(SKKN mới NHẤT) SKKN PHÂN LOẠI và PHƯƠNG PHÁP GIẢI bài tập ANKAN, ANKEN, ANKIN

1- Trong bộ môn Hóa học, ngoài việc trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản về cấu tạo, tính chất của các nguyên tử, các đơn chất, hợp chất thì bài tập giúp cho học sinh củng cố kiế

Tên SKKN: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ ANKAN, ANKEN, ANKIN.

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

1- Trong bộ môn Hóa học, ngoài việc trang bị cho học sinh những kiến thức

cơ bản về cấu tạo, tính chất của các nguyên tử, các đơn chất, hợp chất thì bài tập giúp cho học sinh củng cố kiến thức hóa học vững vàng và bài tập hóa học được xếp trong hệ thống 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 Thông qua việc giải bài tập sẽ giúp học sinh rèn luyện kỉ năng vận dụng các vấn đề lí thuyết vào thực tiễn, giúp học sinh nhớ kiến thức lâu hơn đồng thời rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú trong học tập của học sinh

2- Việc phân loại các dạng bài tập và lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau, nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh dễ hiểu bài, từ đó các em sẽ yêu thích môn học

3- Trong thực tế, sách giáo khoa cũng như sách tham khảo đưa ra các bài tập nhưng không đi sâu cách phân loại và phương pháp giải cho mỗi dạng bài tập, không định hướng được ứng dụng các định luật bảo toàn vào giải toán hóa học, trong khi để giải các đề thi thì học sinh phải nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó

4- Việc phân loại các dạng bài tập và lựa chọn phương pháp thích hợp là việc làm rất cần thiết Nếu chúng ta phân loại được các dạng bài tập và có những phương pháp giải đơn giản, dễ hiểu thì rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn để nắm được các dạng bài tập cũng như phương pháp giải.

5- Qua những năm giảng dạy tôi nhận thấy rằng, khả năng giải toán Hóa học của các em học sinh còn hạn chế, đặc biệt là giải toán Hóa học hữu cơ vì những phản ứng trong hoá học hữu cơ thường xảy ra không theo một hướng nhất định và không hoàn toàn Trong đó dạng bài tập về hiđrocacbon, khi giải các bài tập dạng này học sinh thường gặp những khó khăn dẫn đến thường giải rất dài dòng, nặng nề về mặt toán học không cần thiết, thậm chí không giải được vì quá nhiều ẩn số Nguyên nhân là học sinh mới làm quen với hóa hữu cơ nên chưa tìm hiểu rõ, chưa đưa ra phương pháp giải hợp lý

6- Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm sau những năm công tác, tôi mạnh dạn nêu ra sáng kiến về “phương pháp giải bài tập về ankan, anken và ankin”

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.

- Trong Hóa học, bài tập rất đa dạng và phong phú; để giải bài tập hóa học

về hiđrocacbon thì chúng ta phải nắm vững được tính chất của các hiđrocacbon, biết được phương trình phản ứng, sự chuyển hóa của các chất, các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập Theo phân phối chương trình hóa học phổ thông không đề cập sâu đến các định luật bảo toàn, các dạng bài tập Học sinh thường rất lúng túng khi nhận dạng các dạng bài tập và cách giải các bài toán, đặc biệt đối với học sinh khối 11 vì các

em mới bắt đầu làm quen với hóa hữu cơ.

- Hiện tại, cũng có rất nhiều sách tham khảo trình bày về các cách giải bài tập về ankan, anken, ankin Tuy nhiên tài liệu tham khảo chưa đi sâu về phân loại, sắp xếp các dạng bài tập từ dễ tới khó vì vậy học sinh rất khó hiểu khi nghiên cứu.

- Để giúp cho học sinh dễ nắm bắt các dạng bài tập, tôi đã đưa ra là giải pháp thay thế hoàn toàn mới đó là phân loại và trình bày phương pháp giải các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao.

- Sáng kiến kinh nghiệm này trình bày một số dạng bài tập và phương pháp giải Sáng kiến kinh nghiệm này cũng trình bày về các định luật, phân loại và chỉ rõ việc áp dụng các định luật vào giải toán hóa học.

- Sáng kiến kinh nghiệm này áp dụng cho chương trình Hóa học lớp 11 và

áp dụng tốt cho cả luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học, cao đẳng.

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

1 Phạm vi áp dụng.

- Sáng kiến này trình bày một số dạng bài tập, phương pháp giải và vận dạng các định luật để giải các bài tập về ankan, anken, ankin.

- Sáng kiến áp dụng cho chương trình Hóa học lớp 11

- Sáng kiến áp dụng cho cũng áp dụng tốt cho cả luyện thi tốt nghiệp và luyện thi đại học, cao đẳng.

2 Công việc cụ thể và thời gian thực hiện giải pháp.

- Tháng 8 đến tháng 9 năm 2013, viết sáng kiến.

- Tháng 10 đến tháng 11 năm 2013, nhờ giáo viên trong tổ góp ý và hoàn chỉnh sáng kiến.

- Tháng 12 năm 2013 đến tháng 01 năm 2014 áp dụng sáng kiến cho học sinh khối 11.

- Tháng 02 năm 2014 thu kết quả và đánh giá.

3 Nội dung

DẠNG 1: ANKAN THAM GIA PHẢN ỨNG THẾ HALOGEN

Ví dụ 1: Khi brom hóa một ankan (A) chỉ thu được một dẫn xuất monobrom (B) duy nhất có tỉ khối hơi đối với hiđro là 75,5 Tên của ankan đó là:

MA = 151 - 79 = 72 g/mol => CTPT của ankan là C5H12

Vì ankan tác dụng với brom chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất nên tên của ankan là 2,2-đimetylpropan Vậy ta chọn đáp án B

Ví dụ 2: Khi clo hóa một ankan chỉ thu được một dẫn xuất monoclo duy nhất

có tỉ khối hơi đối với heli là 26,625 Tên của ankan đó là:

A 3,3-đimetylhexan B 2,2-đimetylpropan

C isopentan D pentan.

Phương pháp giải

CnH2n+2 + Cl2 CnH2n+1Cl + HCl

Đặt ankan là X và dẫn xuất của ankan là Y.

Theo đề ta có: MY = 26,625 4 = 106,5 g/mol

MX = 106,5 - 34,5 = 72 g/mol => CTPT của ankan là C5H12

Vì ankan tác dụng với clo chỉ thu được một dẫn xuất monoclo duy nhất nên tên của ankan là 2,2-đimetylpropan Vậy ta chọn đáp án B

Ví dụ 3: Khi cho ankan X (trong phân tử có phần trăm khối lượng cacbon bằng 83,72%) tác dụng với clo theo tỉ lệ số mol 1:1 (trong điều kiện chiếu sáng) thu được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân của nhau Tên của X là:

A 2,2-đimetylpropan B 2-metylbutan C pentan D etan.

Áp dụng qui tắc đường chéo:

DẠNG 2: ĐỐT CHÁY ANKAN

Một số chú ý khi giải bài tập đốt cháy ankan.

Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hai ankan thu được 9,45g nước Sản phẩm cháy cho vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là:

A 4,48 lít B 3,92 lít C 3,36 lít D 2,24 lít

Phương pháp giải

= 0,1 mol

Khối lượng bình nước vôi tăng là khối lượng của CO2 và H2O

DẠNG 3: PHẢN ỨNG CRACKINH ANKAN

Ví dụ 10: Khi tiến hành crackinh 22,4 lít khí C4H10 (đktc) thu được hỗn hợp

A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư Đốt cháy hoàn toàn A thu được x gam CO2 và y gam H2O Giá trị của x và y tương ứng là:

A 176 và 180 B 44 và 18 C 44 và 72 D 176 và 90 Phương pháp giải

Trong dạng bài tập này, ta cần chú ý khi crackinh một ankan thì số mol nguyên tố hidro và số mol nguyên tố cacbon không đổi Vì vậy khi đốt cháy hỗn hợp A hoặc đốt cháy C4H10 thì số mol CO2 và H2O sinh ra là như nhau Vậy ta chọn cách giải là đốt cháy C4H10.

a Trong dạng bài tập này, ta cần chú ý:

- Khi crackinh một ankan thì số mol ankan phản ứng chính là số mol anken sinh ra

- Khi dẫn hỗn hợp A qua dung dịch brom thì số mol hỗn hợp khí giảm là số mol anken.

- Số mol khí thoát ra sau khi dẫn hỗn hợp A qua dung dịch brom là số mol của ankan ban đầu

Vậy ta giải bài tập này như sau:

Số mol ankan phản ứng = số mol anken = 35 – 20 = 15 mol

Số mol ankan ban đầu = số mol hỗn hợp khí B = 20 mol

Vậy ta chọn đáp án B

b Thay vì đốt cháy hỗn hợp A, ta đốt cháy C4H10

Vậy x = 20.4 = 80 mol

Vậy ta chọn đáp án C

Ví dụ 12: Crackinh butan thu được 17,5 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại 10 mol khí Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x mol CO2 Giá trị của x là:

DẠNG 4: PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY ANKEN

Khi đốt cháy một anken ta cần lưu ý:

-

- Số nguyên tử C

Ví dụ 17: Đốt cháy hoàn toàn gồm 3 anken thì thu được 6,6g CO2 Nếu dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thì khối lượng bình tăng bao nhiêu gam?

A 9,3 gam B 6,2 gam C 1,8 gam D 5,2 gam Phương pháp giải

Khi đốt cháy một anken thì

Khối lượng bình tăng =

Ví dụ 20: Chia hỗn hợp 3 anken : C3H6, C4H8 ,C5H10 thành hai phần bằng nhau

- Đốt cháy hoàn toàn phần 1 sinh ra 8,96 lit CO2 (đkc)

- Hidro hoá phần hai rồi đốt cháy hoàn toàn sản phẩm sinh ra Dẫn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Tính khối lượng kết tủa thu được ?

A 32g B 29g C 30g D.40g

Phương pháp giải

Khi đốt cháy 3 anken thì

Khi cộng H2, sau đó đốt cháy sản phẩm thì số mol CO2 không đổi Từ đó ta có:

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

Ví dụ 22: Đốt cháy hoàn toàn 5,6 lít (đktc) một hỗn hợp gồm 2 anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, thu được khối lượng CO2 lớn hơn khối lượng nước là 22,75 gam Công thức phân tử của hai anken là

DẠNG 5: PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY HỖN HỢP ANKAN VÀ ANKEN.

Đối với dạng bài tập này ta cần chú ý:

Số mol ankan =

Ví dụ 23: Hỗn hợp X gồm ankan (A) và anken (B) Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol

X thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O Số mol của (B) trong X là

Ví dụ 24: Hỗn hợp A gồm ankan (X) và anken (Y) Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp A thu được 5,6 lít CO2 (đktc) và 5,4 gam H2O Công thức phân

tử của (X) và (Y) lần lượt là

A.CH4 và C2H4 B C3H8 và C3H6 C C2H6 và C2H4 D CH4 và C3H6 Phương pháp giải

Gọi công thức chung của ankan là CnH2n + 2 ( n ≥ 1); anken là CmH2m (m ≥ 2)

A.CH4 và C2H4 B CH4 và C4H8 C C2H6 và C2H4 D CH4 và C3H6 Phương pháp giải

Gọi công thức chung của ankan là CnH2n + 2 ( n ≥ 1); anken là CmH2m (m ≥ 2)

Ví dụ 26: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp khí X gồm một ankan và một anken cần dùng vừa đủ 0,7 mol O2, thu được 0,4 mol CO2 Công thức của ankan là

DẠNG 6: ANKEN THAM GIA PHẢN ỨNG CỘNG DUNG DỊCH BROM, CỘNG HX Trong dạng bài tập này ta cần lưu ý:

- Khi cho anken vào bình chứa dung dịch brom hay HX thì anken bị giữ lại Vì vậy khối lượng bình tăng chình là khối lượng anken

- Anken có một liên kết nên cộng với brom hay HX theo tỉ lệ mol 1 : 1 

Ví dụ 27: Dẫn 13,44 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp qua bình dung dịch brôm dư thì khối lượng bình tăng 26,88g Hai anken là

Ví dụ 28: Dẫn 3,36 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp vào bình nước brom dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 7,7 gam Thành phần phần % về thể tích của hai anken là:

A but-1-en B but-2-en C propilen D etilen.

Phương pháp giải

CnH2n + Br2 CnH2n Br2

MX = MY – 160 = 56 gam/mol CTPT của X là C4H8

Vì X phản ứng với HBr thì thu được hai sản phẩm hữu cơ khác nhau nên X

là but-1-en

Vậy ta chọn đáp án A

Ví dụ 30: 0,05 mol hiđrocacbon mạch hở X làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 8 gam brom cho ra sản phẩm có hàm lượng brom đạt 69,56% Công thức phân tử của X là:

DẠNG 7: ANKEN THAM GIA PHẢN ỨNG CỘNG H2

Một số công thức thường dùng trong phản ứng anken cộng hiđro

Phương trình hoá học của phản ứng:

CnH2n + H2 CnH2n+2

- Gọi X là hỗn hợp ban đầu gồm anken và H2; Y là hỗn hợp sau phản ứng

- Số mol H2 ban đầu luôn bằng số mol hỗn hợp Y.

- Theo định luật bảo toàn khối lượng: mX = mY

Ví dụ 32: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một anken Tỉ khối của X đối với H2 là 9 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 15 Công thức phân

=> ban đầu = nY = 9 (mol)

=> nanken ban đầu = 15 – 9 = 6 (mol)

Ta có: => n = 3

CTPT là C3H6 Vậy ta chọn đáp án B

Ví dụ 33: Hỗn hợp khí X chứa H2 và hai anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Tỉ khối của X đối với H2 là 8,4 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni sau một thời gian thu được hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 12 Công thức phân tử của hai anken và phần trăm theo thể tích của H2 trong X là

A C2H4 và C3H6; 70% B C3H6 và C4H8; 30%

=> ban đầu = nY = 7 (mol)

=> nanken ban đầu = 10 – 7 = 3 (mol)

=> nanken ban đầu = 10 – 7 = 3 (mol)

Ta có: => n = 4

Vậy CTPT của anken là C4H8 Vì khi cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất

=> công thức cấu tại của C4H8 là CH3-CH=CH-CH3.

Vậy ta chọn đáp án A.

Ví dụ 35: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là

Y có tỉ khối hơi so với H2 là 9,375 Phần trăm khối lượng của ankan trong Y là

DẠNG 8: ĐỐT CHÁY ANKIN VÀ HỖN HỢP CÁC HIDROCACBON

Một số chú ý khi giải bài tập đốt cháy ankin.

Một số chú ý khi làm bài tập đốt cháy hỗn hợp các hidrocacbon.

- Nếu các hidrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon hoặc hidro thì ta đặt một công thức chung.

- Nếu các hidrocacbon đều có cùng số liên kết thì ta vận dụng một số công thức sau:

+ Nếu các hidrocacbon đều không có một liên kết : Số mol hỗn hợp = 

+ Nếu cùng có hai liên kết : Số mol hỗn hợp = 

+ Nếu cùng có ba liên kết : Số mol hỗn hợp = 

- Nếu đốt cháy hỗn hợp ankin và anken thì số mol ankin =

- Nếu đốt cháy hỗn hợp ankin và ankan thu được thì số mol ankin và ankan bằng nhau.

Ví dụ 37: Hỗn hợp X gồm 2 ankin đồng đẳng kế tiếp Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu được 0,24 mol CO2 và 0,14 mol H2O Công thức phân tử của hai ankin là

A 6,02 gam và 4,41 gam B 6,02 gam và 1,47 gam

C 10,14 gam và 1,47 gam D 10,14 gam và 4,41 gam

A 20,40 gam B 16,80 gam C 18,96 gam D 18,60 gam.

Phương pháp giải

Ta thấy propan, propen và propin đều có 3 nguyên tử cacbon nên ta gọi công thức chung là C3Hy.

Ví dụ 41: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối

so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăng thêm m gam Giá trị của m là:

A 5,85 B 3,39 C 6,6 D 7,3

Phương pháp giải

Ta thấy etilen, metan, propin và vinylaxetilen đều có 4 nguyên tử hidro nên

ta gọi công thức chung là CxH4.

CnH2n-2 + 2H2 CnH2n+2 [I]

CnH2n-2 + H2 CnH2n [II]

- Nếu phản ứng không hoàn toàn, hỗn hợp thu được gồm 4 chất: anken, ankan, ankin dư và hiđro dư.

- Tương tự trường hợp anken ta có: và

Nhưng khác anken: nX – nY # nankin pư; số mol H2 ban đầu không bằng

số mol hỗn hợp Y

Ví dụ 42: Hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dung tích 8,96 lit (đktc), chứa ít bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75 Số mol H2 tham gia phản ứng là

A 0,75 mol B 0,30 mol C 0,10 mol D 0,60 mol

nx - nY = nH2pư = 5 – 3 = 2 (mol)

=> nankin ban đầu = phản ứng = 1 (mol)

=> ban đầu = 5 – 1 = 4 mol

Dựa vào khối lượng hỗn hợp X:

B Dẫn khí B đi qua nước brom dư, khối lượng bình nước brom tăng 1,64 gam

và hỗn hợp khí C thoát ra khỏi bình nước brom Khối lượng của hỗn hợp khí C là:

A 13,26 gam B 10,28 gam C 9,58 gam D 8,20 gam.

Ví dụ 47: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là

1 Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng Giá trị của m là

A 32,0 B 8,0 C 3,2 D 16,0 Phương pháp giải

Vinylaxetilen: phân tử có 3 liên kết => Tổng số mol H2 và Br2 cần dùng là 0,1.3 = 0,3 (mol).

A 2,2-đimetylpropan B 2-metylbutan C pentan D etan.

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,5 mol CO2 và 0,6 mol H2O Khi X tác dụng với khí clo (theo tỉ lệ số mol 1:1) thu được 3 sản phẩm hữu cơ Tên gọi của X là