SKKN phương pháp giải nhanh bài toán đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ chứa amin

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY HỖN HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA AMIN Người thực hiện: Khương Thị Vân Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hóa học THANH HỐ, NĂM 2021 MỤC LỤC Nội dung MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp giải vấn đề 2.3.1 Bài toán hỗn hợp chứa amin hidrocacbon 2.3.2 Bài toán hỗn hợp chứa amin ancol 2.3.3 Bài toán hỗn hợp chứa amin amino axit 2.3.4 Bài toán hỗn hợp chứa amin nhiều loại chất khác 2.3.5 Đề xuất tập rèn luyện kĩ cho học sinh 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Ưu điểm 2.4.2 Hạn chế KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC SKKN ĐÃ ĐƯỢC HĐ SKKN NGÀNH GD TỈNH XẾP LOẠI Trang 1 1 2 3 10 12 14 17 17 19 19 19 20 21 22 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong dạy học hóa học, tập hóa học giúp học sinh củng cố, khắc sâu lí thuyết học, phát triển tư sáng tạo, nâng cao lực nhận thức, giải vấn đề Hiện tập trắc nghiệm hóa học nói chung, tập đốt cháy hỗn hợp chứa amin nói riêng đa dạng phong phú gây khơng khó khăn cho học sinh, đa số em tự nhận dạng, phân tích tốn để tìm phương pháp giải hợp lí Bên cạnh đề thi kì thi thời gian để học sinh giải tập lại (khoảng 1,5 phút/câu) Do đa số học sinh gặp nhiều khó khăn việc phân loại phương pháp giải tập Dạng toán đốt cháy hỗn hợp chứa amin với hidrocacbon, ancol, amino axit hay chất khác dạng tổng hợp xuất nhiều đề thi đặc biệt kì thi tốt nghiệp THPT Tuy nhiên tập dạng thường có nhiều chất chưa biết, số ẩn nhiều, số kiện lại thuộc câu vận dụng, vận dụng cao gây khó khăn cho học sinh việc tìm phương pháp giải cách giải nhanh tốn Hiện có nhiều tài liệu phương pháp giải nhanh toán hữu chưa có tài liệu phân tích phương pháp giải nhanh toán đốt cháy hỗn hợp chứa amin với chất Vì tơi chọn đề tài “Phương pháp giải nhanh toán đốt cháy hỗn hợp chất hữu chứa amin” làm sáng kiến kinh nghiệm năm học 2020 -2021 Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ tốt cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp nâng cao chất lượng dạy học 1.2 Mục đích nghiên cứu Làm rõ chất loại chất hữu cơ, từ tìm cách tư phương pháp giải nhanh phù hợp với loại tập Việc nghiên cứu đề tài thành công, đạt kết tốt nâng cao chất lượng dạy học tài liệu tham khảo hữu ích cho đồng nghiệp em học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu Trong đề tài này, nghiên cứu tổng kết vấn đề sau: - Bản chất chất hữu (amin, hidrocacbon, ancol, amino axit, ), hướng quy đổi dựa vào đặc điểm chất toán - Mối liên hệ số mol chất với CO 2, H2O, N2, O2 phản ứng đốt cháy Mối liên hệ số mol chất CO2, H2O, N2 với độ bội liên kết k - Các chất hữu đề tài nghiên cứu mạch hở 1.4 Phương pháp nghiên cứu Sáng kiến nghiên cứu số phương pháp sau: - Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết: + Tham khảo tài liệu sách, báo, tạp chí chuyên nghành, truy cập thông tin internet để nghiên cứu vấn đề liên quan chuyên đề amin phương pháp quy đổi toán hữu + Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái qt hóa nguồn tài liệu để xây dựng sở lý thuyết nội dung đề tài - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Khảo sát tình hình học tập học sinh lớp 12A1 trước sau áp dụng đề tài + Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực sáng kiến kinh nghiệm học sinh lớp 12A1 rút kinh nghiệm để đạt hiệu cao NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Quy đổi phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa toán ban đầu hỗn hợp phức tạp dạng đơn giản hơn, qua làm cho phép tốn trở nên dễ dàng thuận tiện [1] Khi áp dụng phương pháp quy đổi cần đảm bảo nguyên tắc: Bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng hỗn hợp ban đầu Phương pháp quy đổi hóa học hữu thường sử dụng cho tập chứa hỗn hợp nhiều chất hữu cơ, số ẩn nhiều, số kiện hơn; chất hữu có điểm chung, điểm đặc biệt công thức phân tử hay đặc điểm cấu tạo mà quy đổi chất, nhóm chất đơn giản hơn, thuận tiện cho việc giải nhanh Không phải quy đổi hỗn hợp phức tạp thành chất, nhóm chất đơn giản xong mà thân học sinh phải cần nắm định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố kĩ thuật tách ghép chất để tìm cơng thức chất [2] Với dạng toán ngày phong phú đa dạng việc giải toán phương pháp quy đổi chiếm ưu thế, mang lại hiệu cao Tuy nhiên toán đốt cháy nên quy đổi giải nhanh mà cần linh hoạt phương pháp quy đổi với cách sử dụng công thức chung chất mối liên hệ số mol chất phản ứng cháy để đạt hiệu cao giải tập khó 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Những năm trước dạng tập amin thông thường tập tính bazơ đốt cháy amin, hỗn hợp amin đơn giản mà học sinh học giải tốt Tuy nhiên năm gần dạng toán đốt cháy hỗn hợp chất chứa amin chất khác xuất nhiều đề thi thuộc mức độ vận dụng vận dụng cao gây khó khăn cho học sinh giỏi Cái khó dạng tốn số lượng chất hỗn hợp nhiều thuộc loại chất khác nhau, thường hỗn hợp có nhiều chất chưa biết công thức phân tử nên học sinh không định hướng phải giải tốn nào? Cũng có học sinh nghĩ phải quy đổi lại chưa rõ cần quy đổi kĩ tách ghép chất cịn hạn chế Khi đề cho amin khơng rõ no hay khơng, khơng biết số nhóm chức nhiều học sinh khá, giỏi biết cách xét trường hợp no, không no, đơn chức, hai chức, mà chưa biết cách biện luận may mắn trường hợp tìm kết trùng đáp án trắc nghiệm, xét nhiều trường hợp dẫn tới nhiều thời gian Trên thực tế giảng dạy, nhận thấy học sinh học mức độ trung bình phận học sinh thấy dạng sợ, bế tắc cách chọn phương pháp giải, em thường bỏ qua câu Khi có đề thi tham khảo Bộ giáo dục, cho học sinh làm chấm sửa tơi nhận thấy lớp 40 học sinh có học sinh làm câu 78 [3], học sinh lại chưa định hướng cách giải Vì để học sinh lớp chủ nhiệm năm đạt kết cao kì thi tốt nghiệp THPT, tơi sưu tầm tập dạng lựa chọn phương pháp giải nhanh hướng dẫn em 2.3 Giải pháp giải vấn đề Tôi sưu tầm tập dạng đề thi THPTQG bộ, đề thi tốt nghiệp, đề minh họa đề thi thử trường THPT giải rút phương pháp giải nhanh Tôi áp dụng vào thực hành giảng dạy cho học sinh lớp 12A1, nhận thấy em tiếp thu tốt giải nhanh tập tương tự Có nhiều phương pháp giải toán đốt cháy hỗn hợp chất chứa amin, nhiên khn khổ đề tài tơi trình bày phương pháp hiệu quả, thường dùng cho tốn đốt cháy hỗn hợp chất chứa amin, là: Sử dụng công thức chung chất mối liên hệ số mol chất phản ứng cháy; phương pháp quy đổi Đề tài sáng kiến tập trung vào tập mức độ vận dụng vận dụng cao Trong phương pháp lồng ghép kĩ thuật tách, ghép chất, dồn chất, biện luận,… Bên cạnh cần kết hợp linh hoạt định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố Phương pháp 1: Sử dụng công thức chung mối liên hệ số mol chất phản ứng đốt cháy Để giải toán việc sử dụng công thức chung, nhấn mạnh cho học sinh nắm rõ công thức chung chất, chẳng hạn như: - Amin no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+3N (n >0, n∈N) - Amin no, hai chức, mạch hở: CnH2n+4N2 (n >0, n∈N) - Amin no, đa chức, mạch hở: CnH2n+2+xNx (n >0, n∈N) - Amin không no (1π C=C), đơn chức, mạch hở: CnH2n+1N (n >1, n∈N) - Amin không no (1π C=C), hai chức, mạch hở: CnH2n+2N2 (n >1, n∈N) - Amin không no, đa chức, mạch hở: CnH2n+2-2k+xNx (n >1, n∈N) - Công thức chung hidrocacbon mạch hở: CnH2n+2-2k (k số liên kết π) - Công thức chung ancol mạch hở: CnH2n+2-2kOx (k số liên kết π) (Tùy theo toán cho hidrocacbon, ancol loại ta thay giá trị k ta tìm cơng thức cụ thể loại đó) Khi đốt cháy hỗn hợp chất cần lưu ý công thức liên hệ số mol CO 2, H2O amin Cụ thể: - Amin no, đa chức, mạch hở: CnH2n+2+xNx + (1,5n+0,5+0,25x) O2 → n CO2 + (n+1+0,5x) H2O + 0,5x N2 Khi đó: n H 2O − nCO2 = (1 + 0,5 x).na = na + n N n H 2O − nCO2 = 1,5.na Như với amin no, đơn chức mạch hở: - Amin không no, đa chức, mạch hở: CnH2n+2-2k+xNx + (1,5n+0,5-0,5k+0,25x) O2 → n CO2 + (n+1-k+0,5x) H2O + 0,5x N2 nCO2 − n H 2O = (k − − 0,5 x).na = ( k − 1) na − n N Khi đó: - Hidrocacbon CxHy hay hợp chất CxHyOz (mạch hở) nCO2 − n H 2O = (k − 1).n hc (Với k số liên kết pi) Phương pháp 2: Quy đổi Khi giải toán theo hướng quy đổi cần cho học sinh hướng quy đổi linh hoạt theo hỗn hợp chất Có thể có nhiều hướng quy đổi, sáng kiến tơi xin trình bày hướng quy đổi sau: nCH = na - Amin no, mạch hở: NH, CH4, CH2 ( ) - Amin no, đơn chức mạch hở: Ngoài cách quy đổi trên, quy đổi về: NH 3, CH2 ( n NH = na ) - Amin không no, đa chức, mạch hở: NH, CH4, CH2, H2 ( nCH = na - Amin không no (1π C=C), đơn chức, mạch hở: NH, CH2 ( - Hidrocacbon mạch hở: CH4, CH2, H2 ( - Ankan: CH4, CH2 - Anken: CH2 - Ankin, ankadien: CH2, H2 nCH = nhidrocacbon và n NH = n a n H = nπ n H = nπ ) ) ) nCH = nancol - Ancol no, mạch hở: CH4, CH2, O ( ) - Ancol no, đơn chức, mạch hở: Ngoài cách quy đổi trên, quy đổi n H 2O = n ancol thành: H2O, CH2 ( ) - Ancol không no (1π C=C), đơn chức, mạch hở: CH2, O - Amino axit no, mạch hở: COO, CH4, CH2, NH ( nCH = na oaxit ) Ngoài ra, amino axit có nhóm COOH, nhóm NH quy đổi COO, NH3, CH2 ( nCOO = n NH = n a oaxit ) Bên cạnh đó, giáo viên hướng dẫn học sinh sử dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa no hóa việc quy đổi chất tốn biết số nhóm chức, liên kết pi Chẳng hạn quy đổi: - Amin no, đơn chức, mạch hở: CH3NH2, CH2 - Amin không no (1π C=C), hai chức, mạch hở: H2N-CH=CH-NH2, CH2 - Ancol no, đơn chức, mạch hở: CH3OH, CH2 - Ancol no, hai chức, mạch hở: C2H4(OH)2, CH2 Đối với kĩ thuật ghép chất: Để tìm chất kĩ thuật ghép chất học sinh cần biết rõ số mol chất số mol nhóm CH Chẳng hạn cho amin no, đơn chức mạch hở ta quy đổi CH 3NH2, CH2 Nếu amin đồng đẳng ta cần tìm tỉ lệ số mol CH với CH3NH2 tìm số nhóm CH2 ghép vào amin Tùy theo toán để hướng dẫn học sinh chọn phương pháp giải cho phù hợp nhanh Sau tơi xin phân tích ví dụ tương ứng với toán hỗn hợp khác 2.3.1 Bài tốn hỗn hợp chứa amin hidrocacbon Ví dụ 1: Hỗn hợp E gồm amin X no, mạch hở ankan Y (số mol X lớn Y) Đốt cháy hoàn toàn 0,09 mol E cần dùng vừa đủ 0,67 mol O 2, thu N2, CO2 0,54 mol nước Khối lượng X 14,56 gam hỗn hợp E A 7,04 gam B 7,20 gam C 8,8 gam D 10,56 gam (Trích câu 78, đề thi tham khảo Bộ Giáo Dục năm 2021) [3] Định hướng tư duy: Bài toán rõ hỗn hợp chứa amin no hidrocacbon ankan, giáo viên nên hướng học sinh định hướng giải theo phương pháp gọi công thức chung chất Kết hợp bảo tồn ngun tố O cơng thức liên hệ số mol chất tốn giải đơn giản Hướng dẫn giải:  CO2 C n H n + 2+ x N x : amol O2 :0,67 mol  0,09molE   → H O : 0,54mol C m H m + : bmol  ax  N : mol  ĐLBT O: nCO2 = 0,4mol n H 2O − nCO2 = na + nankan + n N Áp dụng cơng thức: Ta có: 0,54 – 0,4 = 0,09 + 0,5ax → ax = 0,1 Mặt khác: a > b nên a > 0,045 → x < 2,22 Nếu x = a = 0,1 (vơ lí) Vậy x = 2; a = 0,05 mol → b = 0,04 mol BTNT C: 5n + 4m = 40 Khi n=4; m=5 nghiệm E gồm: C4H12N2 (0,05 mol) C5H12 (0,04 mol) → mE = 7,28 gam mX = 4,4 gam Vậy mE = 14,56 gam mX = 8,8 gam Nhận xét: - Khó khăn học sinh việc giải toán là: Số ẩn nhiều số kiện, lại chưa biết rõ số nhóm chức amin Học sinh khơng biết cho số mol X lớn Y để làm gì, khơng định hướng cách biện luận tìm số nhóm chức amin - Bên cạnh cách biện luận tìm số nhóm chức amin trên, giáo viên hướng dẫn học sinh tìm số nhóm chức cách quy đổi hỗn hợp E thành CH 4, CH2, NH Ví dụ Hỗn hợp X chứa etylamin trimetylamin Hỗn hợp Y chứa hidrocacbon mạch hở có chứa không liên kết π Trộn X Y theo tỉ lệ mol nX : nY = : thu hỗn hợp Z Đốt cháy hoàn toàn 6,34 gam hỗn hợp Z cần dùng vừa đủ 14 lít O2 (đktc), sản phẩm cháy gồm CO2, H2O, N2 dẫn vào dung dịch NaOH đặc, dư thấy khối lượng dung dịch tăng thêm 25,78 gam Lượng Y thí nghiệm làm màu vừa đủ V ml dung dịch Br2 1M Giá trị V A 360 B 120 C 240 D 480 (Trích câu 38 mã đề 101 đề thi thử trường Quảng Xương năm 2021)[4] Định hướng tư duy: Bài toán cho biết amin, cụ thể amin no, đơn chức, mạch hở; hidrocabon chưa biết Bên cạnh đề lại u cầu tính thể tích dung dịch Br nên muốn tìm yêu cầu đề cần tìm số mol liên kết pi Vì ta định hướng giải nhanh theo phương pháp quy đổi thành NH, CH 4, CH2, H2; số mol H2 số mol Br2 phản ứng Hướng dẫn giải:  NH CO2 CH  0, 625 molO2  ddNaOH 6,34gamZ   → H O + → mCO2 + m H 2O = 25,78 gam CH  N   H ĐLBTKL: = mdd tăng m N = 0,56gam → n N = 0,02mol → n NH = 0,04mol = na → nhidrocacbon = 0,2 mol → nCH = 0,24mol  NH : 0,04mol CO2 : (0,24 + x )mol CH : 0,24mol 14 x − y = 1,9   , 625 molO2 6,34gamZ   → H O : (0,5 + x − y )mol →   BTO : x − y = 0,27 CH : xmol N   H : − ymol  x = 0,17 → → n Br2 = n H = 0,24mol → VddBr2 = 240ml  y = 0,24 Nhận xét: Vì tốn u cầu tính Vdd Br2 nên việc quy đổi nhanh gọn, hiệu không cần đến kiện số liên kết pi đề Tuy nhiên đề u cầu tìm cơng thức chất Y cần tìm số C trung bình Y áp dụng cơng thức liên hệ số mol CO2, H2O, số pi số mol chất 2.3.2 Bài toán hỗn hợp chứa amin ancol Ví dụ Hỗn hợp E gồm ba chất X, Y ancol propylic; X, Y hai amin dãy đồng đẳng Phân tử X, Y có hai nhóm NH gốc hidrocacbon khơng no, MX < MY Khi đốt cháy hết 0,1 mol E cần vừa đủ 0,67 mol O2 thu N2, H2O 0,42 mol CO2 Phần trăm khối lượng Y E A 13,89% B 19,35% C 39,81% D 46,30% (Trích câu 78, mã đề thi 224, kì thi TN THPT năm 2020)[5] Định hướng tư duy: Mặc dù hỗn hợp chất biết công thức ancol lại không cho biết số liên kết pi hợp chất amin nên quy đổi hỗn hợp dù theo cách số ẩn nhiều số kiện, gây khó khăn việc tính tốn Do cần định hướng giải theo cơng thức chung đề biện luận tìm số pi 10 C H O2 : amol N   3, 27 5molO2 E CH N : bmol  →CO2 : 2,2mol = 2a + b + c CH : cmol  H O : 3,15mol = 3a + 2,5b + c   BTNT O: a = 0,5 → b = 0,3; c = 0,9 Gọi x, y số nhóm CH2 ancol, hỗn hợp amin Khi đó: 0,5x + 0,3y = 0,9 hay 5x + 3y = Nghiệm phù hợp: x = 1; y = 1,333 Vậy: X C3H8O2; Y C2H7N (u mol) Z C3H9N (v mol) u + v = 0,3 u = 0,2 → → → %mZ = 2u + 3v = 2,2 − 0,5.3 v = 0,1 11,15% Nhận xét: Giải toán theo cách giúp học sinh nắm kĩ thuật đồng đẳng hóa kĩ thuật ghép chất để tìm cơng thức Phương pháp quy đổi thường áp dụng cho tốn chứa este hay khó Ví dụ X amin no, mạch hở Y ancol no, mạch hở Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Y cần vừa đủ 0,35 mol O2 Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp E gồm X Y cần vừa đủ 16,4 gam oxi, sau phản ứng thu 0,95 mol hỗn hợp khí Phần trăm theo khối lượng X E có giá trị gần với A 49,7% B 33,3 C 50,3% D 66,7% Định hướng tư duy: Để giải học sinh phải dựa vào phản ứng đốt cháy Y để tìm cơng thức y trước Cái khó tốn chưa biết số nhóm chức amin nên dù giải theo quy đổi hay theo phương pháp thơng thường (đặt số mol, viết phương trình, lập hệ phương trình) nhiều thời gian tính tốn, chí khó giải Vì cần nghĩ đến cách tìm số nguyên tử H trung bình thông qua công thức liên hệ số mol chất Hướng dẫn giải: Y ancol no nên Y có công thức: CH4(CH2)nOm CH4(CH2)nOm + (2+1,5n-0,5m) O2 → (n+1) CO2 + (2+n) H2O → + 1,5n - 0,5m = 3,5 hay 3n – m = Nghiệm phù hợp: n = 2; m = → Y C3H8O3 12 CO2 C H O3 : amol  , 5125molO2 0,2molE  0  → 0,95mol  H O C n H n + 2+ x N x : bmol N  Ta có: n H 2O − nCO2 = nancol + na + n N n H 2O = 0,575mol → H = → 2n H O nE nCO2 + n H 2O + n N = 0,95 = 5,75 Amin X CH5N CO2 : 3a + b C H O3 : amol 0,5125molO2  0,2molE     → 0,95mol H O : 4a + 2,5b CH N : bmol  N : 0,5b  a + b = 0,2 a = 0,05 → → → %m X = 50,27% 3a + 0,5125.2 = 2(3a + b) + 4a + 2,5b b = 0,15 Nhận xét: Từ toán thấy để giải nhanh tập khơng thiết phải tìm cụ thể số nguyên tử C, H mà thơng qua giá trị trung bình số C hay H hỗn hợp 2.3.3 Bài tốn hỗn hợp chứa amin amino axit Ví dụ Hỗn hợp X chứa hai amin thuộc dãy đồng đẳng metylamin Hỗn hợp Y chứa glyxin lysin Đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol hỗn hợp Z gồm X, Y cần vừa đủ 2,055 mol O2 thu 32,22 gam H2O; 35,616 lít hỗn hợp CO2 N2 Phần trăm khối lượng amin có khối lượng phân tử lớn Z A 14,42% B 16,05% C 13,04% D 26,76% (Trích câu 37, đề thi thử TN THPT năm 2021 trường THPT Thạch Thành 1)[6] Định hướng tư duy: Hỗn hợp Y chứa amino axit no, ta nhấc nhóm COO, NH khỏi phân tử cịn lại phần ankan Mặt khác amin X no, đơn chức, mạch hở Do cách giải nhanh quy đổi hỗn hợp Z COO, NH, CH4, CH2; số mol CH4 số mol hỗn hợp Z số mol COO số mol hỗn hợp Y 13 Vì biết dãy đồng đẳng chất X biết chất Y nên việc sử dụng kĩ thuật đồng đẳng hóa quy đổi đạt hiệu cao, cụ thể quy đổi Z CH5N, CH2, C2H5O2N (gly), C6H14N2O2 (lys) Hướng dẫn giải: Cách 1: COO : amol  H O : 1,79mol = 0,5b + 0,8 + c  NH : bmol   , 055 molO2 0,4molZ  +  → CO2 : 0,4 + a + c CH : 0,4mol 1,59mol  N : 0,5b   CH : cmol 0,5b + c = 0,99 a = 0,2 n = nY = 0,2mol   → a + 0,5b + c = 1,59 − 0,4 → b = 0,46 →  X m Z = 32,74 gam  BTO : 2a + 2,055.2 = 1,79 + 2(0,4 + a + c) c = 0,76   n gly : xmol  x + y = 0,2  x = 0,14 BTNTC  → → → n = 3,6 nlys : ymol x + y = , 26 y = , 06     X : C n H n +3 N : 0,2mol Đặt C H N : umol u + v = 0,2 u = 0,08 → X → → → %mC4 H11 N = 26,76% u + v = , 72 v = , 12 C H N : vmol    11 Cách 2: CH N : amol  H O : 1,79mol = 2,5a + b + 2,5c + d CH : bmol   + , 055 molO2 0,4molZ     → CO2 : a + b + 2c + 6d C H O2 N : cmol 1,59mol  N : 0,5a + 0,5c + d → 1,5a + b + 2,5c + d = 1,59   C H 14O2 N : dmol BTNT O: 2c + 2d + 2,055.2 = 1,79 + 2a + 2b +4c + 12d Và a + c + d = 0,4 Giải hệ phương trình ta được: a = 0,2; b = 0,52 ; c = 0,14; d = 0,06 nCH C H N : umol u + v = 0,2 u = 0,08 = 2,6 → X  → → → %mC H N = 26,76% nCH 3u + 4v = 0,72 v = 0,12 C H 11 N : vmol 11 Nhận xét: 14 Cả hai cách quy đổi nhanh, dễ giải hệ, học sinh chủ yếu sử dụng máy tính bấm so với việc học sinh giải cách thông thường Ở cách cần lưu ý cơng thức tìm số nhóm CH phân tử chất Nó thành phần tách từ phân tử chất nên tính tỉ lệ số mol CH2 với CH4 Ví dụ Hỗn hợp X gồm hai amin no đơn chức, mạch hở Hỗn hợp Y gồm Gly, Ala, Val Trộn a mol X với b mol Y thu hỗn hợp Z Đốt cháy Z cần 1,05 mol O2, sản phẩm cháy gồm CO2, H2O N2 dẫn qua bình đựng H2SO4 đặc, dư thấy khối lượng bình tăng 18 gam đồng thời thu 17,92 lít (đktc) hỗn hợp khí Tỉ lệ a : b A : B : C : D : (Trích câu 33, đề thi thử trường chuyên ĐH Vinh-Nghệ An năm 2021)[7] Định hướng tư duy: Nhận thấy với toán số chất nhiều số kiện nên giải theo cách thông thường (đặt số mol chất, lập hệ) Điểm đặc biệt toán X chứa amin no, đơn chức, mạch hở Y chứa amino axit no, chứa nhóm COOH, nhóm NH2 nên nên quy đổi Z COO, NH3, CH2 (nCOO nNH = n X + nY = nY = b; = a + b) Hướng dẫn giải:  H O : 1mol = 1,5(a + b) + c COO : bmol   , 05 molO2 Z  NH : (a + b)mol 1 → CO2 : b + c CH : cmol 0,8mol  N : 0,5(a + b)    (khối lượng bình axit tăng khối lượng nước) 1,5( a + b) + c = a = 0,2   → 0,5( a + b) + b + c = 0,8 → b = 0,1 → a + b = :  BTNTO : 2b + 2.1,05 = + 2b + 2c c = 0,55   Nhận xét: Như từ toán phức tạp nhiều chất nhiều ẩn tưởng chừng khó khăn quy đổi hướng tốn cịn lại việc lập hệ phương trình đơn giản dễ tính tốn 2.3.4 Bài tốn hỗn hợp chứa amin nhiều loại chất khác 15 Ví dụ Hỗn hợp E gồm axit adipic, etylamin hidocacbon X (ở thể khí điều kiện thường) Đốt cháy hồn tồn 0,6 mol hỗn hợp E cần vừa đủ 61,6 lit khí O2 (đktc), sau phản ứng thu N2; 83,6 gam CO2 37,8 gam H2O Mặt khác, 18,1 gam hỗn hợp E tác dụng tối đa với 0,25 mol HCl Phần trăm khối lượng X E gần với giá trị sau đây? A 34 B 35 C 25 D 40 (Trích câu 79, đề thi thử Sở GDĐT Nghệ An - Liên trường năm 2021) [8] Định hướng tư duy: Bài toán chưa cho biết hidrocacbon nên sử dụng cách giải thơng thường tìm CxHy việc giải tốn khó khăn Nhận thấy axit adipic C6H10O4 = CH4 + 3CH2 + 2COO; C2H7N = CH4 + CH2 + NH; Hidrocacbon = CH4 + CH2 – kH2 Do quy đổi hỗn hợp thành CH 4, CH2, COO, NH, H2 (trong nCH = n E ; n NH = n a ; nCOO = 2naxit ) Hướng dẫn giải: CH : 0,6mol CO2 : 1,9mol = 0,6 + x + y CH : xmol  H O : 2,1mol = 0,6.2 + x + 0,5 z − t   2, 5molO2 E COO : ymol  →  NH : zmol  N : 0,5 zmol   BTNTO : y + 2,75.2 = 1,9.2 + 2,1 → y = 0,2mol  H : −tmol → x = 1,1 mol; BTKL: mE = 33,4 + 14z 0,5z – t = -0,2 (1) Ta có: (33,4 + 14z) gam E phản ứng vừa đủ với (z + t) mol HCl Vậy: 18,1 gam E phản ứng vừa đủ với 0,25 mol HCl → 33,4 + 14 z z + t = 18,1 0,25 (2) Từ (1) (2) tìm z = 0,2 mol = netylamin; t = 0,3 mol → mX = mE – mamin – maxit = 12,6 gam → %mX = 34,81% Nhận xét: Với toán nhiều học sinh thường quên phản ứng hidrocabon không no với HCl nên bỏ qua tính tốn dẫn tới kết sai GV cần nhấn mạnh cho em số mol H2 (sau quy đổi E) số mol liên kết pi số mol HCl Với cách quy đổi học sinh dễ dàng tìm số mol amin 16 axit, tìm % khối lượng hidrocacbon mà khơng cần tìm cơng thức hidrocacbon Ví dụ Hỗn hợp X gồm este no, đơn chức mạch hở amin no, mạch hở, có amin đơn chức amin hai chức (hai amin có số mol nhau) Cho m gam X tác dụng vừa đủ 200 ml dung dịch KOH 1M Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X cần dùng 1,2 mol oxi, thu CO 2, H2O 0,12 mol N Giá trị m A 24,58 B 25,14 C 22,08 D 20,16 Định hướng tư duy: Đề yêu cầu tính khối lượng hỗn hợp X mà biết số liên kết pi chất cần vận dụng mối liên hệ số mol CO 2, H2O, N2 với số mol X số liên kết pi để giải nhanh tốn (trong nCOO(este) = nKOH) Hướng dẫn giải: CO2 : bmol C n H n O2 : 0,2mol  , molO2 X 1  → H O : cmol C m H m + 2+ x N x : amol  N : 0,12mol  Vì hai amin có số mol nên x = 1,5 → BTNT N: a = 0,16 mol Ta có: n H 2O − nCO2 = na + n N = 0,28mol = c − b (1) BTNT O: 0,4 + 1,2.2 = 2b +c (2) Từ (1), (2) tìm được: b = 0,84 mol; c = 1,12 mol ĐLBT KL: mX = 22,08 gam Nhận xét: Nhận thấy este no, đơn chức, mạch hở đốt cháy số mol H2O CO2 dựa vào mối liên hệ số mol chất với độ bội k amin (k = 0) ta tìm nhanh mối liên hệ CO2 H2O Ở sử dụng quy đổi hỗn hợp COO, CH4, CH2, NH giải toán được, nhiên với cách quy đổi học sinh khó sử dụng kiện amin có số mol 17 Vì cách giải vấn đề thơng qua mối liên hệ số mol chất ưu việt 2.3.5 Đề xuất tập rèn luyện kĩ cho học sinh Ở trên, tơi phân tích phương pháp giải nhanh dạng toán đốt cháy hỗn hợp chất chứa amin Sau xin đề xuất số tập tự luyện để rèn luyện kĩ giải toán cho học sinh Câu 1: Hỗn hợp E chứa amin no, đơn chức hidrocacbon X thể khí điều kiện thường (các chất mạch hở) 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 toàn F qua bình đựng NaOH đặc dư thấy khối lượng bình tăng 21,88 gam, đồng thới có 49,616 lít (đktc) khí khỏi bình Cơng thức phân tử X công thức sau đây? A C3H4 B C2H4 C C3H6 D C2H6 Nhận xét: Để giải nhanh tốn học sinh cần nắm vững cơng thức n H 2O − nCO2 = na + n N + (1 − k )nhidrocacbon để tìm k, từ sử dụng định luật bảo tồn C để tìm số C X Như viêc giải toán giúp em khắc sâu mối liên hệ số mol chất phản ứng cháy, khối lượng bình dung dịch NaOH tăng khối lượng H2O, CO2; khí khỏi bình N2 sinh từ phản ứng cháy amin N không khí; nắm định luật bảo tồn ngun tố O, C Câu 2: Hỗn hợp E gồm hai hiđrocacbon mạch hở X, Y (đồng đẳng kế tiếp, MX < MY) amin Z (no, hai chức, mạch hở) Đốt cháy hoàn toàn 7,72 gam hỗn hợp E cần vừa đủ 0,73 mol O 2, thu CO2, H2O 0,896 lít khí N2 Mặt khác, 7,72 gam E phản ứng cộng tối đa với 6,4 gam Br2 dung dịch Biết E có hai chất số nguyên tử cacbon Tổng khối lượng X, Y E A 3,08 gam B 3,42 gam C 4,30 gam D 4,64 gam Nhận xét: Bài toán cho biết loại hợp chất amin hai hidrocacbon đồng đẳng kế tiếp, quan trọng biết số mol Br2 Vì để giải nhanh ta cần quy đổi E CH 4, CH2, H2, C2H6N2, sau sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ghép chất để 18 tìm số nhóm CH2 hợp chất Như việc giải toán giúp em hiểu sâu cách ghép nhóm CH vào chất biết cách tìm phương pháp giải dựa vào kiện đề cho Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm hai amin (đơn chức, thuộc dãy đồng đẳng) hai anken cần vừa đủ 0,2775 mol O 2, thu tổng khối lượng CO2 H2O 11,43 gam Giá trị lớn m A 2,55 B 2,97 C 2,69 D 3,25 Nhận xét: Học sinh muốn giải toán cần trả lời câu hỏi: Khối lượng hỗn hợp lớn nào? Với số kiện lại ít, buộc em phải tìm cách quy đổi nhóm chất ngắn gọn Nhận thấy anken = n.CH ; amin = mCH2 + CHx ; ta quy đổi hỗn hợp CH2, CHx biện luận giá trị x để khối lượng hỗn hợp lớn Sau giải toán thân em nhận thấy có nhiều hướng quy đổi hỗn hợp, tùy để ta tìm hướng quy đổi cho phù hợp, giải nhanh Câu 4: Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp X gồm glyxin, alanin, axit glutamic amin (no, đơn chức, mạch hở) lượng oxi vừa đủ, thu 0,85 mol hỗn hợp Y gồm CO2, H2O N2 Hấp thụ hết Y vào bình đựng nước vơi dư, thu 38 gam kết tủa Mặt khác, cho m gam X tác dụng với dung dịch HCl dư, thu 34,925 gam hỗn hợp muối Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m gần với giá trị sau đây? A 26 B 25,5 C 10 D 10,5 Nhận xét: Bài toán giúp học sinh rèn luyện kĩ quy đổi, nắm định luật bảo toàn phản ứng amin, amino axit với HCl Câu 5: Hỗn hợp E gồm amin X (no, đơn chức, mạch hở, bậc hai) hai ancol Y, Z (Z Y nguyên tử cacbon nguyên tử oxi, số mol Y gấp 1,5 lần số mol X) Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp E cần dùng vừa đủ a mol O2, thu 0,11 mol CO2 0,18 mol H2O Giá trị a A 0,250 B 0,175 C 0,125 D 0,150 Nhận xét: Bài toán giúp học sinh rèn luyện kĩ tìm cơng thức phân tử dựa vào số nguyên tử C trung bình (cụ thể sử dụng C trung bình để tìm cơng thức ancol) Bên cạnh cịn giúp học sinh khắc sâu cơng 19 thức liên hệ số mol CO2, H2O, N2 với số mol amin, ancol; từ tìm số mol chất X tìm cơng thức dựa vào bảo tồn C Câu 6: Hỗn hợp E chứa etilen, metan, axit axetic, metyl metacrylat metylamin Đốt cháy 0,2 mol E cần vừa đủ a mol O 2, thu 0,48 mol H 2O 1,96 gam N2 Mặt khác, 0,2 mol E tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch Br 0,7M Giá trị a gần với giá trị sau đây? A 0,4 B 0,5 C 0,7 D 0,6 Nhận xét: Giải toán giúp học sinh khắc sâu định luật bảo toàn nguyên tố phản ứng cháy; giúp học sinh nắm cách quy đổi nhấn mạnh lại số mol Br2 phản ứng vừa đủ với X số mol H2 sau quy đổi (Quy đổi E COO, CH4, CH2, H2, NH) Câu 7: Hỗn hợp X gồm alanin, axit glutamic axit acrylic Hỗn hợp Y gồm propen trimetylamin Đốt cháy hoàn toàn a mol X b mol Y tổng số mol oxi cần dùng vừa đủ 1,14 mol, thu H 2O; 0,1 mol N2 0,91 mol CO2 Mặt khác, cho a mol X tác dụng với dung dịch KOH dư lượng KOH phản ứng m gam Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 16,8 B 14,0 C 11,2 D 10,0 Nhận xét: Bài tốn có nhiều chất tương ứng với số ẩn nhiều, nhiên phân tích chất chất đưa hỗn hợp COO, CH 2, NH3, nCOO = nKOH Do tốn rèn luyện cho học sinh ngồi kĩ tính tốn thơng thường cịn rèn luyện kĩ thuật tách nhiều chất thành nhóm chất đơn giản Câu 8: Hỗn hợp X gồm glucozơ, lysin hexametylendiamin Đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol X cần dùng 1,825 mol O2; sản phẩm cháy gồm CO2, H2O N2 dẫn qua bình đựng H2SO4 đặc dùng dư, khí thối khỏi bình tích 35,84 lít (đktc) Mặt khác cho 32,08 gam X vào dung dịch HCl loãng dư, thu dung dịch Y có chứa m gam chất hữu Giá trị m A 28,44 B 37,92 C 24,06 D 36,32 Nhận xét: Bài toán giúp học sinh nắm cơng thức phân tử, tính chất hóa học chất Rèn luyện cho học sinh giải toán hóa học dựa vào định luật bảo tồn khối lượng, nguyên tố 20 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Ưu điểm - Giúp GV có thêm kinh nghiệm việc giải tập đốt cháy hỗn hợp chứa amin, có thêm tài liệu để giảng dạy, bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, ôn thi đại học - cao đẳng Bản thân tự tin, chững chạc đứng trước học sinh - Rèn luyện cho học sinh kỹ vận dụng sáng tạo, linh hoạt kiến thức chất hữu ĐLBT khối lượng, ĐLBT nguyên tố, kĩ thuật tách, ghép chất vào giải tập, giúp em tự tin, hứng thú gặp toán đốt cháy hỗn hợp chứa amin hay khó Sau áp dụng SKKN vào giảng dạy cho lớp 12A1 đầu tháng 4/2021, đến ngày 24/4/2021 Sở giáo dục tỉnh Thanh Hóa tổ chức thi thử tốt nghiệp THPT cho lớp 12, kết lớp đạt sau: 21 Nhận xét: Sau học sinh làm thi đề Sở tơi kiểm tra lại học sinh kết cách làm câu 39, mã đề thi 103 [9] thu kết sau: - 10 em làm câu 39, mã đề 103 (tùy mã đề nôi dung câu hỏi thuộc câu khác nhau) - 12 em thời gian làm thi chưa làm đúng, số vướng mắc có em định hướng làm tốt tính tốn số liệu sai Sau nhà suy nghĩ lại làm 22 - 11 em chưa định hướng cách giải, chưa làm được, có em cịn chưa đọc đến đề câu Mặc dù kết chưa thực xuất sắc so với chưa áp dụng SKKN (3 em lớp khả làm nhiều câu dạng này) kết khả quan Tôi chắn thời gian luyện tập đến thi tốt nghiệp số lượng học sinh làm tốt tập dạng lớp tăng lên nhiều 2.4.2 Hạn chế Phương pháp giải nhanh tơi trình bày mang lại hiệu tốt việc giải tập đốt cháy hỗn hợp chất chứa amin hay khó, nhiên tập lại cần kĩ tổng hợp nhiều kiến thức, mức độ yêu cầu tư cao với học sinh nên việc tiếp thu kiến thức bên cạnh niềm hứng thú có khó khăn định Nhiều học sinh thấy sợ, ngại tiếp thu khó định hướng cách giải phù hợp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Để giải tốt tập hữu nói chúng tập đốt cháy hỗn hợp chất khác nói riêng, thân phải nắm rõ chất chất, tính chất chúng nội dung tập; đồng thời phải vận dụng nhanh, linh hoạt có hiệu định luật bảo tồn hóa học, kĩ thuật tách ghép chất mối liên hệ số mol chất phản ứng cháy để giải tập cách dễ dàng Mỗi phương pháp giải có ưu nhược điểm phù hợp với loại bài, trước làm học sinh cần phân tích đề, kiện đề cho yêu cầu đề để tìm phương pháp cho phù hợp Kể quy đổi có nhiều hướng quy đổi khác bài, thân em cần phân tích lựa chọn hướng phù hợp, nhanh gọn Việc áp dụng sáng kiến mang lại hiệu giảng dạy cao, học sinh hứng thú, tự tin với khó mà khơng cịn cảm thấy sợ hãi, ngại làm gặp dạng tập Mỗi ví dụ trình bày sáng kiến tơi phân tích chi tiết, hướng dẫn rõ ràng, dễ hiểu giúp học sinh hiểu rõ chất toán tự định hướng phương pháp giải cho khác dạng 3.2 Kiến nghị Sáng kiến kinh nghiệm tơi áp dụng có hiệu với học sinh đơn vị trường nên mong thầy (cơ) đồng nghiệp tham khảo, góp ý, bổ 23 sung để sáng kiến tơi hồn thiện áp dụng có hiệu thực tế giảng dạy Bên cạnh hi vọng thầy cô em học sinh mở rộng thêm hướng quy đổi áp dụng vào chuyên đề hữu khác để thân học sinh tham khảo học hỏi 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Minh Ngọc – Phương pháp quy đổi giải hóa hữu [2] Phạm Hữu Bằng – 16 phương pháp kĩ thuật giải nhanh tập trắc nghiệm hóa học [3] Đề thi tham khảo kì thi TN THPT năm 2021 mơn Hóa học [4] Đề thi thử TN THPT trường THPT Quãng Xương năm 2021 [5] Đề thi TN THPT Bộ giáo dục năm 2020 (đợt 1) [6] Đề thi thử TN THPT trường THPT Thạch Thành năm 2021 [7] Đề thi thử TN THPT trường chuyên Đại học Vinh – Nghệ An năm 2021 [8] Đề thi thử TN THPT Sở GD ĐT Nghệ An – liên trường năm 2021 [9] Đề thi thử TN THPT Sở GD ĐT Thanh Hóa năm 2021 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 15 tháng 05 năm 2021 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Khương Thị Vân 225 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Khương Thị vân Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Triệu Sơn TT Tên đề tài SKKN Sử dụng lược đồ tư đổi phương pháp dạy học Hố học Chương 2: Nhóm nitơ- chương trình nâng cao lớp 11 Sử dụng trị chơi chữ, thí nghiệm hóa học kết hợp với số phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực để tăng hứng thú học tập cho học sinh lớp 10 mơn Hóa học – Chương trình nâng cao Kinh nghiệm sử dụng kĩ thuật“tư dồn biến” để giảinhanh số dạng tập peptit hay khó dành cho học sinh giỏi Một số kinh nghiệm tổ chức hoạt động khởi động giảng mơn hóa học nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương – Hóa học 10 Nâng cao hiệu giải toán hidrocacbon phương pháp quy đổi Cấp đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) Kết đánh giá xếp loại (A, B, C) Năm học đánh giá xếp loại Ngành GD cấp tỉnh C 2010-2011 Ngành GD cấp tỉnh C 2013-2014 Ngành GD cấp tỉnh C 2015-2016 Ngành GD cấp tỉnh C 2017-2018 Ngành GD cấp tỉnh B 2019-2020 22 ... vấn đề 2.3.1 Bài toán hỗn hợp chứa amin hidrocacbon 2.3.2 Bài toán hỗn hợp chứa amin ancol 2.3.3 Bài toán hỗn hợp chứa amin amino axit 2.3.4 Bài toán hỗn hợp chứa amin nhiều loại chất khác 2.3.5... việc tìm phương pháp giải cách giải nhanh tốn Hiện có nhiều tài liệu phương pháp giải nhanh tốn hữu chưa có tài liệu phân tích phương pháp giải nhanh tốn đốt cháy hỗn hợp chứa amin với chất Vì... THPT giải rút phương pháp giải nhanh Tôi áp dụng vào thực hành giảng dạy cho học sinh lớp 12A1, nhận thấy em tiếp thu tốt giải nhanh tập tương tự Có nhiều phương pháp giải toán đốt cháy hỗn hợp chất