Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh giải quyết nhanh chóng các bài toán hóa khó.. Qua quá trình giảng dạy tôi đã rút ra được một số kinh nghiệm và tôi chọn đề tài: “Hư
Trang 1MỤC LỤC Trang
1 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
1.2 Mục đích nghiên cứu
1.3 Đối tượng nghiên cứu
1.4 Phương pháp nghiên cứu
01 01 01 01 02
2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 03 2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 05 2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Mục tiêu của giải pháp
2.3.2 Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp
2 3.2.1 GP1: Hướng dẫn học sinh định hướng
2.3.2.2 GP2: Hướng dẫn học sinh giải nhanh một số bài toán
hiđrocacbon trong các đề thi THPT Quốc Gia và đề thi thử THPT
Quốc Gia các năm
2.4 Hiệu quả của SKKN đối với hoạt động giáo dục, với bản thân,
đồng nghiệp và nhà trường
05 05 05 05 08 16
Trang 21 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Kỳ thi THPT Quốc gia là một kỳ thi quan trọng, đánh dấu bước ngoặt lớn trong cuộc đời của mỗi một học sinh Đến năm 2022, kỳ thi THPT Quốc Gia đã
có nhiều đổi mới nhằm hoàn thiện các nội dung kiến thức trong chương trình THPT và tạo điều kiện tốt cho học sinh tham gia thi Sự thay đổi nội dung và hình thức thi đòi hỏi học sinh phải nhanh chóng nắm bắt và thích nghi, đồng thời giúp các thầy cô giáo và học sinh phải tìm tòi, lựa chọn phương pháp giải phù hợp
Môn Hóa học đã nhiều năm được tổ chức thi theo hình thức trắc nghiệm khách quan, thời gian đọc đề, suy nghĩ và giải quyết bài toán không quá nhiều, chỉ từ 1 - 2 phút cho một câu hỏi Vì vậy, áp lực về thời gian vô cùng lớn, do đó
để đạt được kết quả cao đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà phải
tư duy nhanh, có phương pháp giải phù hợp, linh hoạt và sáng tạo Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài toán trong Hóa học lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Mỗi bài toán có thể có nhiều phương pháp giải khác nhau Nếu biết lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh giải quyết nhanh chóng các bài toán hóa khó Với một lượng câu hỏi lớn trong một thời gian khá hạn chế như vậy khiến cho không ít học sinh lung túng trong quá trình giải quyết bài toán Thông thường học sinh chỉ biết đến những phương pháp giải toán quen thuộc như phương pháp bảo toàn khối lượng, phương pháp đường chéo, phương pháp tăng giảm khối lượng, phương pháp bảo toàn electron thì ngày nay có nhiều phương pháp mới ra đời, trong đó có sử dụng kỹ thuật dồn chất, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn mol pi đây là các phương pháp giúp học sinh giải nhanh một số bài toán trắc nghiệm vô cơ và hữu cơ Các phương pháp này ra đời được xem là một công cụ để giải quyết nhanh các bài toán hỗn hợp phức tạp Đặc biệt
là với tốc độ nhanh thì các phương pháp này tỏ rõ sự nổi trội
Với những lý do trên đủ để thấy rằng phải nghiên cứu từng vấn đề một cách toàn diện để giúp học sinh giải nhanh và hiệu quả với các bài toán hữu cơ khó trong đề thi THPT Quốc gia Qua quá trình giảng dạy tôi đã rút ra được một
số kinh nghiệm và tôi chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh giải nhanh một số bài toán hiđrocacbon trong chương trình Hóa học THPT” theo hướng TNKQ làm
đề tài SKKN của mình
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Trang 3Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi sẽ chỉ ra nội dung phương pháp đã trang
bị cho học sinh, giúp học sinh phân tích và tìm hiểu đặc điểm đặc trưng của phương pháp, từ đó vận dụng phương pháp này một cách phù hợp, có hiệu quả cho từng dạng bài tập Từ đó giúp cho việc tính toán trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn, giúp học sinh giải quyết các bài toán khó trong đề thi THPT Quốc gia
1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Các bài toán tư duy giải nhanh theo phương pháp quy đổi, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng, bảo toàn mol liên kết pi thi THPT Quốc Gia
- Các kĩ thuật quy đổi, giải nhanh
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp dạy học theo hướng giải quyết vấn đề
- Nghiên cứu tư liệu và sản phẩm hoạt động sư phạm
- Phương pháp quan sát thực tế: quan sát tư duy và giải toán của học sinh
- Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh về những vấn
đề liên quan đến nội dung đề tài
- Phương pháp thống kê, phân tích số liệu
Trang 42 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1.1 Cơ sở lý thuyết
+ Kỹ thuật dồn chất
Hiđrocacbon là những hợp chất được tạo thành từ hai nguyên tố cacbon
và hiđro
Ankan: CnH2n+2
CH
H nH nAnkan
Anken CH2
+ Kỹ thuật độ chênh lệch thể tích
Hỗn hợp X
2
HCno HCkhongno H
0
,
Ni t
Y
Lưu ý: Phản ứng hoàn toàn(H=100%) 2
2 2
Anken H Ankan Ankinn H Ankan
Phản ứng không hoàn toàn(H<100%) tất cả đều dư
Luôn có: mX = mY Y
X
M nX
nY M
nkhí giảm = nY – nX = nH2 phản ứng
Trang 5Ank-1-in AgNO NH3 ( 3 ) vàng
+ Độ bất bão hòa: Hiđrocacbon C x H y
k = 2 2
2
x y
v
(: số liên kết pi, v: vòng)
k x n x = n= nH 2phản ứng + nBr 2phản ứng
+ Công thức đốt cháy:
nH2O – nCO2 = (1-k)nX (k là số liên kết của hỗn hợp X)
nH2O – nCO2 = (1-kA)nA + (1-kB)nB
2.1.2 Phân dạng bài toán
- Bài toán đốt cháy (hoặc hidro hóa)
- Bài tập crackinh hidrocacbon no (ankan)
2.1.3 Các phương pháp kết hợp trong quá trình giải bài toán hidrocacbon
Để sử dụng có hiệu quả phương pháp này thì học sinh cần phải kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp quen thuộc như định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron, bảo toàn mol liên kết ()…
2.1.3.1 Phương pháp bảo toàn nguyên tố
+ Nội dung định luật bảo toàn nguyên tố
“Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn.”
+ Nguyên tắc áp dụng
Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng luôn bằng nhau
2.1.3.2 Phương pháp bảo toàn khối lượng
+ Nội dung định luật bảo toàn khối lượng
“Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng luôn bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.”
+ Nguyên tắc áp dụng
- Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng
luôn bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành
- Trong phản ứng của kim loại với dung dịch axit: Khối lượng muối thu được bằng tổng khối lượng kim loại và khối lượng gốc axit tạo muối
- Tổng khối lượng các chất tan trong dung dung dịch bằng tổng khối lượng của các ion
- Tổng khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng của
dung dịch trước phản ứng cộng khối lượng chất tan vào dung dịch trừ đi khối lượng chất kết tủa, chất bay hơi
2.1.3.3 Phương pháp bảo toàn electron
+ Nội dung định luật bảo toàn electron
“Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số electron mà các chất khử nhường
luôn bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận.”
+ Nguyên tắc áp dụng
- Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số mol electron mà các chất khử
nhường luôn bằng tổng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận
Trang 6- Khi có nhiều chất oxi hóa hoặc chất khử trong hỗn hợp phản ứng (nhiều phản ứng hoặc phản ứng qua nhiều giai đoạn) thì tổng số mol electron mà các chất khử nhường luôn bằng tổng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận
Lưu ý: Khi giải bài tập bằng phương pháp bảo toàn electron ta cần phải
xác định đầy đủ, chính xác chất khử và chất oxi hóa; trạng thái số oxi hóa của chất khử, chất oxi hóa trước và sau phản ứng; không cần quan tâm đến số oxi hóa của chất khử và chất oxi hóa ở các quá trình trung gian
2.1.3.4 Phương pháp bảo toàn liên kết trong giải toán hiđrocacbon
+ Nội dung phương pháp bảo toàn liên kết
Trong phản ứng cộng H2, Br2 của hiđrocacbon: Bảo toàn liên kết có thể
hiểu đơn giản là bù lại phần H2 mất đi bằng H2 hoặc Br2 để có được hợp chất no
+ Nguyên tắc áp dụng
Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay halogen thì
CnH2n+2-2k + kH2
0
,
Ni t
CnH2n+2 (Số liên kếtbằng k)
CnH2n+2-2k + kBr2
0
,
xt t
CnH2n+2-2kBr2k
Ta xem số mol liên kết được tính bằng số mol phân tử nhân với số liên kết
Ta thấy số mol liên kết bằng số mol H2 hay Br2 phản ứng Dựa vào điều này ta
có thể giải quyết bài toán một cách nhanh chóng
Lưu ý: Khi giải một số bài toán, có thể hiểu vai trò của H2 và Br2 trong phản ứng cộng là như nhau và nBr2 + nH2 = k.nX (X là các hiđrocacbon không no) Phương pháp này được áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng H2
sau đó cộng Br2.
2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.2.1.Thuận lợi:
Trong những năm gần đây, vấn đề dạy và học môn Hoá học đã và đang đổi mới và là một trong những môn có chuyển biến mạnh mẽ về đổi mới phương pháp dạy học
Chương trình Sách giáo khoa hoá học mới có nhiều đổi mới về mục tiêu, cấu trúc, sự đổi mới này rất thích hợp cho giáo viên giảng dạy bộ môn hoá học cho học sinh Thông qua bài học học sinh có thể tự hoạt động tích cực, chủ động sáng tạo tìm tòi phát hiện và chiếm lĩnh nội dung bài học
Được sự đồng tình của xã hội, nhất là các bậc cha mẹ học sinh tích cực phối hợp cùng với nhà trường trong công tác giáo dục đạo đức cho học sinh Các bài toán hỗn hợp các chất vô cơ hoặc hữu cơ xuất hiện nhiều trong các
đề thi THPT Quốc Gia nên học sinh được làm quen với một khối lượng lớn các bài tập đặc sắc, phong phú, đa dạng về nội dung cũng như dạng toán
2.2.2 Khó khăn:
Do đây là một nội dung khó, có nhiều câu xuất hiện trong các đề thi với tư cách là câu phân loại nên để giải quyết các bài toán hỗn hợp là rất khó khăn Vì vậy gây cho học sinh một thói quen rằng: bài toán hỗn hợp hiđrocacbon rất khó
và không có động lực để vượt qua
Trang 7Do sự đa dạng về nội dung, phương pháp cũng như mức độ khó, khối lượng bài tập khổng lồ làm cho nhiều học sinh “loạn kiến thức”, không thể phân biệt được các dạng bài tập và không vận dụng nổi các phương pháp giải bài toán
Đa số học sinh giải toán theo thói quen, mò mẫm để giải toán chứ chưa thực sự chú trọng đến tư duy phương pháp, tư duy giải nhanh Do đó hiệu quả học và giải toán chưa cao
Việc thi TNKQ đòi hỏi học sinh tư duy nhanh, giải toán nhanh, kĩ năng nhanh nên nhiều học sinh chưa đáp ứng được.
2.3 CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.3.1.Mục tiêu của giải pháp
Đưa ra được nội dung phương pháp giải toán, các dấu hiệu nhận biết và phương pháp giải nhanh tương ứng để giải câu hỏi trắc nghiệm khách quan (TNKQ) các bài toán về hiđrocacbon
2 3.2 Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp
2 3.2.1 GP1: Hướng dẫn học sinh sử dụng các kỹ thuật vào giải toán
Việc hướng dẫn học sinh giải nhanh các dạng câu hỏi về hiđrocacbon là rất quan trọng Một mặt giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản để tránh các sai lầm giải toán, mặt khác giúp học sinh rèn luyện kỹ năng giải toán Từ đó tăng tốc độ giải toán tiến tới mục tiêu giải nhanh các câu hỏi trong đề thi TNKQ.
Ví dụ 1 Nung một bình kín chứa etilen, axetilen, propan, vinylaxetilen, hiđro và
một ít bột Ni, sau một thời gian, thu được hỗn hợp khí X (không chứa ankađien)
có tỉ khối so với He là 9,5 Đốt cháy hoàn toàn X, thu được 2,7 mol CO2 và 2,8 mol H2O Mặt khác, cho X phản ứng vừa đủ với a mol AgNO3 trong dung dịch
NH3, thu được 56,1 gam kết tủa và hỗn hợp khí Y Cho Y phản ứng vừa đủ với
100 gam dung dịch Br2 40%, thu được 10,08 lít (đktc) hỗn hợp khí Z Giá trị của
a là
A 0,25 B 0,3 C 0,35 D 0,4 [4]
Tư duy: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, sơ đồ hóa
bài toán
Hướng dẫn giải:
3 3
BTKL
4 5 AgNO /NH
4 3
2
m m m 2,7.12 2,8.2 38 n 1
n 2,7 2,8 1 0,9
C Ag :a 56,1g C H Ag: b a b c 1 0,25 0,45
C H Ag: c
240a 161b 159c 56,1 Anken: 0,25
Y Ankan,H :0,45
BT Ag
a 0,1
b 0,15
c 0,05
a 0,1.2 0,15 0,05 0,4
⇒Đáp án D
Trang 8Nhận xét: Với cách sơ đồ hóa bài toán và áp dụng bảo toàn nguyên tố sẽ làm giảm tính phức tạp của bài toán, giúp học sinh có cách nhìn đơn giản và hệ thống hơn về các bài toán hỗn hợp các hiđrocacbon trong đề thi THPT Quốc gia.
Ví dụ 2 Nung nóng a mol hỗn hợp X gồm propen, axetilen và hiđro với xúc tác
Ni trong bình kín (chỉ xảy ra phản ứng cộng H2), sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với X là 1,35 Đốt cháy hết Y, thu được 0,9 mol CO2 và 1,07 mol H2O Mặt khác, Y phản ứng tối đa với 0,43 mol brom trong dung dịch Giá trị của a là
A 0,45 B 0,60 C 0,30 D 0,81 [1]
Tư duy: Đây là bài toán hiđro hóa hỗn hợp các hiđrocacbon không no Với đặc
điểm nhận dạng bài toán gồm phản ứng đốt cháy hỗn hợp sản phẩm sau khi thực hiện hidro hóa và phản ứng với dung dịch brom
Hướng dẫn giải:
E5F E5F E5F
E55555555555555F
2 o
2 Y
X
O
Ni,t 0,9mol 1,07mol
2 2
Br
d 1,35
0,43mol 2
amol
hcno
H :a x ymol
Qhpi
X
M
n M n M a n n 0,6.1,35 0,81mol
M
⇒Đáp án B
Nhận xét:Như vậy, sau khi sơ đồ hóa bài toán học sinh có thể sử dụng công thức đốt cháy kết hợp với mối quan hệ về số mol liên kếtvà số mol brom phản ứng
để giải quyết bài toán.
Ví dụ 3 Nén 10 ml một hiđrocacbon A và 55 ml O2 trong một bình kín Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn thu được (V + 30) ml hỗn hợp X rồi sau đó làm lạnh hỗn hợp X thu được V ml hỗn hợp khí Y Biết tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol Vậy công thức phân tử của A và giá trị của V có thể là
A C2H6 và 60 ml B C3H8 và 60 ml
C C4H6 và 40 ml D C3H6 và 40 ml [1]
Tư duy: Đây là bài toán đốt cháy hirocacbon
(10) (55) ( 30) ( ) (30)
A O X V Y V H O
* TH1: Y gồm CO2 và A dư
* TH2: Y gồm CO2 và O2 dư
Sử dụng bảo toàn nguyên tố và dựa vào dữ kiện đáp án ⟹ CTPT của A và V
Hướng dẫn giải:
X gồm khí và hơi có tổng thể tích là VX = V + 30 (ml) Sau khi làm lạnh nước bị ngưng tụ còn lại hỗn hợp khí Y có tổng thế tích là VY = V (ml)
⟹ VH2O = VX – VY = 30 ml
* TH1: Y gồm CO2 và A dư
Trang 9du
CO
A
Bảo toàn nguyên tố O ⟹ VCO2 = (2VO2 – VH O2 )/2 = 40 ml
Gọi công thức đơn giản nhất của A là CxHy
⟹ x : y = VCO2 : 2 VH O2 = 40 : 60 = 2 : 3 ⟹ CTĐGN của A là C2H3
Nhận thấy VA (pứ) < 10 ⟹ Số H(A) = 2VH2O/VA < 2.30/10 = 6 ⟹ Loại vì không
có CTPT thỏa mãn của A
* TH2: Y gồm CO2 và O2 dư
2
2( )
du
CO
O
Bảo toàn nguyên tố O ⟹ 2VO2 = 2VY + VH O2 ⟹ V = VY = 40 ml
Bảo toàn nguyên tố H ⟹ Số H(A) = 2 VH O2 /VA = 6
Ta có VCO2 < VY < 40 ⟹ Số C(A) < VCO2/VA = 4
⟹ A chỉ có thể là C2H6 hoặc C3H6
Dựa vào đáp án ⟹ A là C3H6 và V = 40 ml
⇒Đáp án D
Ví dụ 4 Nung nóng một lượng butan trong bình kín (với xúc tác thích hợp), thu
được 0,48 mol hỗn hợp X gồm H2 và các hiđrocacbon mạch hở (CH4, C2H4,
C2H6, C3H6, C4H8, C4H10) Cho toàn bộ X vào bình chứa dung dịch Br2 dư thì có tối đa a amol Br2 phản ứng, khối lượng bình tăng 8,26 gam và thoát ra hỗn hợp khí Y Đốt cháy hoàn toàn Y cần vừa đủ 0,74 mol O2, thu được CO2 và H2O Giá trị của a là
Tư duy: Với bài toán crackinh, hỗn hợp thu được sau phản ứng crackinh gồm
các hiđrocacbon no, không no và hidro Ta có thể định hướng bài toán theo phương pháp quy đổi nhằm mục địch đơn giản hóa, sau đó kết hợp với các phương pháp bảo toàn để giải quyết bài toán
Hướng dẫn giải
Bình Br2 dư hấp thụ các anken Quy đổi các anken thành CH2
2
CH
8, 26
14
2
O
n đốt C4H10 ban đầu nO2 đốt anken nO2 đốt Y
0,59.1,5 0,74 1,625mol
4 10
1, 625
0, 25mol n n n n 0, 23mol 6,5
Trang 10Nhận xét: Như vậy, với bài toán crackinh ankan thành hỗn hợp các ankan, anken và hiđro học sinh có thể sử dụng phương pháp quy đổi hỗn hợp anken thành CH 2 , ankan thành CH 2 và H 2.
2.3.2.2 GP2: Hướng dẫn học sinh giải nhanh một số bài toán hidrocacbon trong các đề thi THPT Quốc Gia và đề thi thử THPT Quốc Gia các năm.
Ví dụ 4 Hỗn hợp X gồm axetilen, etilen và hiđrocacbon Y cháy hoàn toàn thu
được CO2 và H2O tỉ lệ 1:1 Dẫn X qua bình đựng nước brom dư thấy khối lượng bình tăng 0,82 gam, khí thoát ra khỏi bình đem đốt cháy hoàn toàn thu được 1,32 gam CO2 và 0,72 gam H2O Phần trăm thể tích của hi đrocacbon Y trong X
có giá trị là
Hướng dẫn giải:
+ Y không phản ứng với dung dịch brom nên Y là ankan
=> nCO2 = 0,03 mol; nH2O = 0,04 mol => nY = 0,01 => C = 3; H = 8
+ Vì nCO2 : nH2O = 1 : 1 nên nC2H2 = nC3H8 = 0,01
=> BTNTC: 0,01.26 + netilen = 0,82 => netilen = 0,02
=> %nC3H8 = 0,01 : 0,04 = 25%
⇒Đáp án B
Ví dụ 5 Nung nóng hỗn hợp X gồm 0,1 mol etilen; 0,2 mol axetilen và 0,4 mol
hiđro với xúc tác Ni trong bình kín (chỉ xảy ra phản ứng cộng H2), sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 8,8 Dẫn Y qua bình chứa dung dịch AgNO3/NH3 dư thì thu được hỡn hợp khí Z và 24 gam kết tủa màu vàng Hỗn hợp khí Z phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch?
A 0,10 B 0,12 C 0,08 D 0,15 [3] Hướng dẫn giải:
o
Br2 Y
H2
3 4
AgNO /NH (d ) ddBr Ni,t
d 8,8 2
C H :0,1mol
H :0,4mol
E5F
BTKL
n 0,5 n = 0,2 (mol)
2 2
BTLK
Br Br 0,1 1 + 0,2 2 = 0,2 + 0,1 2 + n n 0,1 (mol)
⇒Đáp án A
Ví dụ 6 Một bình kín chỉ chứa hỗn hợp X gồm các chất sau: axetilen (0,2 mol),
vinylaxetilen (0,3 mol), hidro (0,25 mol), và một ít bột Niken Nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 17,75 Khí Y phản ứng vừa đủ với 0,54 mol AgNO3 trong NH3 thu được m gam kết tủa và 4,704 lít hỗn hợp khí Z (điều kiện tiêu chuẩn) Khí Z phản ứng tối đa với 0,23 mol brom trong dung dịch Giá trị của m là
A 75,92 B 76,18 C 82,34 D 74,36 [2]