CÁCH SỬ DỤNG ĐỂ RÈN TƯ DUY CHO HỌC SINH
2.1. Hệ thống bài tập hĩa học hữu cơ
2.1.1. Một số bài tập hữu cơ cĩ nhiều cách giải
Bài 1 : 0,06 mol hỗn hợp A gồm CH3OH và 1 ancol cùng dãy đồng đẵng cĩ khối lượng là 4,02
gam, Cho tồn bộ hỗn hợp trên tác dụng vừa đủ với 6 gam axit axetic (H2SO4 đặc làm chất xúc tác, giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%). Tính khối lượng este thu được.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp đại số
Gọi CT của ancol cùng dãy đồng đẵng với ancol metylic là : ROH CH3OH + CH3COOH → CH3COOCH3 + H2O (1)
a a
ROH + CH3COOH → CH3COOR + H2O (2) b b
Ta cĩ :
= 32a + aMR +17b = 4,02 (3) (4) Nhân 42 cho (4) ta được : 42a + 42b = 0,06.42 = 2,52 (5)
Cộng (3) và (5), ta được : 74a+ 59b + bR = 6,54.
Cách 2 : Phương pháp bảo tồn khối lượng
Ta cĩ:
Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta cĩ : meste = 4,02 + 0,06.60 – 0,06.18= 6,54 (gam).
Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
Cứ 1 mol ancol tạo thành 1 mol este thì khối lượng tăng : 59-17 = 42 gam. 0,06 mol ancol tạo thành 0,06 mol este thì khối lượng tăng: 0,06.42 =2,52 gam. Vậy : meste = 4,02 + 2,52 = 6,54 (gam).
Cách 4 : Phương pháp trung bình
0,06 0,06 0,06
.
.
Nhận xét : Trong bài tập 1 này, nếu giải theo cách 1 thì HS phải biết cách ghép ẩn và chọn lựa
phương trình cho phù hợp thì mới tìm ra đáp số, nên nhiều học sinh thấy bế tắc. Cịn cách 2, cách 3, cách 4 thì HS sẽ thấy dễ hiểu hơn. Đặc biệt là cách 2 ngắn gọn và dễ giải hơn rất nhiều. Vì vậy khi giải một bài tập, GV cần hướng dẫn cho các em nhiều cách giải, qua những cách giải đĩ mỗi HS sẽ lựa chọn cho mình một cách tiếp nhận kiến thức phù hợp. Qua đĩ làm cho tư duy hĩa học của các em sẽ phát triển.
Bài 2 : Đốt cháy 0,3 gam một este (A) thu được 224 ml khí CO2 (đktc) và 0,18 gam nước. Tỉ khối hơi của A đối với H2 bằng 30. Xác định cơng thức phân tử của este (A).
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Gọi cơng thức đơn giản của este (A) là : CxHyOz.
Khối lượng của nguyên tố :
Lập tỉ lệ :
Cơng thức đơn giản của X là : CH2O.
→ Cơng thức phân tử của (A) là : C2H4O2.
Cách 2 : Gọi cơng thức đơn giản của este (A) là : CxHyOz.
Số mol của các nguyên tố :
Lập tỉ lệ : x:y:z = 0,01:0,02:0,01= 1:2:1.
→ Cơng thức phân tử của (A) là: C2H4O2.
Cách 3 : Xác định trực tiếp cơng thức phân tử
Số nguyên tử của các nguyên tố trong A : Số nguyên tử cacbon :
Số nguyên tử hiđro : Số nguyên tử oxi :
→ Cơng thức phân tử của (A) là : C2H4O2.
Cách 4 : Gọi cơng thức tổng quát của este (A) là : CxHyOz.
Theo đề bài ta cĩ hệ phương trình :
→ Cơng thức phân tử của (A) là : C2H4O2.
Nhận xét : Với loại bài tập này, thì GV cĩ thể giảng dạy cho các em cả 4 cách, qua 4 cách đĩ
các em sẽ lựa chọn cho mình một cách giải phù hợp với tư duy của các em.
Bài 3 : Xà phịng hĩa 13,2 gam hỗn hợp 2 este HCOOC3H7 và CH3COOC2H5 cần dùng 100 ml dung dịch NaOH xM. Giá trị của x là
A. 1,5. B. 0,75. C. 1. D. 2.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
HCOOC3H7 + NaOH → HCOONa + C3H7OH a a (mol)
CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH b b(mol)
Cách 2 : Gọi CTTB của 2 este là : RCOOR’
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + H2O Ta cĩ:
→ ĐÁP ÁN A.
Cách 3 : Phương pháp bảo tồn điện tích
Áp dụng định luật bảo tồn điện tích : dung dịch sau phản ứng chứa ion RCOO- Và Na+ . →
→ ĐÁP ÁN A.
Nhận xét : Với bài tập này, thì cách 2 và cách 3 sẽ nhanh hơn cách 1.
Bài 4 : Một đieste được điều chế từ một axit đa 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 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
→ X là : CH3OCO – COOC2H5.
Cách 2 : Phương pháp trung bình
Gọi CT của este trên là : .
0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-) R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - )
→ trong hỗn hợp ancol cĩ CH3OH và ancol cịn lại là ROH Mà
→ 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 :
→ → . TH1 : → X là: CH3OCO – COOC2H5. TH2 : (CH2) . ( loại )
Bài 5 : Cho 17,6 gam etyl axetat vào 400ml dung NaOH 1M, sau khí phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch A, Cơ cạn A thu được hỗn hợp chất rắn Y. Đem đốt cháy hồn tồn chất rắn Y thì cần V(lit) O2 (đktc) thu được hỗn hợp khí Z (CO2 và H2O) và m gam Na2CO3. Tính giá trị V.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
. nNaOH= 0,4 (mol).
CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH R1 15 (CH3 - ) 29 (C2H5-)
R2 29 (C2H5-) 15 (CH3 - )
R1 15 (CH3 - ) R2 15 (CH3-)
Chất rắn Y :
2CH3COONa + 4O2 → Na2CO3 + 3CO2 + 3H2O 0,2 (mol) 0,4 (mol) 0,1(mol)
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O 0,2 mol 0,1 mol
→ .
.
Cách 2 : Phương pháp sơ đồ và bảo tồn nguyên tố
Bảo tồn nguyên tố Na, ta được :
Bảo tồn nguyên tố H, ta được :
.
Bảo tồn nguyên tố oxi, ta được :
.
Cách 3 : Phương pháp bảo tồn khối lượng
Tương tự như trên, ta cĩ :
Bài 6 : Lên men 10,8 kg glucozơ chứa 20% tạp chất, sau phản ứng thu được 3,68 kg ancol etylic. Tính hiệu suất của phản ứng lên men.
Hướng dẫn giải
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2
0,048 0.096
→ .
Cách 2 : Phương pháp tỉ lệ khối lượng
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2 CO2
180 2. 46 ? 3,68 ? 3,68 →
Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
Cứ 1mol C6H12O6 tạo ra 2 mol C2H5OH thì làm khối lượng giảm 88 gam. 0,048 mol C6H12O6 → khối lượng giảm : 0.048. 88 =4,224 gam. → khối lượng ancol lý thuyết thu được là : 8,64 – 4,224= 4,416 gam. →
Bài 7 : Thủy phân hồn tồn 76,95 gam saccarozơ trong dung dịch axit đun nĩng thu được dung dịch A. Trung hịa dung dịch A bằng NaOH vừa đủ. Cho dung dịch A vào lượng dư AgNO3/NH3 thì thu được bao nhiêu gam kết tủa? ( Xem như các phản ứng xảy ra hồn tồn).
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
0,225 mol 0,225 mol 0,225 mol
(Vì cả glucozơ và fructozơ đều tác dụng với AgNO3/NH3 nên ta xem fructozơ như là glucozơ) C6H12O6 2Ag
0,45 mol 0,9 mol
→
0,225mol 0,9 mol →
Cách 3 : Phương pháp tăng giảm khối lượng
1 mol tạo ra được 4 mol Ag thì khối lượng tăng 90 gam. 0,225 mol → khối lượng tăng : 0,225. 90 = 20,25 gam.
→
Bài 8 : Tính thể tích axit HNO3 63% (D=1,4 g/ml) cần vừa đủ sản xuất được 59,4 kg xenlulozơ trinitrat ( H%= 80%) ?
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O 0,6 kmol 0,2 kmol
→
Cách 2 : Phương pháp tỉ lệ khối lượng
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O 3.63 297
? 59,4
→
Cách 3 : Phương pháp bảo tồn nguyên tố
Ta cĩ :
→
Bài 9 : Lên men m gam glucozơ cĩ chứa 10% tạp chất trơ ( H%=80%), hấp thụ tồn bộ lượng khí sinh ra vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được 10 gam kết tủa. Tính giá trị m.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
0,05mol 0,1 mol CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,1 mol 0,1 mol
Cách 2 : Phương pháp tỉ lệ khối lượng
180 2.100
? 10
Bài 10 : Cho 13,35 gam hỗn hợp X gồm H2N-CH2CH2COOH và CH3CH(NH2)COOH tác dụng với V ml dung dịch NaOH 2M thu được dung dịch Y. Biết dung dịch Y tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HCl 1M. Tính giá trị của V.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp sơ đồ
. .
.
Cách 2 : Phương pháp bảo tồn điện tích
Nhận xét : Nếu sử dụng phương pháp khác như phương pháp thơng thường, để giải bài tốn
trên thì sẽ rất mất thời gian, thậm chí bế tắc, vì số lượng phương trình tương đối nhiều, mà chỉ cĩ hai dữ kiện. Điểm nhằm rèn luyện tư duy cho HS của bài tốn khơng chỉ ở chỗ nhận ra hỗn hợp Y tác dụng với HCl cũng chính lả hỗn hợp X và NaOH tác dụng với HCl, mà điều quan trọng là phải biết suy nghĩ tìm ra phương pháp giải hợp lí nhất, vì hướng đi đúng thì mới cĩ cách giải hay nhất và ngắn nhất.
Bài 11 : Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp X gồm 2 amin no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, thu được 22 g CO2 và 14,4 g H2O. Xác định CTPT của hai amin.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
Gọi CTPT trung bình của 2 amin no đơn là
0,5mol 0.8 mol
Cách 2 : Phương pháp bảo tồn nguyên tố
Ta cĩ:
Nhận xét : Cách 2 sẽ giải nhanh hơn cách 1, vì HS chỉ cần tính được số mol CO2 và số mol H2O
là cĩ thể lựa chọn được đáp số, đặc biệt là làm bài thi trắc nghiệm khách quan.
Bài 12 : Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ cĩ cùng cơng thức phân tử C2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nĩng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm). Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cơ cạn dung dịch Y thu
được khối lượng muối khan là
A. 16,5 gam. B. 14,3 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam. Hướng dẫn giải
Cách 1 : Phương pháp thơng thường
Nhận xét :
C2H7NO2 cĩ 2 CTCT thõa mãn : HCOOH3NCH3 và CH3COONH4. HCOOH3NCH3 + NaOH → HCOONa + CH3NH2 + H2O
x x (mol) CH3COONH4 + NaOH → CH3COONa + NH3 + H2O
y y (mol) Gọi x, y lần lượt là số mol của CH3NH2 và NH3.
Ta cĩ :
→ Đáp án B.
Cách 2 : Phương pháp bảo tồn khối lượng
0,2mol 0,2mol 0,2mol 0,2mol Áp dụng ĐLBT KL, ta cĩ :
→ Đáp án B.
Cách 3 : Phương pháp trung bình kết hợp với phương pháp bảo tồn khối lượng
Gọi cơng thức tổng quát trung bình của X là RCOOH3NR'. RCOOH3NR’ + NaOH → RCOONa + R’NH2 + H2O 0.2 mol 0,2 mol 0,2 mol 0,2mol
Áp dụng ĐLBT KL, ta cũng cĩ :
thường sử dụng cách 1 để giải. HS thường xuyên suy nghĩ, rèn luyện tìm cách giải mới, sáng tạo thường sử dụng cách 2 hoặc 3 để giải.
2.1.2. Xây dựng hệ thống bài tập hĩa hữu cơ cĩ nhiều cách giải
Câu 1 : Cho 8,8 gam etyl axetat vào 200 ml dung dịch NaOH 1M, sau khi phản ứng xảy ra hồn tồn thu được dung dịch A. Cơ cạn A thu được hỗn hợp chất rắn Y. Đem đốt cháy hồn tồn chất rắn Y thì cần V (lit) O2 (đktc) thu được hỗn hợp khí Z (CO2 và H2O) và m gam Na2CO3. Giá trị của V và m lần lượt là
A. 5,6 và 10,6. B. 4,48 và 10,6. C. 5,6 và 5,3. D. 4,48 và 5,3.
Câu 2 : Cho 18,5 gam metyl axetat vào 300ml dung dịch NaOH 1M, thì thu được dung dịch X. Cơ cạn dung dịch X, sau đĩ đem đốt cháy hỗn hợp chất rắn đĩ thu được sản phẩm gồm Na2CO3, CO2 và H2O. Thể tích CO2 thu được (đktc) là
A. 22,4 lit. B. 8,4 lit. C. 7,84 lit. D. 5.6 lit.
Câu 3 : Oxi hĩa hồn tồn 0,6 gam một este (A) thu được 448 ml khí CO2 (đktc) và 0,36 gam nước. Tỉ khối hơi của A đối với H2 bằng 30. Cơng thức phân tử của A là