Chuyên đề Hóa học: Sử dụng bài toán hữu cơ nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh

Giải một bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho học sinh gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất, g[r]

Đề tài:

PHẦN I: MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài

Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp phương pháp để nâng cao chất lượng dạy học phát triển lực nhận thức học sinh Thực tế cho thấy, giải tập hóa học khơng có tác dụng ơn tập, củng cố kiến thức học mà cịn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển lực tư rèn trí thơng minh cho học sinh Giải tốn hóa học nhiều cách góc độ khác có khả rèn tư cho học sinh gấp nhiều lần so với giải tốn cách dù cách ngắn gọn nhất, giúp cho học sinh có khả nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư logic, sử dụng thành thạo tận dụng tối đa kiến thức học Để phát triển tư rèn trí thơng minh cho học sinh việc tìm đáp số tốn hóa học chưa đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho tập, chọn cách giải hay ngắn gọn Khi nói lên ý hay, với phương pháp tối ưu tạo cho học sinh niềm vui, hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗ lực suy nghĩ để tìm cách giải hay

Vì chúng tơi chọn đề tài :

" SỬ DỤNG BÀI TOÁN HỮU CƠ NHIỀU CÁCH GIẢI ĐỂ RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH”

Hy vọng đề tài góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường THPT chuyên Lê Q Đơn Quảng Trị

II Mục đích nghiên cứu

- Rèn luyện tư đa hướng cho học sinh lớp 11,12 trường Trung học phổ thơng qua hệ thống tập hóa học có nhiều cách giải

- Nâng cao hiệu dạy học hóa học 11, 12 nâng cao trường THPT bồi dưỡng học sinh giỏi

III Nhiệm vụ đề tài

- Tuyển chọn, xây dựng sử dụng hệ thống tốn hóa học có nhiều cách giải cho lớp 11 nâng cao trường THPT

THPT

- Thực nghiệm sư phạm : Kiểm nghiệm giá trị hệ thống toán hóa học có nhiều cách giải hiệu đề xuất phương pháp sử dụng trường Trung học phổ thông

IV Khách thể đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu : Q trình dạy học hóa học trường THPT

- Đối tượng nghiên cứu : Hệ thống tập hóa học có nhiều cách giải lớp 11, 12 nâng cao trường THPT

V Phạm vi nghiên cứu

- Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa học hữu 11 12 VI Phương tiện phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu, tham khảo tài liệu có liên quan - Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải

- Đưa dạng tập tiêu biểu để minh họa sau có tập tương tự VII Kế hoạch thực đề tài:

Nghiên cứu thực trạng học sinh sau học hoá 11và 12 kiểm tra chất lượng để căn vào lập kế hoạch xây dựng đề tài từ tháng tháng 10 năm 2019

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DD: Dung dịch

ĐKTC: Điều kiện tiêu chuẩn

ĐLBTNT: Định luật bảo toàn nguyên tố PTHH: Phương trình hóa học

PHẦN II NỘI DUNG

I TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHIỀU CÁCH GIẢI NHẰM RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH HIỆN NAY Ở TRƯỜNG THPT

Qua thực tế giảng dạy trường THPT chuyên Lê Quý Đôn thấy rằng: Đa số giáo viên ý đến việc sử dụng tập trình giảng dạy nói chung nhiên việc sử dụng tập q trình dạy học hóa học cịn có hạn chế phổ biến sau đây:

- Việc xác định mục đích cần đạt cho tập nhiều dừng lại thân lời giải tập mà chưa có mục tiêu nhận thức, phát triển tư cho học sinh

- Khi hướng dẫn em giải tập chạy theo số lượng, chưa khai thác hết phương pháp giải tốn để từ giúp học sinh tự học tự nghiên cứu dễ dàng

Từ Bộ Giáo dục đào tạo tổ chức thi đại học mơn hóa theo phương pháp trắc nghiệm, 40 câu 50 phút làm cho học sinh học hóa học quan tâm đến kĩ thuật giải nhanh tốn hóa cịn giáo viên trọng đến luyện kĩ thuật giải tốn hóa nhằm tìm đáp số nhanh thường giải hóa theo cách Để xác định cách giải nhanh với giáo viên dễ, với học sinh để làm điều trình học, học sinh phải biết cách khác cho tốn hóa Và điều khơng phải cách nhanh tốn cách nhanh với em học sinh cụ thể Vì trình giảng dạy, giáo viên phải khuyến khích học sinh giải tập theo nhiều cách

II MỘT SỐ BÀI TẬP BÀI TẬP HỮU CƠ CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI

Bài : Cho hỗn hợp A gồm anken X H2 qua Ni đung nóng , thu hỗn

hợp B gồm khí Biết B khơng làm màu dung dịch Brom Tỉ khối A B so với H2 Xác định CTPT X thành phần phần trăm

thể tích khí hỗn hợp A

Sơ đồ phản ứng :

CnH2n CnH2n+2 B không làm màu Brom ( x mol ) ⎯⎯ →Ni,⎯to ( x mol) B hỗn hợp ankan H2 dư

H2 H2 dư Anken X phản ứng hết

( y mol ) ( y-x mol ) - - MA= 6.2= 12 MB= 8.2= 16 CnH2n + H2 → CnH2n+2

x → x x mol

Cách : Bảo toàn khối lượng + Khối lượng mol trung bình :

mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x )  ( x + y ) = 8y  y = 3x MA =

y x y nx + + 14

= 12 → 14nx = 12x + 10y = 42x → 14n = 42 → n =

→ CTPT anken X C3H6

Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Hoặc :

MB =

x y x x y x n − + − +

+2) 2( ) 14 ( = x y nx 2 14 +

= 16 → 14nx = 14y = 42x → 14n= 42 → n = → CTPT anken X C3H6

Cách : Khối lượng mol trung bình :

MA =

y x y nx + + 14

= 12 → 14nx + 2y = 12x + 12y → 14nx = 12x + 10y ( )

MB =

x y x x y x n − + − +

+2) 2( ) 14 ( = x y nx 2 14 +

Thay y = 3x vào ( ) ta n = CTPT anken X C3H6 Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Cách : Hiệu tỉ khối + Khối lượng mol trung bình + Bảo tồn khối lượng :

dB/H2 - dA/H2 =  1/2 ( MA - MB ) = 

B

n mB -

A

n

mA =

 (14 )(1 )

y x y y nx + −

+ =

 ) ( ) 14 ( y x y x y nx +

+ = 

y x y x y y nx ) ( 14 + +

= 

y x

12 = 

3 =

y x

 y = 3x

MA =

y x y nx + + 14

= 12 → 14nx = 12x + 10y = 42x → 14n = 42 → n =

→ CTPT anken X C3H6

Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Hoặc :

MB =

x y x x y x n − + − +

+2) 2( ) 14 ( = x y nx 2 14 +

= 16 → 14nx = 14y = 42x → 14n= 42 → n =

→ CTPT anken X C3H6

( Ngồi bạn tìm y = 3x với phương pháp tổng tỉ khối cách tương tự )

Cách : Hiệu tỉ khối + Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :

dB/H2 - dA/H2 =  1/2 ( MA - MB ) = 

B

n

mB -

A

n

mA = 

) 1 )( 14 ( y x y y nx + −

+ =

 ) ( ) 14 ( y x y x y nx +

+ = 

y x y x y y nx ) ( 14 + +

= 

y x

12 = 

3 =

y x

 y = 3x Sơ đồ đường chéo :

CnH2n 14n 10

MA = 12

H2 14n - 12

12 14 10

2 = =

− = y x n n n H H Cn n

Hoặc :

CnH2n+2 14n + 14

MB = 16

H2 14n - 14

2 14 14 14 2 = − = − = + x y x n n n H H

Cn n → n =

→ CTPT anken X C3H6 Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Cách : Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :

mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x )  ( x + y ) = 8y  y = 3x Sơ đồ đường chéo :

CnH2n 14n 10

MA = 12

H2 14n - 12

3 12 14 10

2 = =

− = y x n n n H H Cn n

→ n =

→ CTPT anken X C3H6 Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Hoặc :

CnH2n+2 14n + 14

MB = 16

H2 14n - 14

2 14 14 14 2 = − = − = + x y x n n n H H

Cn n → n =

→ CTPT anken X C3H6 Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Cách : Khối lượng mol trung bình + Sơ đồ đường chéo :

MA = y x y nx + + 14

= 12 → 14nx + 2y = 12x + 12y → 14nx = 12x + 10y ( )

Sơ đồ đường chéo :

CnH2n+2 14n + 14

MB = 16

H2 14n - 14

→ x y x n n n H H Cn n

− = − = + 14 14 14 2

2 ( )

( ) & ( ) → 14nx = 12x + 10y = 14y

→ y = 3x

→ n =

→ CTPT anken X C3H6 A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75

MB =

x y x x y x n − + − +

+2) 2( ) 14 ( = x y nx 2 14 + = 16

→ 14nx = 14y ( ) Sơ đồ đường chéo :

CnH2n 14n 10

MA = 12

H2 14n - 12

→ y x n n n H H

Cn n =

− = 12 14 10

2 ( )

( ) & ( ) → 14y = 12x + 10y → y = 3x

→ n =

→ CTPT anken X C3H6 Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )

Cách : Sơ đồ đường chéo :

CnH2n 14n 10

MA = 12

H2 14n - 12

y x n n n H H

Cn n =

− = 12 14 10

2 ( )

CnH2n+2 14n + 14

MB = 16

H2 14n - 14

x y x n n n H H Cn n

− = − = + 14 14 14 2

2 ( )

Bài Hỗn hợp X gồm axetilen, etan propen Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam hỗn hợp X thu 28,8 gam nước Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp tác dụng vừa đủ với 500 gam dd Br2 20% Tính thành phần phần trăm thể tích khí

hỗn hợp

Lời giải

Các phản ứng hóa học xảy ra: C2H2 +

2

O2 ⎯⎯→t 2CO2 + H2O

C2H6 +

2

O2 ⎯⎯→t 2CO2 + 3H2O

C3H6 +

2

O2 ⎯⎯→t 3CO2 + 3H2O C2H2 + 2Br2 ⎯⎯→ C2H2Br4 C3H6 + Br2 ⎯⎯→ C3H6Br2

Cách Nhóm phương pháp đại số

Số mol nước là: 1,6 18

8 , 28 =

(mol) Số mol Br2 : 0,625

160 100

500

20 =

 

(mol)

Cách 1.1

Gọi x, y, z số mol C2H2, C2H6, C3H6 24,8 gam hỗn hợp X Giả sử số mol chất 0,5 mol hỗn hợp gấp k lần số mol chất tương ứng 24,8 gam hỗn hợp X

Ta có hệ:

26x + 30y + 42z = 24,8 x + 3y + 3z = 1,6 kx + ky + kz = 0,5 2kx + kz = 0,625 Giải hệ có : x = 0,4 ; y = z = 0,2 ; k = 0,625

% Thể tích C2H2 : 100 50%

2 , , ,

4 ,

0  =

+ +

% Thể tích C2H6 : 100 25%

2 , , ,

2 ,

% Thể tích C3H6 : 100 25% , , , ,

0  =

+ +

Đây cách làm quen thuộc mà đa số học sinh thường sử dụng để giải tập loại

Cách 1.2

Hỗn hợp X theo đề hỗn hợp đồng nhất, tỉ lệ thành phần khí hỗn hợp khơng thay đổi khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp (M ) giá trị không đổi

Gọi x, y, z số mol C2H2, C2H6, C3H6 mol hỗn hợp khí X Ta có hệ

x + y + z =

2x + z = 1,25 , 625 , =

M = 26x + 30y + 42z = ( 3 ) , , 24 z y

x+ +

Giải hệ có : x = 0,05 ; y = z = 0,25

% Thể tích C2H2 : 100 50%

1 , = 

% Thể tích C2H6 : 100 25%

1 25 , = 

% Thể tích C3H6 : 100 25%

1 25 ,

0  =

Cách Nhóm phương pháp trung bình

Đặt CTPT trung bình cho hỗn hợp X CnH n k

2 2 + −

Ta có :

k n nH C 2

2+ − + 2 )

( n+ −k O2 ⎯⎯→t nCO2 + (n+1−k)H2O

k

n+1−

6 ,

1,6 (mol)

k n nH C 2

2+ − + kBr2 ⎯⎯→  t 2 2 Br H C k n

n + −

0,5 0,5k (mol) Ta có hệ :

0,5k = 0,625

k

n+1−

6 ,

Giải hệ có : k=1,25 ;

4 =

n

 CTPT trung bình hỗn hợp X

4

C H4

Sau tìm CTPT trung bình ta dễ dàng tìm kết tốn theo phương pháp sau :

Cách 2.1 Phương pháp đại số

Gọi x, y, x số mol chất 24,8 gam hỗn hợp X

M = 31

4 12 + =

Số mol hỗn hợp X : 0,8 31

8 , 24 =

(mol)

nC = 1,8

4 ,

0  = (mol) nH = 0,84=3,2 (mol) Ta có hệ :

x + y + z = 0,8 2x + 6y + 6z = 3,2 2x + 2y + 3z = 1,8

Giải hệ có : x = 0,4 ; y = z = 0,2

% Thể tích C2H2 : 100 50%

8 ,

4 ,

= 

% Thể tích C2H6 : 100 25%

8 ,

2 ,

= 

% Thể tích C3H6 : 100 25%

8 ,

2 ,

0  =

Cách 2.2 Phương pháp đường chéo

Theo số C trung bình

→ % Thể tích C3H6 25% Theo số H trung bình

(C2H2, C2H6) (C=2)

4

→ 75%

(C3H6) (C=3)

4

→ 25%

C=

% Thể tích C2H2 50%

% Thể tích C2H6 là: 100 – 50 – 25 = 25%

Phương pháp đường chéo sử dụng mẻ Thông thường phương pháp đường chéo sử dụng cho hỗn hợp hai chất, lại sử dụng cho hỗn hợp chất Học sinh phải có tư độc lập, sáng tạo làm theo cách

Cách 2.3 Phương pháp phân tích hệ số ứng dụng

Ta có : nX = 0,8 mol Phân tích hệ số phản ứng cháy ta thấy : - Tỉ lệ số mol

2

=

CO n hidrocacbo

, trừ phản ứng C3H6 có tỉ lệ 1:3 → nC3H6 =nCO2 −2.nX= 0,2 mol

- Tỉ lệ số mol

2

=

O H

n hidrocacbo

, trừ phản ứng C2H2 có tỉ lệ 1:1 →

2

2

2

O H X H

C

n n

n = − = 0,4 mol

Ta dễ dàng tích số mol C2H6 0,2 mol từ tính % thể tích chất hỗn hợp

Mặc dù số cách làm khơng có cách làm thực nhanh, cách làm hay hàm chứa tư logic, tư hóa học Bài tốn thích hợp với giáo viên sử dụng để minh họa giảng dạy phương pháp, đồng thời tập quan trọng để em học sinh tham khảo học tập

Bài Đốt cháy hoàn m gam toàn hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 C2H2, thu

35,2 gam CO2 25,2 gam H2O Giá trị m

A 1,24 B 12,40 C 2,48 D 24,80

Lời giải Cách 1: Sử dụng phương pháp thông thường:

● X + O2: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (1) x x 2x

C H + 3O 2CO + 2H O (2) (C2H6, C3H6) (H=6) → 50%

y 2y 2y

2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O (3) z 2z z

(1)(2)(3)  nCO = x + 2y + 2z = = 0,8 mol nH2O = 2x + 2y + z =

18 , 25

= 1,4 mol

Đến nhiều HS thấy bế tắc, có ẩn mà có hai phương trình nên khơng thể tìm x, y, z ? Đề thiếu kiện (!)

Một số HS học suy nghĩ nhận thấy rằng, để tìm m khơng thiết phải tìm số mol chất hỗn hợp Từ biểu thức tính khối lượng:

m = 16x + 28y + 26z Có thể phân tích thành:

m = 12(x + 2y + 2z) + 2(2x + 2y + z) = 12.0,8 + 2.1,4 = 12,4 gam

→ Chọn đáp án B

Cách 2: Với HS thơng minh tốn giải nhanh phương pháp

bảo toàn nguyên tố sau:

mC = 12 nCO2 = 12.0,8 = 9,6 gam ; mH = nH O = 2.1,4 = 2,8 gam mX = mC + mH = 9,6 + 2,8 = 12,4 gam

Cách 3: Ta có nO2 phản ứng = nCO2 +1/2 nH2O = 0,8 + 0,7 = 1,5 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta được:

mX + m O2 phản ứng = m CO2 + mH2O → mX = 0,8.44 + 1,4.18 – 1,5.32 = 12,4g

Bài Hỗn hợp X có tỉ khối so với hidro 21,2 gồm propan, propen propin Khi đốt cháy hồn tồn 0,1 mol X tồng khối lượng CO2 H2O thu là:

A 20,4 gam B 18,96 gam C 16,8 gam D 18,6 gam

Lời giải

C3H8 + 5O2 ⎯⎯→t 3CO2 + 4H2O x 3x 4x C3H6 +

2

O2 ⎯⎯→t 3CO2 + 3H2O y 3y 3y

2 44

2 , 35

C3H4 + 4O2 ⎯⎯→t 3CO2 + 2H2O z 3z 2z

M = 21,2 x = 42,4

Gọi khối lượng CO2 H2O thu đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X m (m>0)

Cách Phương pháp đại số

Gọi x, y, z số mol C3H8, C3H4, C3H6 0,1 mol hỗn hợp Ta có hệ:

4 , 42 40 42 44

= +

+ + +

z y x

z y x

(1) x + y + z = 0,1 (2) (1)  44x + 42y + 40z = 4,24 40(x + y + z) + 2(2x + y) = 4,42  2x + y = 4,42 – 0,1 x 40 = 0,12

Làm đến địi hỏi học sinh phải có tư tốn học để xử lí phương trình đại số

Cần tính : m = 44(3x + 3y + 3z) + 18(4x + 3y + 2z) m = 168(x + y + z) + 18(2x + y)

m = 168.0,1 + 18 0,12 m = 18, 96 (gam) Đáp án B

Cách Phương pháp trung bình

Ta nhận thấy propan, propen propin phân tử có nguyên tử C Do ta đặt cơng thức chung hỗn hợp X C3Hx (4<x<6)

Ta có : M = 36 + x = 42,4  x = 6,4

C3H6,4 + 4,6O2 ⎯⎯→t 3CO2 + 3,2H2O

0,1 0,3 0,32 (mol)

m = 0,3 x 44 + 0,32 x 18 = 18,96 (gam)

Đáp án B

Cách Nhóm phương pháp quy đổi

Ta có hệ: 4x = y x + y = 0,1

 x = 0,02 ; y = 0,08

m = (3x + 3y) x 44 + (4x + 3y) x 18 = 18,96 (gam)

Đáp án B

Cách 3.2 Quy hỗn hợp X hai chất C3H8 C3H4 với số mol tương ứng x, y (x, y >0)

Ta có hệ:

2x = 3y

x + y = 0,1  x = 0,06 ; y = 0,04 m = (3x + 3y).44 + (4x + 3y).18 = 18,96 (gam)

Đáp án B

Đến HS đặt câu hỏi liệu quy hỗn hợp X hai chất C3H6 C3H4 khơng M < M1, M2

Cách 3.3 Quy hỗn hợp X hai chất C3H6 C3H4 với số mol tương ứng x, y (x, y >0)

x mol C3H8 44 0,4 

4 =

y x

y mol C3H6 42 1,6 42,4

x mol C3H8 44 2,4 

2 =

y x

y mol C3H6 42 1,6 42,4

x mol C3H6 42 2,4

 =−6

y x

2x = -6y

x + y = 0,1

 x = 0,12 ; y = -0,02

m = (3x + 3y) 44 + (3x + 2y) 18 = 18,96 (gam)

Như q trình tính tốn theo phương pháp quy đổi ta gặp số

âm Trong trường hợp ta tính tốn bình thường kết cuối thỏa

mãn

Bài Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol axit cacboxylic A đơn chức, cần vừa đủ V lít khí O2 (đktc), thu 0,3 mol CO2 0,2 mol H2O Giá trị V

A 11,2 B 6,72 C 8,96 D 4,48

Lời giải

Cách Đặt công thức phân tử axit cacboxylic đơn chức CxHyOz

CxHyOz + (x +

4

y

-1)O2 ⎯⎯→t xCO2 +

2

y

H2O 0,1 0,3 0,2 (mol)

Ta có: , , , y x =

=  x = 3, y =

 1) 0,1 0,3

4 (

2 = + −  =

y x

nO (mol)

 V = 0,3 x 22,4 = 6,72 (lít) Đáp án B

Cách Ta có A axit đơn chức có nX nCO nH O

2

2 −

= nên A axit no đơn chức Đặt công thức tổng quát A CnH2nO2 (n1,n N*)

CnH2nO2 +

2 3 −n

O2 ⎯⎯→t nCO2 + (n-1)H2O

Ta có: , , = − n n

 n =

V = ) 0,1 22,4 6,72

3

( n−   = (lít)  Đáp án B

Cách Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố

) ( ) ( ) ( )

(axit OO OCO OHO

O n n n

O H CO O

axit n n n

n

2

2

2

2 + = +



Ta có: 0,3

2

1 , 2 , ,

2 =

 − +  =

O

n (mol)

V = 0,3 x 22,4 = 6,72 (lít)  Đáp án B

Nhận xét : Cách thứ ngắn gọn thông minh cách cách

Bài Để trung hòa hết 12,72 gam hỗn hợp hai axit cacboxylic A B cần vừa đủ V ml dd NaOH 1M Cô cạn dd sau phản ứng thu 18 gam chất rắn Giá trị của V

A 120 B 240 C 150 D 400

Lời giải

Cách

Đặt công thức tổng quát A B R(COOH)x (x1)

Gọi a số mol hỗn hợp

R(COOH)x + xNaOH ⎯⎯→ R(COONa)x + xH2O

a ax a

Ta có hệ:

Ra + 45ax = 12,72 (1) Ra + 67ax = 18 (2)

Nhiều học sinh thấy hệ khơng giải hệ ẩn, phương trình nên rơi vào trạng thái bế tắc Một số học sinh khác nhận thấy để tích V cần tìm ax Vì vậy, lấy (2) – (1) ax = 0,24

Dễ dàng tính V = 0,24 (lít) = 240 ml

Cách Phương pháp tăng giảm khối lượng

Từ phương trình phản ứng ta thấy :

Cứ mol R(COOH)x phản ứng tạo mol R(COONa)x làm khối lượng chất

rắn tăng 22x gam

Nếu có a mol R(COOH)x phản ứng khối lượng chất rắn tăng 22.x.a gam

Khi : 22.a.x = 18 – 12,72

 a.x = 0,24  V = 0,24 (lít) = 240 ml

Cách Định luật bảo toàn khối lượng

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m hh axit + mNaOH = m rắn + m nước  12,72 + 40.a = 18 + 18.a  a = 0,24  V = 0,24 (lít) = 240 ml

Học sinh có tư làm theo cách cách nhanh ngắn gọn cách

Bài Cho hỗn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, mạch khơng phân nhánh Đốt cháy hồn tồn 0,3 mol hỗn hợp X, thu 11,2 lít khí CO2 (đktc) Nếu

trung hòa 0,3 mol X cần dùng 500ml dung dịch NaOH 1M Hai axit A HCOOH, HOOC-CH2-COOH B HCOOH, CH3COOH C HCOOH, C2H5COOH D HCOOH, HOOC-COOH

Lời giải

Cách Phương pháp đại số

Gọi công thức tổng quát axit CnH2n+2-x(COOH)x CmH2m+2-y(COOH)y với số mol tương ứng a b

Ta có trường hợp xảy ra: +) x = y = +) x = y = +) x = 1; y = Các phản ứng xảy :

CnH2n+2-x(COOH)x + kO2 ⎯⎯→ (n + x) CO2 + (n + 1) H2O CmH2m+2-y(COOH)y + k’O2 ⎯⎯→ (m + y) CO2 + (m + 1) H2O CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH ⎯⎯→ CnH2n+2-x(COONa)x + xH2O CmH2m+2-y(COOH)y + yNaOH ⎯⎯→ CmH2m+2-y(COONa)y + yH2O Ta có hệ :

a + b = 0,3 (1)

(n + x)a + (m + y)b = 0,5 (2) ax + by = 0,5 (3)

Từ (1) (3) ta thấy có trường hợp x = 1, y = thỏa mãn Thay vào (1) (3) ta có hệ:

0,1n + 0,2m =  m = n =

Vậy hai axit HCOOH, HOOC-COOH Đáp án D

Cách Phương pháp đại số kết hợp với biện luận

Học sinh thơng minh nhận xét + Hai axit có tối đa nhóm chức

+ 1,67

3 ,

5 ,

= =

X NaOH

n n

 axit đơn chức axit chức

Do đặt cơng thức tổng quát hai axit : CnH2n+1COOH CmH2m(COOH)2

CnH2n+1COOH + NaOH ⎯⎯→ CnH2n+1COONa + H2O x y

CmH2m(COOH)2 + 2NaOH ⎯⎯→ CmH2m(COONa)2 + H2O y 2y

Ta có hệ

x + y = 0,3 x = 0,1 x + 2y = 0,5 y = 0,2

CnH2n+1COOH + kO2 ⎯⎯→ (n + 1)CO2 + (n + 1)H2O 0,1 0,1(n+1)

CmH2m(COOH)2 + kO2 ⎯⎯→ (m + 2)CO2 + (m + 1)H2O 0,2 0,2(m+2)

Do đó: 0,1(n+1) + 0,2(m+2) = 0,5  n + 2m =  n = m =

Vậy hai axit HCOOH, HOOC-COOH Đáp án D

Cách Phương pháp trung bình

Cách 3.1 Trong trường hợp học sinh chưa nhận xét số nhóm chức

biện luận dựa vào cơng thức phân tử trung bình sau : Đặt cơng thức tổng quát hai axit R(COOH)n

R(COOH)n + nNaOH ⎯⎯→ R(COONa)n + H2O Ta có: n = 1,67

3 ,

5 ,

=  n1 = ; n2 =

CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH ⎯⎯→ CnH2n+2-x(COONa)x + xH2O CnH2n+2-x(COOH)x + kO2 ⎯⎯→ (n + x) CO2 + (n + 1) H2O Ta có:

x = 1,67

3 ,

5 , = =

X NaOH

n n

 x1 = ; x2 =

n + x = 1,67 ,

5 ,

2 = =

X CO

n n

 n1 = ; n2 = Vậy hai axit HCOOH, HOOC-COOH Đáp án D

Cách Kết hợp phương án lựa chọ để tìm đáp số

Nhận xét đáp án : Các phương án lực chọn phân làm nhóm + Nhóm : axit đơn chức (B C)

+ Nhóm : axit đơn chức axit chức (A D) Mặt khác : 1,67

3 ,

5 , = =

X NaOH

n n

>1 nên loại nhóm

Đến , ta đặt cơng thức tổng qt theo nhóm để giải Tuy nhiên, với phương án lựa chọn cách tốt ta dùng phương án tính tốn đối chiếu kết quả, phù hợp ta chọn, cịn khơng phương án cịn lại

Ví dụ : Dùng phương án A để giải

Gọi x, y số mol HCOOH HOOC-CH2-COOH Ta có hệ :

x + y = 0,3 x + 3y = 0,5 x + 2y = 0,5

Hệ vô nghiệm Vậy đáp án D

Bài Đốt cháy m gam hỗn hợp ancol no, đơn chức mạch hở liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu 0,3 mol CO2 0,5 mol H2O Tính m

Lời giải

Cách Phương pháp thông thường

Gọi công thức ancol CnH2n+2O Cn+1H2n+4O với số mol a b Các phản ứng hóa học:

Cn+1H2n+4O + O2 ⎯⎯→ (n+1)CO2 + (n+2)H2O b b(n+1) b(n+2) Ta có hệ:

an + b(n+1) = 0,3 an + bn + b = 0,3 (1)

a(n+1) + b(n+2) = 0,5 an + bn + a + 2b = 0,5 (2)

Lấy (2) – (1) ta có: a + b = 0,2 Cần tính m = (14an + 18a) + (14bn + 32b)

= 14(an + bn + b)) + 18(a+b) = 14.0,3 + 18.0,2 = 7,8 gam

Cách Phương pháp trung bình

Đặt công thức chung hai ancol CnH2n+2O CnH2n+2O + O2 ⎯⎯→ n CO2 + (n+1) H2O a an a(n+1) Ta có hệ:

an = 0,3 a = 0,2

a(n+1) = 0,5 n = 1,5 Khối lượng hai ancol là:

m = (14n + 18)a = 0,2(14.1,5 + 18) = 7,8 (gam)

Cách Nhận xét ancol no, đơn chức, đốt cháy ancol no

Số mol ancol = số mol H2O – số mol CO2 = 0,2 mol Vì ancol cho đơn chức  nO = 0,2 mol

Theo định luật bảo tồn khối lượng ta có:

m = mC + mH + mO = 0,3.12 + 0,5.2 + 0,2.16 = 7,8 gam

Học sinh nhanh nhạy nhận mối quan hệ số mol nước CO2 đốt cháy hợp chất hữu no để làm theo cách số Học sinh học làm theo cách số Cách hữu ích cách tốn khác u cầu tìm cơng thức ancol

Bài Hỗn hợp X gồm axit HCOOH axit CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1) Hỗn hợp

Y gồm hai ancol CH3OH ancol C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2) Lấy 11,13 gam hỗn

hỗn hợp este (Hiệu suất phản ứng este hóa đạt 80%) Tính m

Lời giải

Có 53

2 60 46

= + =

X

M → nX = 0,21 mol

37,6

5 46

32 + =

=

Y

M → nY = 0,2 mol

Vì nY < nX → ancol hết Ta tính khối lượng este theo ancol

Cách Phương pháp trung bình

Gọi cơng thức chung axit RCOOH, công thức chung ancol R’OH

53 = X

M → MR =8

6 , 37 =

Y

M → MR' =20,6

Phản ứng este hóa:

RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H2O 0,2 0,2

m = 0,2.(R + R’ + 44).0,8 = 0,8 0,2(8 + 20,6 + 44) = 11,616 gam

Cách Phương pháp bảo toàn khối lượng

RCOOH + R’OH  RCOOR’ + H2O 0,2 0,2 0,2 Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m = 0,2.0,8.( M +Y MX - 18) = 11,616 gam

Cách Phương pháp tăng giảm khối lượng

Cứ mol ancol tạo thành mol este khối lượng tăng (53-18) = 35 gam Cứ 0,2 mol ancol tạo thành 0,2 mol este thi khối lượng tăng lên là:

35.0,2 = gam

Vậy m = (7,52 + 7).0,8 = 11,616 gam

22,89 gam chất rắn khan Mặt khác đốt cháy hoàn toàn A cho toàn sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch NaOH đặc, khối lượng bình tăng thêm 26,72 gam Xác định cơng thức phân tử chất A

Lời giải

Gọi công thức axit CnH2n+1COOH, CmH2m-1COOH, Cm+1H2m+1COOH với số mol tương ứng x, y, z

Cách Phương pháp thông thường

Các phản ứng hóa học xảy ra:

CnH2n+1COOH + NaOH ⎯⎯→ CnH2n+1COONa + H2O x x

CmH2m-1COOH + NaOH ⎯⎯→ CmH2m-1COONa + H2O y y

Cm+1H2m+1COOH + NaOH ⎯⎯→ Cm+1H2m+1COONa + H2O z z

CnH2n+1COOH +

2 +n

O2 ⎯⎯→ (n+1) CO2 + (n + 1) H2O x (n+1)x (n + 1) x CmH2m-1COOH +

2 3m

O2 ⎯⎯→ (m+1) CO2 + m H2O y (m+1)x my Cm+1H2m+1COOH +

2 3m+

O2 ⎯⎯→ (m+2) CO2 + (m + 1) H2O z (m+2)z (m + 1)z NaOH + HCl ⎯⎯→ NaCl + H2O

0,1 0,1 0,1

Số mol NaOH dư là: 100.1/1000 = 0,1 mol

Số mol NaOH phản ứng với axit : 0,15.2 – 0,1 = 0,2 mol Khối lượng muối hữu : 22,89 – 0,1.58,5 = 17,04 gam Theo ta có hệ

x + y + z = 0,2

(14n + 68)x + (14m + 66)y + (14m + 80)z = 17,04

Rút gọn lại ta có :

x + y + z = 0,2 (1) 14(nx + my + mz) + 2x + 14z = 3,84 (2) 62(nx + my + mz) + 18x + 62z = 17,92 (3)

⎯→

⎯ x = 0,1; y + z = 0,1

Đến nhiều học sinh tỏ bế tắc khơng giải cụ thể m, n Tuy nhiên, từ (2) ta giới hạn m, n

(2) ⎯⎯→ 14(0,1n + 0,1m) + 2.0,1 + 14z = 3,84 z = 0,26 – 0,1n – 0,1m

vì z > nên n + m < 2,6 mà m 

⎯→

⎯ n = 0, m =

Vậy công thức axit : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

Cách Gọi công thức axit no CnH2n+1COOH : x mol Công thức chung hai axit không no CmH2 −m 1COOH : y mol

CnH2n+1COOH + NaOH ⎯⎯→ CnH2n+1COONa + H2O x x

CmH2 −m 1COOH + NaOH ⎯⎯→ CmH2 −m 1COONa + H2O CnH2n+1COOH +

2 +n

O2 ⎯⎯→ (n+1) CO2 + (n + 1) H2O x (n+1)x (n + 1)x CmH2 −m 1COOH +

2 3m

O2 ⎯⎯→ (m+1) CO2 + m H2O y (m+1)x my Ta có hệ:

x + y = 0,2

(14n + 68)x + (14m + 68)y = 17,04

44[(n + 1)x + (m + 1)y] + [(n + 1)x + my]18 = 26,72

x = 0,1

Vì m>2 , n nguyên n = 0, m = 2,457 ⎯⎯→ m1= 2, m2 =

Vậy công thức axit : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

Cách Gọi công thưc chung ba axit CnH2n+1−2kCOOH

CnH2n+1−2kCOOH + NaOH ⎯⎯→ CnH2n+1−2kCOONa + H2O 0,2 0,2

Theo định luật tăng giảm khối lượng ta có: Khối lượng axit là: 17,04 – 0,2.22 = 12,64 gam Phản ứng đốt cháy:

CnH2n+1−2kCOOH + tO2 ⎯⎯→ (n+1) CO2 + (n+1−k )H2O 0,2 0,2(n+1) 0,2(n+1−k ) Ta có hệ:

0,2(14n -2k + 46) = 12,64 n = 1,3 44.0,2 (n+1) + 18.0,2 (n+1−k) = 26,72 k = 0,5

n = 1,3 → axit có n = (HCOOH) n = 1(CH3COOH)

k = 0,5 mà k1 = 0, k2=k3 = → axit no có số mol là: 0,1

2 , =

mol Xét trường hợp xảy ra:

Trường hợp 1: HCOOH: 0,1 mol

CmH2 −m 1COOH: 0,1 mol m axit = 0,1.46 + 0,1(14m + 46) = 12,64 → m= 2,457 ⎯⎯→ m1= 2, m2 =

Vậy công thức axit : HCOOH, C2H3COOH, C3H5COOH

Trường hợp 2: CH3COOH: 0,1 mol CmH2 −m 1COOH: 0,1 mol m axit = 0,1.60 + 0,1(14m + 46) = 12,64 → m= 1,457 (loại m < 2)

Trong cách, cách số nhanh nhất, học sinh làm Học sinh phải vận dụng linh hoạt chiều nhận xét

2

2 t

t

III BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài Đốt cháy hoàn toàn 11 gam hỗn hợp A chứa axetilen, propilen metan thu

12,6 gam H2O Mặt khác 5,6 lít hỗn hợp phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 40 gam brom Xác định thành phần % thể tích hỗn hợp ban đầu biết thể tích khí đo đktc

Đáp số : % C2H2 = 50; % CH4 = % C3H6 = 25%

Bài Hỗn hợp X gồm C2H4, C3H4 C3H8 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X thu 14,4 gam nước Mặt khác 0,3 mol hỗn hợp tác dụng vừa đủ với 270 gam dd Br2 20% Tính thành phần phần trăm thể tích khí hỗn hợp

Đáp số : % C2H4 = % C3H4 = % C3H8 = 33,33%

Bài Hỗn hợp X gồm C2H4, C3H4 C3H8 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X thu 35,2 gam CO2 Mặt khác 0,3 mol hỗn hợp tác dụng vừa đủ với 270 gam dd Br2 20% Tính thành phần phần trăm thể tích khí hỗn hợp

Đáp số : % C2H4 = % C3H4 = % C3H8 = 33,33%

Bài Hỗn hợp X gồm axetilen, etan propen Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X thu

được 79,2 gam nước Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp tác dụng vừa đủ với 500 gam dd Br2 20% Tính thành phần phần trăm thể tích khí hỗn hợp

Đáp số : % C2H2 = 50; % C2H6 = % C3H6 = 25%

Bài Đốt cháy hoàn m gam toàn hỗn hợp X gồm C2H4, C3H4 C3H8, thu 4,4 gam CO2 25,2 gam H2O Tính m

Đáp số : m = gam

Bài Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm C2H4, C3H4 C3H8 Sản phẩm thu hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu 20 gam kết tủa Tính khối lượng hỗn hợp X ban đầu

Đáp số : gam

Bài Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 27,8 gồm butan, metylxiclopropan, but-2-en, đivinyl Khi đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol X thu m gam CO2 nước Tính m

Đáp số : 36,66 gam

Bài Hỗn hợp A chứa 0,06 mol hỗn hợp CH3OH ancol dãy đồng đẳng có khối lượng 4,02 gam Cho toàn hỗn hợp tác dụng vừa đủ với gam CH3COOH (có H2SO4 đặc làm xúc tác, giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%) Tính khối lượng este thu

Bài Cho 0,1 mol axit đơn chức X phản ứng với 0,15 mol ancol đơn chức Y thu

4,5 gam este A với hiệu suất phản ứng este hóa 75% Xác định tên gọi X Y

Đáp số: X axit focmic ; Y ancol metylic

Bài 10 Hỗn hợp A gồm axit no đơn chức hai axit không no đơn chức chứa

liên kết đôi, dãy đồng đẳng Cho A tác dụng hoàn toàn với 150 ml dung dịch NaOH 2M Để trung hòa vừa hết lượng NaOH dư cần thêm vào 100 ml dung dịch HCl 1M, dung dịch D Cô cạn cẩn thận D 22,89 gam chất rắn khan Mặt khác đốt cháy hoàn toàn A thu 26,72 gam CO2 H2O Xác định công thức phân tử chất A

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM

Qua thực tế giảng dạy trường THPT chuyên Lê Quý Đôn nghiên cứu áp dụng nội dung vào việc dạy chuyên đề hoá học lớp 11,12 đặc biệt dạy ôn thi đại học, ôn thi học sinh giỏi tỉnh qua tơi rút số kết luận sau:

- Thứ nhất: Với việc dạy theo phương pháp giải tập giúp học sinh giải nhanh tập em tư tốt hơn, tự tin trước tốn khó

- Thứ hai: Với việc nắm bắt phương pháp giải học sinh chọn cho cách giải nhanh để làm tập trắc nghiệm học sinh giải tập nhanh Học sinh khơng cịn bị gị bó với cách giải tập theo kiểu tự luận truyền thống trước

- Thứ ba: Các dạng tập có phương pháp giải mẫu nên giúp em dễ hiểu Hệ thống phương pháp giải tập phù hợp với đối tượng học sinh đặc biệt giúp học sinh ôn thi đại học, cao đẳng thi học sinh giỏi

II NHỮNG ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ ỨNG DỤNG: 1- Đề xuất kiến nghị

Để góp phần nâng cao hiệu dạy học mơn Hóa học trường THPT nói chung, chúng tơi xin có số kiến nghị sau :

- Khuyến khích GV tự xây dựng hệ thống tập có chất lượng tốt có tập nhiều cách giải nhằm khái quát hóa, tổng qt hóa tốn liên hệ với tốn dạng, góp phần hỗ trợ, phát triển toán hay cho HS

- Giáo viên cần phải thay đổi giảng theo hướng dạy học tích cực, hỗ trợ học sinh tự học, tự nghiên cứu, chủ động học tập ý rèn luyện khả suy luận logic, rèn luyện tư hóa học cho HS

2- Hướng phát triển đề tài

Nhận xét tổ chuyên môn ụng H, ngày 15 tháng năm 2020

Ng-êi thùc hiÖn: