SKKN vận DỤNG PHƯƠNG PHÁP bảo TOÀN ELECTRON TRONG hóa học hữu cơ để GIẢI QUYẾT một số bài tập hóa KHÓ

I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Một vấn đề đổi chương trình giáo dục phổ thơng đổi phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá Việc đổi phương pháp dạy học phương pháp kiểm tra đánh giá mơn Hóa nhằm phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo học sinh việc tiếp thu kiến thức qua khai thác vận dụng kỹ để giải tốn Hóa, đặc biệt tốn Hóa mức độ vận dụng, vận dụng cao Trong thời gian qua, việc Bộ giáo dục đề thi với mức độ khiến cho khơng giáo viên học sinh gặp khó khăn trình giải đề thi đặc biệt mức độ vận dụng cao Qua trình giảng dạy trường phổ thông thân dự nhiều tiết dạy đồng nghiệp, trực tiếp dạy nhiều đối tượng học sinh từ yếu, trung bình đến bồi dưỡng học sinh khá; giỏi, song nhận thấy việc giải tốn phức tạp cịn có q tài liệu chun sâu, thống công bố rộng rãi, làm cho học sinh phương hướng, đơi học sinh giải tốn theo hướng tự luận nhiều thời gian, khi, yêu cầu bình quân câu trắc nghiệm tối đa gần 1,25 phút trung bình cho Đứng trước vấn đề vậy, làm để đáp ứng nhu cầu đổi nay, làm cho học sinh có hứng thú học tập, đạt điểm cao kì thi Trung học phổ thông Quốc gia Sau xin giới thiệu kinh nghiệm là: Vận dụng phương pháp bảo tồn electron hóa hữu để giải số tập khó Mục đích nghiên cứu: Tổng hợp kiến thức phương pháp bảo tồn electron nói chung vận dụng vào giải số tập khó hóa học hữu đề thi Trung học phổ thông Quốc Gia Đối tượng nghiên cứu: Một số kiến thức trọng tâm cách quy hỗn hợp tốn cơng thức chung, phương pháp trao đổi electron, quy toán tổng quát vận dụng phương pháp bảo toàn electron để giải toán Phương pháp nghiên cứu: Từ lý thuyết chung phương pháp bảo toàn electron xây dựng hệ thống kiên thức, dấu hiệu nhận biết, vận dụng để giải tập khó đề thi II NỘI DUNG Cơ sở lý luận Đối với Phương trình đốt cháy hợp chất hữu dạng CxHyOzNt Bước 1: Quy toán đặc điểm chung nhất, đơn giản Đa phần tốn khó đề thi thuộc Hóa học hữu chứa C, H, O, N, nên ta quy hỗn hợp nhiều chất cơng thức chung Bước 2: Áp dụng bảo tồn electron cho phương trình cháy tổng qt 00000 Lưu ý: C x H y Oz N t O2 n 4n 2 CO2H2O N2 (4x y 2z)n O electron O2 nhậ n to nhường electron C H O N x y z (4x y 2z)nC H O N t x y z 4n C x H yO z N t O2 t Thực trạng vấn đề Khi học sinh gặp tập cân phương trình phản ứng phức tạp hóa học hữu tốn khó u cầu tư cao, khả vận dụng kiến thức sâu sắc em chưa có định hướng rõ cách thức phương pháp giải cụ thể Nhiều tốn khó tìm đặc điểm chung để quy đổi chất tổng quát, từ khó khăn cho việc vận dụng phương pháp bảo tồn electron tốn hữu Nếu giải nhanh tốn hóa theo kiến thức thật nhiều thời gian Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Một số ví dụ tốn cụ thể Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm: (CH3COO)3C3H5, CH3COOH, CH2OHCHOHCH2OH, CH3COOCH2CH(OOCCH3)CH2OH, CH3COOCH2CHOHCH2OH CH3COOH chiếm 10% tổng số mol hỗn hợp Đun nóng m gam hỗn hợp X với dung dịch NaOH vừa đủ, thu dung dịch chứa 20,5 gam natri axetat 0,604m gam glixerol Để đốt cháy m gam hỗn hợp X cần V lít O (đktc) Giá trị V gần A 25,3 B 24,6 C 24,9 D 25,5 Phân tích, hướng dẫn: n (OOCCH ) : a mol X goàm C3H5(OH) 3x ; x CH COOH : b mol b 0,604m 92a 0,1(a b) CH3COOH (ñktc) 0,25 CH COONa m 27,424 x 1,2783 b 0,02 BT E :8n n NaOH BTKL : m 10 20,5 0,604m 18b b CH3COOH n mC H (OH) n HOH a 0,18 (14 8x)n C3 2xH8 2xO3 x 4n n O2 O2 1,13mol VO2 25,3162 gaàn với giátrị25,3 Ví dụ 2: Đốt cháy 0,15 mol hỗn hợp X gồm metyl acrylat, etylen glicol, axetanđehit ancol metylic cần dùng a mol O2 Sản phẩm cháy dẫn qua 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch Ca(OH)2 dư vào phần nước lọc thu thêm 53,46 gam kết tủa Giá trị a ? A 0,215 B 0,625 C 0,455 D 0,375 Phân tích, hướng dẫn: Ta tiến hành làm sau : CH2 CHCOOCH3 X goàm C4H6O2 C4H2.2H2O CH2OHCH2OH C2H6O2 C2H2.2H2O C H 2.H2O CH3CHO C2H4O2 CHOH CHO CH X :C x H yH 2O H O 2 CO2 Ba(OH) BaCO3 : x mol O2 C H x yH O HO 2 Ba(HCO ) Ca(OH)2 CaCO : y mol 32 n x y 0,2 y 0,18 BaCO3 : y mol nCO2 0,38 Ba (OH) m kết tủa 0,38 x 0,38 0,15 100y 197y 53,46 BT electron:(4x 2)n x 0,02 4n n X 0,15 O2 O2 0,15 0,455mol Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol α-amino axit no, mạch hở A chứa nhóm – NH2 , nhóm –COOH 0,025 mol pentapeptit mạch hở cấu tạo từ A Đốt cháy hỗn hợp X cần a mol O2, sản phẩm cháy hấp thụ hết vào lít dung dịch NaOH 1,2M thu dung dịch Y Rót từ từ dung dịch chứa 0,8a mol HCl vào dung dịch Y thu 14,448 lít CO2 (đktc) Đốt 0,01a mol đipeptit mạch hở cấu tạo từ A cần V lít O2 (đktc) Giá trị V A 2,2491 B 2,5760 C 2,3520 D 2,7783 Phân tích, hướng dẫn: a mol O2 0,1mol CnH 2n 1O2N 0,025 mol (5C H n BT electron: 4nO CO ON 4HO) 2n ON n 2n Na2CO3 HCl: 0,8a mol n 2n 4a 0,225(6n 3) (*) NaCl :0,8amol CO 0,225nmol ON 0,225 mol C H 0,025n mol (6n 3)nC H NaOH a mol O2 CO 1,2 mol cho từtừ NaHCO NaHCO :(1,2 0,8a) mol 0,645mol 1,2 0,8a 0,645 0,225n (**) Từ(*),(**) suy ra:a 1,18125; n Đipeptit là(2C4H11O2N H2O) BT electron: 4nO 42n(2C H O N H O) nO 0,12403125mol 2,7783lít ? 2 0,01a Ví dụ 4: X, Y, Z, T peptit tạo α-amino axit no, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH có tổng số nguyên tử oxi 12 Đốt cháy 13,98 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T cần dùng 14,112 lít O (đktc) thu CO2, H2O, N2 Mặt khác, đun nóng 0,135 mol hỗn hợp E dung dịch NaOH (lấy dư 20% so với phản ứng), cô cạn dung dịch sau phản ứng thu lượng chất rắn khan A 31,5 gam B 24,51 gam C 36,05 gam Phân tích, hướng dẫn: O(X, Y , Z, T) D 25,84 gam 12 3(min) X, Y, Z, Y làcáđipeptit CnH2nO3N2 Trong phản ứng cháy, theo bảo toàn electron ta coù: 4n13,98(6n 6) 2,52 5,666 ON (6n 6)n n CH 14n 76 O n 2n 2 Trong phản ứng với NaOH, ta có: nNaOH pư 0,135.2 0,27; nNaOH bñ 0,27 0,27.20% 0,324nH2O 0,135 (14.5,666 76).0,135 0,324.40 0,135.18 31,5gam m chất rắn Ví dụ 5: X Y hai peptit tạo từ α-amino axit no, mạch hở, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH Đun nóng 0,1 mol hỗn hợp E chứa X, Y dung dịch NaOH (vừa đủ) Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu m gam muối khan Đốt cháy toàn lượng muối thu 0,2 mol Na 2CO3 hỗn hợp gồm CO2, H2O, N2 tổng khối lượng CO2 H2O 65,6 gam Mặt khác đốt cháy 1,51m gam hỗn hợp E cần dùng a mol O2, thu CO2, H2O N2 Giá trị a gần với A 2,5 B 1,5 C 3,5 D 3,0 Phân tích, hướng dẫn: n 2n NaOH 0,4; n Na2CO3 :n NaOH (X, Y ) 4X, Y làC H n Bản chất phản ứng: C H N4O5 4NaOH4C H n 2n mol : 0,4 0,1 CmH2m O2NNa(m 1)CO2 mH2O 0,5N2 m 2m 0,4 NO 2n O2NNa H2O 0,1 Na2CO3 O mol : m (CO , H O) 0,4 (m 1)0,4 0,4m 18.0,4m 65,6 44(m 1)0,4 m 3,35 n 13,4 BTKL :0,1.(14n 134) 0,4.40 0,4(14m 69) 0,1.18 Trong phản ứng đốt cháy E, theo bảo toàn electron, ta coù: (6n 12)n n(6n 12) 1,51.0,4(14m 69) 3,72 4n CH n NO O O 2 (14n 134) 3,5 2n Ví dụ 6: X peptit mạch hở cấu tạo từ axit glutamic α-amino axit Y no, mạch hở chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH Để tác dụng vừa đủ với 0,1 mol X cần 0,7 mol NaOH tạo thành hỗn hợp muối trung hồ Đốt 6,876 gam X cần 8,2656 lít O2 (đktc) Đốt m gam tetrapeptit mạch hở cấu tạo từ Y cần 20,16 lít O2 (đktc) Giá trị m A 24,60 B 18,12 C 15,34 D 13,80 Phân tích, hướng dẫn: HNC H (COOH)CO : 0,1a mol Quy đổi X thành hỗn hợp E goàm CH 0,2a 0,1b 0,7 n 2n Suy ra: 0,1a.129 0,1b.(14n 29) 0,1.18 ON : 0,1b mol; H O: 0,1mol 5,25.0,1a (1,5n 0.75).0,1b 6,876 0,369 0,2a 0,1b 0,7(a 3) a 2; b 3; n 1,1502a 1,5858b 0,5148nb 0,6642 Y làC5H11O2N Tetrapeptit tạo từY là(4C5H11O2N 3H2O) Theo BT electron ta coù: 108n 4n (4C H O N 3H O) 112 ? 1/30 m 13,8gam O 0,9 Lưu ý: BT electronsuy ra:nO2 đốt cháy E 5,25.0,1a (1,5n 0.75).0,1b Ví dụ 7: X, Y hợp chất hữu no, mạch hở, phân tử chứa loại nhóm chức; X, Y khác chức hóa học (MX < MY) Đốt cháy hồn tồn a mol X Y thu x mol CO2 y mol H2O với x = y + a Lấy 0,25 mol hỗn hợp E chứa X, Y tác dụng với AgNO3/NH3 dư thu 86,4 gam Ag Mặt khác, đun nóng 0,25 mol E với dung dịch NaOH dư sản phẩm thu chứa 15 gam hỗn hợp muối axit hữu no, đơn chức 7,6 gam ancol Z Đốt cháy hồn tồn 14,25 gam X cần dùng V lít O2 (đktc) Giá trị V A 21 lít B 25,2 lít C 23,52 lít D 26,88 Phân tích, hướng dẫn: a mol X x mol CO kX o kY 2(*) O2 , t (I) y mol H O a mol Y O X,Y :C H x a y a Ag :0,8mol AgNO3 / NH3 X, Y no, mạch hở 2a (II) to X, Y khác NaOH 0,25 mol to C H COONa Ancol x H 2x COONa C y 15 gam X : CnH2n (CHO)2 (I), (II) suy ra: Y : C 7,6 gam 2y OOCC H H COOC H x 2x m 2m y 2y Nếu chỉcóX tham gia phản ứng tráng gương n n 0,05 Ag n n 2n nY 0,2 (CHO)2 C H C M H m 8,42 (loaïi) (OH)2 m 2m 152 (OH) CH 0,05 m 2m Nếu cảX, Y tham gia phản ứng tráng gương Y làHCOOC H OOCC m n X nX 2nY n Y H 2m y n 2y n 0,25 n 0,8 n n HCOONa m HCOONa Y 0,1 C y H 2y 1COONa mC H y COONa 0,125 15 CH M m CH 2m m 2m 76n (OH) Y laøHOOCC3H6OOCCH3 X laøC4H8(CHO)2 nO 0,1 (OH) y 2y BT E : 30nC H (CHO) X 0,15 0,1 VO (đktc) 21lít 2 ? 0,9375 Lưu ý: Có(*) (k 1)nhchc nCO2 nH O Hiệu sáng kiến Trong trình giảng dạy, hướng dẫn học sinh làm tập theo bước trên, học sinh có học lực giỏi, em vận dụng tốt vào phân tích dấu hiệu toán, cách giải chi tiết nhanh, gọn đưa đáp án cho nhiều tập đề thi thử trường đề trung học phổ thông Quốc Gia năm trước III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Qua hệ thống lí thuyết số tập lĩnh vực nhỏ phương pháp bảo toàn electron hóa học chung hóa học hữu nói riêng Đối với học sinh có lực học khá, giỏi, nắm dấu hiệu, tìm đặc điểm chung toán để quy đổi tốn tổng qt giải tốt dạng tập Trên kinh nghiệm nhỏ tơi mà q trình giảng dạy tơi xây dựng nên, mong nhận đóng góp bạn đồng nghiệp để tơi dạy cho học sinh chuyên đề có hiệu Tôi xin chân thành cảm ơn Nông cống, ngày 17 tháng năm 2019 NGƯỜI THỰC HIỆN Đồng Khắc Hưng XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Nông Cống, ngày 17 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác ĐỒNG KHẮC HƯNG ... nghiên cứu: Một số kiến thức trọng tâm cách quy hỗn hợp tốn cơng thức chung, phương pháp trao đổi electron, quy toán tổng quát vận dụng phương pháp bảo toàn electron để giải toán Phương pháp nghiên... từ khó khăn cho việc vận dụng phương pháp bảo toàn electron toán hữu Nếu giải nhanh tốn hóa theo kiến thức thật nhiều thời gian Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Một số ví dụ tốn cụ thể Ví... thuyết chung phương pháp bảo toàn electron xây dựng hệ thống kiên thức, dấu hiệu nhận biết, vận dụng để giải tập khó đề thi II NỘI DUNG Cơ sở lý luận Đối với Phương trình đốt cháy hợp chất hữu dạng