SKKN hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh bài tập phản ứng cộng của hiđrocacbon không no, mạch hở dựa vào phương pháp

112Equation Chapter Section SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT TỐNG DUY TÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 GIẢI NHANH BÀI TẬP PHẢN ỨNG CỘNG CỦA HIĐRO CACBON KHÔNG NO, MẠCH HỞ DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN SỐ MOL LIÊN KẾT PI Người thực hiện: Trịnh Thị Hồng Chức vụ: Giáo viên Sáng kiến kinh nghiệm thuộc môn : Hóa Học THANH HĨA NĂM 2019 MỤC LỤC Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận đề tài 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng nghiên cứu .4 2.3 Các giải pháp để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 18 Đề xuất kiến nghị 19 3.1 Đề xuất 19 3.2 Kiến nghị 20 Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài Hóa học mơn khoa học quan trọng nhà trường phổ thông Môn hóa học cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông thiết thực hóa học, giáo viên mơn hóa học cần hình thành em có kĩ bản, thói quen học tập, làm việc khoa học làm tảng cho việc giáo dục xã hội chủ nghĩa Phát triển em tư sáng tạo, lực hành động, có đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, xác, yêu chân lí khoa học, có ý thức trách nhiệm với thân, gia đình xã hội, hịa nhập với mơi trường thiên nhiên chuẩn bị cho học sinh học lên vào sống lao động Trong năm gần kì thi trung học phổ thơng quốc gia có nhiều thay đổi, thời gian làm cho câu trả lời trắc nghiệm rút ngắn so với trước đây, mặt khác mơn hố học nội dung thi khơng gói gọn chương trình lớp 12 mà cịn trải dài xuống chương trình lớp 11 lớp 10 Điều gây nhiều khó khăn cho em ơn tập.Vì muốn đạt kết cao mơn hố học học sinh phải nắm vững phương phương pháp giải nhanh toán hoá học đặc biệt phương pháp bảo tồn hố học Qua năm giảng dạy tơi nhận thấy rằng, khả giải tốn Hóa học em học sinh hạn chế, đặc biệt giải tốn Hóa học Hữu phản ứng hố học hữu thường xảy khơng theo hướng định khơng hồn tồn Trong dạng tập phản ứng cộng hiđrocacbon không no, mạch hở ví dụ Khi giải tập dạng học sinh thường giải dài dòng, nặng nề mặt viết phương trình, đặt ẩn số tốn học khơng cần thiết, chí khơng giải q nhiều ẩn số khơng có phương hướng giải Nguyên nhân học sinh chưa tìm hiểu rõ, chưa nắm vững phương pháp giải hợp lý cho dạng tập Phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi phương pháp lạ lẫm với nhiều học sinh, nhiên nắm vững phương pháp em chinh phục nhiều tập khó hiđrocacbon khơng no đề thi Hiện chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu, bàn sâu phương pháp giải Điều gây khó khăn, lúng túng cho việc dạy học giáo viên học sinh Vì lựa chọn đề tài : “Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh tập phản ứng cộng hiđrocacbon không no, mạch hở dựa vào phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi ” với mong muốn giúp giáo viên có thêm tài liệu q trình giảng dạy đồng thời giúp em học sinh có phương pháp để giải nhanh tập hiđrocacbon không no, đạt kết cao kì thi 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài: - Mục đích tơi nghiên cứu đề tài là: Nâng cao chất lượng hiệu dạy – học hóa học Giúp cho học sinh nắm phương pháp làm nhanh dạng tập phản ứng cộng hidrocacbon không no, mạch hở theo phương pháp bảo tồn số mol liên kết pi Từ rút ngắn thời gian làm đạt kết cao kiểm tra kì thi Đồng thời phát huy tính tích cực, chủ động tạo hứng thú cho học sinh học tập đặc biệt giải tập hóa học mà trước em gặp nhiều lúng túng Với thân bạn đồng nghiệp : Đây tài liệu cần thiết cho việc ôn thi học sinh giỏi ôn thi trung học phổ thông quốc gia Nâng cao hiệu giảng dạy, không nghừng học hỏi, trau dồi kiến thức chuyên mơn, cập nhật phương pháp giải tốn hố học mới, phù hợp với phương pháp thi trắc nghiệm kì thi trung học phổ thơng quốc gia 1.3 Đối tượng nghiên cứu Về nguyên tắc, muốn giải nhanh xác tốn hóa học thiết học sinh phải hiểu sâu sắc nội dung đặc điểm tốn Nắm vững mối quan hệ lượng chất tính chất chất, viết phương trình phản ứng xảy Thực tế có nhiều toán phức tạp: kiện đề cho dạng tổng quát không rõ, thiếu nhiều kiện…tưởng chừng không giải Muốn giải xác nhanh chóng tốn loại phải chọn phương pháp phù hợp (phương pháp giải thơng minh) Vì học sinh phải biết nhận dạng tập, xác định hướng giải phù hợp với tập ? Đây khâu quan trọng trình giải tập Để làm điều học sinh đọc kĩ bài, tóm tắt đầu theo sơ đồ tư duy: điều biết, điều chưa biết, sử dụng phương pháp nhanh hiệu nhất.Trong phạm vi đề tài khai thác định luật bảo toàn số mol liên kết pi phản ứng cộng hirdo, cộng brom vào hidrocacbon không no, mạch hở, giúp em nhận dạng tập, phân tích bước để tìm phương pháp giải, đồng thời đưa tập tương tự để em vận dụng 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để hồn thành tốt đề tài này, tơi vận dụng phương pháp nghiên cứu khoa học như: - Phân tích lí thuyết, điều tra bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm sử dụng số phương pháp thống kê tốn học việc phân tích kết thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết: Nghiên cứu kĩ SGK hóa học 11 sách nâng cao phương pháp giải tập, tham khảo tài liệu biên soạn phân tích, hệ thống dạng tốn hóa học theo nội dung đề Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận - Liên kết hoá học thường gặp phân tử hợp chất hữu liên kết cộng hoá trị Liên kết cộng hoá trị chia thành hai loại: Liên kết xich ma (σ) liên kết pi( π ) - Sự tổ hợp liên kết σ với liên kết π tạo thành liên kết đôi liên kết ba - Liên kết đôi gồm liên kết σ liên kết π Liên kết π bền liên kết σ nên dễ bị đứt phản ứng hoá học - Liên kết ba gồm liên kết xich ma (σ) hai liên kết pi (π) - Hiđrocacbon khơng no hiđrocacbon phân tử có liên kết đôi C = C liên kết ba C ≡ C hai loại liên kết Tính chất hố học hiđrocacbon khơng no dễ tham gia phản ứng cộng để phá vỡ liên kết pi ( ) bền Trong giới hạn đề tài đề cập đến phản ứng cộng hiđro, cộng Br2 vào liên kết hiđrocacbon không no, mạch hở - Đối với hiđrocacbon mạch hở số liên kết pi ( ) tính theo cơng thức : Công thức tổng quát: CxHy số liên kết (k) k 2x2y k = hiđrocacbon có liên kết đơn , mạch hở k= hiđrocacbon liên kết đơi có vịng no k= hiđro có liên kết đơi (x 3) có liên kết ba (x 2) vịng khơng no có liên kết đơi (x 3) k = hiđrocacbon có nhân thơm phân tử Ta coi số mol liên kết pi( ) tính = số mol phân tử x số liên kết Ví dụ : có a mol CnH2n+2-2k số mol liên kết = a.k - Khi có mặt chất xúc tác Ni, Pd, Pt, nhiệt độ thích hợp hiđrocacbon khơng no, mạch hở cộng hiđro vào liên kết xúc tác, t ( số liên kết = k) CnH2n+2- 2k + k H2CnH2n+ Nhận xét: Ta nhận thấy số mol liên kết số mol H2 phản ứng phaûn öùng nH n =k k H C n → 2n+2-2k n nC H n = 2n+2-2k =n H phản ứng (1) p - Trong phản ứng hiđrocacbon khơng no, mạch hở : CnH2n+2- 2k + k Br2CnH2n+2-2kBr2k n phản ứng =k Þ k.n Br n =n CnH2n+2-2k cộng brom =n Br2 phản ứng p( hiđrocacbon) 2n+2-2k C H n Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X ( gồm hiđrocacbon không no, mạch hở H2) Nung nóng X bình kín có xúc tác Ni Sau thời gian thu hỗn hợp Y (đã biết MY) Dẫn Y qua dung dịch Brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp Z Tính số mol brom phản ứng Ni ,t Hỗn hợp khí X Hiđrocacbon không no dd Br2 hiđrocacbon no hỗn hợp Y hỗn hợp Z Hiđrocacbon không no, mạch hở H H2 - Khi ta có: Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng ln giảm (nY < nX) số mol khí H2 phản ứng nH2phản ứng * Trong đó: hợp Y n p(X ®Y ) =n - n X Y = n p(X ®Y ) số mol liên kết pi từ hỗn hợp X chuyển sang hỗn Khi cho hỗn hợp Y phản ứng với dung dịch brom : n Br2phản ứng =n p(Y ) Theo định luật bảo toàn số mol liên kết pi ta có: =n k.nC H n π π Hay n (X) = n (Y) + +n H phản ứng 2n+2-2k n p(X ®Y ) = =n Br phản ứng p(X) n H2phản ứng + n Br2phản ứng 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Bài toán phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon khơng no, mạch hở thường xảy khơng hồn toàn Ban đầu đọc tập dạng này, ta nghĩ đến việc viết phương trình phản ứng, xác định số mol chất sau phản ứng giai đoạn Khi lúng túng việc xác định sản phẩm lập cách giải Vì đa số em ngại gặp dạng tốn phản ứng cộng khơng hồn tồn hiđrocacbon khơng no, mạch hở Trong thực tế trình thực phản ứng no hóa hiđrocacbon hay nói cách khác phá vỡ hết liên kết π hiđrocacbon Do đó, cần quan tâm đến số mol π hiđrocacbon để từ giải vấn đề tốn u cầu Khó khăn lớn dạy cho học sinh tập dạng làm cho em hiểu chất hóa học q trình phản ứng tính số mol π chất ban đầu, từ tìm mối quan hệ số mol π chất ban đầu với số mol H2 Br2 phản ứng Ngoài cần phải kết hợp định luật bảo toàn khối lượng để giải dạng tập Trong năm gần đây, tập phản ứng cộng hiđrocacbon không no, mạch hở thường xuất đề thi trung học phổ thông quốc gia Bộ giáo dục đào tạo số đề thi học sinh giỏi, học sinh thường gặp khó khăn giải chúng Các tập dạng chưa có tài liệu hệ thống lại đầy đủ thành dạng chưa nêu phương pháp chung để giải Vì vậy, việc sưu tầm sau cung cấp cho học sinh tập dạng phương pháp giải nhanh quan trọng cần thiết 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Tôi sưu tầm tập dạng đề thi học sinh giỏi, đề thi Trung học phổ thông quốc gia đề thi thử trường THPT giải rút phương pháp giải nhanh Tôi áp dụng vào thực hành giảng dạy cho học sinh khá, giỏi, ôn thi trung học phổ thông quốc gia, nhận thấy em tiếp thu tốt giải nhanh tập tương tự Các ví dụ tơi đưa đề tài xắp xếp theo mức độ từ dễ đến khó theo mức độ tăng dần kĩ giải tập,khai thác tập nhiều góc độ khác với cách hỏi khác 2.3.1 Dấu hiệu nhận biết tập áp dụng phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi phương pháp giải chúng Bài tập tổng quát: Cho hỗn hợp X gồm a mol hiđrocacbon không no, mạch hở A b mol H2 Nung nóng X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y ( biết My ) Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch Brom dư, sau phản ứng xảy hoàn tồn thu hỗn hợp Z Tính khối lượng brom tham gia phản ứng Hướng dẫn giải: Sơ đồ tốn: Ni,t Hỗn hợp X Hiđrocacbon không no, mạch hở H Hiđrocacbon không no dd Br2 hiđrocacbon no hỗn hợp Y hỗn hợp Z H2 - Nhận dạng toán: Đây dạng tập phản ứng cộng hiđrocacbon không no, mạch hở với H2 thu hỗn hợp Y (chứa hiđrocacbon không no, hiđrocacbon no ) Cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch Brom dư thu hỗn hợp Z Ta tiến hành giải nhanh toán theo bước: Bước 1: - Gọi x số mol liên kết pi ( π ) hiđrocacbon không no A Gọi k số liên kết π có phân tử hiđrocacbon khơng no A Ta có: n (X) = x k = n Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: Bước 2: π π (ban đầu) mX = mY = a.MA + 2b Þ nY = mY / MY Tính độ giảm số mol hỗn hợp Y so với hỗn hợp X : n =y n X – n = H2 phản ứng + Số mol liên kết π bị đứt phản ứng với H2 = số mol H2 phản ứng = y π (X→Y) n Hay : n = H2 phản ứng Y Bước 3: Khi cho hỗn hợp Y phản ứng với dung dịch brom : Số mol brom tác dụng với Y số mol π lại = x – y n =n Br phản ứng p(Y ) Theo định luật bảo toàn số mol liên kết n π (X) = n π p(X ®Y ) + n (Y) = π ta có: n + H2phản ứng Như ta phải xác định số mol liên kết π n Br2phản ứng ban đầu, số mol hiđro phản ứng từ suy số mol Br2 phản ứng 2.3.2 Bài tập vận dụng: Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H2 0,15 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 12 gam gam Hướng dẫn giải: B 24 gam C gam D 16 = 0,6 + 0,15 52 = gam Theo đề ta ta có: mX Theo định luật bảo toàn khối lượng : mX = mY = gam Mặt khác MY = 10 = 20 đvC ≡  nY = 9/20 = 0,45 mol (*) Cách 1: - Gọi x số mol vinylaxetilen CH C–CH=CH2 ( C4H4) tham gia phản ứng (0 < x 0,15 ) a 3) ≤ ≤ Ni,t Phng trỡnh phn ng xy ra: ắắắđ C4H4 + a H2 C4H4+ 2a Ban đầu 0,15 0,6 - Gọi a số liê n kế t pi ( π ) bị đứt sau phản với hiđro ( Phản ứng x ax x Sau phản ứng 0,15 – x 0,6 – ax x Số mol hỗn hợp Y là: nY = (0,15 – x) + (0,6 – ax) + x = 0,75 - ax Theo (*) ta có: 0,75 – ax = 0,45 Þ ax = 0,3 Khi cho hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch brom dư : CH C – CH = CH2 (dư) + Br2 ® CHBr2 -CBr2 – CHBr - CH2Br ≡ 0,15 – x 3.( 0,1 – x) ® C4H4+2a + (3- a) Br2 x x (3- a) C4H4+ 2aBr6- 2a Vậy số mol Brom tham gia phản ứng là: n Br2 = 3(0,15 – x) + x(3- a) = 0,45 – ax = 0,45 - 0,3 = 0,15 (mol) Khối lượng brrom tham gia phản ứng là: 0,15 x 160 = 24 (gam) Þ Chọn đáp án B Cách 2: - Nhận dạng tập: Đây tập có dạng: Ni,t Hỗn hợp X Hiđrocacbon không no, mạch hở H Hiđrocacbon không no dd Br2 hiđrocacbon no hỗn hợp Y hỗn hợp Z H2 Với dạng tập ta giải theo phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi: - nX = 0,6 + 0,15 = 0,75 mol Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có : mX = mY = 0,6 + 0,15 52 = gam  nY = 9/20 = 0,45 mol p (phản ứng) = n n = nX - nY - Trong phân tử vinylaxetilen CH ≡C – CH = CH2 mol liên kết π vinylaxetilen là: n π (ban đầu) = n π = 0,75 – 0,45 = 0,3 mol H phản ứng (vinylaxeyilen ) = nvinylaxetilen có liên kết π Số = 0,15 = 0,45 mol - Khi cho hỗn hợp Y phản ứng xới dung dịch brom dư, số mol mol liên kết n =n π phản ứng với brom số mol Br2 tham gia phản ứng : Br phản ứng p(Y ) Mặt khác: Þ n n =n Br2phản ứng Hay p(Y ) n Br2phản ứng H2phản ứng + n Br2phản ứng = nliên kết p ban đầu = nliên kết = p ban đầu nH phản ứng 0,45 – 0,3 = 0,15 mol Khối lượng Br2 tham gia phản ứng là: 0,15 160 = 24 gam Þ Chọn đáp án B  Nhận xét: - Khi gặp tập dạng học sinh thường nghĩ đến việc viết phương trình phản ứng, xác định số mol chất sau phản ứng giai đoạn Tuy nhiên việc xác định số mol chất sản phẩm phản ứng hiđro vinylaxetilen khó khăn , em lúng túng hầu hết phương hướng giải - Cách giải thứ đòi hỏi em phải có kĩ viết phương trình hố học cân phản ứng hố học xác đồng thời phải tính số mol chất phản ứng theo phương trình Vì cách giải em dễ sai sót - Cách giải thứ hai : học sinh cần xét số mol liên kết π ban đầu, số mol liên kết pi phản ứng với H2 (chính số mol H2 phản ứng) từ suy số mol liên kết π cịn lại hỗn hợp Y Với cách giải rèn luyện cho em tư khái quát hố phát chất vấn đề tồn q trình: Đó thực tế q trình phá vỡ liên kết pi hiđrocacbon Các em viết phương trình, kĩ thuật tính tốn đơn giản đặc biệt rút ngắn thời gian Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 0,1 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với khơng khí Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là: A 32 gam gam Hướng dẫn giải: B gam C 3,2gam D 16,0 π Số ` Trong phân tử vinylaxetilen CH ≡C – CH = CH2 có liên kết mol liên kết π vinylaxetilen là: nπ (ban đầu) = nπ (vinylaxeyilen ) = nvinylaxetilen = 0,1 = 0,3 mol Số mol hỗn hợp X là: nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol hoàn toàn thu hỗn hợp khí Y 24 gam kết tủa Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với mol Br2 dung dịch? A 0,10 mol B 0,20 mol C 0,25 mol Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng CH D 0,15 mol Y C HC H Br CH Ni,t X CH AgNO 2 NH3 C H C2Ag2 H 2 H2 C2H2 H Br2 Theo đề bài: Số mol hỗn hợp ban đầu là: 0,35 + 0,65 = mol Khối lượng hỗn hợp ban đầu : 0,35 26 + 0,65 = 10,4 gam Mối phân tử C2H2 cứa liên kết π nên số mol liên kết π hỗn hợp ban p đầu là: = 0,35 = 0,7 mol nliên kết ban đầu n = = 16 đvc M Þ X = 10,4 / 16 = 0,65 mol X Þ Số mol hỗn hợp giảm = Số mol H2 phản ứng = – 0,65 = 0,35 mol n 2= 24/ 240 = 0,1 mol Số mol C2H2 dư = Ag C Số mol liên kết π Y : n p n π Y = nliên kết ban đầu - n C2H2 ( H2phản ứng n Br phản ứng p =n -2 n H phản ứng = 0,7 - 0,35 - 0,1 = 0,15 mol Vậy số mol Br2 tham gia phản ứng 0,15 mol p(Y ) = nliên kết ban đầu dö) - n C2H2 ( dö) Chọn đáp án D  Nhận xét: Để lm ví dụ học sinh phảicó cáchnhìn nhận bi toán cách :hái quát ton trình phản ứng: n ắm vững đượcsơ đồ bitốn : Qua sơ đồ bicácem dễ dng áp dụngđịnh luật bảo ton s ố mol n n phản ứng +2 n p C2H2 ( liên kết π : nliên kết ban đầu = Br2phản ứng + H2 dư) - Ví dụ bước giúp em hình thành phương pháp giải tốn cộng hiđro vào hiđrocacbon khơng no, mạch hở, giúp em phát chất phản ứng cộng, tự tin làm tập Ví dụ (Đề thi THPTQG 2018): Cho 7,56 lít hỗn hợp X (đktc) gồm C 2H2 H2 qua Ni đun nóng, thu hỗn hợp khí Y gồm ba hiđrocacbon , tỷ 11 khối Y so với H2 14,25 Cho Y phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư Khối lượng Br2 tham gia phản ứng là: A 24,0 gam B 18,0 gam C 20,0 gam D 18,4 gam Hướng dẫn giải : Sơ đồ toán: C2H2 Ni, t X CH Y dd Br2 CH H C H Br C H 2 Số mol hỗn hợp X là: nX CH C H Br 2 = 7,56 / 22,4 = 0,3375 mol CH Đặt công thức chung hiđrocacbon hỗn hợp Y : y Nguyên tử khối trung bình hỗn hợp Y là: M = 4,5 Y = 14,25 = 28,5 Þ 12.2+1 y = 28,5 Þ y (*) Theo định luật bảo tồn ngun tố hiđro ta có: 2(n +n ) 7,56 n CH (X) 22,4 = nH = y = = 0,675 mol (**) CH H (X) y 2 y n Từ (*) (**) ta có : n Þ n H (X) = nX- = 4,5 = 0,15 mol C H y CH y = 0,3375 – 0,15 = 0,1875 mol p n nliên kết ban đầu = C H (X) = 0,15 = 0.3 mol Khi Đun nóng hỗn hợp X có xúc tác Ni thu hỗn hợp Y gồm ba hiđrocacbon nên H2 phản ứng hết Số mol liên kết pi tham gia phản ứng là: Ta có: n =n p phản ứng = H2 phản ứng 0,1875 mol Số mol liên kết pi lại hỗn hợp Y là: n =n = p (Y ) Br phản ứng 0,3 – 0,1875 = 0,1125 mol Khối lượng Br2 tham gia phản ứng là: m = Br phản ứng 0,1125 160 = 18 gam Þ Chọn đáp án A  Nhận xét: : Khihọcsinh lm bit ập n: cácem phảinhanhý nhận r ằng hỗn hợp Y chứa: hiđrocacbon nên số mol H: tron: ::n ::p X phản ứng hết np phản ứng = nH phản ứng 2 - Để làm ví dụ em phải biết kết hợp định luật bảo toàn nguyên tố hiđro định luật bảo toàn số mol liên kết π, nhận xét điểm chung hiđro hỗn hợp Y có số nguyên tử cacbon phân tử 12 Ví dụ : Hỗn hợp khí X gồm 0,45 mol H 0,15 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H d Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 16 gam Giá trị d là: A 29 B 14,5 C 17,4 D 8,7 Hướng dẫn giải: nBr Þ n = 16/160 = 0,1 mol Theo phương pháp ta có: Số mol liên kết π X là: =n Br2 phản ứng n p (X) = Theo định luật bảo toàn số mol liên kết n =n p (X) p (Y ) 0,15 = 0,45 mol ta có: π +n p (Y ) H2 phản ứng n = 0,45 – 0,1 = 0,3 mol n ⇒ nY = nX H phản ứng = (0,45 + 0,15) – 0,3 = 0,3 mol Theo định luậ bảo toàn khối lượng : mX = mY H2 phản ứng M ⇒ = (0,45 + 0,15 52)/0,3 = 29 đvC ⇒ d = 29/2 = 14,5 ⇒ Chọn đáp án B  Nhận xét: Trên sở tốn gốc ví dụ tơi thay đổi đại lượng hỏi để toán Điều cần thiết Học sinh khơng thể biết giải dạng tốn rập khn định, em phải hiểu sâu sắc vấn đề, biết cách khai thác tốn nhiều góc độ khác Từ phát triển tư trìu tượng cho em Y Ví dụ 8: Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C2H4 , z mol C2H2 , y mol H2 ( Tỉ khối hỗn hợp E so với He 3,6) qua bình đựng Ni nung nóng Sau thời gian phản ứng thu 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc) Dẫn tồn khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch brom dư, thấy khối lượng Br2 phản ứng 80 gam Giá trị x y là: A 0,3 mol 0,4 mol B 0,2 mol 0,5 mol B C 0,3 mol 0,2 mol D 0,2 mol 0,5 mol Hướng dẫn giải: Theo đề ta có sơ đồ: CH E CH x mol z mol C H Br dd Br (80gam) GC H 2 CH (mol) Ni, t H2 y mol 0,7 (mol) C2H6 H C H Br 2 C2H6 H 2 13 A axetilen Số mol hỗn hợp E: nE = 22,4/ 22,4 = mol ME ⇒ = 3,6 = 14,4 (đvC) ⇒ x + y + z = mol ( 1) mE =ME nE = 14,4 = 14,4 gam mE = 28x + 2y + 26z = 14,4 (2) Số mol hỗn hợp G là: nG = 15,68/ 22,4 = 0,7 mol ⇒ Số mol hỗn hợp khí giảm : n hỗn hợp khí giảm n = nE – nG = nH phản ứng ⇒ H phản ứng = – 0,7 = 0,3 mol Số mol Br2 phản ứng là: 80/160 = 0,5 mol Theo định luật bảo toàn số mol liên kết pi( π ) ta có: phản ứng p (E) = + ⇒ x + 2z = 0,3 + 0,5 = 0,8 mol (3) n n n Br phản ứng H x =0,2 mol 2 x+y+z = 28x+2y+26z = 14,4 x+2z = 0,8 Từ (1), (2), (3) ta có hệ: Vậy x = 0,2 mol y = 0,5 mol ⇒ y =0,5 mol ⇒ z =0,3 mol Chọn đáp án B  Nhận xét: - Trên sở ví dụ ta thấy ví dụ đề không cho số mol chất ban đầu nữa, thay vào cho số mol hỗn hợp trước phản ứng, số mol hỗn hợp sau phản ứng hiđro hoá khối lượng Br2 phản ứng - Như so với ví dụ ví dụ phức tạp nhiều, nhiên chất q trình khơng thay đổi: Đó q trình phá vỡ liên kết pi để tạo hợp chất chứa liên kết đơn bền vững - Nếu em viết sơ đồ phản ứng , dễ dàng nhận mối liên hệ chất sơ đồ, từ dễ làm Ví dụ 9: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,3 mol ankin X Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 16,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 32 gam X ? B propilen C propin D but – – in Giải Gọi CTTQ X là: C2H2n-2 , ( n ¿ nguyên dương) Ta có mB = mA = 0,5 + 0,3.(14n - 2) = 0,4 + 4,2n (1) 14 n Số mol Br2 phản ứng là: Br phản ứng = 32/160 = 0,2 mol Số mo liên kết π hỗn hợp A : = 0,3 = 0,6 mol (vì ankin có liên kết n n π ) CH =2 Theo định luật bảo tồn số mol liên kết phản ứng p( A) = + p( A) n n n H2 phản ứng ⇒ 2n 0,6 – nB = nA - : n Br = π H phản ứng 0,2 = 0,4 mol n H2 phản ứng = (0,5 + 0,3) – 0,4 = 0,4 mol ⇒ mB = 0,4 16,25 = 13 gam (2) Từ (1) (2) ta có 0,4 + 4,2n = 13 gam ⇒ n=3 Vậy CTPT X C3H4 , tên gọi X propin Đáp án C  Nhận xét: - Vẫn sở định luật bảo toàn số mol liên kết pi đề yêu cầu xác định công thức phân tử hiđrocacbon - Đây dạng tập hay gặp đề thi trung học phổ thông quốc gia năm gần Học sinh làm theo nhiều cách khác nhiên làm theo phương pháp bảo số mol liên kết π đơn giản hơn, khơng phải viết phương trình, liệt kê số mol chất q trình Ví dụ 10 : Cho 27,2 gam ankin X tác dụng với 15,68 lít khí H2 (đktc) có xúc tác thích hợp, thu hỗn hợp Y không chứa H2 Biết Y phản ứng tối đa với dung dịch chứa 16 gam Br2 Công thức phân tử X là: A C2H2 B.C3H4 C C4H6 D C5H8 Hướng dẫn giải: Gọi công thức tổng quát X C nH2n-2 (n ¿ nguyên dương) Trong phân tử ankin có hai kiên kết π π Số mol liên kết π X là: n (X) = n nankin (1) Trong hỗn hợp Y không chứa H2 chứng tỏ H2 phản ứng hết n = 15,68 / 22,4= 0,7 mol Khi cho hỗn hợp Y phản ứng với đung dịch Brom số mol Brom phản ứng là: n H2 phản ứng Áp dụng định luật bảo toàn số mol liên kết π ta có: 15 π = nH Từ (1) (2) ta có: nankin X Vậy : Mankin 0,1 = 0,8mol (2) n + Br phản ứng = 0,7 + = 0,8/2 = 0,4 mol ⇒ 14n – = 68 ⇒ n= = 27,2 : 0,4 = 68 đvC Vậy ankin C5H8 ⇒ n (X) phaûn öùng Chọn đáp án D  Nhận xét: - Các em học cách xác định công thức phân tử hợp chất hữu chương trình sách giáo khoa Đa số em thường viết phương trình phản ứng dạng tổng quát vào kiện đề cho để giải Tuy nhiên việc viết phương trình dạng tổng qt dễ sai sót xác định số mol sản phẩm giai đoạn khó xác định xác Vì phương pháp bảo toàn số mol liên kết π cơng cụ giúp em nhanh chóng tìm kết 2.3.3 Dạy học sinh tiếp thu phương pháp giải toán nào? Bước 1: Cho học sinh làm toán đơn giản trước để học sinh phát chất phản ứng cộng Xét hiđrocacbon khơng no đơn giản anken Ví dụ: Đun nóng hỗn hợp khí gồm 0,04 mol C 2H4 0,05 mol H2 với xúc tác Ni, hiệu suất phản ứng H, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y Dẫn tồn tồn Y lội từ từ qua bình đựng dung dịch brom dư Tính khối lượng brom tham gia phản ứng tỉ khối Y so với hiđro nếu: a, H = 100% b, H = 80% Hướng dẫn giải a, Phương trình phản ứng: C2H4 + H2 ⃗⃗Ni,t C2H6 Trước phản ứng 0.04 0,05 phản ứng 0,04 0,04 Sau phản ứng 0,01 nY = 0,04 + (0,05 – 0,04) = 0,05 mol 0,04 0,04 ⇒ M = 1,22 / 0,05= 24,4 mY = 0,01 + 0,04 30 = 1,22 gam Y ⇒ dY/H2 = 12,2 Hỗn hợp Y khơng phản ứng với Br2 Y khơng cịn hiđrocacbon khơng no ⇒ m Br = b, Phương trình phản ứng: 16 C2H4 +H2 ⃗⃗Ni,t C2H6 Trước phản ứng 0.04 0,05 phản ứng Sau phản ứng 0,04 0,8 0, 008 0,04 0.8 0,018 0,04 0.8 0,032 nY = 0,008 + 0,018 + 0,032 = 0,058 mol ⇒ dY/H2 = 10,52 Trong Y có nC H = 0,04 20% = 0,008 mol ⇒ nBr = 0,008 mol ⇒ m Br = 0,008.160 = 1,28 gam Bước 2: Yêu cầu học sinh: + Nhận xét mối quan hệ số mol hỗn hợp X, hỗn hợp Y với số mol H2 phản ứng: Từ hệ số phương trình phản ứng trên, nhận thấy: nX – nY = nH p.ư + So sánh số mol C2H4 với tổng số mol H2 Br2 phản ứng trình cộng: nC H = nH p.ư + nBr Hay Tổng số mol π C2H4 = nH p.ư + nBr Tổng quát: npi hidrocacbon đầu = nH p.ư + nBr Bước 3: Ra thêm tập khác với mức độ từ dễ đến khó để học sinh làm thành thạo dạng 2.3.4 Một số tập tương tự: Bài Hỗn hợp khí X gồm 0,5 mol H 0,3 mol buta – 1,3 - đien Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 21,5 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng brom tham gia phản ứng A gam B 16 gam C 32 gam D 24 gam Đáp số: C Bài Hỗn hợp khí X gồm 0,5 mol H 0,15 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 d Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 16 gam Giá trị d A 29,33 Đáp số: B B 14,67 C 13,54 C 6,77 17 Bài Hỗn hợp khí A gồm 0,4 mol H2 0,1 mol điaxetilen Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H 14,5 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng brom tham gia phản ứng A gam B 32 gam C 16 gam D 24 gam Đáp số: B Bài Hỗn hợp khí X gồm H2, axetilen, etilen propilen có tỉ lệ thể tích theo thứ tự : : : Nung 22,4 lít X (đktc) thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 13,4 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn Khối lượng brom tham gia phản ứng là? A gam B 24 gam C 32 gam D 16 gam Đáp số: D Bài Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H a mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 28,4 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 24 gam Giá trị a A 0,25 B 0,15 C 0,45 D 0,75 Đáp số: A  Ngoài ra, với cách thay đổi kiện đề ví dụ minh hoạ nêu trên,giáo viên tự tạo cho nhiều tập hay cho học sinh luyện tập tự đề để rèn luyện tư (nếu học sinh) Nhận xét: Qua ví dụ trên, tùy theo u cầu đề tốn mà giáo viên định hướng cho học sinh cách giải phù hợp, quan trọng học sinh phải phát vấn đề để xem có áp dụng phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi hay khơng ? Để áp dụng phương pháp bảo tồn số mol liên kết pi ( π ) giáo nên nên hình thành cho học sinh kĩ nhận xét mối tương quan chất đề thông qua phương trình phản ứng hay sơ đồ phản ứng Trong tốn hữu cơ, tốn hiđrocacbon khơng no có nhiều dạng, với nhiều cách làm khác giáo viên nên cho học sinh sử dụng, khai thác phương pháp làm hợp lí nhất, nhanh nhằm mang lại hiệu cao học tập mơn hố học 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Sáng kiến kinh nghiệm giúp thân tơi đồng nghiệp có thêm kiến thức, kinh nghiệm việc giải tập hiđrocacbon, có thêm tài liệu để giảng dạy, bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, ôn thi Trung học phổ thông quốc gia Khi nắm vững phương pháp học sinh rèn luyện kỹ 18 vận dụng sáng tạo kiến thức hiđrocacbon không no định luật bảo tồn hóa học vào giải tập, giúp em tự tin gặp tốn hiđrocacbon khơng no Trong q trình giảng dạy vận dụng cho học sinh giải tập hiđrocacbon khơng no tác dụng với hiđro sau tác dụng với dung dịch brom theo phương pháp tính số mol pi, em tiếp thu làm tốt hơn, nhanh so với học sinh không tiếp cận phương pháp Cụ thể sau: Để có đánh giá khách quan tơi chọn lớp 11 có học lực tương đương nhau, lớp để làm đối chứng( lớp 11A) lớp để thực nghiệm (lớp 11B) Lớp đối chứng tiến hành ơn tập bình thường, lớp thực nghiệm vận dụng giải tập hiđrocacbon không no tác dụng với hiđro sau tác dụng với dung dịch brom theo phương pháp tính số mol pi Sau hai lớp làm kiểm tra thời gian tiết, hình thức kiểm tra trắc nghiệm khách quan phối hợp với tự luận, nội dung kiểm tra có đầy đủ dạng tập hiđrocacbon không no tác dụng với hiđro với dung dịch brom Sau kết thu được: Kết lần 1: (Chưa áp dụng đề tài) Lớp Sĩ số Điểm giỏi Điểm SL % SL % 11A 28 10,7 25 11B 37 13,5 12 32,5 Kết lần 2: (khi áp dụng đề tài) Điểm TB SL % 10 35,7 15 40,5 Điểm yếu SL % 28,6 13,5 Lớp Sĩ số Điểm giỏi SL % 10,7 21,6 Điểm TB SL % 32,1 24,3 Điểm yếu SL % 14,3 5,5 11A 11B 28 37 Điểm SL % 12 42,9 18 48,6 Dựa kết thực nghiệm sư phạm cho thấy chất lượng học tập học sinh lớp thực nghiệm cao học sinh lớp đối chứng, điều thể điểm : + Tỷ lệ % học sinh yếu lớp thực nghiệm thấp so với lớp đối chứng + Tỷ lệ % học sinh đạt trung bình đến khá, giỏi lớp thực nghiệm cao so với với lớp đối chứng Học sinh giải tốn nhanh thơng minh theo chất hóa học, tiết kiệm thời gian thi cử học sinh Sau áp dụng đề tài tơi thấy học sinh học tập tích cực hơn, học sinh làm chủ phương pháp mình, kĩ học sinh tiến rõ rệt Rất cẩn thận giải tốn học sinh nhẩm kết cuối thuận tiện cho việc sửa lỗi 19 Như khẳng định kinh nghiệm có tác dụng tới việc nâng cao chất lượng học tập học sinh Đề xuất, kiến nghị 3.1 Đề xuất : Để nâng cao chất lượng dạy học mơn hóa học tơi xin đề xuất số vấn đề sau: - Đối với sở giáo dục: + Viết SKKN xuất phát từ thực tế giảng dạy nảy sinh ý tưởng đề nghị sở giáo dục đạo, khuyến khích trường yêu cầu giáo viên phải có sổ tích lũy kinh nghiệm Hơn SKKN xếp loại A cấp trường không động viên vật chất cho giáo viên mà nên có giấy chứng nhận Trường + SKKN cấp tỉnh nên đạo để giáo viên chia sẻ kinh nghiệm với đồng nghiệp, tổ chức vào dịp học hè, hay chuyên đề … để giáo viên môn học tập, áp dụng - Đối với nhà trường thầy cô giáo: Do mơn Hố học mơn khoa học thực nghiệm nên đòi hỏi nhiều thời gian chuẩn bị đồ dùng thí nghiệm Vì tơi mong ban giám hiệu nhà trường tiếp tục quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ thời gian người chuẩn bị đồ dùng thiết bị dạy học có thời gian đầu tư tìm tịi, nghiên cứu soạn giảng 3.2 Kiến nghị Vậy “ Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh tập phản ứng cộng hiđrocacbon, mạch hở dựa vào phương pháp bảo toàn số mol liên kết pi ” vấn đề nêu tài liệu làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, học sinh bậc học THPT Với phạm vi nghiên cứu đề tài mảng kiến thức tương đối hẹp so với tồn chương trình hố học tơi hi vọng giúp ích cho em học sinh thầy cô giáo việc giảng dạy phần kiến thức này, giúp em thầy có cách nhìn tổng qt dạng tốn tài liệu hữu ích cho việc ơn luyện học sinh giỏi khối 11và cho học sinh ôn thi trung học phổ thông quốc gia Các tập giúp em rèn luyện kỹ không giải dạng tập phần mà rèn số kỹ khác như: kỹ tính số mol, kỹ phân tích, viết phương trình phản ứng, giải nhanh Mặc dù cố gắng song khơng thể tránh thiếu sót mong đóng góp ý kiến cấp lãnh đạo, bạn đồng nghiệp để đề tài tơi hồn thiện mà cịn có tính thiết thực Tơi xin chân thành cám ơn! Thanh Hoá ngày 27 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác 20 XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Người viết SKKN Trịnh Thị Hồng 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Chuyên đề bồi dưỡng Hóa học 11, Nguyễn Đình Độ, NXB Đà Nẵng 2006 2/ Những viên kim cương hóa học, TS Cao Cự Giác, NXB Đại học sư phạm 2011 3/ Phương pháp giải tập hóa học 11, tập TS Cao Cự Giác, NXB ĐHQG Hà Nội 2008 4/ Phương pháp giải tập hóa học hữu cơ, PGS.TS Nguyễn Thanh Khuyến, NXB ĐHQG Hà Nội 2006 5/ Trọng tâm kiến thức, phương pháp giải mơn hóa học theo cấu trúc đề thi GD & ĐT, Nhà giáo ưu tú Phạm Sĩ Lựu, Đặng Công Anh Tuấn, Lê Thị Anh Tuyền, NXB ĐH quốc gia Hà Nội 2010 6/ Sách giáo khoa sách giáo viên mơn hóa 11, NXB giáo dục 2018 7/ Đề thi đại học năm từ 2007 – 2018 8/ Đề thi học sinh giỏi tỉnh Nam Định, Hải Phòng, Nghệ An, Hà Nội… 9/ Đề thi thử đại học – cao đẳng trường : THPT chuyên Hà Tĩnh, Đại học Vinh, THPT Minh Khai… năm 2016, 2017, 2018 ... cho việc dạy học giáo viên học sinh Vì tơi lựa chọn đề tài : ? ?Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh tập phản ứng cộng hiđrocacbon không no, mạch hở dựa vào phương pháp bảo toàn số mol liên kết... bị dạy học chúng tơi có thời gian đầu tư tìm tịi, nghiên cứu soạn giảng 3.2 Kiến nghị Vậy “ Hướng dẫn học sinh lớp 11 giải nhanh tập phản ứng cộng hiđrocacbon, mạch hở dựa vào phương pháp bảo... gia phản ứng Hướng dẫn giải: Sơ đồ tốn: Ni,t Hỗn hợp X Hiđrocacbon không no, mạch hở H Hiđrocacbon không no dd Br2 hiđrocacbon no hỗn hợp Y hỗn hợp Z H2 - Nhận dạng toán: Đây dạng tập phản ứng cộng