(SKKN 2022) giúp học sinh lớp 12 giải quyết một số bài tập vận dụng, vận dụng cao về đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ

Lí do chọn đề tàiTrong dạy học hóa học, có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triểnnăng lực nhận thức cho học sinh bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau.Trong đó, giải

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU 2

1.1 Lí do chọn đề tài 2

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

2 NỘI DUNG 2

2.1 Cơ sở lí luận của đề tài 2

2.2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 3

2.3.1 Kiến thức sử dụng: 3

2.3.2 Một số ví dụ minh họa: 5

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 15

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 16

3.1 Kết luận 16

3.2 Kiến nghị 16

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài

Trong dạy học hóa học, có thể nâng cao chất lượng dạy học và phát triểnnăng lực nhận thức cho học sinh bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau.Trong đó, giải bài tập hóa học với tư cách là một phương pháp dạy học có tácdụng rất tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện và phát triển học sinh; mặt khác,cũng là thước đo thực chất sự nắm vững kiến thức và kỹ năng hóa học của họcsinh

Trong chương trình Hóa học THPT các dạng bài tập hóa học rất phongphú, đa dạng, trong đó các bài tập về amin cũng như hỗn hợp amin với các chấthữu cơ khác chiếm một phần quan trọng

Trong những năm gần đây, trong các kỳ thi, đặc biệt là kỳ thi TN

THPTQG các bài tập liên quan đến amin cũng như hỗn hợp amin và các chất hữu cơ thường xuất hiện trong các đề thi như đề thi TN THPTQG của Bộ GD &

ĐT, đề thi thử TN THPTQG của các trường THPT, của các sở GD&ĐT Vì vậy,

tôi chọn đề tài ‘‘Giúp học sinh lớp 12 giải quyết một số bài tập vận dụng, vận dụng cao về đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ’’ nhằm giúp học sinh

được rèn luyện nhiều hơn các dạng bài tập hóa học, giúp các em có thêm hành trang vững chắc, sự tự tin trước khi bước vào các kỳ thi, đặc biệt là kỳ thi TN THPTQG sắp tới

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giúp học sinh xử lí tốt một số bài tập VD, VDC đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ, giúp các em đạt kết quả cao hơn trong các kỳ thi

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Học sinh khá giỏi lớp 12 trường tôi

- Các bài tập VD, VDC liên quan đến đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan

- Nghiên cứu các bài tập VDC liên quan đến đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ trong chương trình Hóa học THPT

- Đề xuất một số biện pháp giúp học sinh học tốt môn hóa

- Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của đề tài

2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận của đề tài

Thực tế ở trường phổ thông đối với bộ môn hóa học, bài tập hóa học giữ vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo Bài tập hóa học

- là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để học sinh củng cố và khắc sâu kiến thức

- giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc.

- là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hóa kiến thức một cách tốt nhất

- rèn luyện kỹ năng hóa học cho học sinh, các kỹ năng thực hành, thí

nghiệm

- còn được sử dụng như là phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới khi trang

bị kiến thức mới, giúp học sinh tích cực linh hội kiến thức một cách sâu sắc và bền vững

- là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh một cách chínhxác

- còn có tác dụng giáo dục đạo đức, tác phong, rèn tính kiên nhẫn, trung thực, chính xác, khoa học

- phát huy khả năng tư duy độc lập, sáng tạo của học sinh

2.2 Thực trạng của đề tài trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Qua thực tế giảng dạy hóa học tôi thấy:

- Môn hóa học là môn học mà ở cấp THCS chưa được chú trọng quan tâm, nhiều HS, phụ huynh, thậm cả giáo viên chỉ quan tâm đến một số môn thi vào lớp 10 như toán, văn, tiếng anh mà chưa quan tâm đúng mức đến môn hóa, đặc biệt ở các vùng nông thôn, miền núi Do đó, mặc dù nhiều em có năng lực tốt về các môn như toán, vật lí nhưng kiến thức môn hóa học khi bước vào lớp 10 còn rất mơ hồ, thậm chí không biết gì Điều đó làm cho chất lượng môn hóa vào cấp THPT nhìn chung còn thấp

- Do thời gian giảng dạy trên lớp còn hạn chế, một số giáo viên chưa đề cậphết các dạng bài tập hóa học, đặc biệt các bài toán phức tạp

- Một số học sinh học yếu môn hóa đã ảnh hưởng đáng kể đến việc giảng dạy chung trên lớp của giáo viên

- Trong nhưng năm gần đây, bộ môn Hóa học ở cả cấp THCS và THPT không còn được coi trọng như những năm trước, điều này cũng ảnh hưởng đến tâm lí của học sinh, phụ huynh và giáo viên giảng dạy môn hóa

- Do thời gian trên lớp hạn chế nên một số giáo viên chưa đề cập hết các dạng bài bài tập hóa học, trong đó có những dạng bài tập khó như các bài toán đốt cháy hỗn hợp amin và các chất hữu cơ

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

+ Ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+2O  ?CH2 + H2O

+ Amino axit no, mạch hở, phân tử có 1 nhóm NH2, 1 nhóm COOH như Gly, Ala, Val = CH4 + ?CH2 + COO + NH

= ?CH2 + COO + NH + H2

= C2H5NO2 + ?CH2+ Este và axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO2 = ?CH2 + COO + H2

Tùy bài tập cụ thể mà ta áp dụng cách tách phù hợp.

* Một số phản ứng của amin:

- Amin tác dụng với axit:

+ Amin đơn chức: CxHyN + HCl  CxHy+1NCl

+ Amin 2 chức: CxHyN2 + 2HCl  CxHy+2N2Cl2

+ Amin đa chức: CxHyNz + zHCl  CxHy+zNzClz

mmuối = mamin pư + mHCl pưnHCl(pư) = z.namin(pư) (z là số chức amin)

- Phản ứng cháy của amin:

+ Amin no, đơn chức, mạch hở:

0 t

C H  N + (1,5n+0,75)O  nCO + (n+1,5)H O + 0,5N

namin pư = nH2O – nCO2 – nN2

+ Amin không no, đơn chức, mạch hở, phân tử có 1 liên kết đôi:

0 t

C H  N + (1,5n+0,25)O  nCO + (n+0,5)H O + 0,5N

+ Amin no, 2 chức, mạch hở:

0 t

C H   N + (1,5n+0,5+0,25x)O  nCO + (n+1+0,5x)H O + 0,5xN

namin pư = nH2O – nCO2 – nN2

Việc tách và nhóm các nhóm nguyên tố cần tính đến các yếu tố cho trong đề bài sao cho hợp lí, sử dụng tối đa các dữ kiện trong đề bài để cho ra kết quả nhanh nhất.

2.3.2 Một số ví dụ minh họa:

2.3.2.1 Đốt cháy hỗn hợp amin với hiđroacbon:

Ví dụ 1 (Trích đề tham khảo 2021) Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) và

ankan Y, số mol X lớn hơn số mol Y Đốt cháy hoàn toàn 0,09 mol E cần dùngvừa đủ 0,67 mol O2, thu được N2, CO2 và 0,54 mol H2O Khối lượng của X trong14,56 gam hỗn hợp E là

A 7,04 gam B 7,20 gam C 8,80 gam D 10,56 gam Hướng dẫn giải:

BTNT.O  nCO2 = 0,4 mol

Vậy E gồm C4H12N2 (0,05) và C5H12 (0,04) nặng 7,28 gam

 14,56 gam hh E chứa 0,1 mol C4H12N2

A 28,24% B 45,04% C 22,52% D 56,49%.

Hướng dẫn giải:

nH2O – nCO2 = 0,19 – 0,14 = 0,05  2 amin là no hoặc có 1 liên kết đôi

Nếu amin có 1 liên kết đôi

Vậy 2 amin đều no

Do n ≥ 2; n là số nguyên; p > 2; p không nguyên  n = 3; p = 2,5

Vậy E gồm X (C3H9N: 0,02 mol); Y (C3H10N2: 0,01 mol) và C2H4 (0,01 mol); C3H6 (0,01 mol)

Do n ≥ 2; n là số nguyên; p > 2; p không nguyên  n = 3; p = 2,5

Vậy E gồm X (C3H9N: 0,02 mol); Y (C3H10N2: 0,01 mol) và C2H4 (0,01 mol); C3H6 (0,01 mol)

A 28,21% B 55,49% C 42,32% D 36,99%.

Hướng dẫn giải:

Đốt cháy amin có: nH2O – nCO2 – nN2 = (1-k).namin

Đốt cháy ankin có: nH2O – nCO2 = -nankin

 cộng vế với vế được: nH2O – nCO2 – nN2 = (1-k)namin - nankin

 namin = 0,05, mà nNH = 0,05  các amin đều đơn chức

Đặt số C của amin và ankin tương ứng là: n và m (m > 2)

 0,05n + 0,02m = 0,17  5n + 2m = 17

X có số C nhiều hơn số N nên số CX ≥ 2  n > 2; m > 2

Mặt khác 2 ankin có số mol bằng nhau nên m = 2,5 hoặc 3,5; 4,5…

Ví dụ 4 (Trích đề thi thử TN THPTQG 2021-Sở Hà Nội) Trộn hỗn hợp X (gồm

etylamin và propylamin) với hiđrocacbon mạch hở Y theo tỉ lệ mol tương ứng1:2 thu được hỗn hợp Z Đốt cháy hoàn toàn 11,92 gam hỗn hợp Z cần dùng vừa

đủ 1,08 mol O2, sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2 được dẫn qua dung dịchNaOH đặc, dư thấy khối lượng dung dịch tăng 44,8 gam Khối lượng của Y

trong hỗn hợp Z gần nhất với kết quả nào sau đây ?

A 6,25 gam B 7,10 gam C 6,73 gam D 9,50 gam.

Nếu Y là C2H6 hoặc C2H4 thì nH2O > nCO2 (Vô lí)

Vậy Y là C2H2 (0,24 mol)

 mY = 0,24.26 = 6,24 gam  đáp án A

Nhận xét: Ở đây ta có thể biện luận Y như sau:Do đốt amin thu được n H2O >n CO2

nên đốt Y phải thu được n CO2 > n H2O để tổng n CO2 > n H2O Như vậy phân tử Y phải

có ít nhất 2 liên kết pi Vậy Y chỉ có thể là C 2 H 2

Ví dụ 5 (Trích đề thi thử TN THPTQG lần 2-2021-THPT Chuyên SP Hà Nội).

Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) và ankin Y, số mol X lớn hơn số mol của

Y Đốt cháy hoàn toàn 0,11 mol E cần dùng vừa đủ 0,455 mol O2, thu được N2,CO2 và 0,35 mol H2O Khối lượng của Y trong 22,96 gam hỗn hợp E là

A 8,80 gam B 5,20 gam C 6,24 gam D 9,60 gam.

Thay vào (2) có: 0,072n + 0,038m = 0,28  36n + 39m =140 (vô nghiệm)

+ Với x = 2 thay vào (3) có: 2a – b = 0,07 (5)

Từ (1) và (5)  a = 0,06; b = 0,05 Thay vào (2) được: 6n + 5m = 28  n = 3;

Ví dụ 6 (Trích đề thi thử TN THPTQG lần 3 - 2021-THPT Quảng Xương 1).

Hỗn hợp X chứa etylamin và trimetylamin Hỗn hợp Y chứa hai hiđrocacbonmạch hở có chứa không quá 3 liên kết pi Trộn X và Y theo tỷ lệ mol nX:nY = 1:5thu được hỗn hợp Z Đốt cháy hoàn toàn toàn 6,34 gam hỗn hợp Z cần dùng vừa

đủ 14,0 lít oxi (đktc), sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2 được dẫn qua dungdịch NaOH đặc dư thấy khối lượng dung dịch tăng 25,78 gam Lượng Y cótrong thí ngiệm trên làm mất mầu vừa đủ V ml dung dịch Br2 1M Giá trị của Vlà

Hướng dẫn giải:

nO2 = 0,625; mdd tăng = mCO2 + mH2O = 25,78 gam

Ví dụ 7 (Trích đề thi thử TN THPTQG lần 1 - 2021-THPT Chuyên SP Hà Nội).

Hỗn hợp E gồm amin bậc III, no, đơn chức, mạch hở X, anken Y và một ankin Z(số nguyên tử cacbon trong Z lớn hơn số nguyên tử cacbon trong Y, tỉ lệ molgiữa Y và Z tương ứng là 3 : 2) Đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp E cầndùng 35,6 gam O2, thu được hỗn hợp F gồm CO2, H2O và N2 Dẫn toàn bộ F quabình đựng dung dịch NaOH đặc dư đến phản ứng hoàn toàn thấy khối lượngbình tăng thêm 46,05 gam Tổng số nguyên tử cacbon các chất trong E là

Đặt nCO2 = x; nH2O = y  44x + 18y = 46,05 và BTNT.O: 2x + y = 2,225

Nhận xét: Bài này ta có thể quy đổi hỗn hợp E về CH 5 N; C 2 H 4 , C 2 H 2 , CH 2 Tuy nhiên sau đó việc ghép CH 2 trở lại các chất sẽ lâu hơn.

Ví dụ 8 (Trích đề thi thử TN THPTQG 2021-Sở Ninh Bình) Hỗn hợp E chứa

amin no, đơn chức, mạch hở X, ankan Y và anken Z Đốt cháy hoàn toàn 0,4mol E cần dùng vừa đủ 1,03 mol O2 thu được H2O, 0,56 mol CO2 và 0,06 molN2 Phần trăm khối lượng của X trong E gần nhất với giá trị nào sau đây?

ankan, 1 anken và 2 amin no, đơn chức, mạch hở, đồng đẳng liên tiếp X, Y (MX

< MY, số mol Y gấp 6 lần số mol X) Đốt cháy hoàn toàn 0,44 mol E cần dùngvừa đủ 25,872 lít O2, thu được CO2, 1,568 lít N2 và 19,26 gam H2O Phần trămkhối lượng của X trong E có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

Đặt công thức của ankan là: CnH2n+2, của anken là CmH2m của amin là CpH2p+3N

Dễ thấy: nankan + namin = nH2O – nCO2 – nN2 = 0,38 mol

 nankan = 0,24 mol  nanken = 0,06 mol

BTNT.C có: 0,24n + 0,06m + 0,14p = 0,62

 12n + 3m + 7p = 31 (n ≥ 1; m ≥ 2; p > 1)

Do 2 amin là kế tiếp và nY = 6nX nên p chỉ nhận các giá trị như: 13/7; 20/7; 27/7…

Ví dụ 10 (Trích đề thi thử TN THPTQG lần 2-2021-Sở Nam Định) Đốt cháy

hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp X gồm hai amin no, đơn chức, mạch hở và mộthiđrocacbon cần vừa đủ 0,18 mol O2, thu được hỗn hợp Y gồm H2O, 0,11 molCO2 và 0,01 mol N2 Mặt khác, cho 9,4 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư,thu được m gam muối amoni Giá trị của m là

Do n > 1 và m là số nguyên, m ≥ 2 nên m = 2; n = 1,5 là nghiệm duy nhất

 mmuối = mamin + mHCl = 0,02.38 + 0,02.36,5 = 1,49 gam

 9,4 gam X tác dụng với HCl dư thì

A 1,35 gam B 0,93 gam C 0,45 gam D 0,31 gam.

Câu 1 Hỗn hợp X chứa 2 amin no, mạch hở, đơn chức (đồng đẳng liên tiếp, tỷ

lệ mol 4 : 1), một ankan và một anken Đốt cháy hoàn toàn 0,7 mol X cần dùngvừa đủ 1,76 mol O2 Sản phẩm cháy thu được có chứa 41,36 gam CO2 và 0,1mol N2 Phần trăm khối lượng của anken có trong X gần nhất với

A 22,6% B 24,2% C 25,0% D 18,8%.

Câu 2 Hỗn hợp A gồm các amin đều no, đơn chức, mạch hở có tỉ khối so với H2

bằng 33 Hỗn hợp B gồm 2 ankan X, Y là đồng đẳng kế tiếp (MX < MY) Đốtcháy 0,3 mol hỗn hợp E gồm A, B cần dùng 1,73 mol O2, sản phẩm cháy chỉchứa CO2, H2O và N2, trong đó tổng khối lượng CO2 và H2O là 70,44 gam Phầntrăm khối lượng của Y trong B là

A 19.69% B 75,21% C 25,69% D 24,79%.

Câu 3 Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol hỗn hợp X gồm etilen và 2 amin no, mạch

hở, đồng đẳng kế tiếp nhau trong oxi dư thu được 17,92 lít CO2, 6,72 lít N2 (cáckhí đo ở đktc) và 25,2 gam H2O Khối lượng của amin có khối lượng mol phân

tử lớn hơn trong X là

A 4,4 gam B 9,2 gam C 6 gam D 12 gam

Câu 4 Hỗn hợp X chứa 1 amin (no, đơn chức, mạch hở) 1 ankan, 1 anken Đốt

cháy hoàn toàn 0,8 mol X cần dùng vừa đủ 2,06 mol O2 Sản phẩm cháy thuđược có chứa 1,12 mol CO2 và 0,12 mol N2 Phần trăm khối lượng của anken cótrong X gần nhất với giá trị nào sau đây ?

A 30,3% B 35,5% C 28,2% D 32,7%.

Câu 5 Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở, đơn chức, bậc III) và hai ankin.

Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol E cần dùng 0,5 mol O2, thu được N2, CO2 và H2O.Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 35gam kết tủa Khối lượng của amin X trong 13,4 gam hỗn hợp E là

A 5,90 gam B 2,36 gam C 4,72 gam D 3,54 gam.

Câu 6 Hỗn hợp X gồm 2 amin no, đơn chức, mạch hở có tỉ khối so với hidro là

22,5 Hỗn hợp Y gồm 2 hidrocacbon là đồng đẳng liên tiếp Trộn m gam X với

m gam Y được hỗn hợp khí T Đốt cháy hoàn toàn 0,675 mol T thu được 1,75mol H2O, 1,075 mol hỗn hợp CO2 và N2 Phần trăm khối lượng của hidrocacbon

có phân tử khối lớn hơn trong T có giá trị gần nhất với

Câu 7 Hỗn hợp X gồm 2 amin (no, đơn chức, mạch hở, đồng đẳng kế tiếp) và

hai hidrocacbon (mạch hở, thể khí điều kiện thường, có cùng số nguyên tử Htrong phân tử) Đốt cháy hoàn toàn 5,6 lít X cần vừa đủ 19,656 lít O2 thu đượcH2O, 29,92 gam CO2 và 0,56 lít N2 (các khí đo ở đktc) Phần trăm thể tích củaamin có phân tử khối lớn hơn trong X là

2.3.2.2 Đốt cháy hỗn hợp amin với các chất hữu cơ khác:

Ví dụ 1 (Trích đề TN THPTQG-BGD-2020-Mã 217) Cho hỗn hợp E gồm ba

chất X, Y và ancol propylic X, Y là hai amin kết tiếp trong dãy đồng đẳng; phân

tử X, Y đều có hai nhóm amino và gốc hidrocacbon không no; MX < MY Khi đốtcháy hết 0,12 mol E cần vừa đủ 0,725 mol O2, thu được H2O, N2 và 0,46 molCO2 Phần trăm khối lượng của X trong E là

A 40,89% B 30,90% C 31,78% D 36,44%.

Hướng dẫn giải:

Cách 1:

E (X, Y, C3H7OH) + O2  CO2 + H2O + N2

Đặt số mol ancol là a

BTNT oxi ta có: a + 0,725.2 = 0,46.2 + nH2O

 nH2O = a + 0,53

 nH2O – nCO2 = a + 0,53 – 0,46 = a + 0,07

Đốt cháy ancol thu được nH2O – nCO2 = a

 Đốt cháy X, Y thu được nH2O – nCO2 = 0,07 > 0

 X, Y là amin 2 chức có 1 liên kết đôi có công thức chung: CnH2n+2N2

 nX+Y = nH2O(đốt X,Y) – nCO2(đốt X,Y) = 0,07  nancol = 0,12 – 0,07 = 0,05

Ví dụ 2 (Trích đề thi thử TN THPTQG lần 2 - 2021-THPT Chuyên ĐH Vinh).

Hỗn hợp X gồm hai amin no, đơn chức, mạch hở Hỗn hợp Y gồm Gly, Ala, Val.Trộn a mol X với b mol Y thu được hỗn hợp Z Đốt cháy Z cần dùng 1,05 molO2, sản phẩm cháy gồm CO2, H2O và N2 được dẫn qua bình đựng H2SO4 đặc, dư,