Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.2. Một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học
2.2.2. Giúp học sinh xây dựng các công thức tính toán liên quan đến các chất tham gia ở những phản ứng hóa học quan trọng
Giải bài toán thực chất là quá trình tìm cách biến đổi các điều kiện và các yêu cầu để cuối cùng đưa chúng tới sự thống nhất. Với các BTHH, quá trình này thực hiện được nhờ tìm thấy mối tương quan giữa các chất với các thuật toán trong phản ứng hóa học. Để xác định mối tương quan giữa các chất một cách nhanh chóng, trong quá trình dạy về lý thuyết phản ứng của các chất , GV cần hướng dẫn HS viết chính xác PTHH của các phản ứng. Dựa vào PTHH và các định luật cơ bản của hóa học, GV phân tích kĩ mối quan hệ giữa các chất để từ đó giúp HS xây dựng các công thức tính toán liên quan đến các chất tham gia vào phản ứng. Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi đã giúp HS xây dựng các công thức tính toán dễ nhớ, liên quan đến các chất tham gia ở các phản ứng thường gặp trong các BTHH ở lớp 12.
(1) Phản ứng đốt cháy
- Đốt cháy este hoặc axit no, đơn chức, mạch hở + PTHH của phản ứng:
n O nCO nH O
O H
Cn 2n 2 2 2 2
2 ) 2 3
( − → +
+
+ Từ PTHH, kết hợp định luật bảo toàn nguyên tố oxi, ta có các công thức:
• Số nguyên tử cacbon =
este CO
n n 2 ;
• nH2O =nCO2’
• nO(CH2 O2) nO(O2) nO(CO2) nO(H2O)
n
n + = +
=> 2 2 2 2 2 2
2 3 2
1
CO O
H CO
O O
H
C n n n n
n n n + = + = .
- Đốt cháy este hoặc axit không no, đơn chức, mạch hở có một nối đôi C=C + PTHH của phản ứng: CnH2n 2O2 n O2 nCO2 (n 1)H2O
2 ) 1 (
3 − → + −
− + + Từ PTHH, ta có các công thức:
• nC H O nCO nH O
n
n 2 −2 2 = 2 − 2 ;
• Số C =
O H CO
CO
n n
n
2 2
2
− ;
• nO nH O
2
2 2
= 3 .
- Đốt cháy ancol no, đơn chức, mạch hở + PTHH của phản ứng:
nO nCO n H O
O H
Cn 2n 2 2 2 ( 1) 2 2
3 → + +
+ +
+ Từ PTHH, ta có công thức:
•
2 2
2
2 O HO CO
H
C n n
n n n+ = − ;
• Số C =
2 2
2
CO O H
CO
n n
n
− ;
• 2 2
2 3
CO
O n
n = .
(2) Phản ứng xà phòng hóa
Este đơn chức tác dụng với NaOH + PTHH của phản ứng:
RCOOR'+NaOH →RCOONa+R'OH
+ Từ PTHH, dựa vào độ tăng giảm khối lượng giữa este và muối ta có:
• neste = ;
• neste = (nếu mmuối > meste => R’ là CH3-).
(3) Phản ứng của amin với axit Amin tác dụng với axit clohidric
+ PTHH của phản ứng:
RNx + xHCl → R(NHCl)x
+ Từ PTHH, định luật BTKL ta có các công thức:
• Số nguyên tử N (x) = ; nHCl
nchất hữu cơ
mmuối – meste 23 – MR’
mmuối – meste 8
• mHCl = mmuối - mamin => nHCl = . (4) Phản ứng của amino axit với axit và bazơ
- Amino axit tác dụng với HCl và NaOH + PTHH của các phản ứng:
(H2N)xR(COOH)y + xHCl → (ClH3N)xR(COOH)y
(H2N)xR(COOH)y + yNaOH → (H2N)xR(COONa)y + yH2O + Từ PTHH, ta có các công thức:
• x = ; y = .
• Cứ 1 mol amino axit phản ứng → khối lượng muối tăng lên so với amino axit là 22y gam. Vậy nếu có m1 gam amino axit phản ứng tạo m2 gam muối, khối lượng tăng m2 – m1 (gam) thì số mol amino axit phản ứng là
namino axit =
- Amino axit tác dụng với axit HCl, sau đó cho sản phẩm tác dụng với NaOH + PTHH của các phản ứng:
(H2N)xR(COOH)y + yHCl → (ClH3N)xR(COOH)y NaOH + HCl → NaCl + H2O
(ClH3N)xR(COOH)y + (x + y)NaOH → (H2N)xR(COONa)y + xNaCl + (x+y)H2O Sản phẩm thu được hoàn toàn giống trường hợp cho hỗn hợp gồm amino axit và HCl tác dụng với dung dịch NaOH.
(H2N)xR(COOH)y + yNaOH → (H2N)xR(COONa)y + yH2O HCl + NaOH → NaCl + H2O
+ Dựa vào các PTHH, định luật bảo toàn khối lượng ta có các công thức:
• namino axit =
y n nNaOH − HCl
;
• mamino axit + mHCl + mNaOH = mmuối + mnướcvới nHO =nNaOH
2 phản ứng.
Trường hợp tương tự: Cho amino axit tác dụng với dung dịch NaOH rồi lấy sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl.
mmuối - mamin 36,5
mmuối - mamino axit
22y nHCl
namino axit
nNaOH namino axit
(5) Phản ứng của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với nước - PTHH của phản ứng:
2R + 2nH2O → 2R(OH)n + nH2↑ - Từ PTHH, ta có công thức:
2 H2
OH n
n − =
(6) Phản ứng của kim loại với axit
- Phản ứng của kim loại tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng + PTHH của các phản ứng:
2R + 2nHCl → 2RCln + nH2↑ 2R + nH2SO4 → R2(SO4)n + nH2↑ + Từ PTHH, ta có các công thức:
• mmuối clorua =mkim loại +mCl− = mkim loại + 71nH2;
• mmuối sunfat =mkim loại + 2−
SO4
m = mkim loại + 96
H2
n . - Phản ứng của kim loại với axit H2SO4 đặc, nóng tạo SO2
+ PTHH của phản ứng:
2R + 2nH2SO4→ R2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O + Từ PTHH, ta có các công thức:
• nH2SO4 =2nSO2;
• mmuối sunfat =mkim loại + 2−
SO4
m = mkim loại + 96
SO2
n ;
• n.nR =2nSO2 (∑ne cho= ∑ne nhận,).
- Phản ứng của kim loại với axit nitric + PTHH của các phản ứng:
R + 2nHNO3 → R(NO3)n + nNO2 + nH2O 3R + 4nHNO3 → 3R(NO3)n + nNO + 2nH2O 8R + 10nHNO3 → 8R(NO3)n + nN2O + 5nH2O 10R + 12nHNO3 → 10R(NO3)n + nN2 + 6nH2O 8R + 10nHNO3 → 8R(NO3)n + nNH4NO3 + 3nH2O
+ Từ PTHH, định luật BTNT, bảo toàn e ta có các công thức:
•
3 4 2
2 2
3 2 NO 4 NO 10 NO 12 N 10 NH NO
HNO n n n n n
n = + + + + ;
• nHNO =nNO− +nN
3 3 (sản phẩm khử) (bảo toàn nguyên tố N);
=> =
HNO3
n (số e nhận + số N trong sp khử).nsp khử
Vì e
NO n
n − =
3 cho của kim loại = nenhận tạo sản phẩm khử ;
• mmuối nitrat =mkim loại+62.số e nhận.nsp khử + 80.
3 4NO
nNH ;
• hóa trị của kim loại.nkim loại= số e nhận của N+5.nsp khử . (7) Phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2
- PTHH của các phản ứng:
RxOy + yCO → xR + yCO2
RxOy + yH2 → xR + yH2O
- Từ PTHH của các phản ứng, ta có các công thức:
• nO = ; •
CO2
CO
O n n
n = = ;
• nO nH nHO
2
2 =
= .
(8) Phản ứng của muối Al3+ (AlCl3, Al2(SO4)3,…) với dung dịch kiềm (NaOH, Ba(OH)2,…), kết tủa tan một phần
- PTHH của các phản ứng:
Al3+ + 3OH-→ Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- → AlO2- + 2H2O - Từ PTHH của các phản ứng, ta có :
Nếu kết tủa tan hết thì nOH− =4nAl3+, còn kết tủa chỉ tan một phần thì
3 ( )3
4 Al Al OH
OH n n
n − = + − . moxit – mkim loại 16