SKKN rèn luyện kĩ năng biện luận lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ cho đội tuyển học sinh giỏi môn hóa học 9 huyện triệu sơn

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong năm gần đây, vấn đề dạy học nhà trường THCS bậc phụ huynh học sinh, nhà trường Phòng giáo dục đào tạo huyện Triệu Sơn đặc biệt quan tâm thước đo đánh giá cơng tác quản lí, cơng tác giáo dục đơn vị nhà trường Phịng giáo dục Giáo viên phân cơng giảng dạy có nhiều nỗ lực, cố gắng việc nghiên cứu, tìm giải pháp để hồn thành nhiệm vụ giao, nhờ chất lượng học sinh nhà trường năm qua cao Bộ mơn Hóa học THCS có mục đích trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức bản, bao gồm kiến thức cấu tạo chất, phân loại tính chất chất Việc nắm vững kiến thức góp phần nâng cao chất lượng đào tạo bậc THCS tảng để học sinh phát triển THPT chuẩn bị cho học sinh tham gia hoạt động lao động sản xuất sau Là giáo viên giảng dạy ôn luyện đội tuyển HSG cấp huyện cấp tỉnh mơn Hóa học THCS, qua khảo sát thực tế, thấy vấn đề bật học sinh lúng túng, vướng mắc làm cách mò mẫm giải dạng tốn biện luận lập CTPT nói chung biện luận lập CTPT hợp chất hữu nói riêng Đó nguyên nhân làm cho học sinh hứng thú học tập môn dẫn đến kết chưa đạt mong muốn Vậy làm để giúp học sinh giải toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu cách nhanh chóng, xác, khoa học phù hợp với đặc trưng môn? Từ trăn trở nghiên cứu, tìm tịi, tham khảo tài liệu, tham khảo kinh nghiệm đồng nghiệp áp dụng đề tài “Rèn luyện kĩ biện luận lập công thức phân tử hợp chất hữu cho đội tuyển học sinh Giỏi mơn Hóa học - Huyện Triệu Sơn” nhằm giúp em rèn luyện nâng cao kĩ việc giải dạng toán biện luận lập CTPT nói chung biện luận lập CTPT hợp chất hữu nói riêng 1.2 Mục đích nghiên cứu Thơng qua việc nghiên cứu đề tài nhằm giúp em học sinh THCS dễ dàng nhận dạng có phương pháp giải toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu Góp phần giúp em học sinh hồn thiện, nâng cao kĩ phương pháp giải tốn Hóa học Tạo say mê, hứng thú học tập môn cho học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống dạng tập biện luận lập CTPT hợp chất hữu mơn Hóa học bậc THCS 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận giảng dạy tập Hoá học nhà trường - Khảo sát thực trạng học sinh, đặc biệt đội tuyển HSG mơn Hóa cấp tỉnh - Đọc, sưu tầm, chọn lọc, phân loại tốn biện luận Hóa học - Trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp, bạn bè, rút đúc kinh nghiệm từ trình dạy học thân NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Bài tập Hố học phương tiện để dạy học sinh tập vận dụng kiến thức hoá học vào thực tế đời sống, sản xuất tập nghiên cứu khoa học; biến kiến thức tiếp thu thành kiến thức Qua việc giải tập kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo ngày hoàn thiện hơn, vững Bên cạnh tập Hố học cịn có tác dụng như: - Đào sâu, mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú, hấp dẫn - Ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức cách thuận lợi nhất, giúp học sinh hiểu sâu, nhớ lâu - Rèn luyện kĩ cần thiết Hố học, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh - Phát triển lực nhận thức, rèn trí thơng minh cho học sinh - Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong cho học sinh - Phát triển tư độc lập, sáng tạo học sinh - Bài tập hoá học phương tiện để kiểm tra, đánh giá mức độ tiếp thu kiến thức học sinh Trong hệ thống tập Hóa học, dạng tốn biện luận tìm CTPT hợp chất hữu phong phú đa dạng Về nguyên tắc để xác định CTPT hợp chất hữu phải tìm công thức đơn giản khối lượng mol phân tử hợp chất Có thể chia tập lập CTPT hợp chất hữu thành hai dạng bản: - Dạng 1: Bài toán lập CTPT biết: Thành phần (hoặc tỉ lệ %) khối lượng nguyên tố khối lượng mol; khối lượng (hoặc thể tích) sản phẩm…từ lập cơng thức đơn giản (CTĐGN), công thức nguyên (CTN) => CTPT - Dạng 2: Bài toán biện luận lập CTPT: Thường dạng toán cho biết thành phần (hoặc tỉ lệ %) khối lượng nguyên tố mà khối lượng mol, cho biết thành phần nguyên tố khối lượng mol; kiện cho không đủ để giải hệ phương trình (hoặc tốn có q nhiều khả xảy theo nhiều hướng khác nhau)…, khó tập dạng kiện thường thiếu không địi hỏi người giải phải sử dụng thuật tốn phức tạp, yêu cầu kiến thức tư Hóa học cao; học sinh khó thấy hết trường hợp xảy Để giải trường hợp bắt buộc học sinh phải biện luận Tùy đặc điểm tốn mà việc biện luận thực cách khác nhau, đòi hỏi người giải phải hiểu sâu sắc nhiều mặt kiện vấn đề nêu Trong trường hợp người giải phải khéo léo sử dụng sở biện luận thích hợp để giải Chẳng hạn: Tìm giới hạn ẩn (chặn chặn dưới), phải chia toán nhiều trường hợp để biện luận, loại trường hợp không phù hợp 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm a Thực trạng chung Khi chuẩn bị thực đề tài sáng kiến kinh nghiệm này, qua thực tế khảo sát (thông qua khảo sát chọn đội tuyển HSG cấp tỉnh đánh giá lực đội dự tuyển HSG cấp tỉnh) thấy lực giải tốn Hóa học hữu cơ, đặc biệt dạng toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu yếu Đa số học sinh cho tốn hóa hữu khó, em thường khơng có nhiều hứng thú phải làm dạng tốn Nhiều học sinh có tài liệu tham khảo tài liệu chưa phù hợp: Các tài liệu chủ yếu đưa toán nâng cao, việc phân loại phương pháp giải chưa rõ ràng; nội dung phương pháp giải tốn hóa học hữu thường phổ biến chương trình THPT Do học sinh lúng túng gặp toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu dạng: Có kiện không (ở dạng tổng quát), tốn có nhiều phản ứng, đề cho thiếu kiện, Trong thực tế, nhiều tác giả lựa chọn đề tài “Biện luận tìm cơng thức Hóa học” “Các phương pháp lập CTPT hợp chất hữu cơ”, làm đề tài sáng kiến kinh nghiệm khóa luận, luận văn tốt nghiệp Qua tham khảo thử áp dụng nhận thấy: Cách phân chia dạng tập tác giả tương đối thống nhất; nhiên, tập thường có độ khó cao, kiến thức rộng chưa phù hợp trình độ học sinh THCS xu hướng đề thi học sinh Giỏi cấp Tỉnh nên áp dụng đa số học sinh khó hiểu, khó tiếp thu Xuất phát từ thực tiễn nên tơi thiết nghĩ khơng phân dạng tập Hóa học nói chung tập biện luận tìm CTPT hợp chất hữu nói riêng cho học sinh bậc THCS, mà giáo viên hướng dẫn giải tập cách dàn trải khó thu kết cao Trên sở đó, mạnh dạn nghiên cứu thực đề tài để vừa đảm bảo kiến thức mơn, vừa kích thích khả tự học, sáng tạo, tích cực, tự giác học sinh để nâng cao chất lượng môn b Chất lượng học sinh qua khảo sát Kết khảo sát nhanh lực giải tốn hữu đội dự tuyển HSG mơn Hóa năm học 2018 – 2019 ngày 03/1/2019 sau: STT 10 11 12 Họ tên Nguyễn Minh Tâm Lương Tùng Chi Trần Lê Nam Sơn Nguyễn Ngọc Hải Lã Quang Vinh Phạm Thị Yến Nhi Hà Vũ Linh Nhi Lê Xuân Thắng Lê Quang Anh Nguyễn Văn Thiện Hà Hoàng Nam Bùi Văn Luân Học sinh trường THCS T.T Triệu Sơn T.T Triệu Sơn PT Triệu Sơn Hợp Lý T.T Triệu Sơn An Nông T.T Triệu Sơn PT Triệu Sơn PT Triệu Sơn Hợp Lý T.T Triệu Sơn Dân Lý Bài KS 03/1/2019 Ghi 5,5/10 5,25/10 5,0/10 5,0/10 4/10 4,75/10 4,5/10 4,5/10 4,25/10 4,5/10 4/10 4,5/10 13 14 15 16 17 Trần Thị Kh Linh Lê Đình Việt Lê Nguyên Q Huy Trịnh Thị Bảo Ngọc Trần Duy Lực Hợp Thành Thọ Vực Tân Ninh PT Triệu Sơn Thọ Ngọc 3,75/10 4,25/10 4,5/10 3,25/10 3/10 Qua kết khảo sát nhận thấy rằng: - Số lượng học sinh đạt điểm trung bình (từ 5,0 trở lên) thấp (23,5%) - Cách tiếp cận trình bày làm học sinh lúng túng Nhiều em chưa nắm vững kiến thức phần hóa hữu cơ, em đã học xong phần lí thuyết chung số dạng tập, 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề Theo kinh nghiệm cá nhân tôi, để học sinh giải tốt dạng tập biện luận tìm CTPT hợp chất hữu giáo viên cần khắc sâu cho học sinh số điểm sau đây: - Thứ nhất: Yêu cầu học sinh phải nắm vững nội dung như: Hóa trị nguyên tố; cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ; công thức tổng quát, đặc điểm cấu tạo phân tử, tính chất hóa học điều chế loại hợp chất hữu cơ,… - Thứ hai: Hướng dẫn để học sinh nhận dạng nắm vững bước để giải tốn biện luận tìm CTPT hợp chất hữu cơ,… Trong phạm vi nghiên cứu sáng kiến này, mạn phép trình bày kinh nghiệm rèn luyện kĩ biện luận tìm CTPT hợp chất hữu thơng qua dạng tốn Hóa học thường gặp bậc THCS Ở dạng có nêu nguyên tắc áp dụng, ví dụ minh họa tập vận dụng 2.3.1 Một số kiến thức trọng tâm, cần lưu ý: * Hóa trị liên kết hợp chất hữu Nguyên tố C H O N X (Cl, Br, I, …) Hóa trị IV I II III I * Công thức tổng quát chất hữu cơ: + Hiđrocacbon: CnH2n+2-2k (k = liên kết π + số vịng) - k = => Cơng thức dạng: CnH2n + (với n ≥ 1): ankan - k = => Công thức dạng: CnH2n (với n ≥ 2): anken xicloankan - k = => Công thức dạng: CnH2n-2 (với n ≥ 2): ankin ankađien - k = => Công thức dạng: CnH2n-6 (với n ≥ 6): aren + Hợp chất chứa nhóm chức: CnH2n+2-2k-a(A)a Với A nhóm chức hóa trị I như: -OH, -COOH, -NH2, … * Tính độ bất bão hịa + Độ bất bão hịa (tổng số liên kết đơi số vòng) phân tử CxHyOzNtXv xác định theo công thức: x +2−( y+v )+t S4 +2−S1+S3 k= = Trong đó: S4: Số nguyên tử nguyên tố có hóa trị IV S3: Số nguyên tử nguyên tố có hóa trị III S1: Số nguyên tử nguyên tố có hóa trị I Chú ý: Một liên kết ba coi hai liên kết đôi (k = 2) vịng no tương ứng liên kết đơi 2.2+2−4 Ví dụ: Hợp chất C2H4O2 có: k = * Quan hệ hóa trị số liên kết: ∑¿¿ hóa trị = = => ∑¿¿ (vòng + liên kết π) liên kết 3.4+8 Ví dụ: Trong cơng thức C3H8: Số liên kết = * Miền giá trị hợp chất: - Hợp chất dạng CxHy CxHyOz Điều kiện: - Hợp chất dạng CxHyOzNt Điều kiện: ∑¿¿ = 10 {x≥1;z≥1¿¿¿¿ y chẵn {x≥1;z≥1;t≥1¿¿¿¿ y chẵn - Hợp chất no: H ¿ (Vì CH4 hợp chất no bé nhất) - Hợp chất không no: H ¿ (Vì C2H2 hợp chất khơng no bé nhất) 2.3.2 Các dạng tập biện luận tìm CTPT hợp chất hữu thường gặp  Dạng 1: Biện luận tìm CTPT biết khối lượng mol (M) Bài tốn tổng qt: Hợp chất A(C,H,O,…) có MA= a (g/mol) Tìm CTPT A Phương pháp giải: Đây dạng toán tảng việc giải tốn hóa hữu cơ, việc rèn luyện khắc sâu cho em quan trọng + Với hợp chất có dạng CxHy CxHyOz - Lập công thức biểu diễn khối lượng mol hợp chất: 12x + y + 16z = a (*) Điều kiện: x ¿ ¿ ¿ ¿ 1; y 2x + 2; y chẵn; z - Xác định giá trị lớn (max) nhỏ (min) ẩn (theo kiện a−12 1−2 = a−14 1616đề):zmaxkhixmin=1vàymin=2=>x= - Biện luận theo z, từ zmin đến zmax (z nguyên, dương) => giá trị x, y => Công thức gốc hiđrocacbon Chú ý: Nếu MCxHy = q lấy q:12 => C = số nguyên H = số dư = phần thập phân.12 + Với hợp chất có dạng: CxHyNt CxHyOzNt - Lập công thức biểu diễn khối lượng mol hợp chất: M = 12x + y + 14t M = 12x + y + 16z + 14t Điều kiện: x, y, z, t ¿ N*; y, t lẻ chẵn y ¿ ¿ 2x + + t - Biện luận theo z t (z, t nguyên, dương) => giá trị x, y => Công thức gốc hiđrocacbon + Với hợp chất có dạng: CxHyOzXv (X halogen): Ta có: MA = 12x + y + 16z + MX.v Điều kiện: x, y, z, v ¿ N*; y, v lẻ chẵn ¿ y ¿ 2x + - v - Tương tự, ta biện luận theo z v (z, v nguyên, dương) => giá trị x, y => Công thức gốc hiđrocacbon Các ví dụ: Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu A CO2 H2O Biết dA/H = 22 Xác định CTPT A (Trích nguồn: https://www.youtube.com/watch?v=p9zgRvcdfOk) Hướng dẫn: ¿ ¿ Đặt CTTQ A CxHyOz Điều kiện: x 1; z chẵn Theo đề bài: MA = 12x + y + 16z = 22.2 = 44 (g/mol) 0; ¿ y ¿ 2x + y 44−14 {0;1} = 1,875 => z = Khi x = 1; y = => zmax = {x=3¿¿¿¿ => CTPT A C3H8 {x=2¿¿¿¿ => CTPT A là: C2H4O - Nếu z = => 12x + y = 44 => - Nếu z = => 12x + y = 28 => Ví dụ 2: Hợp chất X, Y, Z chứa nguyên tố (C,H,O), chứa loại nhóm chức có khối lượng mol Biết: 15 - m (g) X có số mol số mol m (g) khí metan - Chất X làm quỳ tím hóa đỏ - Chất Y tác dụng với Na không tác dụng với NaOH - Chất Z tác dụng với NaOH không tác dụng với Na Xác định CTPT viết CTCT X, Y, Z? (Trích nguồn: https://www.youtube.com/watch?v=p9zgRvcdfOk) Hướng dẫn: Đặt CTTQ chung X,Y,Z CxHyOz (Điều kiện: x y chẵn) ¿ 1; z ¿ 1; ¿ y ¿ 2x +2 15 Ta có: MX = MY = MZ = 16 = 60 (g/mol) => 12x + y + 16z = 60 60−12−2 Khi x = 1; y = => zmax = 16 = 2,975 => zmax = {1;2} {x=3¿¿¿¿ => CTPT C3H8O {x=2¿¿¿¿ => CTPT C2H4O2 - Nếu z = => 12x + y = 44 => - Nếu z = => 12x + y = 28 => Theo đề bài: X axit; Y ancol Z este nên CTCT: X: CH3COOH; Y: CH3 – CH2 – CH2 – OH CH3 – CH(OH) – CH3 Z: HCOOCH3 Ví dụ 3: Xác định CTPT hợp chất B, biết B chứa C, H, N có tỉ khối so với H2 36,5 (Trích nguồn: Ví dụ- trang 249 – Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường) Hướng dẫn: Đặt công thức tổng quát A CxHyNt (x, y, t B = 12x + y + 14t = 36,5.2 = 73 (1 ¿ Ta có: M N*) ¿ t ¿ 3) Vì 12x 14t chẵn nên y số lẻ => t phải số lẻ => t = t = - Với t = => 12x + y = 59 (1 ¿ x ¿ 4) => y = 59 – 12x ¿ 2x + => x ¿ Giá trị phù hợp là: x = y = 11 => Công thức B C4H11N - Với t = => 12x + y = 31 (1 ¿ x ¿ 2) Giá trị phù hợp là: x = y = => Cơng thức B C2H7N3 Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 3,24 gam hỗn hợp X gồm hai chất hữu A B khác dãy đồng đẳng, A B nguyên tử C, người ta thu H 2O 9,24 gam CO2 Biết tỉ khối X H2 13,5 Tìm CTPT A B (Trích nguồn: Bài 4- trang33- Phân dạng &Ph.pháp giải Hóa 11 (phần hữu cơ)-Đỗ Xuân Hưng) Hướng dẫn: CO 9,24 = 44 Ta có: n = 0,21 mol Khối lượng mol phân tử X: dX/H 3,24 = 13,5 => MX = 13,5.2 = 27 (g/mol) => nX = n 0,21 Số nguyên tử C trung bình: n CO2 = nX 27 = 0,12 mol = 0,12 = 1,75 => n1 = 1< n = 1,75 < n2 = Gọi a, b số mol A B Ta có: a+b n a+b nX = a + b = 0,12 (*) = = 1,7 (**) Từ (*) (**) ta được: a = 0,09 (mol) b = 0,03 (mol) Mặt khác: mX = mA + mB = 0,09.MA + 0,03.MB = 3,24 =>3MA+MB=108 =>MB=108–3MA>0=>MA A khơng có O A có ngun tử C (vì A B nguyên tử C) - Nếu A C2H2 (MA= 26) => MB = 30 (B CH2O) - Nếu A C2H4 (MA= 28) => MB = 24 (loại, khơng có cơng thức phù hợp) - Nếu A C2H6 (MA= 30) => MB = 18 (loại, khơng có cơng thức phù hợp) Vậy CTPT A C2H2 B CH2O Bài tập tương tự: Bài Lập công CTPT hidrocacbon A, biết tỉ khối A Heli 14 (Trích nguồn: Ví dụ 2- trang 116- Bài tập chuỗi phản ứng & lập công thức - Huỳnh Văn Út) Bài m (g) hidrocacbon A có thể tích với m (g) CO2 (ở điều kiện nhiệt độ áp suất) a Xác định CTPT A b Xác định CTPT hidrocacbon B biết hỗn hợp X chứa A B có tỉ khối etan 1, biết VA = VB (Trích nguồn: Ví dụ 5- trang 118- Bài tập chuỗi phản ứng & lập công thức - Huỳnh Văn Út) Bài Xác định CTPT hợp chất X, biết X chứa C, H, N có tỉ khối so với H2 29,5 (Trích nguồn: Bài tập 5- trang 257- Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường)  Dạng 2: Biện luận tìm CTPT biết tổng số liên kết phân tử Bài toán tổng quát: Phân tử A (chứa C, H, O,…) có tổng số liên kết a Tìm CTPT A (Có thể biết thêm số kiện: đồng đẳng, thể, kiểu liên kết, kiểu mạch, …) Phương pháp giải: Đây dạng tốn khơng phải khó, nhiên gặp dạng nên học sinh dễ lúng túng lần gặp, giáo viên cần lưu ý cho em ¿ ¿ ¿ ¿ - Đặt công thức tổng quát: CxHyOz => Điều kiện x 1; y 2x + 2; z - Áp dụng qui tắc: Tổng hóa trị = Số liên kết => 4.x + y + 2.z = 2.a (*) - Xác định giá trị nhỏ (min), lớn (max) ẩn (theo kiện đề bài) a−4.1−2 = a – Từ (*) suy ra: zmax xmin = ymin= => zmax = - Biện luận theo z, từ zmin đến zmax (z nguyên, dương) Lưu ý: Nếu biết hợp chất thuộc đồng đẳng viết CTTQ theo đồng đẳng Các ví dụ: Ví dụ 1: Ankan X có tổng số liên kết 16 Hợp chất Y gồm nguyên tố C, H, O có tổng số liên kết Xác định CTPT X, Y? (Trích nguồn: https://www.youtube.com/watch?v=p9zgRvcdfOk) Hướng dẫn: - Đặt cơng thức X là: CnH2n+2 (n ¿ 1) Ta có: Tổng hóa trị X = 4.n + 2.n + = 2.16 = 32 => n = => CTPT X là: C5H12 ¿ - Đặt công thức Y là: CxHyOz Điều kiện: x 1; z chẵn Ta có: Tổng hóa trị Y = 4.x + y + 2.z = 5.2 = 10 10−2−2.1 Khi ymin = 2; zmin = => xmax = ¿ 1; ¿ y ¿ 2x + y = 1,5 => x = (thỏa mãn) => y + 2z =6 - Nếu z = => y = => CTPT Y là: CH4O - Nếu z = => y = => CTPT Y là: CH2O2 Ví dụ 2: X, Y, Z hợp chất hữu cơ, phân tử chứa liên kết đơn X chứa nguyên tố C H Y chứa nguyên tố C,H,O Z chứa nguyên tố C,H,N Tổng số liên kết X,Y,Z là: ; ; Xác định CTPT viết CTCT X,Y,Z (Trích nguồn: Đề thi HSG mơn Hóa tỉnh Thanh Hóa năm 2016 - 2017) Hướng dẫn: - Tổng số liên kết X , Y, Z 9:8:9 Tổng hóa trị X,Y,Z 18:16:18 (Vì tổng hóa trị = Số liên kết) - Gọi CTHH X CxHy ta có: 4x + y = 18 Nghiệm phù hợp : x = 3, y = CTPT X C3H6 CTCT CH2 CH2 CH2 Gọi CTHH Y CaHbOc Ta có : 4a + b + 2c = 16 Nghiệm phù hợp là: a = 2, b = 6, c = => CTPT Y C2H6O CTCT : CH3 – CH2 – OH CH3 – O – CH3 - Gọi CTHH Z CmHnNt Ta có : 4m + n + 3t = 18 Nghiệm phù hợp là: m = 2, n= 7, t = CTPT Z : C2H7N CTCT : CH3 – CH2 – NH2 CH3 – NH – CH3 -  Dạng 3: Biện luận tìm CTPT biết cơng thức ngun cơng thức đơn giản Bài toán tổng quát: Hợp chất A có CTĐG: CxHyOz… Biết: loại chất, loại nhóm chức, tính chất hóa học,…Tìm CTPT A Phương pháp giải: Đây dạng toán thường phần cuối toán sau HS xác định thành phần nguyên tố tỉ lệ nguyên tử nguyên tố, việc rèn luyện khắc sâu dạng toán cho em quan trọng Giả sử hợp chất có C, H, O: - Cách 1: Phương pháp đồng thức (thường áp dụng cho hợp chất có nhóm chức) + Từ CTĐG: CxHyOz => Cơng thức nguyên: (CxHyOz)n CnxHnyOnz (n ¿ Z+) (1) (hoặc biến đổi thành dạng chung theo loại hợp chất đề cho) + Đưa thêm công thức phụ cho phù hợp với loại hợp chất đề cho: CmH2m+2-2k-a(A)a.(2) Trong đó: k = độ bất bão hòa gốc hiđrocacbon; A nhóm chức hóa trị I) - Đồng số nguyên tử C,H,O công thức (1) (2) => Lập phương trình tốn để giải (hoặc biện luận theo k n) - Cách 2: Tính theo độ bất bão hòa (k) - Xác định độ bất bão hòa hợp chất từ công thức nguyên: n x +2−n y +n t Công thức nguyên: (CxHyOzNt)n => k = - Biện luận theo độ bất bão hịa để tìm giá trị n thích hợp + Nếu biết giá trị thật k cho k = k(thật) => giải tìm n ¿ => giới hạn n + Nếu chưa biết giá trị thật k cho k + Nếu gốc hiđrocacbon, nhóm chức có độ bất bão hịa = k’ cho k > k’ => giới hạn n Độ bất bão hịa k(phân tử) = k(phần gốc hiđrocacbon) +k(phần nhóm chức) Chú ý: Nếu hiđrocacbon thường biện luận theo miền giá trị C,H Các ví dụ: Ví dụ 1: Biết công thức nguyên hiđrocacbon (C3H8)n Hãy xác định CTPT hiđrocacbon (Trích nguồn: Ví dụ 3- trang 96- Bài tập chuỗi phản ứng & lập công thức - Huỳnh Văn Út) Hướng dẫn: * Cách 1: Phương pháp giải theo quan hệ C H hiđrocacbon Từ công thức nguyên (C3H8)n, ta viết lại C3nH8n Điều kiện: 8n ¿ 3n.2 + => n ¿ => n =1 (vì n nguyên, dương) Vậy công thức phân tử hiđrocacbon C3H8 * Cách 2: Phương pháp sử dụng độ bất bão hịa Từ CTĐG X C3H8 => Cơng thức nguyên X: (C3H8)n hay C3nH8n n+2−8 n => Độ bất bão hòa là: k = =1–n Vậy công thức phân tử hiđrocacbon C3H8 ¿ => n ¿ => n = 10 - Chỉ sử dụng phương pháp trung bình chất hỗn hợp tham gia phản ứng với hiệu suất M - Nếu hợp chất hữu có < 26 => hỗn hợp có chất CH4 - Các chất hỗn hợp có số mol giá trị trung bình trung bình cộng giá trị tương ứng chất hỗn hợp: Giả sử hỗn hợp hai hiđrocacbon M1 (CnHm) M2 (CxHy) có số mol n+x m+ y M1+M2 n y M ; = Ta có: == = Các ví dụ Ví dụ 1: Đốt cháy hỗn hợp X gồm hidrocacbon thơm A, B có mạch nhánh no thu 9,814 lít CO2 (đktc) 4,68 gam H 2O Xác định CTPT có A B (biết n, m ≤ 10) Tính thể tích oxi (đktc) dùng để đốt cháy hết X (Trích nguồn: Ví dụ- trang 120- Bài tập chuỗi phản ứng & lập công thức - Huỳnh Văn Út) Hướng dẫn: Hidrocacbon thơm có nhánh no có công thức tổng quát: CnH2n-6 (n ≥ 7) Đặt công thức A là: CnH2n-6 với số mol a mol B là: CmH2m-6với số mol b mol (n, m ≥ 7) n n Công thức chung A B C PTHH: H2 n -6 -6 với số mol (a + b) mol 3n−3 O2 + 3n−3 (a + b) (a + b) = n (a + b) = 0,41 mol C (mol) Ta có: n CO2 n H2 ⃗ t n CO2 n (a + b) +( ( (1) n n - 3)H2O - 3)(a + b) = ( n - 3)(a + b) = 0,26 mol (2) 0,26 n−3 n Lấy (2) chia cho (1), ta được: n = 0,41 => = 8,2 => a + b = 0,41/8,2 = n 0,05 mol Vậy: ≤ n < = 8,2 < m ≤ 10 => n = ; m= 10 Ta có cặp nghiệm: - C7H8 C9H12: n CO2 = 7a + 9b = 0,41 a = 0,02 mol a + b = 0,05 b = 0,03 mol - C7H8 C10H14: n CO2 = 7a + 10b = 0,41 a = 0,03 mol n H2O - C8H10 C9H12: - C8H10 C10H14: n n CO2 a + b = 0,05 = 8a + 9b = 0,41 b = 0,02 mol a = 0,04 mol CO2 a + b = 0,05 = 8a + 10b = 0,41 b = 0,01 mol a = 0,045 mol 17 a + b = 0,05 b = 0,005 mol Ví dụ 2: Đốt cháy 6,72 lít hỗn hợp X (đktc) gồm hidrocacbon A, B thu 8,96 lít (đktc) CO2 gam H2O Xác định CTPT A, B thành phần hỗn hợp (Trích nguồn: Ví dụ- trang 121- Bài tập chuỗi phản ứng & lập công thức - Huỳnh Văn Út) Hướng dẫn: Đặt công thức A CxHy B Cx’Hy’ với số mol nA = a mol; nB = b mol (Ta có ẩn x, x’, y, y’, a, b mà có phương trình: 6,72; 8,96; – thiếu phương trình) x = nC ; y = nH Thay hidrocacbon hidrocacbon có cơng thức C x H y với số mol (a + b) mol x y x y y ⃗ C ( CO2 + Đặt PTHH: H x + + H2O )O2 t Ta có: n CO2 = => x < x < x’ x x 0,4 0.3 (a + b) = 0,4 mol với a + b = 0,03 mol => = = 1,33 => x < 1,33 < x’ Vậy x = => y Vậy A CH4 0,3 y y y 18 Tương tự: n H2O = (a + b) = = => = 3,33 = 0,5 mol Chỉ có CH4 có y = > 3,33, hidrocacbon B lại y’ < 3,33 => y’ (vì y’ phải chẵn) Với y’ = 2; x> 1,33 x’ => B C2H4 Thành phần hỗn hợp X: n CO2 = a.1 + b.2 = 0,4 a = 0,2 mol CH4 a + b = 0,3 b = 0,1 mol C2H2 Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai ankin (đều chất khí điều kiện thường) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp M cần dùng vừa đủ 14,56 lít O2 (đktc), thu a gam CO2 5,4 gam H2O a Tính giá trị củ m a b Xác định CTPT ankin (Trích nguồn: Ví dụ 2- trang 255- Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường) Hướng dẫn: 14,56 5,4 a n O2 = 22,4 = 0,65 mol, n H2O = 18 = 0,3 mol Theo đinh luật bảo toàn nguyên tố O: 0,3 = 0,5 mol => a = 0,5.44 = 22 gam CO O HO n = n - n = 0,65 - Theo định luật bảo toàn khối lượng: m=m CO2 +m H2O -m O2 = 22 + 5,4 – 32.0,65 = 6,6 gam b n 2n−2 Đặt công thức chung ankin C H 3n−1 PTHH: C n H 2n−2 + O2 ⃗ (n ¿ 2) n t CO2 + ( n−1 )H2O 18 n CO 0,5 n n −n = 0,5−0,3 = 2,5 => n1 = < n = 2,5 < n2 ¿ CO2 H2 O => = - Với n1 = n2 = => CTPT ankin là: C2H2 C3H4 - Với n1 = n2 = => CTPT ankin là: C2H2 C4H6 Bài tập tương tự Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon đồng đẳng kế tiếp, cần dùng vừa đủ 15,68 lít O (đktc) Hấp thụ tồn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2, thu 59,1 gam kết tủa dung dịch có khối lượng giảm 30,5 gam a Tính giá trị m b Xác định CTPT viết CTCT có hidrocacbon X (Trích nguồn: Ví dụ 3- trang 256- Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường) Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon, thu 7,28 lít CO2 (đktc) 8,55 gam nước Xác định CTPT hai hidrocacbon (Trích nguồn: Ví dụ 4- trang 256- Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường) Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A hợp chất hữu ¿ B có cơng thức CxHyOz (x 2), cần dùng vừa đủ 14,56 lít O2 (đktc), thu 8,96 lít CO2 (đktc) 9,9 gam H2O Xác định CTPT A B (Trích nguồn: Bài 12- trang 258- Các chuyên đề BD HSG PGS.TS Nguyễn Xuân Trường) Kinh nghiệm phần nhỏ hệ thống kiến thức tập Hóa học q trình ôn luyện HSG cấp THCS Để nâng cao chất lượng đội tuyển HSG mơn Hóa học cịn phải rèn luyện cho học sinh nhiều kĩ phương pháp khác Tuy nhiên, muốn làm tập phải yêu cầu học sinh phải nắm vững kiến thức Nếu không xác định rõ chất tốn chắn khơng có lời giải hay kết tốn Như vậy, nhiệm vụ giáo viên không tạo hội cho học sinh rèn luyện kĩ biện luận lập CTPT hợp chất hữu mà phải xây dựng tảng kiến thức vững chắc, hướng dẫn em biết kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức kĩ Hóa học với tư Toán học 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Để áp dụng SKKN vào công việc giảng dạy đạt hiệu cao nhất, giáo giảng dạy cần lưu ý: - Phải chuẩn bị thật kĩ nội dung cho dạng tập cần truyền đạt cho học sinh Xây dựng nguyên tắc phương pháp giải dạng tốn - Tiến trình bồi dưỡng kĩ biện luận lập CTPT hợp chất hữu cần thực theo hướng đảm bảo tính kế thừa phát triển vững Đối với cá nhân, thường bắt đầu dạng tập từ tập tổng quát, nêu vấn đề chính, hướng dẫn phân tích đề cách tỉ mỉ để học sinh xác định hướng giải tự giải Từ em rút phương pháp chung để giải toán dạng, sau 19 tổ chức cho học sinh giải tập mẫu, tập tương tự tập mẫu, tập nâng cao cuối tập tổng hợp - Ở dạng toán đưa nguyên tắc phương pháp giải nhằm giúp em dễ nhận dạng dạng tập, từ vận dụng kiến thức, kĩ cách xác; hạn chế nhầm lẫn xảy tư cách giải học sinh - Sau dạng tập trọng đến công tác kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa điều chỉnh rút kinh nghiệm khắc sâu sai sót mà học sinh thường mắc phải Sáng kiến áp dụng việc ôn luyện đội tuyển học sinh Giỏi cấp tỉnh năm học 2018 - 2019 Kết thu khả quan: đa số học sinh khơng cịn lúng túng giải tập dạng này, em có hứng thú việc giải tập, em cịn có cách suy luận nhanh lôgic, Qua áp dụng thực tế cho đội tuyển HSG cấp tỉnh năm học 2018 – 2019 cho thấy kết cụ thể sau: STT Họ tên 10 11 12 13 14 15 16 17 Nguyễn Minh Tâm Lương Tùng Chi Trần Lê Nam Sơn Nguyễn Ngọc Hải Lã Quang Vinh Phạm Thị Yến Nhi Hà Vũ Linh Nhi Lê Xuân Thắng Lê Quang Anh Nguyễn Văn Thiện Hà Hoàng Nam Bùi Văn Luân Trần Thị Kh Linh Lê Đình Việt Lê Nguyên Q Huy Trịnh Thị Bảo Ngọc Trần Duy Lực Bài KS Bài KS Bài KS Ghi Học sinh trường THCS 03/1/2019 12/1/2019 19/1/2019 T.T Triệu Sơn 5,5/10 7,5/10 9/10 T.T Triệu Sơn 5,25/10 6,75/10 8,25/10 PT Triệu Sơn 5,0/10 6,5/10 8,25/10 Hợp Lý 5,0/10 6,75/10 8,25/10 T.T Triệu Sơn 4/10 5,5/10 6/10 An Nông 4,75/10 6/10 7,25/10 T.T Triệu Sơn 4,5/10 6/10 7/10 PT Triệu Sơn 4,5/10 6,5/10 7,5/10 PT Triệu Sơn 4,25/10 6,5/10 7,25/10 Hợp Lý 4,5/10 6,5/10 7/10 T.T Triệu Sơn 4/10 5,25/10 6/10 Dân Lý 4,5/10 6/10 6,5/10 Hợp Thành 3,75/10 5,5/10 5,25/10 Thọ Vực 4,25/10 6/10 6,75/10 Tân Ninh 4,5/10 6,25/10 7,25/10 PT Triệu Sơn 3,25/10 4,5/10 5,5/10 Thọ Ngọc 3/10 4,25/10 5,5/10 Qua khảo sát nhanh, với mức độ kiến thức tăng dần, nhận thấy cách nắm bắt giải vấn đề em nâng lên rõ rệt, học sinh nắm điểm mấu chốt kĩ giải tập Hóa học nhiều góc độ khác nhau, đặc biệt học sinh hình thành kĩ nhận dạng giải tập 20 Tuy nhiên việc áp dụng nội dung SKKN tùy thuộc vào giai đoạn bồi dưỡng học sinh: Giai đoạn đầu, học sinh tiếp cận với Hóa hữu tơi yêu cầu em rèn luyện toán dạng (Biện luận tìm CTPT biết khối lượng mol) dạng (Biện luận lập CTPT biết tổng số liên kết phân tử ) Sau học sinh nắm bắt đầy đủ kiến thức loại hợp chất hữu chương trình THCS tơi rèn luyện kĩ giải tốn dạng ( Biện luận tìm CTPT biết công thức nguyên công thức đơn giản nhất) dạng (Biện luận tìm CTPT hai hay nhiều hợp chất hữu hỗn hợp) Bắt đầu thường dạng tập tổng quát, đến tập nâng cao để học sinh hình thành kĩ cách đầy đủ Qua em tích cực chủ động việc tham gia hoạt động tìm kiếm xác định hướng giải cho tập Từ chỗ lúng túng gặp dạng toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu cơ, đến em đội tuyển học sinh Giỏi tự tin hơn, biết vận dụng nguyên tắc, phương pháp kĩ bồi dưỡng để giải thành thạo tập Hóa học có độ khó tính phức tạp cao Đặc biệt, số em có kĩ giải dạng tập Hóa học cách sáng tạo, ngắn gọn dễ hiểu em: Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Ngọc Hải, Lương Tùng Chi, Trần Lê Nam Sơn, … KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Qua thời gian nghiên cứu thử nghiệm sáng kiến này, đạt kết định việc nâng cao chất lượng học sinh ôn luyện đội tuyển học sinh Giỏi mơn Hóa học: học sinh biết phân dạng tập; trình bày nội dung kiến thức rõ ràng, đầy đủ tỉ mỉ hơn; tiếp thu, ghi nhớ học tập cách chủ động, tích cực quan tạo cho em sáng tạo, hứng thú cao học tập Tuy nhiên trình áp dụng cần phải biết vận dụng kĩ cách hợp lí, sáng tạo; phải hướng dẫn học sinh cách tiếp cận dạng tập, không nên áp đặt có tốn có nhiều phương pháp cách giải khác Giáo viên cần tích cực động viên học sinh chủ động tìm tịi xem tài liệu giáo viên mang tính chất tham khảo Do kinh nghiệm giảng dạy chưa nhiều, kiến thức chun mơn có hạn, thời gian dành cho cơng tác bồi dưỡng giúp đỡ đối tượng học sinh ôn tập Đội tuyển học sinh giỏi không nhiều Bên cạnh đó, thời gian nghiên cứu thực vận dụng sáng kiến tài chưa nhiều nên khơng tránh thiếu sót, khiếm khuyết Bản thân tơi mong đóng góp ý kiến bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Ý kiến đề xuất 21 Như nêu trên, việc nâng cao chất lượng học sinh nói chung chất lượng ơn luyện đội tuyển học sinh Giỏi nói riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đối tượng học sinh; quan tâm gia đình, nhà trường xã hội; trình độ chuyên môn, nghiệp vụ, nỗ lực nhiết huyết giáo viên, hỗ trợ môn học khác; Do để có kết tốt việc nâng cao chất lượng môn chất lượng đội tuyển học sinh Giỏi cần quan tâm động viên, tạo điều kiện UBND huyện, phòng GD&ĐT, nhà trường bậc phụ huynh học sinh để giáo viên học sinh có đủ điều kiện thời gian, sở vật hoàn thành tốt nhiệm vụ nhà trường giao XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết SKKN Trần Thanh Tuấn Hà Văn Minh 22 ... Văn Luân Học sinh trường THCS T.T Triệu Sơn T.T Triệu Sơn PT Triệu Sơn Hợp Lý T.T Triệu Sơn An Nông T.T Triệu Sơn PT Triệu Sơn PT Triệu Sơn Hợp Lý T.T Triệu Sơn Dân Lý Bài KS 03/1/20 19 Ghi 5,5/10... chọn đội tuyển HSG cấp tỉnh đánh giá lực đội dự tuyển HSG cấp tỉnh) tơi thấy lực giải tốn Hóa học hữu cơ, đặc biệt dạng toán biện luận lập CTPT hợp chất hữu yếu Đa số học sinh cho tốn hóa hữu. .. trị nguyên tố; cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ; công thức tổng quát, đặc điểm cấu tạo phân tử, tính chất hóa học điều chế loại hợp chất hữu cơ, … - Thứ hai: Hướng dẫn để học sinh nhận dạng nắm vững