câu 30: Cho ankan X tác dụng với clo (ánh sáng) thu 26,5 gam hỗn hợp các dẫn xuất clo (monoclo và điclo) Khí HCl bay hấp thụ hoàn toàn nước sau đó trung hịa dung dịch NaOH thấy tớn hết 500 ml dung dịch NaOH 1M Xác định công thức của X? A C2H6 B C4H10 C C3H8 D CH4 * Đáp án : Câu - đáp án 1-C 2-D 3-A 4-C 5-D 6-D 7-D 8-A 9-B 10-A 11-C 12-B 13-A 14-D 15-A 16-A 17-A 18-D 19-C 20-A 21-A 22-C 23-D 24-A 25-B 26-D 27-D 28-A 29-A 30-A 2.4 Hiệu sáng kiên kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường - Giáo viên có cái nhìn tổng quát về phương pháp giải bài tập về ankan Để từ đó truyền đạt kiến thức cho các em một cách dễ hiểu và nhanh chóng - Bản thân thấy sau đưa sáng kiến kinh nghiệm ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ học sinh có hứng thú học tập rất nhiều Học sinh có thể phân dạng các bài tập thuộc các mảng kiến thức khác của bài ankan, học sinh có vận dụng để làm các bài tập và có thể truyền đạt cho các kiến thức nhanh chóng mà giáo viên là người quan sát - Các đồng nghiệp trường áp dụng phương pháp các lớp cũng tạo nên sự hứng thú và đam mê học tập của các em Các em đã có thể xem phân dạng các bài tập về ankan là kiến thức bản, quan trọng giúp cho học sinh tiếp thu các kiến thức của bài học tiếp theo một cách nhanh chóng - Kết quả chất lượng giáo dục tăng lên đáng kể: Khi chưa giới thiệu ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ mà cung cấp cách thức giải toán dựa phản ứng hoá học Với những bài tương tự cho học sinh các lớp 11A, 11C làm bài thu kết quả sau: Lớp Sĩ số Giỏi Khá TB Yếu - SL % SL % SL % SL % 18 11A 11C 40 10 19 47,5 15 37,5 37 5,4 15 40,6 17 45,9 8,1 Sau giới thiệu ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ với những lớp đã làm bài tập dạng này và đối với lớp chưa làm bài tập dạng này 11B, 11D cho học sinh là các bài tập tương tự với thời gian tương tự, thu kết quả sau: Lớp 11A 11C 11D 11B Sĩ số 40 37 38 39 Giỏi SL 12 8 % 30 21,6 15,8 20,5 Khá SL 27 26 28 28 % 67,5 70,3 73,7 71,8 TB SL % 2,5 8,1 10,5 7,7 Yếu - SL % 0 0 0 0 Thông qua bảng kết quả mà thu sau giới thiệu ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ tỉ lệ học sinh có điểm giỏi và khá đã tăng lên rõ rệt và tỉ lệ học sinh có điểm trung bình giảm xuống, đặc biệt khơng cịn học sinh ́u Như vậy đã thấy rõ tác dụng của phương pháp cung cấp cho học sinh để thu kết quả vậy Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Như vậy thông qua sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT’’ mà tơi vừa trình bày đã thấy rõ kết quả nâng lên một số lớp dạy để đối chiếu Đặc biệt nữa bắt gặp những bài toán này học sinh thường nhìn nhận và phát hiện rất nhanh, học sinh rất có hứng thú và gặp dạng toán này có thể từ đó suy kết quả mợt cách đơn giản, xác và nhanh chóng 3.2 Kiến nghị Để sáng kiến vào thức tiễn và có tính hiêụ quả tơi kiến nghị mợt sớ điểm sau: - Áp dụng sáng kiến giảng dạy bài ankan hóa học lớp 11 - Giáo viên dạy từ bài tập nhận biết đơn giản, đầy đủ từ đó mới đẩy dần mức độ khó và tới mức độ vận dụng cao cho học sinh - Thường xuyên lồng gép các bài tập thuộc sáng kiến với các kiên thức khác chương trình hóa học phổ thông Thường xuyên kiểm tra đánh giá để hoàn thiện về sáng kiến kinh nghiệm XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng năm 2020 Tôi xin cam đoan là SKKN của mình viết, không chép nội dung của người khác 19 (Ký ghi rõ họ tên) Tống Văn Nhạc 20 ... bài tập về ankan Do đó sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘? ?Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT? ??’ nhằm giúp học sinh phân dạng các bài tập ankan và áp... hiểu và nhanh chóng - Bản thân thấy sau đưa sáng kiến kinh nghiệm ‘? ?Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT? ??’ học sinh có hứng thú học tập rất nhiều Học... chất lượng giáo dục tăng lên đáng kể: Khi chưa giới thiệu ‘? ?Một số kinh nghiệm phương pháp giải tập ankan hóa học hữu cấp THPT? ??’ mà cung cấp cách thức giải toán dựa phản ứng hoá

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	242,62 KB