Bài tập để rèn luyện năng lực tư duy trừu tượng, đa hướng, khái quát,

7. Những đĩng gĩp của đề tài

2.1.4.2. Bài tập để rèn luyện năng lực tư duy trừu tượng, đa hướng, khái quát,

biện chứng và sáng tạo trong học sinh

a. Trừu tượng hĩa: Là một bộ phận của tồn bộ, tách ra khỏi tồn bộ, nĩ cơ lập ra khỏi các mối quan hệ của các bộ phận, nĩ chỉ giữ lại các thuộc tính cơ bản và tước bỏ những thuộc tính khơng cơ bản. Cái cụ thể cĩ tri giác trực tiếp được. Trừu tượng khơng tri giác trực tiếp được. Trong nhận thức cĩ quy luật phát triển là đi từ cụ thể đến trừu tượng. Trừu tượng hĩa là sự phản ánh bản chất cơ lập các dấu hiệu, thuộc tính bản chất. Tìm hiểu cấu tạo nguyên tử và sự chuyển động của electron trong nguyên tử làm tiền đề để thơng hiểu sự hình thành các liên kết hĩa học … liên kết σ, π, hiđro, những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất lí hĩa của các chất.

b. Khái quát hĩa: Là bước cần thiết của trừu tượng hĩa. Mỗi vật thể (chất, phản ứng …) với đầy đủ các dấu hiệu bản chất và khơng bản chất, dấu hiệu chung, riêng. Xác định thuộc tính bản chất và chung của mọi loại đối tượng, từ đĩ hình thành nên một khái niệm. Đĩ là khái quát hĩa.

c. Sáng tạo: là vận động từ cái cũ đến cái mới, nên tư duy phải linh hoạt, mềm dẻo trên cơ sở thơng hiểu sâu sắc bản chất của các khái niệm, định luật, các qui luật tương tác giữa các chất và các quá trình hĩa học, chứ khơng hiểu một cách hình thức (hiểu hình thức thì tư duy rất cứng nhắc khơng linh hoạt được).

Phải cĩ năng lực độc lập trong tư duy và trong hành động. Tính linh hoạt và sáng tạo của tư duy liên quan mật thiết với độc lập của tư duy. Độc lập ở trình độ cao dẫn đến sáng tạo, độc lập là tiền đề cho sáng tạo.

Phải cĩ lịng say mê học tập, ham muốn hiểu biết, biến thành nhu cầu và nguồn vui của cuộc sống. Nhiệt tình trong cơng việc, khơng bao giờ bằng lịng với cái hiện cĩ, mà luơn luơn tìm cách cải tiến nĩ tốt hơn. Đừng xem thường những vấn đề, bài tốn đơn giản, đừng bao giờ nghĩ rằng chẳng cịn gì để cải tiến, sáng tạo nữa ! Suy nghĩ đĩ sẽ làm hạn chế khả năng sáng tạo của HS.

Ví dụ 1: (Trích đề thi HSG thành phố Hà Nội năm học 1994- 1995)

Trình bày phương pháp hố học để phân biệt các chất khí sau : metan ,etilen, axetilen, amoniac và anđehit fomic.

Hướng dẫn giải:

- Đầu tiên, ta dùng quỳ tím ẩm đưa lên miệng các lọ đựng các khí trên, ở lọ nào quỳ tím hĩa xanh, chứng tỏ lọ đĩ chứa khí amoniac, do cĩ phản ứng hĩa học sau:

NH3 + H2O ‡ ˆˆˆ ˆ† NH4+ + OH-, pH > 7

- Tiếp theo ta dựng thuốc thử là dung dịch AgNO3/ NH3dư. Sục lần lượt các khí cịn lại vào dung dịch AgNO3/ NH3 dư, khí nào cho xuất hiện kết tủa màu vàng, khí đĩ là axetilen, khí nào cho hiện tượng cĩ chất bột màu đen (Ag ở dạng bột) ở đáy ống nghiệm, khí đĩ là anđehit fomic, hai khí cịn lại khơng cho hiện tượng gì là metan và etilen. Nguyên nhân cĩ hiện tượng trên là do cĩ các phương trình phản ứng sau:

CH  CH + 2AgNO3 + 2NH3 → AgCCAgvàng + 2NH4NO3

HCHO + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O →t0 (NH4)2CO3 + 4Ag + 4NH4NO3

- Tiếp tục lần lượt sục hai khí cịn lại vào dung dịch nước brom, khí nào làm mất màu nước brom là etilen, khí cịn lại khơng làm mất màu nước brom là metan:

CH2= CH2 + Br2(dd màu da cam) → CH2Br – CH2Br (dung dịch khơng màu)

Bài tập này nhằm kiểm tra kiến thức hĩa học tổng hợp của học sinh, HS phải so sánh được điểm khác biệt rõ rệt về tính chất hĩa học của các chất đĩ, đồng thời phải cĩ tư duy trừu tượng để đưa ra những nhận định đúng về hiện tượng thí nghiệm xảy ra phỏng đốn theo lý thuyết đĩ học.

Ví dụ 2: ( Đề thi HSG thành phố Hà Nội, vịng 1, năm học 1997- 1998)

Hợp chất hữu cơ A cĩ cơng thức phân tử là C10H10O2. Khi cho A tác dụng với NaOH tạo thành 2 muối X, Y và nước. Hơi A phản ứng với hiđrơ nhờ xúc tác Ni tạo ra hợp chất B (C10H12O2). Cho muối X tác dụng với dung dịch HCl được chất hữu cơ Z, Z cĩ khả năng làm mất màu dung dịch nước brom. Cho Z tác dụng với dung dịch KMnO4 trong mơi trường H2SO4 tạo thành hợp chất T cĩ cơng thức phân tử C4H8O4 .

a. Xác định cơng thức cấu tạo của A, B, X, Y, Z, T. Biết rằng Z cĩ đồng phân Cis- trans

b. Viết phương trình của các phản ứng hĩa học xảy ra trong quá trình thí nghiệm .

Hướng dẫn giải:

a. Ta cĩ thể tính được độ bội liên kết trong A theo cơng thức sau: Độ bội liên kết = 2.10 2 10

2

+ −

= 6

Vì A phản ứng với dung dịch NaOH cho hai muối X, Y và H2O ⇒ A phải là este của

axit hữu cơ đơn chức với phenol.

Vì độ bội liên kết bằng 6 nên A phải chứa một liên kết π ở mạch nhánh.

Vì X khi tác dụng với HCl được chất hữu cơ Z ⇒ Z là một axit yếu, mà Z làm mất

màu nước brom ⇒ Z là axit cacboxylic khơng no, đơn chức, mạch hở.

Z tác dụng với dung dịch KMnO4 trong mơi trường H2SO4 tạo thành hợp chất T cĩ cơng thức phân tử C4H8O4 ⇒ Z chứa 4 nguyên tử C trong phạn tử.

Z cĩ đồng phân cis – trans ⇒ Cơng thức cấu tạo đúng của Z là:

CH3- CH = CH – COOH, CTCT của X là CH3- CH = CH – COONa, CTCT của T là: CH3 – CHOH – CHOH- COOH,

CTCT của Y là : C6H5ONa, ⇒ CTCT đúng của A là:

CH3- CH = CH – COOC6H5 ; CTCT của B là : CH3- CH2- CH2- COOC6H5

Bài tập này cĩ tính trừu tượng cao, nĩ yêu cầu HS phải cĩ sự tư duy cao, tư duy tổng hợp, logic, cĩ khả năng phân tích tốt để tìm ra cách giải quyết vấn đề.

Ví dụ 3: Một đieste X được điều chế từ một axit hai chức và 2 ancol đơn chức. Cho 0,1

mol X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thu được 13,4 gam muối và 7,8 gam hỗn hợp ancol. Xác định cơng thức cấu tạo của X.

Hướng dẫn giải

Cách 1: Phương pháp thơng thường

Gọi CT của este trên là: R1OCO – R – COOR2

R1OCO – R – COOR2 + NaOH → NaOCO – R – COONa + R1OH + R2OH 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol

1 2 7,8 0,1( 1 17) 0,1( 2 17) 7,8 R OH R OH R R m +m = → M + + M + = 1 2 0,1MR 0,1MR 7,8 0,1.34 4, 4 → + = − =

1 2 4, 4 44 0,1 R R M M → + = = → X là: CH3OCO – COOC2H5. Cách 2: Phương pháp trung bình Gọi CT của este trên là:

R COOR( )2+2NaOH →R COONa( )2 +2ROH

0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol

2 ( ) 13, 4 134 134 134 0 0,1 R COONa R M = = →M = − = 7,8 39 39 17 22 0, 2 ROH R M = = →M = − =

→ trong hỗn hợp ancol cĩ CH3OH và ancol cịn lại là ROH

Mà 3 0, 2 0,1 2 CH OH ROH n =n = = mol → 0,1.32+ 0,1.(MR + 17) = 7,8 → MR = 29 (C2H5 - ). → X là: CH3OCO – COOC2H5.

Cách 3:Phương pháp bảo tồn khối lượng

Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ: meste + mNaOH = mmuối + mancol

→meste + 0,2.40 = 13,4 + 7,8 → meste = 13,2 gam

2 1 13, 2 132 0,1 este R OOCRCOOR M M → = = = 1 2 132 88 44 R R R M M M → + + = − = . TH1: MR = →0 MR1+MR2 =44 → X là: CH3OCO – COOC2H5. TH2: MR =14(CH2)→ MR1 +MR2 =44 14 30− = R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-) R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - ) R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-) R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - )

( loại )

Cách 4:Dựa vào định luật bảo tồn khối lượng và sự tăng giảm khối lượng.

Một cách tổng quát, ta gọi cơng thức của este tạo bởi axit hai chức và hai ancol đơn chức là R’OOC – R – COOR’’.

Ta cĩ ptpư:

R’OOC – R – COOR’’ + 2NaOH  NaOOC – R – COONa + R’OH + R’’OH 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1

Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng, ta cĩ:

meste = mmuối + mancol - mNaOH = 13,4 + 7,8 – 40 × 0,2 = 13,2 (gam)

Vì khối lượng muối thu được sau phản ứng lớn hơn khối lượng este ban đầu nên một trong hai ancol phải là ancol metylic, R’ là -CH3

Áp dụng sự tăng giảm khối lượng, ta cĩ:

mmuối – meste = 0,1 . [ (23 – 15) + (23 – MR’’)] = 13,4 – 13,2 = 0,2 (gam)

⇔MR’’ = 29 ⇒ R’’ là C2H5-

Mặt khác, Meste = 13,2/ 0,1 = 132 ⇒ 15 + 29 + 88 + MR = 132 ⇔MR = 0 Vậy, cơng thức cấu tạo đúng của este X là: CH3OCO- COOC2H5

Với bài tập này, GV nên gợi ý cho HS tự đề xuất ra nhiều phương pháp giải khác nhau sẽ phát triển được tư duy sáng tạo, logic, biện chứng và đa hướng trong học sinh, mỗi HS sau khi nghe các bạn mình trình bày các phương pháp giải khác nhau sẽ tự tìm cho mình một cách giải phù hợp nhất.