sáng kiến áp dụng hiệu quả phương pháp “đồng đẳng hoá” phát triển năng lực tư duy hoá học và giải bài tập chủ đề este – lipit

Mô tả các giải pháp cũ thường làm Trong thực tế, sách giáo khoa cũng như sách tham khảo đưa ra các bài tập,nhưng không đi sâu vào cách phân loại, phương pháp giải cho mỗi dạng bài tập,kh

TRƯỜNG THPT LẠNG GIANG SỐ 1

SÁNG KIẾN

Áp dụng hiệu quả phương pháp “đồng đẳng hoá” phát triển năng lực

tư duy Hoá học và giải bài tập chủ đề: este – lipit

Người thực hiện: Trần Văn Bảo

Lĩnh vực nghiên cứu: Giáo dục và Đào tạo

Lạng Giang, năm 2021

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

THUYẾT MINH MÔ TẢ GIẢI PHÁP

VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN SÁNG KIẾN

4 Mô tả các giải pháp cũ thường làm

Trong thực tế, sách giáo khoa cũng như sách tham khảo đưa ra các bài tập,nhưng không đi sâu vào cách phân loại, phương pháp giải cho mỗi dạng bài tập,không định hướng được ứng dụng các phương pháp giải toán hoá học

Khi tiến hành giải quyết các bài toán về Hoá học, học sinh thường lựa chọncác cách giải đơn giản như viết các phương trình phản ứng, thiết lập các dữ kiệnliên quan đến các chất trong bài toán mà ít tìm mối liên hệ giữa các chất, thànhphần nguyên tố của các chất, hoặc mối liên hệ giữa tính chất của các chất

Với các cách giải toán thông thường chỉ có thể áp dụng với các bài toán Hoáhọc mà đề bài cho số lượng chất ít (một đến 2 chất) và các dữ kiện của bài toánthường có liên quan đến các chất đề bài cho hoặc sản phẩm của các phản ứng

Có một số học sinh có tìm hiểu áp dụng nhiều phương pháp giải bài tập, trong

đó có phương pháp quy đổi theo “đồng đẳng hoá” để giải quyết các bài tập, tuynhiên, việc áp dụng của các em thường máy móc, không linh hoạt, có bài các emgiải quyết được, có bài các em gặp nhiều vướng mắc

5 Sự cần thiết phải áp dụng giải pháp sáng kiến

- Thời lượng chương trình: Chủ đề: Este – lipit: 3 tiết lý thuyết, 2 tiết luyệntập.

- Với thời lượng chương trình giảng dạy như trên, rất khó khăn để dạy và học

để cho học sinh có thể giải quyết được các bài tập ở mức độ vận dụng và vận dụngcao, đặc biết là các bài tập có sử dụng nhiều chất trong cùng dãy đồng đẳng, khôngvận dụng được các phương pháp giải nhanh để áp dụng vào giải bài tập, thườnggiải theo cách cách truyền thống như viết phương trình hoá học của phản ứng, tínhtoán theo phương trình dẫn đến mất nhiều thời gian cho giải bài tâp

- Với các cách giải bài tập Hoá học thông thường chỉ có thể áp dụng để giải

quyết các bài tập ở mức độ thông hiểu hoặc vận dụng Do vậy với kiến thức về lýthuyết, áp dụng các cách giải toán thông thường thì học sinh khó có thể đạt đượcđiểm cao trong các kì kiểm tra và các kì thi quan trọng

- Trong những năm gần đây trong các đề kiểm tra, đề thi THPT Quốc gia, đềthi Tốt nghiệp THPT, phần bài tập phân loại học sinh khá, giỏi tập trung nhiều ởchương Este – chất béo Nhiều học sinh khi gặp dạng toán này thường lúng túng,không biết hướng giải quyết bài toán nhanh gọn, sa đà vào việc viết phương trìnhhoá học của các phản ứng, dẫn đến mất nhiều thời gian, kết quả học tập không cao

- Chính vì vậy, học sinh rất cần thiết được tiếp xúc, được vận dụng cácphương pháp giải nhanh để áp dụng giải quyết các bài tập ở mức độ vận dụng caotrong đề kiểm tra và đề thi

- Giáo viên biết cách xây dựng và sử dụng bài tập, định hướng cho học sinh ápdụng các phương pháp giải nhanh, thông minh sẽ giúp cho học sinh giải quyếtnhanh gọn yêu cầu của đề thi, qua đó phát huy được năng lực tư duy và hứng thúhọc tập cho học sinh

6 Mục đích của giải pháp sáng kiến

- Đối với Hoá học Hữu cơ, ngoài việc trang bị cho học sinh kiến thức cơ bản

về cấu tạo, tính chất, điều chế, ứng dụng của các chất thì bài tập hoá học giúpcho học sinh củng cố kiến thức hoá học vững vàng Bài tập hoá học được xếp trong

hệ thuống phương pháp giảng dạy, phương pháp này được coi là một trong các

phương pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn Thôngqua việc giải bài tập, học sinh rèn kỹ năng vận dụng các kiến thức lý thuyết vàothực tiễn, giúp học sinh nhớ kiến thức lâu hơn đồng thời nâng cao năng lực họctập, tăng trí thông minh, sáng tạo và tăng tính hứng thú học tập cho học sinh.

- Một bộ phận học sinh cảm thấy phần kiến thức phần este – lipit có côngthức cấu tạo phức tạp, có tư tưởng “bỏ qua” những phần này, cho rằng nó chiếmmột lượng nhỏ trong các đề thi THPT quốc gia

- Khi gặp các bài toán hỗn hợp nhiều chất, phức tạp các em tỏ ra lúng túng,không biết cách giải và đặc biệt các bài toán thiếu dữ kiện, đòi hỏi biện luận toánhọc thì các em không biết cách giải quyết Do đó các em thấy bài tập phần này rấtkhó, nên có tâm lý chán nản

- Sáng kiến giúp cho giáo viên, cũng như học sinh có tư duy linh hoạt trongviệc lựa chọn, tìm kiếm và xây dựng các bài tập để phát triển năng lực tư duy Hoáhọc cho học sinh, tư duy về dãy đồng đẳng của các chất Sáng kiến còn giúp chongười dạy và người học thấy yêu thích môn hóa học hơn, qua đó chất lượng dạy vàhọc môn hóa học cũng được nâng lên

- Sáng kiến giúp cho giáo viên, học sinh có thêm hệ thống bài tập ở các chủ đềeste – lipit, học sinh hiểu sâu hơn về kiến thức đồng đẳng, đồng phân và có thêm hệthống các phương pháp giải toán Học sinh nắm vững phương pháp và áp dụng tốt

sẽ giải quyết được những câu vận dụng và vận dụng cao trong các đề thi, đề kiểmtra

- Việc học sinh áp dụng tốt các kỹ năng, phương pháp giải bài tập ngoài việcphát triển phẩm chất, năng lực của học sinh còn giúp học sinh có thể có đượcnhững kết quả cao trong các kỳ kiểm tra, kỳ thi

7 Nội dung

7.1 Thuyết minh giải pháp mới hoặc cải tiến

Giải pháp

7.1.1 Tên giải pháp

Áp dụng hiệu quả phương pháp “đồng đẳng hoá” phát triển năng lực tư duy Hoá học và giải bài tập chủ đề: este – lipit.

Các hợp chất trong cùng một dãy đồng đẳng hơn kém nhau một hay nhiềunhóm –CH2–

Thí dụ 1: Các este metyl axetat và etyl axetat trong cùng dãy đồng đẳng, do vậy

chúng có tính chất hoá học tương tự nhau

CH3COOCH3 + NaOH   CH3COONa + CH3OH

CH3COOC2H5 + NaOH   CH3COONa + C2H5OH

+ Phản ứng đốt cháy:

C3H6O2 + O2   3CO2 + 3H2O

C4H8O2 + O2   4 CO2 + 4H2O

Thí dụ 2: Một số dãy đồng đẳng trong chương trình hoá học phổ thông:

- Dãy đồng đẳng hiđrocacbon no, mạch hở: C n H 2n+2

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

CH CH

b) Quy đổi theo phương pháp đồng đẳng hoá cho các dãy đồng đẳng cụ thể:

- Đối với các dãy đồng đẳng cụ thể, ta quy đổi về chất đầu dãy và nhóm –CH2–

- Hỗn hợp ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+2O

CH O CH

C H OCHH

Số mol H 2 chính là độ không no của chất béo.

- Amin no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+3N

NH CH

C H ONCH

+ a là số mol gốc amino axit,

+ c là số mol của peptit.

+

a

c là loại peptit (đipeptit, tripeptit )

c) Các bước áp dụng giải bài tập este – chất béo bằng phương pháp “đồng đẳng hoá”

Bước 1: Nhận biết các bài toán có thể áp dụng phương pháp đồng đẳng hoá:

- Đề bài nêu rõ đồng đẳng của các chất: este, axit, ancol, amino axit, peptit

- Đề bài phức tạp, cho hỗn hợp nhiều chất khác nhau, nhiều phản ứng khác nhau,nhiều giai đoạn

- Có các phản ứng đặc trưng của từng dãy đồng đẳng các chất

- Các bài toán liên quan đến phản ứng đốt cháy

Bước 2: Quy đổi chất theo phương pháp đồng đẳng hoá:

- Tác các chất, hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng về chất đầu dãy (hoặc liênquan) và nhóm –CH2–

Bước 3: Dựa vào các dữ kiện liên quan của đề bài như các phản ứng hoá học, phản

ứng đốt cháy để lập các phương trình, hệ phương trình toán học có liên quan; giảicác phương trình, hệ phương trình

Bước 4: Dựa vào kết quả toán học, ghép nhóm –CH2– vào các chất quy đổi từ banđầu cho phù hợp với các số liệu, tìm câu trả lời cho câu hỏi của đề bài

Lưu ý:

- Nhóm –CH2- là thành phần khối lượng, nguyên tố cho nên nó có mặt ở cácphương trình toán học có liên quan đến khối lượng, thành phần nguyên tố.

- Nhóm –CH2 – không phải là một chất, do vậy nó không xuất hiện ở các phươngtrình có liên quan đến số mol chất

- Kết hợp với các phương pháp thường sử dụng trong việc giải các bài toán hoáhọc như: phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, quy đổi khác

d) Một số bài tập minh hoạ giải bằng phương pháp quy đổi theo đồng đẳng hoá chủ đề este - lipit

Nhận xét: Ta có n CO 2  n H O 2 nên este X là este no, đơn chức, mạch hở

Đặt công thức phân tử của este X là CnH2nO2

HCOOCH (a mol) -CH - (b mol)





   0,4 mol CO2

=> Vậy công thức phân tử của X là C4H8O2.

Nhận xét: Với bài toán đơn giản này, ta nhận thấy cách giải thứ nhất (phương

pháp thông thường) nhanh hơn Tuy nhiên phương pháp này sẽ rất hữu hiệu khi giải quyết các bài toán phức tạp

Bài tập 2: Hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở và ancol

đơn chức Đốt cháy hoàn toàn 20,3 gam X thu được 19,04 lít CO2 (ở đktc) và 18,9gam H2O Mặt khác, thực hiện phản ứng este hoá 20,3 gam X với hiệu suất 70%thu được m gam este Giá trị của m là

* Các bài toán về este:

Bài 3: Hỗn hợp E gồm este X (no, đơn chức, mạch hở); este Y (đơn chức, mạch

hở, có 2 liên kết π, tạo bởi ancol no) Đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol E thu được15,68 lít CO2 (ở đktc) và 10,8 gam H2O Phát biểu nào sau đây sai?

- Este X no, đơn chức, mạch hở    quy đổi về HCOOCH3 và –CH2 –

- Este Y có 2 liên kết π, tạo bởi ancol no    CH2=CH-COOCH3

Bài 4: Hỗn hợp E gồm este X đơn chức và axit cacboxylic Y hai chức (đều mạch

hở, không no, có một liên kết đôi C=C trong phân tử) Đốt cháy m gam E thu được0,43 mol khí CO2 và 0,32 mol H2O Mặt khác, cho 46,4 gam E phản ứng với dung dịch NaOH vừa đủ thu được 55,2 gam muối khan và chất Z có tỉ khối hơi so với H2

là 16 Phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp E có giá trị gần nhất với

Bài 5: Đốt cháy 0,16 mol hỗn hợp E chứa 2 este đều no, mạch hở và không phân

nhánh, thu được CO2 và H2O có tổng khối lượng 26,56 gam Mặt khác đun nóng0,16 mol E với 450 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thuđược hỗn hợp F chứa 2 ancol kế tiếp và phần rắn có khối lượng m gam Dẫn tòan

bộ F qua bình đựng Na dư thấy thoát ra 2,24 lít khí H2 (đktc) Giá trị gần nhất của

Bài 6: X, Y là hai hợp chất hữu cơ kế tiếp thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic; Z

là axit hai chức, mạch hở Đốt cháy 13,44 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z cần dùng0,29 mol O2, thu được 4,68 gam nước Mặt khác hiđro hóa hoàn toàn 13,44 gam Ecần dùng 0,05 mol H2 (xúc tác Ni, t0), thu được hỗn hợp F Lấy toàn bộ F tác dụngvới 400 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được hỗnhợp rắn T Phần trăm khối lượng của muối có khối lượng phân tử nhỏ nhất tronghỗn hợp T là

Hướng dẫn giải:

a 3b 0,29.2 0,0513,44 H : a

* Các bài toán về chất béo

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit cần vừa đủ 3,08 mol O2, thu được CO2

và 2 mol H2O Khi cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được glixerol và 35,36 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng được tối đa với a mol

Br2 trong dung dịch Giá trị của a là

e) Mở rộng cho các loại hợp chất khác

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp gồm metylamin, đimetylamin và

trimetylamin cần dùng 0,78 mol O2, sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2 dẫn quadung dịch KOH đặc, dư thấy khối lượng dung dịch tăng m gam Biết độ tan củanitơ đơn chất trong H2O là không đáng kể Giá trị m là

Câu 9: Cho a gam hỗn hợp X gồm glyxin, alanin và valin phản ứng với 100 ml

dung dịch HCl 1M thu được dung dịch Y Để phản ứng hết với các chất trong dungdịch Y cần 380 ml dung dịch KOH 0,5M Mặt khác đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp X rồi cho sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư, sau phản ứng khối lượng dung dịch trong bình giảm 43,74 gam Giá trị của a là

Câu 1: Xà phòng hóa hoàn toàn 9,7 gam hỗn hợp hai este đơn chức X, Y cần 150

ml dung dịch KOH 1M Sau phản ứng cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp haiancol đồng đẳng kế tiếp và một muối duy nhất Công thức cấu tạo thu gọn của X,

Y lần lượt là

A HCOOCH3, HCOOC2H5 B C2H5COOCH3, C2H5COOC2H5

C CH3COOCH3, CH3COOC2H5 D C2H3COOCH3, C2H3COOC2H5

Câu 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm ba etse đều đơn chức tác dụng tối đa với 400

ml dung dịch NaOH 1M, thu được hỗn hợp Y gồm hai ancol cùng dãy đồng đẳng

và 34,4 gam hỗn hợp muối Z Đốt cháy hoàn toàn Y, thu được 3,584 lít khí CO2

(đktc) và 4,68 gam H2O Giá trị của m là:

Câu 3: Cho X, Y là hai chất thuộc dãy đồng đẳng của axit acrylic và có MX < MY;

Z là một ancol có cùng số nguyên tử C với X; T là este hai chức tạo bởi X, Y, Z.Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít O2

(ở đktc), thu được CO2 và 9,36 gam H2O Mặt khác, 11,16 gam E tác dụng tối đavới dung dịch chứa 0,04 mol Br2 Khối lượng muối thu được khi cho cùng lượng Etrên tác dụng hết với NaOH dư là

Câu 4: Hỗn hợp T gồm ba este X, Y, Z mạch hở (MX < MY < MZ) Cho 48,28 gam

T tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,47 mol NaOH, thu được một muối duynhất của axit cacboxylic đơn chức và hỗn hợp Q gồm các ancol no, mạch hở, cócùng số nguyên tử cacbon trong phân tử Đốt cháy hoàn toàn Q, thu được 13,44 lítkhí CO2 và 14,4 gam H2O Phần trăm khối lượng của nguyên tố H trong Y là

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 3,8 gam hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic no, đơn

chức, mạch hở và một ancol đơn chức (có số nguyên tử cacbon trong phân tử khácnhau), thu được 3,36 lít khí CO2 (ở đktc) và 3,6 gam H2O Thực hiện phản ứng estehoá 3,8 gam hỗn hợp trên có xúc tác H2SO4 đặc với hiệu suất 60% thu được m gameste Giá trị của m là

Câu 6: Đun nóng 26,5 gam hỗn hợp X chứa một axit không no (có 1 liên kết đôi

C=C trong phân tử) đơn chức, mạch hở và một ancol no, đơn chức, mạch hở với

H2SO4 đặc làm xúc tác, thu được m gam hỗn hợp Y hồm este, axit và ancol Đốtcháy hoàn toàn m gam Y cần dùng 36,96 lít khí CO2 (ở đktc), thu được 55,0 gam

CO2 Mặt khác, cho m gam Y tác dụng với dung dịch chứa 0,2 mol NaOH, rồi côcạn dung dịch thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?

A 16,1 B 18,2 C 20,3 C 18,5.

Câu 7: Axit hữu cơ đơn chức X mạch hở, phân tử có một liên kết đôi C=C và có

đồng phân hình học Hai ancol Y, Z đơn chức, là đồng đẳng kế tiếp (MY < MZ) Đốtcháy hoàn toàn 0,26 mol hỗn hợp E gồm X, Y, Z cần dùng 0,6 mol O2, thu được0,46 mol CO2 và 0,6 mol H2O Phần trăm khối lượng của Z trong hỗn hợp E là

Câu 8: X là este no, đơn chức; Y là axit cacboxylic đơn chức, không no, chứa một

liên kết đối C=C; Z là este hai chức tạo bởi axit và ancol no T (X, Y, Z đều mạchhở) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z (số mol Y bằng số mol Z)cần dùng 7,504 gam O2 (ở đktc), thu được tổng khối lượng CO2 và H2O là 19,74gam Mặt khác, m gam E phản ứng tối đa với 22,4 gam Br2 trong dung dịch Biết E

có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc Khối lượng của X trong E là

Câu 9: Hỗn hợp X chứa ba este đều mạch hở gồm hai este đơn chức và một este

đa chức, không no chứa một liên kết đôi C=C; trong mỗi phân tử este chỉ chứa mộtloại nhóm chức Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol X cần dùng 1,37 mol O2, thu được1,19 mol CO2 Nếu thủy phân 0,3 mol X trên trong dung dịch NaOH (dư), thu đượchỗn hợp Y chứa 2 ancol có cùng số nguyên tử cacbon và hỗn hợp Z chứa 2 muối

Tỉ khối của Y so với He bằng 73/6 Phần trăm khối lượng của este đơn chức cókhối lượng phân tử lớn trong X là

Câu 10: Cho m gam hỗn hợp E gồm este hai chức Y mạch hở và este đơn chức X

tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu được hỗn hợp Z chứa hai muối và mộtancol T duy nhất Đốt cháy hoàn toàn Z cần vừa đủ 1,08 mol O2, thu được 14,84gam Na2CO3; tổng số mol CO2 và H2O bằng 1,36 mol Cho ancol T tác dụng với

Na (dư), thoát ra 1,792 lít khí (đktc) Biết để đốt cháy hết m gam E cần vừa đủ 1,4mol O2 Phần trăm khối lượng của Y có giá trị gần nhất với

Câu 11: Hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic T (hai chức, mạch hở), hai ancol đơn

chức cùng dãy đồng đẳng và một este hai chức tạo bởi T và hai ancol đó Đốt cháyhoàn toàn a gam X, thu được 8,36 gam CO2, Mặt khác đun nóng a gam X với 100