(Sáng kiến kinh nghiệm) hướng dẫn sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa để giải nhanh một số dạng bài tập trắc nghiệm về peptit

MỤC LỤC Trang I- MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu II- NỘI DUNG 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 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Dạng 1: Bài tập xác định loại peptit, số liên kết peptit phân tử peptit tạo gốc α - amino axit có nhóm amino nhóm cacboxyl 2.3.2 Dạng 2: Bài tập định lượng chất phản ứng thủy phân đốt cháy hoàn toàn peptit tạo nên từ loại gốc α - amino axit no, mạch hở có nhóm amino nhóm cacboxyl 2.3.3 Dạng 3: Bài tập định lượng chất phản ứng thủy phân đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp peptit tạo nên từ gốc α amino axit no, mạch hở có nhóm amino nhóm cacboxyl 2.3.4 Một số tập đề nghị 14 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, 16 với thân, đồng nghiệp nhà trường III- KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 17 3.1 Kết luận 17 3.2 Kiến nghị 17 3.2.1 Đối với giáo viên nhà trường 17 3.2.2 Đối với cấp quản lí giáo dục 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 I MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài: Đối với học sinh, giải tập phương pháp học tập tích cực ơn tập mơn Hố học Mỗi dạng tốn thường có hướng giải khác Để tìm cách giải hay, ngắn gọn đòi hỏi học sinh phải nắm vững kiến thức có kĩ vận dụng phương pháp giải, kĩ tính tốn, suy luận, qua giúp cho phát triển tư em, đồng thời tiết kiệm thời gian giải tập Điều có ý nghĩa lớn em làm kiểm tra, thi, thi dạng câu hỏi trắc nghiệm Đối với tập đơn giản học sinh thường viết phương trình hoá học, dựa vào đại lượng để tính số mol chất, sau theo phương trình hố học tính số mol chất cịn lại từ tính đại lượng theo u cầu Nhưng nhiều dạng tập, học sinh không nắm chất phản ứng việc giải tốn gặp nhiều khó khăn thường giải sai Trong năm gần đây, toán peptit xuất đề thi Đại học, Cao đẳng, Trung học phổ thông Quốc gia , thường mức độ khó, gây nhiều khó khăn, trở ngại cho học sinh Khi bắt tay vào giải tập peptit học sinh thầy thường chóng mặt với tập dường phải biện luận, suy nghĩ nhiều để tạo giải đúng, chuẩn hợp lí, em thường hay bỏ qua dạng tốn “Đồng đẳng hóa” phương pháp hay linh hoạt, coi điểm mạnh việc xử lí số dạng tốn Hữu cơ, có nhiều tập peptit, xuất năm 2015 bạn Nhật Trường (Sinh viên Trường Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh) soạn tài liệu sâu giới thiệu phương pháp Tuy sở phương pháp không mới, phát triển sâu rộng vấn đề mang lại giúp ích nhiều cho bạn học sinh u thích mơn Hóa học Khi học sử dụng phương pháp “Đồng đẳng hóa”, ta tìm thấy đường dẫn đến mấu chốt giải toán hay đơn giản mà không cần phải biện luận phức tạp Trên sở hiểu biết khả thân, thực việc “Hướng dẫn sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa để giải nhanh số dạng tập trắc nghiệm peptit” nhằm giúp em học sinh tiếp cận gần với peptit, từ hình thành em khả tư khoa học học tập mơn Hố học nói riêng mơn học khác nói chung nhằm nâng cao chất lượng dạy học 1.2 Mục đích nghiên cứu: Peptit chuyên đề bậc phổ thông, nghiên cứu học sách giáo khoa xong, ta khó tổng hợp kiến thức vận dụng để giải tập Thơng thường, tốn peptit ln đề tài “khó nuốt” với thí sinh kì thi Hướng giải chúng cho đơn giản mối bận tâm hàng đầu thí sinh mùa thi hàng năm Mặt khác, biên soạn sách tham khảo (có thị trường), tác giả “né”chuyên đề chưa sâu vào chất, đó, em học sinh khó khăn gặp tập peptit Đặc biệt đề thi tuyển sinh Đại học, cao đẳng, Trung học phổ thông Quốc gia năm gần liên tục xuất câu hỏi peptit hay, không hiểu sâu sắc chất chúng em khó để giải Trên tinh thần đó, qua q trình tìm hiểu, tham khảo tài liệu, kinh nghiệm thân q trình dạy học, tơi nghiên cứu viết sáng kiến: “Hướng dẫn sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa để giải nhanh số dạng tập trắc nghiệm peptit” nhằm giúp em học sinh khắc phục khó khăn tự tin xử lí tập peptit 1.3 Đối tượng nghiên cứu: Peptit nội dung Hóa hữu cơ, thuộc chương trình lớp 12 Peptit hợp chất có chứa từ đến 50 gốc α-amino axit liên kết với liên kết peptit (liên kết nhóm CO nhóm NH hai đơn vị α-amino axit, gọi liên kết peptit) Peptit phân peptit thành loại: + Oligopeptit: Gồm peptit có từ đến10 gốc α-amino axit + Polipeptit: Gồm peptit có từ 11 đến 50 gốc α-amino axit Phân tử peptit hợp thành từ gốc α-amino axit nối với liên kết peptit theo trật tự định: amino axit đầu N cịn nhóm -NH 2, amino axit đầu C cịn nhóm –COOH Trong phân tử peptit liên kết peptit mối liên kết yếu nhất, dễ bị đứt dẫn đến tính chất hóa học peptit phản ứng thủy phân môi trường axit bazơ Có thể nói tính chất tạo nên nhiều tình tập thú vị hay cho dạng có liên quan đến phản ứng thủy phân peptit, bên cạnh cịn có dạng toán phổ biến xuyên suốt hầu hết chun đề Hóa hữu dạng tốn phản ứng toán đốt cháy Kĩ giải toán hoá học hình thành học sinh nắm vững lí thuyết, nắm vững kiến thức tính chất hoá học chất, biết vận dụng kiến thức vào giải tập Học sinh phải hình thành mơ hình giải tốn, bước để giải tốn, kèm theo phải hình thành thân thói quen phân tích đề định hướng cách làm, kĩ quan trọng việc giải tốn hóa học Do đó, để hình thành kĩ giải nhanh tập peptit ngồi việc giúp học sinh nắm chất phản ứng giáo viên cịn phải hình thành cho học sinh phương pháp giải nhanh, bên cạnh rèn luyện cho học sinh tư định hướng đứng trước tốn khả phân tích đề Một số phương pháp mà nghiên cứu, thực trình giảng dạy phần peptit hiệu trình bày khn khổ sáng kiến “Phương pháp đồng đẳng hóa” áp dụng giải số dạng tập trắc nghiệm peptit tạo nên từ gốc α-amino axit no, mạch hở chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Trong q trình nghiên cứu, tơi sử dụng nhóm phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu sở lí luận, tổng hợp kiến thức, đưa ví dụ minh họa vận dụng vào tập, thực nghiệm sư phạm II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: Để giải toán hoá học điều cần phải nắm vững phương trình phản ứng xảy Đối với dạng tập liên quan đến phản ứng thủy phân đốt cháy hồn tồn peptit để viết phương trình hố học xác, học sinh phải nắm công thức peptit, hiểu chất phản ứng nghĩa phản ứng diễn điều kiện nào, có tham gia môi trường hay không tạo sản phẩm Phân tử peptit hợp thành từ gốc α-aminoaxit,  - aminoaxit quan trọng giới thiệu chương trình lớp 12 gồm: Gly: NH2  CH2  COOH Ala: CH3  CH  NH2   COOH Val: CH3  CH(CH3)  CH  NH2   COOH Lys: H2N   CH2   CH(NH2)  COOH Glu: HOOC   CH2   CH(NH2 )  COOH Tyr: HO  C6H4  CH2  CH(NH2 )  COOH Phe: C6H5CH2CH  NH2  COOH Các dạng tập peptit đề thi Đại học, Cao đẳng, Trung học phổ thông Quốc gia đề thi minh họa hay thi thử chủ yếu khai thác chất tiêu biểu là: Gly, Ala Val Điểm chung chất thuộc dãy đồng đẳng Gly (α-aminoaxit no, mạch hở có nhóm –NH2 nhóm –COOH) Giả sử đơn phân cấu tạo nên peptit chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH có cơng thức là: NH 2-R-COOH cơng thức tổng quát peptit [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O Nếu peptit tạo nên từ loại gốc α-amino axit no, mạch hở chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH có cơng thức tổng quát [CaH2a+1O2N]n(n-1)H2O (Với n số gốc αamino axit cấu tạo nên peptit) Dựa vào điểm chung nêu trên, ta có phép tách sau: Ala = Gly + 1CH2 Val = Gly + 3CH2 [CaH2a+1O2N]n(n-1)H2O = Gly + xCH2 Như vậy, peptit tạo nên từ loại α-aminoaxit no, mạch hở, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH ta hồn tồn tách nhóm CH để cịn lại chuỗi peptit có mắt xích Gly Khi ta xây dựng cơng thức tổng qt với chuỗi peptit có n mắt xích Gly sau: nGly  (C2H3ON)n – (n-1)H2O  C2nH3n+2On+1Nn  (C2H3ON)n.H2O (Trong đó: M C H ON = 57) Khi peptit có mặt gốc α-aminoaxit thuộc dãy đồng đẳng khác Ala, Val, thêm vào số nhóm CH 2, cơng thức peptit có dạng (C2H3ON)n.H2O (CH2)k Với hỗn hợp peptit tạo nên từ gốc α-aminoaxit no, mạch hở, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH 3 ta quy đổi thành C2H3ON (a mol), CH2 (b mol), H2O (c mol) Sự đơn giản cơng thức giúp cho việc xử lí dạng tập linh hoạt dễ dàng 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Trong Sách giáo khoa Hóa học 12 (cả nâng cao bản) viết phương trình tổng quát cho phản ứng thủy phân peptit môi trường axit không đề cập đến phản ứng đốt cháy; tập peptit lại chủ yếu xét đến hai loại phản ứng này, làm cho nhiều giáo viên học sinh lúng túng Do vậy, nhiều tập peptit đề thi học sinh thường khơng làm bỏ qua thấy phức tạp thực tế, hiểu rõ chất sử dụng phương pháp giải phù hợp việc giải trở nên đơn giản 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: Phản ứng thủy phân hoàn toàn peptit tạo từ loại gốc α-amino axit no, mạch hở chứa nhóm NH2 nhóm COOH theo phương trình tổng qt sau: - Khi đun nóng mơi trường axit (thường dùng HCl): [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O + (n-1)H2O + nHCl  nNH3Cl-R-COOH - Khi đun nóng mơi trường bazơ (thường dùng NaOH hay KOH): [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O + nNaOH  nNH2-R-COONa + H2O [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O + nKOH  nNH2-R-COOK + H2O Phản ứng đốt cháy peptit tạo từ loại gốc α-amino axit no, mạch hở chứa nhóm NH2 nhóm COOH theo phương trình tổng quát sau: n 3an-1,5n 2an-n+2 [CaH2a+1O2N]n(1-n)H2O+ O2 → a.n CO2 + H2O + N2 2 Để xác định công thức tổng quát peptit khó, lại thêm phải viết phương trình phản ứng thiết lập mối liên hệ số mol chất không phần phức tạp cần sai khâu coi bỏ tốn Với phương pháp đồng đẳng hóa, nhóm CH khơng thay đổi phản ứng thủy phân nên quy phản ứng peptit chứa gốc Gly sau: - Khi đun nóng mơi trường axit HCl: (C2H3ON)n.H2O + (n-1)H2O + nHCl  nNH3Cl-CH2-COOH - Khi đun nóng môi trường bazơ NaOH hay KOH: (C2H3ON)n.H2O + nNaOH  nNH2-CH2-COONa + H2O (C2H3ON)n.H2O + nKOH  nNH2-CH2-COOK + H2O - Phản ứng đốt cháy: 4,5n+3k (C2H3ON)n.H2O (CH2) k + O2  (2n+k) CO2 + (1,5n+k+1) n H2O + N2 Xét với peptit X từ phản ứng thủy phân ta hình dung mối liên hệ: - Phản ứng thủy phân môi trường axit: n H O = (n-1) n X n HCl = n n X n n H O n-1 - Phản ứng thủy phân môi trường bazơ: n NaOH = n n X ( n KOH = n n X ) nH O = nX Khi đốt cháy peptit tạo từ loại gốc α-amino axit no, mạch hở chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH với phương pháp đồng đẳng hóa, ta cần thiết lập sơ đồ mối liên hệ số mol chất: CO : 2n.a  n.x  (C H3ON) n H O : a O2 H O : 1,5n.a  n.x.a X   (CH ) : a nx   N : 0,5n.a n O  2n O =2n CO +n H O 2  (X) Với hỗn hợp peptit tạo nên từ gốc α-aminoaxit no, mạch hở, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH ta quy đổi thành C2H3ON (a mol), CH2 (b mol), H2O (c mol) Khi đó: C H 3ON : a CO : 2a  b   O2 X CH : b  H O :1,5a  b  c H O : c  N : 0,5a   Như vậy, vận dụng phương pháp đồng đẳng hóa để giải tập, không cần phải viết phương trình phản ứng mà vận dụng công thức liên hệ số mol, kết hợp sử dụng định luật bảo tồn, điển hình định bảo toàn nguyên tố (C,H,O,N ) định luật bảo toàn khối lượng cho phản ứng: mpeptit + m H O = maminoaxit mpeptit + m H O + mHCl = mmuối mpeptit + mNaOH = mmuối + m H O mpeptit + mKOH = mmuối + m H O mpeptit + m H O = maminoaxit mpeptit + mO = mCO + m H O + m N Khi có điểm chung có sơ đồ phản ứng chung, từ dễ dàng cách nhớ mối liên hệ số mol chất phản ứng, chí hình dung mà khơng cần phải viết phương trình hay sơ đồ phản ứng Sự đơn giản phương trình phản ứng thiết lập mối liên hệ sử dụng phương pháp không giúp có cơng thức chung để áp dụng tính tốn, tạo nên “lối mịn” tư để định hướng giải cho dạng xét với peptit mà vận dụng cho dạng liên quan đến hỗn hợp peptit tạo gốc α-amino axit no, mạch hở, chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH Nhận định sáng tỏ qua ví dụ số dạng toán peptit sau: 2.3.1 Dạng 1: Bài tập xác định loại peptit, số liên kết peptit phân tử peptit tạo gốc α - amino axit có nhóm amino nhóm cacboxyl:  n HCl = 2 2 2 2 2 Ví dụ 1: Khi thủy phân hoàn toàn 0,1 mol peptit X mạch hở (X tạo gốc α-amino axit có nhóm amino nhóm cacboxyl) lượng dung dịch NaOH gấp đôi lượng cần phản ứng, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu hỗn hợp chất rắn tăng so với khối lượng X 78,2 gam Số liên kết peptit X là: A B 10 C 18 D 20 Cách (Cách giải thường dùng): X có dạng [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O (R gốc hiđrocacbon trung bình amino axit ) [NH2-R-COOH]n(1-n)H2O + nNaOH  nNH2-R-COONa + H2O 0,1 0,1n 0,1 Gọi khối lượng peptit m, áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: m + 0,2n.40 = m + 78,2 + 0,1.18  n = 10  Sốliên kết peptit 10-1=9  Đáp án A Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): X có dạng (C2H3ON)n.H2O (CH2)x Khối lượng chất rắn tăng so với khối lượng X khối lượng NaOH cho vào trừ khối lượng H2O tạo nên áp dụng cơng thức ta có: 2.0,1n.40 - 0,1.18 = 78,2  n = 10  Sốliên kết peptit 10-1=9  Đáp án A Ví dụ 2: Cho peptit X tạo nên n gốc glyxyl m gốc alanyl có khối lượng phân tử 274 đvC Peptit X thuộc loại: A tripetit B đipetit C tetrapeptit D pentapepit Cách (Cách giải thường dùng): X + (n + m-1)H2O → nGly + mAla Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta có: 274 + (n + m-1)18 = 75.n + 89.m  57n + 71m = 256 Lập bảng biện luận: n m 2,8 1,2 0,4 Chỉ có cặp n=2, m=2 thỏa mãn Vậy X tetrapeptit  Đáp án C Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): X có dạng (C2H3ON)n+m.H2O (CH2)m  57n + (57 + 14)m + 18 = 274 Lập bảng biện luận: n m 2,8 1,2 0,4 Chỉ có cặp n=2, m=2 thỏa mãn Vậy X tetrapeptit  Đáp án C 2.3.2 Dạng 2: Bài tập định lượng chất phản ứng thủy phân đốt cháy hoàn toàn peptit tạo nên từ loại gốc α - amino axit no, mạch hở có nhóm amino nhóm cacboxyl: Ví dụ 1: Thủy phân hoàn toàn 143,45 gam hỗn hợp A gồm hai tetrapeptit thu 159,74 gam hỗn hợp X gồm aminoaxit (các aminoaxit chứa nhóm -COOH nhóm -NH2) Cho tồn X tác dụng với dung dịch HCl dư, sau cạn dung dịch thu m gam muối khan Khối lượng nước phản ứng giá trị m là: A 8,145 gam 203,78 gam B 32,58 gam 10,15 gam C 16,2 gam 203,78 gam D 16,29 gam 203,78 gam Cách (Cách giải thường dùng): Đặt Công thức chung cho hỗn hợp A [NH2-R-COOH]4(-3)H2O [NH2-R-COOH]4(-3)H2O + 3H2O + 4HCl  4NH3Cl-R-COOH m -m Theo bảo toàn khối lượng: n H O = X A =0,905(mol) 18  m H O = 16,29 gam Từ phản ứng  n HCl  n H O mmuối = m X + mHCl= 159,74 + 0,905 36,5 = 203,78 gam  đáp án D Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): 159,74 143,45 Theo bảo tồn khối lượng: n H O = = 0,905 mol 18 4 n  n HCl   H O 1  m H O = 0,905.18=16,29 gam  mmuối = 143,45 + 0,905.18 + 0,905 36,5 = 203,78 gam Ví dụ 2: (Trích từ đề thi tuyển sinh Đại học khối B- 2010): Đipeptit mạch hở X tripeptit mạch hở Y tạo từ loại amino axit no, mạch hở có nhóm -NH2 nhóm -COOH Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol Y thu sản phẩm gồm CO2, H2O N2 tổng khối lượng CO H2O 54,9 gam Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu cho lội qua dung dịch nước vơi dư thu m gam kết tủa Giá trị m là: A 45 B 120 C 30 D 60 Cách (Cách giải thường dùng): Công thức X: [CaH2a+1O2N]2(-1)H2O Y: [CaH2a+1O2N]3(-2)H2O 6a-1 PT cháy Y: [CaH2a+1O2N]3(-2)H2O + O2→ 3aCO2 + H2O + N2 2 0,1 0,3a 0,05(6a-1) Ta có: 0,3a.44 + 0,05(6a-1)18 = 54,9→ a= [C3H7O2N]2(-1)H2O + O2 → 6CO2 → CaCO3 0,2 1,2 1,2 → m= 1,2.100 = 120 gam → đáp án B Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): Khi đốt cháy 0,1 mol Y: (C H3ON)3 H O : 0,1 O2 CO : 0,1(6  3x) Y    H O : 0,1(5,5  3x) (CH )3x : 0,1 Ta có : 0,1.( 6+ 3x).44+ 0,1.( 5,5+3x).18= 54,9 →x=1 Khi đốt cháy 0,2 mol X : 2 2 2 (C2 H3ON) H O : 0, O2 X  CO : 0,2(4  2x )  1,2 (CH ) : 0, 2 2x  n CaCO = n CO = 1,2 mol → m= 1,2.100 = 120 gam→ đáp án B Ví dụ (Trích từ đề thi tuyển sinh Đại học khối B- 2012): Đun nóng m gam hỗn hợp gồm a mol tetrapeptit mạch hở X 2a mol tripeptit mạch hở Y với 600 ml dung dịch NaOH 1M vừa đủ Sau phản ứng kết thúc, cô cạn dung dịch thu 72,48 gam muối khan amino axit có nhóm -COOH nhóm -NH2 phân tử Giá trị m là: A 51,72 B 54,30 C 66,00 D 44,48 Cách (Cách giải thường dùng): X + 4NaOH → 4Muối + H2O a 4a a Y + 3NaOH → 3Muối + H2O 2a 6a 2a Ta có: nNaOH= 10a = 0,6 → a = 0,06 mol → m + 0,6.40 = 72,48 + 0,18.18 → m= 51,72 gam→ đáp án A Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): Ta có: n NaOH = 4a + 3.2a = 0,6 → a= 0,06 mol → m + 0,6.40 = 72,48 + 0,18.18 → m= 51,72 gam→ đáp án A Ví dụ 4: Tripeptit mạch hở X Tetrapeptit mạch hở Y tạo từ amino axit no, mạch hở có nhóm –COOH nhóm –NH Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thu sản phẩm gồm H2O, CO2 N2 tổng khối lượng CO2 H2O 36,3 gam Nếu đốt cháy hồn tồn 0,2 mol Y số mol O2 cần phản ứng là: A 2,8 mol B 1,8 mol C 1,875 mol D 3,375 mol Cách (Cách giải thường dùng): X, Y sinh amino axit có cơng thức CnH2n+1O2N Do ta có CT gộp lại X,Y tương ứng là: C3nH6n – 1O4N3(X) , C4nH8n – 2O5N4(Y) Phản ứng cháy X: C3nH6n – 1O4N3 + pO2  3nCO2 + (3n-0,5)H2O + N2 0,1mol 0,3n(mol) 0,3(3n-0,5)mol Ta có phương trình tổng khối lượng H2O CO2 : 0,3[44.n + 18 (3n-0,5)] = 36.3  n = Phản ứng cháy Y: C4nH8n – O5N4 + pO2  4nCO2 + (4n-1)H2O + N2 0,2mol 0,2.p 0,8n (0,8n -0,2) Áp dụng BT nguyên tố O : 0,2.5+ 0,2.2p = 0,8.2.2 +(0,8.2 - 0,2)  p =  nO2 = 9.0,2 = 1,8mol  đáp án B Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): Khi đốt cháy 0,1 mol X: (C H3ON)3 H O : 0,1 O2 CO : 0,1(6  3x) X   (CH ) : 0,1 3x  H O : 0,1(5,5  3x)  Ta có: 0,1.( 6+3x).44+ 0,1.( 5,5+3x).18 = 36,3 →x=0 Khi đốt cháy 0,2 mol Y: (C2 H3ON) H O : 0, O2 CO : 0,2(8  4x)  1,6 Y   (CH ) : 0, 2 4x   H 2O : 0,2(7  4x)  1,4 Áp dụng định luật bảo tồn O ta có : 0,2.5 + n O = 2.1,6 + 1,4  n O = 1,8 mol  đáp án B 2.3.3 Dạng 3: Bài tập định lượng chất phản ứng thủy phân đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp peptit tạo nên từ gốc α - amino axit no, mạch hở có nhóm amino nhóm cacboxyl: Ví dụ 1: X Y ( MX < MY) hai peptit mạch hở, tạo nên từ alanin valin Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp E chứa X Y cần dùng 44,352 lít khí O (đktc) thu sản phẩm gồm CO2, H2O N2 Dẫn toàn sản phẩm cháy qua bình dung dịch Ba(OH)2 dư khối lượng bình tăng 92,96 gam khí tích 4,928 lít (đktc) Thủy phân hồn tồn E thu a mol alanin b mol valin Tỉ lệ a b là: A.2:3 B.3:1 C.1:3 D.3:2 Giải Cách (Sử dụng phương pháp tạo lập đipeptit): n O = 44,352: 22,4 =1,98 mol, n N = 4,928 : 22,4= 0,22 mol E + O2  CO2 + H2O + N2 mCO2 + mH2O = 92,96 gam Quy đổi peptit thành đipeptit: E + H2O  CnH2nN2O3  CO2 + H2O + N2 Đốt E : E + O2 1,98 mol 92,96 gam Đốt đipeptit:  CnH2nN2O3 + O2 CO2 + H2O + N2 0,22 mol 1,98 mol x mol x mol 0,22 mol BT oxi => x = 1,54 mol  1,54 44 + 18 nH2O = 92,96 => nH2O = 1,4 mol E + H2O  Ala(C3H7NO2) + Val(C5H11NO2) a mol b mol => 3a + 5b = 1,54 (Bảo toàn C) a + b = 0,44 (Bảo toàn N) => a = 0,33, b = 0,11 => a : b = :  đáp án B Cách (Sử dụng phương pháp đồng đẳng hóa): n O = 1,98 mol, n N = 0,22 mol 2 2 2 C2 H 3ON : x CO : 2x  y   O2 X CH : y  H 2O :1,5x  y  z H O : z   N : 0,5x  Ta có:  0,5x  0,22    44.(2x  y)  18.(1,5x  y  z)  92,96   x  z  2.1,98  2(2x  y)  1,5x  y  z   x = 0,44; y = 0,66; z= 0,08 Áp dụng định luật bảo tồn N C nhóm CH2 ta có: a  b  0, 44  a  3b  0, 66  a = 0,33; b = 0,11  a:b = 3:1  đáp án B Ví dụ 2: Thủy phân hồn tồn m gam hỗn hợp E gồm hai peptit mạch hở X Y dung dịch NaOH thu 9,02 gam hỗn hợp gồm muối Gly, Ala, Val Mặt khác đốt cháy hồn tồn m gam E cần 7,056 lít O (đktc), thu 4,32 gam H2O Giá trị m là: A.6,36 B.7,36 C 4,36 D 3,36 (Chuyển thể từ đề thi HSG lớp 12 Tỉnh Thanh Hóa - Năm 2016) Bài tập tơi tham khảo mạng Internet sau cách giải mà tác giả đưa lên giới thiệu: Hướng tư 1: Sử dụng giá trị trung bình Gọi cơng thức trung bình hai peptit là: CnH2n+2-tOt+1Nt CnH2n+2-tOt+1N t +tNaOH   muèi +H2O(1) a  at a CnH2n+2-tOt+1N t +(1,5n-0,75t)O2  nCO2 +(n+1-0,5t)H2O +0,5tN 2(2) a  a(1,5n-0,75t)  a(n+1-0,5t) (1)   a(14n+29t+18)+40at=9,02+18a  14an+69at=9,02(I) BTKL a(1,5n-0,75t)=0,315(II) (2)   a(n+1-0,5t)=0,24(III) (I),(II),(III)  an=0,25; at=0,08; a=0,03  m=6,36gam → Chọn A Hướng tư 2: Sử dụng bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, quan hệ số mol chất: Do X, Y tạo thành từ Gly, Ala, Val nên E có dạng CnH2n+2-tOt+1Nt: 10  nCO2 +nN2 -nH2O =(t-1)n E  2nN2 -nE  nO2 =1,5(nH2O -nE )  BT.O: n + 2n = 2n + n O(E) O2 CO2 H2O   2nN2 +nE  nO2 =1,5(nH2O -nE )  nE =0,03mol   0,315 0,24 E  RO2NNa+H2O(1)  +NaOH      m(gam) 2b mol 0,03mol 9,02gam E   CO2 +H2O +N (2)  + O     m(gam) 0,315 mol (0,21+b) mol 4,32gam b mol m+80b=9,02+0,54 m=6,36 gam BTKL(1),(2)    m+10,08=9,24+44b+4,32+28b b=0,04 mol Hướng tư 3: Quy đổi E thành đipeptit: 2E k +(k-2)H2O   kCnH2nO3N2  O2   CO2 +H2O(1)     0,315 mol a mol an mol an mol   3a+0,63=3an (I) Muối C0,5nHnO2NNa(2a mol) → mmuối = 2a(7n+69)= 9,02(II) a=0,04 (I), (II) mH2O(tăng) =mH2O(1) - mH2O(đầu) 0,18gam      n=6,25 BT.O 0,25.18 4,32  mE = mđipeptit mH2O(tăng) 6,36 gam    BTKL 0,04(14.6,25  76) 0,18 Hướng tư 4: Quy đổi E thành aminoaxit H2O: C H O2N (x mol) E    n 2n+1  CO2 + H2O +N (1) + O 2  H2O (y mol)  0,315 mol 0,24 mol Muối CnH2n+1O2NNa (x mol) BT.H: 2xn+x+2y=0,48(I)  BT.C,O: 2x+y+0,315.2=2xn+0,24(II)  mmuèi =x(14n+69)=9,02 (III) (I),(II),(III)   n=3,125; x=0,08; y=-0,05  m=mCnH2n+1O2N  mH2O  6,36gam   0,08(14.3,125  47) 0,05.18 Hướng tư 5: Quy đổi E thành gốc aminoaxit H2O C H ON (x mol) E    n 2n-1  CO2 + H2O +N (1) + O 2  H2O (y mol)  0,315 mol 0,24 mol Muối CnH2n+1O2NNa (x mol) 11 BT.H: 2xn-x+2y=0,48(I)  BT.C,O: x+y+0,315.2=2xn+0,24(II)  mmuèi =x(14n+69)=9,02 (III) (I),(II),(III)   n=3,125; x=0,08; y=0,03  m= mCnH2n-1ON  mH2O  6,36gam    0,08(14.3,125 29) 0,03.18 Tôi xin trích dẫn lời nhận xét tác giả “Trong hướng tư hướng tư 2,3 hay nhanh cả” Tác giả biên soạn cách giải cho tốn, có lẽ người tâm huyết với tốn peptit Sau tơi trình bày cách giải áp dụng phương pháp đồng đắng hóa để bạn đọc so sánh suy ngẫm: n O = 7,056 : 22,4 = 0,315 mol; n H O = 4,32: 18 = 0,24 mol C2 H 3ON : a C2 H O2 NaN : a  NaOH E CH : b  Q  CH : b H O : c  C H O N : a CO : 2a  b  O2 E CH : b    H O :1,5a  b  c H O : c  Ta có :  97a  14b  9,02 2   1,5a  b  c  0,24   a  c  2.0,315  2.(2a  b)  1,5a  b  c   a = 0,08; b = 0,09 ; c = 0,03  m = 57.0,08 + 14.0,09 + 18.0,03 = 6,36 (gam)  đáp án A Ở dạng tập này, chưa nghiên cứu phương pháp đồng đẳng hóa, tơi thường dạy học sinh áp dụng cách giải tạo lập đipeptit đa số em bị lúng túng quy đổi hỗn hợp peptit thành đipeptit ta cần phải thêm vào lượng nước thích hợp, lượng nước tạo đốt cháy peptit theo khác với lượng nước tạo đốt cháy đipeptit Nhưng áp dụng phương pháp đồng đẳng hóa từ sơ đồ áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta dễ dàng liên hệ số mol chất cần tìm theo số mol chất biết, từ dựa vào kiện đề cho để thiết lập phương trình đại số cho ẩn mà ta đặt cách đơn giản Sau đó, việc giải phương trình đại số cịn phần việc chủ yếu máy tính Trên sở điểm mạnh phương pháp đồng đẳng hóa, tơi tiếp tục giới thiệu cách phát triển để áp dụng phương pháp với tập tương tự mức độ nâng cấp hơn: Ví dụ (Trích từ đề thi minh họa THPT Quốc gia lần năm 2017): Cho m gam hỗn hợp M gồm đipeptit X, tripeptit Y, tetrapeptit Z pentapeptit T (đều mạch hở) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Q gồm muối 12 Gly, Ala Val Đốt cháy hoàn toàn Q lượng oxi vừa đủ, thu lấy tồn khí đem hấp thụ vào bình đựng nước vơi dư, thấy khối lượng bình tăng 13,23 gam có 0,84 lít khí (đktc) Mặt khác, đốt cháy hồn tồn m gam M, thu 4,095 gam H 2O Giá trị m gần với giá trị sau đây? A 6,0 B 6,5 C 7,0 D 7,5 Giải n N = 0,84 : 22,4 = 0,0375 mol  Na CO3 : 0,5a C2 H3ON : a  C2 H O NaN : a O2 CO :1,5a  b  NaOH M CH : b  Q    CH : b  H O : c  H O : 2a  b   N : 0,5a +O2  M   H2O : 1,5a + b + c Ta có:   0,5a  0,0375    44.(1,5a  b)  18.(2a  b)  13, 23   1,5a  b  c  4,095  18   a = 0,075; b = 0,09 ; c = 0,025  m = 57.0,075 + 14.0,09 + 18.0,025 = 5,985 (gam)  đáp án A Ví dụ 4: Cho m gam hỗn hợp M (có tổng số mol 0,03 mol) gồm đipeptit X, tripeptit Y, tetrapeptit Z pentapeptit T (đều mạch hở) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp Q gồm muối Gly, Ala Val Đốt cháy hoàn toàn Q lượng oxi vừa đủ, thu lấy tồn khí đem hấp thụ vào bình đựng nước vôi dư, thấy khối lượng tăng 13,23 gam có 0,84 lít khí (đktc) Giá trị m gần vơi giá trị sau đây? A 6,0 B 6,9 C 7,0 D 6,08 Giải n N = 0,84 : 22,4 = 0,0375 mol  Na CO3 : 0,5a C2 H 3ON : a  C2 H O2 NaN : a O2 CO :1,5a  b  NaOH M CH : b  Q    CH : b  H O : c  H 2O : 2a  b   N : 0,5a  0,5a  0,0375    44.(1,5a  b)  18.(2a  b)  13,23   c  0,03   a = 0,075; b = 0,09; c = 0,03 m = 57.0,075 + 14.0,09 + 18.0,03 = 6,075 (gam)  chọn đáp án C 13 Ví dụ 5: Thủy phân m gam hỗn hợp X gồm tetrapeptit A pentapeptit B (A B mạch hở chứa đồng gốc Gly Ala phân tử) lượng dung dịch NaOH vừa đủ Cô cạn dung dịch sản phẩm (m+ 15,8) gam hỗn hợp muối Đốt cháy toàn lượng muối sinh lượng oxi vừa đủ, thu Na2CO3 hỗn hợp Y gồm CO2 , H2O N2 Dẫn Y qua bình đựng dung dịch NaOH đặc dư, thấy khối lượng thấy khối lượng bình tăng thêm 56,04 gam so với ban đầu có 4,928 lít khí (đktc) khỏi bình Xem N2 không bị nước hấp thụ, phản ứng xảy hoàn toàn Thành phần phần trăm khối lượng B hỗn hợp X là: A.35,37% B 58,92% C 46,94% D 50,92% Giải n N = 4,928 : 22,4 = 0,22 mol  Na CO3 : 0,5a C2 H 3ON : a  C2 H O2 NaN : a O2 CO :1,5a  b  NaOH M CH : b  Q    CH : b  H O : c  H 2O : 2a  b   N : 0,5a  0,5a  0,22    44.(1,5a  b)  18.(2a  b)  56,04   97a  14b - ( 57a  14b  18c)  15,   a = 0,44; b = 0,18; c = 0,1 - Ta có: n Ala = b = 0,18 mol; n Gly = a – b = 0,44 – 0,18 = 0,26 mol - Xét hỗn hợp X: n A  n B  c  n A  n B  0,1  n A  0, 06 mol    4n A  5n B  a  4n A  5n B  0, 44  n B  0, 04 mol - Gọi peptit A B (Gly)x (Ala)4 x (Gly)y (Ala)5y (ví i x  vµ y