Hướng dẫn học sinh tách phân tử hợp chất hữu cơ chứa c, h, n thành NH, CH2, h2 để giải một số bài toán đốt cháy mức độ vận dụng và vận dụng cao

I MỞ ĐẦU 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong đề thi tốt nghiệp trung học phổ thông, hầu hết mơn thi sử dụng hình thức thi trắc nghiệm Điều khẳng định tính ưu việt thi trắc nghiệm kiểm tra, đánh giá học sinh Trong thi môn khoa học tự nhiên khoa học xã hội, thi gồm 40 câu với thời gian làm 50 phút Với thời gian ngắn vậy, để hoàn thành thi học sinh phải có kĩ giải tập thật tốt thật ngắn gọn, đặc biệt tập mức độ vận dụng vận dụng cao Từ thực tiễn đó, q trình giảng dạy tơi tìm tịi hướng dẫn học sinh số phương pháp nhằm giải nhanh tốn hóa học mức vận dụng cao Một số phương pháp tách phân tử hợp chất hữu C, H, N thành NH, CH2, H2 Từ lí tơi lựa chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh tách phân tử hợp chất hữu chứa C, H, N thành NH, CH2, H2 để giải số toán đốt cháy mức độ vận dụng vận dụng cao” 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Đề tài thực với mục đích giúp học sinh hiểu rõ nguyên tắc trình tách chất thành nhóm nguyên tử tương đương đơn giản để việc giải tập thuận tiện, dễ dàng hơn.Thơng qua đó, thời gian giải tập Hóa học rút ngắn Tóm lại, đề tài muốn góp tiếng nói vào phong trào đổi phương pháp dạy học Đề tài cịn góp phần nâng cao hiệu giáo dục, đào tạo tình hình đất nước 1.3 NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài nhằm giải ba vấn đề sau: Một là: nghiên cứu vấn đề lý luận phương pháp dạy học hố học trường phổ thơng Hai là: nghiên cứu tình hình thực tế qua việc dự tiết dạy giáo viên môn để đánh giá rút phương pháp giảng dạy thích hợp, đồng thời nghiên cứu hiệu học tập học sinh suốt trình thực giải pháp Ba là: sở thống kê số liệu rõ cách thực hiệu việc áp dụng: “Hướng dẫn học sinh tách phân tử hợp chất hữu chứa C, H, N thành NH, CH2, H2 để giải số toán đốt cháy mức độ vận dụng vận dụng cao” Đối tượng áp dụng đề tài học sinh lớp 12 trường THPT Cầm Bá Thước, cụ thể là: STT Lớp Sĩ số Năm học 12B1 40 2019 - 2020 12B2 42 2019- 2020 12B1 44 2020 - 2021 12B2 42 2020 - 2021 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận Thu thập loại sách, báo, tạp chí, tài liệu có liên quan đến đề tài Đọc khái quát tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu: chủ yếu sách giáo khoa tập hóa học lớp 12, thông qua trang mạng chuyên môn hóa học 1.4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1.4.2.1 Phương pháp quan sát Phương pháp thực cách theo dõi phân loại học sinh (Giỏi , Khá, Trung bình, Yếu, Kém) để đưa cách giải hợp lý cho đối tượng 1.4.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát phiếu Sử dụng hệ thống câu hỏi, phiếu điều tra nhằm thu thập số liệu để đánh giá thực trạng đề xuất giải pháp 1.4.2.3 Phương pháp vấn Phỏng vấn, trao đổi trực tiếp với tổ trưởng, tổ chuyên môn, tham khảo ý kiến giáo viên dạy giỏi vấn đề có liên quan đến đề tài 1.4.3 Phương pháp thống kê toán học Sau thu thập phiếu thăm dò ý kiến, dựa vào kết điều tra, cho học sinh kiểm tra kiến thức học so sánh đối chiếu với năm, từ rút tỉ lệ phần trăm, nhằm đánh giá thực trạng định hướng nâng cao hiệu của việc dạy học hoá học trường trung học phổ thông II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 1.1 Cơ sở pháp lý: Sáng kiến kinh nghiệm thực chủ yếu dựa sách giáo khoa (SGK) hoá học 12, SGK sở pháp lý để xây dựng đề tài Ngồi cịn tham khảo sách giáo viên, sách tập, sách tham khảo tài liệu có liên quan sở cho sáng kiến kinh nghiệm 2.1.2 Cơ sở lý luận: Như biết để học sinh thực hiểu chất phản ứng Hóa học việc học sinh phải quan sát trực tiếp q trình Hóa học Trên sở biết, hiểu chất phản ứng Hóa học học sinh áp dụng vào giải tình phát sinh việc xử lí tập đời sống 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN 2.1 Tình hình học sinh học mơn hóa trường THPT Cầm Bá Thước Đối với học sinh THPT em chưa có định hướng sâu sắc nghề nghiệp cho tương lai nên ý thức học tập mơn chưa cao, em thích mơn học có kết cao thích giáo viên thích học mơn Trong q trình giảng dạy tơi phát nhiều học sinh cịn học đối phó, chưa hứng thú tham gia xây dựng Nhiều học sinh tỏ lúng túng, khơng tìm cách xử lí, vấn đề tưởng chừng sống hàng ngày Vì thế, em u thích học mơn? 2.2 Thực trạng Trong q trình học tập học sinh hoạt động, nặng nghe giảng, ghi chép học thuộc, suy luận, động não Thời gian dành cho học sinh hoạt động tiết học ít, kể hoạt động tay chân hoạt động tư Học sinh chưa trở thành chủ thể hoạt động Hình thức hoạt động học sinh đơn điệu, chủ yếu nghe thầy đọc chép vào vở, học sinh động não thường chủ động tích cực Do vậy, phương pháp học học sinh thụ động, tư duy, sáng tạo học sinh thường gặp khó khăn giải tập liên quan đến việc tổng hợp kiến thức đặc biệt mức độ vận dung vận dụng cao Các hình thức hoạt động thầy phương pháp dạy mà thầy sử dụng chưa nhằm vào yêu cầu tổ chức cho học trò hoạt động, chưa trọng vào việc hình thành phương pháp tư duy, rèn luyện cho học sinh lực sáng tạo Đối với tập Hoá học, đặc biệt tập mức độ vận dụng vận dụng cao giáo viên cần phải liên tục tìm tịi, học hỏi để hướng dẫn học sinh phương pháp giải tập sáng tạo ngắn gọn, nhằm giúp học sinh giải nhanh, xác tập khó Trước thực trạng trên, đề xuất số biện pháp giải pháp nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy giáo viên học tập học sinh 2.3 CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.3.1 Cơ sở lí luận phương pháp tách chất Cơng thức tổng qt amin có dạng: CnH2n+2+x-2k Nx( k: số liên kết pi amin, x: số nhóm chức amin) Như vậy, cơng thức tổng quát số dãy amin thường gặp có dạng: + Amin no, đơn chức mạch hở: CnH2n+3N + Amin no, chức mạch hở: CnH2n+4N2 + Amin đơn chức, mạch hở : CnH2n+3 – 2kN + Amin no, mạch hở : CnH2n+2+x Nx Các dãy đồng đẳng tách thành nhóm nguyên tố sau: + Amin no, đơn chức mạch hở: CnH2n+3N = CnH2n + NH + H2 = (CH2)n + NH + H2 Như để đơn giản amin no, đơn chức tách thành hỗn hợp CH 2, NH, H2 Trong = = nN = namin + Amin no, chức mạch hở: CnH2n+4N2 = CnH2n + 2NH + H2 = (CH2)n + 2NH + H2 Amin no, chức, mạch hở tách thành CH2, NH, H2 = nN = 2namin; = namin + Amin đơn chức, mạch hở : CnH2n+3 – 2kN = CnH2n + NH +(1- k)H2 = (CH2)n + NH +(1-k)H2 Amin đơn chức, mạch hở tách thành CH2, NH, H2 = nN = namin; = namin + Amin no, mạch hở : CnH2n+2+x Nx = CnH2n + xNH + H2 Amin no, mạch hở tách thành CH2, NH, H2 = nN = xnamin; = namin 2.3.2 Phân tích số ví dụ cụ thể Ví dụ 1.(Câu 38 - đề minh hoạ 2021) Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) ankan Y, số mol X lớn số mol Y Đốt cháy hoàn toàn 0,09 mol E cần dùng vừa đủ 0,67 mol O2, thu N2, CO2 0,54 mol H2O Khối lượng X 14,56 gam hỗn hợp E A 7,04 gam gam B 7,20 gam C 8,80 gam Hướng dẫn X amin no, mạch hở : CnH2n+2+x Nx = CnH2n + xNH + H2 Y ankan: CmH2m+2 = CmH2m+ H2 = (CH2)m + H2 D 10,56 E qui thành CH2, H2, NH CH2, H2, NH+ O2 (0,67 mol) → CO2 + H2O (0,54 mol) + N2 Bảo tồn O có: = 0,4 mol = Mặt khác = 0,09 (mol) = nE Bảo toàn H có: = 0,54.2 - 0,4.2 – 0,09.2 = 0,1 (mol) Khối lượng hỗn hợp 0,09 mol E là: mE = 0,4.14 + 0,09.2 + 0,1.15 = 7,28 (g) Vì nE = 0,09mol ; nX > nY → 0,09 > nX > 0,045 > Số nhóm chức X > → X amin no, chức nX = = 0,05 mol; ny = 0,04 mol Vậy E gồm: X: CnH2n+4N2 (0,05 mol) Y: CmH2m+2 (0,04mol) = 0,05n + 0,04m = 0,4 → n = 4; m = - 14,56 gam hỗn hợp E có khối lượng gấp lần 0,09 mol mX = 0,05.88.2 = 8,8g Đáp án C Ví dụ 2.(Đề thi thử Lương Thế Vinh) Cho hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) hidrocacbon Y, số mol X lớn số mol Y Đốt cháy hoàn toàn 0,26 mol E cần dùng vừa đủ 2,51 mol O 2, thu N2, CO2 1,94 mol H2O Mặt khác, cho 0,26 mol E tác dụng với dung dịch HCl dư lượng HCl phản ứng tối đa 0,28 mol Khối lượng Y 0,26 mol E A.10,32g B.10,00g C.12,00g D.10,55g Hướng dẫn Qui hỗn hợp E thành CH2, H2, NH CH2 H2 + O2 (2,51 mol) → CO2 + H2O (1,94 mol) + N2 NH Bảo toàn O = 1,54 mol = = = 0,28 (mol) Bảo tồn H tìm = 0,52 mol Vì nE = 0,26mol ; nX > nY → 0,26 > nX > 0,13 > Số nhóm chức X > → X amin no, chức nX = = 0,14 mol; ny = 0,12 mol Vậy E gồm: X: CnH2n+4N2 (0,14 mol) Y: CmH2m+2 (0,12mol) = 0,14n + 0,12m = 1,54 → n = 5; m = mY = 0,12.86 = 10,32g Đáp án A Ví dụ (Đề thi thử Moon) Hỗn hợp A gồm ankan X, anken Y, amin no hai chức mạch hở Z Tỉ khối A so với H2 385/29 Đốt cháy hồn tồn 6,496 lít A thu 9,632 lít CO2 0,896 lít N2 (các thể tích khí đo đktc) Phần trăm khối lượng anken có A gần với A 21,4% B 27,3% C 24,6% D 18,8% Hướng dẫn Qui hỗn hợp A thành CH2, H2, NH nA = 0,29 (mol); mA = 7,7 gam = 0,43 (mol); = 0,04 mol = = 0,43 mol = = 0,08 mol → nZ = 0,04 = (7,7 – 0,43.14 – 0,08.15) : = 0,24 mol = nX + nZ → nX = 0,2 mol nY = 0,05 mol Gọi n, m, x số C X, Y, Z Ta có 0,2n + 0,05m + 0,04x = 0,43 (n,x ≥ 1; x ≥ 2) → n = 1; m = ; x = thỏa mãn mY = 0,05.42 = 2,1g % mY = 27,27% Đáp án B Ví dụ Đốt cháy hồn tồn 1,792 lít hỗn hợp B gồm etylmetylamin hiđrocacbon mạch hở đồng đẳng X, Y(có số liên kết π < 3) lượng oxi vừa đủ thu 12,992 lít (đktc) hỗn hợp Y gồm CO 2, H2O N2 Dẫn tồn Y qua bình chứa dung dịch H2SO4 đặc dư thấy thể tích giảm 6,944 lít Các khí đo đktc % khối lượng hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ A 13,40% 35,17% B 30,14% C 40,19% D Hướng dẫn nX = 0,08 mol; nY = 0,58 mol; = 0,31 mol + = 0,27 mol C3H9N = (CH2)3 + NH + H2 CnH2n+2-2k = (CH2)n + (1- k)H2 Qui hỗn hợp B thành CH2, H2, NH CH2 x H2 y NH z + O2 → CO2 x + H2O + 0,31 N2 x + = 0,27 x + y + = 0,31 → y = 0,04 mol < nX → hidrocacon không no - Nếu k = = namin = z = 0,04 X, Y anken nanken = 0,04 mol Ta có = 0,04.3 + 0,04 = 0,25 = 0,25 mol = 3,25 ( : số C trung bình anken) anken C3H6 (0,03mol), C4H8 (0,01mol) %m C3H6 = 100 = 30,14% - Nếu k = = namin – nX,Y = 0,04 mol namin = 0,06 mol; nX,Y = 0,02 mol Ta có = 0,06.3 + 0,04 = 0,25 = 1,75 (loại) Đáp án B Ví dụ Hỗn hợp E chứa amin no, đơn chức hiđrocacbon X thể khí điều kiện thường Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp E cần dùng 2,7 mol khơng khí (20% O2 80% N2 thể tích) thu hỗn hợp F gồm CO2, H2O N2 Dẫn tồn F qua bình đựng NaOH đặc dư thấy khối lượng bình tăng 21,88 gam, đồng thời có 49,616 lít (đktc) khí khỏi bình Cơng thức phân tử X A C3H4 B C3H6 C C2H4 D C2H6 Hướng dẫn Amin no, đơn chức CnH2n+3N = CnH2n + NH + H2 Hidrocacbon CmH2m+2-2k = (CH2)m + (1- k)H2 Qui hỗn hợp E thành CH2, H2, NH CH2 H2 NH + O2 0,54 mol N2 2,16 mol = 2,215 (mol) CO2 + H2O + N2 x (0,305) y (0,47) = 0,11 mol Đặt x, y số mol CO2 H2O Bảo toàn O ta có: 2x + y = 0,54.2 Khối lượng bình NaOH tăng: 44x + 18y = 21,88 x = 0,305 mol ; y = 0,47 mol = 0,305 mol; Bảo tồn H: = 0,11 mol Vì = X anken = 4,7 Do amin no, đơn chức có H ≥ anken C2H4 Đáp án C Ví dụ Hỗn hợp X gồm propin, buta-1,3-đien amin no, đơn chức, mạch hở Đem đốt cháy hoàn toàn 23,1 gam X cần dùng vừa 2,175 mol O nguyên chất thu hỗn hợp sản phẩm Y gồm CO 2, H2O khí N2 Dẫn tồn Y qua bình chứa dung dịch NaOH đặc dư, khí đo 2,24 lít (ở đktc) Cơng thức amin A C2H7N B CH5N C C3H9N D C4H11N Hướng dẫn Amin no, đơn chức CnH2n+3N = CnH2n + NH + H2 Hidrocacbon CmH2m-2 = (CH2)m - H2 Qui hỗn hợp X thành CH2, H2, NH CH2 x H2 y + O2 2,175 mol NH 0,2 CO2 + H2O + = = 0,2mol = namin N2(0,1mol) = 1,5x + 0,5y + 0,25.0,2 = 2,175 mX = 14x + 2y + 0,2.15 = 23,1 Giải hệ x = 1,45 ; y = - 0,1 = namin - nhidrocacbon nhidrocacbon = 0,3 Giả sử , m số C hidrocacbon amin = 0,3 + 0,2.m = 1,45 (