7. Những đĩng gĩp của đề tài
2.1.1.2. Phát hiện vấn đề nhận thức từ việc nghiên cứu phản ứng hĩa học (HH)
Việc nghiên cứu phản ứng hĩa học cĩ thể giúp học sinh đi đến những nhận xét cĩ tính khái quát hố cao, từ đĩ cĩ thể giúp học sinh giải nhanh các bài tốn hĩa học.
Ví dụ : Khi làm bài tập về phản ứng đốt cháy phân tử hợp chất hữu cơ, HS cĩ thể nghiên
cứu phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ khác nhau mà đưa ra các nhận xét mang tính khái quát, cĩ thể sử dụng cho nhiều bài tập như sau:
Dựa vào số mol H2O và số mol CO2 ta cĩ thể biện luận hợp chất hữu cơ chứa hay khơng chứa liên kết π trong phân tử:
- Nếu nH O2 > nCO2thì hợp chất hữu cơ khơng cĩ liên kết π trong phân tử.
Khi đĩ nhợp chất hữu cơ = nH O2 - nCO2
- Nếu nH O2 = nCO2 thì hợp chất hữu cơ cĩ 1 liên kết π trong phân tử.
- Nếu nH O2 < nCO2 thì hợp chất hữu cơ cĩ nhiều hơn 1liên kết π trong phân tử.
- Đối với amin no, mạch hở, ta cĩ namin = nH O2 – (nCO2+nN2) Hoặc Vamin = VH O2 – (VCO2+VN2)
Thật vậy, gọi cơng thức tổng quát của amin no, mạch hở là CnH2n+2+zNz
Ptpư: CnH2n+2+zNz + 3 1 / 2
2
n+ +z
O2 → nCO2 + z/2N2 + ( n+ 1+ z/2)H2O
Ví dụ 1: Ba chất hữu cơ X, Y, Z cùng chứa C, H, O. Khi đốt cháy mỗi chất, lượng oxi cần dùng bằng 9 lần lượng oxi cĩ trong mỗi chất tính theo số mol và thu được CO2, H2O cĩ tỉ lệ khối lượng tương ứng bằng 11: 6. Ở thể tích hơi, mỗi chất đều nặng hơn khơng khí d lần (cùng nhiệt độ, áp suất). Xác định CT đơn giản nhất của X, Y, Z.
Nhận xét: Khi giải bài tập này, HS cần dựa vào giả thiết: Khi đốt cháy mỗi chất, lượng oxi cần dùng bằng 9 lần lượng oxi cĩ trong mỗi chất tính theo số mol và thu được CO2, H2O cĩ tỉ lệ khối lượng tương ứng bằng 11: 6. Ở thể tích hơi, mỗi chất đều nặng hơn khơng khí d lần ( cùng nhiệt độ, áp suất) ⇒ X, Y, Z là các đồng phân của nhau.
+ Từ giả thiết: mCO2: mH O2 = 11: 6 ⇒ nH O2 : nCO2= 6 11:
18 44 = 4: 3 > 1⇒ X, Y, Z khơng
chứa liên kết π trong phân tử. + Từ trên ta cĩ: nC: nH = 3: 8
Gọi x là số nguyờn tử O trong cơng thức đơn giản nhất của X, Y, Z ⇒ Định luật bảo
tồn khối lượng của nguyên tố oxi cho ta: 16x + 9.16x = 16 .4 + 32.3
⇒x = 1
Vậy, cơng thức đơn giản nhất của X, Y, Z là C3H8O.
Ví dụ 2: (Đề thi TSĐHCĐ khối A năm 2010)
Hỗn hợp khí X gồm đimetylamin và hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp. Đốt cháy hồn tồn 100 ml hỗn hợp X bằng một lượng oxi vừa đủ, thu được 550 ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi nước. Nếu cho Y đi qua dung dịch axit sunfuric đặc (dư) thì cịn lại 250 ml khí (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện). Cơng thức phân tử của hai hiđrocacbon là
A. CH4 và C2H6. B. C2H4 và C3H6.
C. C2H6 và C3H8. D. C3H6 và C4H8.
Hướng dẫn giải: Ở bài tập này, ta sử dụng sự nhận xét tổng quát từ PTHH của phương trình phản ứng đốt cháy hiđrocacbon và amin để giải nhanh bài tốn.
Với amin no, mạch hở, Vamin = VH O2 – (VCO2+VN2) Với anken, VH O2 = VCO2; với ankan, Vankan = VH O2 - VCO2
Vậy, hỗn hợp gồm anken và amin no, mạch hở khi đem đốt cháy hồn tồn, ta vẫn cĩ: Vamin = VH O2 – (VCO2+VN2)
Hoặc hỗn hợp gồm ankan và amin no, mạch hở khi đem đốt cháy hồn tồn ta cĩ: V = V – (V +V )
Từ giả thiết, VX = 100ml; VY = VH O2 + VCO2+ VN2= 550ml;
2
CO
V + VN2= 250ml ⇒ VH O2 = 550 – 250 = 300 (ml)
Dựa vào đáp án, nhận thấy, hiđrocacbon hoặc là anken, hoặc là ankan.
Trường hợp 1: Hiđrocacbon là anken,
Vamin = VH O2 – (VCO2+ VN2)= 300 – 250 = 50 (ml)
⇒ Vanken = VX – Vamin = 100 – 50 = 50 (ml) Gọi cơng thức trung bình của hai anken là C Hn 2n
Ta cĩ các ptpư sau: C2H7N + 15 4 O2 2CO2 + 1 2N2 + 7 2H2O 50ml 100ml 25ml 175ml ⇒ VCO2từ anken = 250 – (100 + 25) = 125 (ml) ⇒ − n = CO2 anken V V = 125
50 = 2,5 ⇒ n < 2,5 < n+1, vậy n = 2 ⇒ hai anken là C2H4 Và C3H6.
Trường hợp 2: Hai hiđrocacbon là ankan,
VhhX = VH O2 – (VCO2+ VN2)= 300 – 250 = 50 (ml) ≠ 100ml ⇒ Loại
Vậy đáp án đúng là B.