Chính vì vậy trong quá trình dạy cho học sinh nhiệm vụ đặt ra cho giáo viên là làm sao có thể giúp học sinh phát triển năng lực tư duy một cách tốt nhất đặc biệt là với môn học có đặc th
Trang 1MỤC LỤC
Trang
1- MỞ ĐẦU 2
2.1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3
2.2-THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN 4 2.3-CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 4 PHẦN I: GIỚI THIỆU KỸ THUẬT LÀM GIẢM SỐ CHẤT 4
2.4-HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỐI VỚI
HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC BẢN THÂN, ĐỒNG NGHIỆP, NHÀ
TRƯỜNG
11
Danh mục SKKN đã được xếp loại cấp nghành 16
1 MỞ ĐẦU
1.1 - LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trang 2Chương trình giáo dục mới ( chương trình giáo dục 2018) đặt ra cho mỗi giáo viên trong quá trình giảng dạy phải tăng cường các quá trình hoạt động nhằm hình thành và phát triển năng lực cho người học thông qua các hoạt động trí tuệ như tìm tòi, khám phá, sáng tạo đặc biệt là phát triển năng lực tư duy cho người học thông qua các hoạt động tương tác giữa giáo viên với học sinh và giữa học sinh với học sinh, giữa học sinh với những học liệu và giáo viên cung cấp Chính vì vậy trong quá trình dạy cho học sinh nhiệm vụ đặt ra cho giáo viên là làm sao có thể giúp học sinh phát triển năng lực tư duy một cách tốt nhất đặc biệt là với môn học
có đặc thù nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết như môn Hoá học ở trường THPT
mà trong đó việc vận dụng sáng tạo lí thuyết vào các bài tập là một trong những quá trình mang nhiều ưu điểm để phát huy khả năng phát triển tư duy cho học sinh
Để giúp học sinh dần hình thành và phát huy được khả năng tư duy thì ngoài khả năng tự học, tự sáng tạo của học sinh, người giáo viên cũng phải tăng cường hướng dẫn cho học sinh những phương pháp giải các bài tập phù hợp với mức độ và yêu cầu của đề thi trong các kỳ thi học sinh giỏi cấp Trường, cấp Tỉnh và kỳ thi tốt nghiệp THPT hiện nay
Trong quá trình ôn luyện cho học sinh tham gia dự thi các kỳ thi Học sinh giỏi cấp Trường, cấp Tỉnh và kỳ thi tốt nghiệp THPT, bản thân tôi nhận thấy khi giảng dạy về chuyên đề giải các bài tập hỗn hợp các chất trong các đề thi tốt nghiệp THPT hay đề thi HSG Tỉnh thường có những bài tập về hỗn hợp các chất mà số chất đề cho thường nhiều hơn số liệu đề cho mà khi giải quyết các dạng bài tập này
đa phần học sinh thường gặp phải những lúng túng, khó khăn nhất định trong việc nhận dạng để từ đó áp dụng kỹ thuật giải một cách phù hợp cho bài toán Với ý tưởng đó trong quá trình ôn luyện tôi đã xây dựng và hệ thống các kỹ thuật giải bài
toán hỗn hợp, trong đó có kỹ thuật “Làm giảm số chất ” khi giải một số bài toán
hóa học về hỗn hợp chất hữu cơ thuộc chương trình THPT
1.2 - MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Khi nghiên cứu về các kỹ thuật giải bài tập ta thường gặp những bài tập mới lạ
về đốt cháy chất hữu cơ, về thủy phân, cộng hợp hiđro , vì vậy đề tài này sẽ giúp học sinh tăng cường khả năng luyện tập, từ đó nâng cao kỹ thuật giải bài tập toán hóa, từ đó giúp các em nâng cáo khả năng tự học, tự nghiên cứu của mình
Trang 3- Quá trình nghiên cứu sẽ giúp học sinh biết và hiểu được kỹ thuật giải cũng như cách nhận dạng để áp dụng đúng kỹ thuật
- Hiểu rõ cách lập được các phương trình đại số dựa vào các chất còn lại sau khi
đã làm giảm đi một số chất nhất định
- Vận dụng kỹ thuật để giải các dạng toán hóa học liên quan
1.3 - ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Với phạm vi phục vụ cho quá trình ôn luyện cho học sinh tham gia dự thi kỳ thi Học sinh giỏi cấp Trường, cấp Tỉnh và kỳ thi tốt nghiệp THPT, đề tài chỉ nghiên cứu và tổng kết về các vấn đề sau:
- Giới thiệu kỹ thuật “Làm giảm số chất”.
- Cách nhận dạng và áp dụng kỹ thuật vào bài toán cụ thể, trong đó phân tích cụ thể cách áp dụng cho từng bài toán
1.4 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu xây dựng kỹ thuật
- Phương pháp phân tích giúp học sinh hiểu rõ vấn đề áp dụng kỹ thuật vào bài tập
- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin
- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.
- Cấu tạo, tính chất hóa học của các chất hữu cơ thuộc chương trình lớp 11 và 12
như: Hiđrocacbon, Ancol, Phenol, Andehit, Xeton, Axit cacboxylic, Este-Chất béo, Hợp chất Cacbohiđrat, Amin-aminoaxit…
- Các phương trình phản ứng minh họa tính chất, phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ hay các phương pháp điều chế các hợp chất hữu cơ
- Một hệ phương trình đại số có số phương trình phải bằng số ẩn thì sẽ có bộ nghiệm phù hợp với bài toán hóa học
2.2-THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.
Trang 4Khi giải các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập học sinh thường chỉ gặp các bài toán hỗn hợp với số liệu phù hợp, trong đó số ẩn số phải tìm luôn bằng số liệu đề cho để khi xử lí số liệu luôn được một hệ phương trình có số phương trình bằng số ẩn Tuy nhiên trong các đề thi Học sinh giỏi cấp Trường, cấp Tỉnh và đề thi tốt nghiệp THPT học sinh thường gặp các bài tập mà trong đó tiến hành xử lí các số liệu và các trường hợp có thể xảy ra dẫn đến kết quả không đúng và mất thời gian khi giải đề trắc nghiệm
Do thời gian ôn luyện có hạn, dung lượng kiến thức nhiều nên có thể học sinh chưa được chú trọng rèn luyện kiến thức, kỹ năng, kỹ thuật để giải quyết các dạng toán này Vì vậy trong quá trình giảng dạy giáo viên phải rèn luyện năng lực tự học cho học sinh bằng cách hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu về kỹ thuật
“ Làm giảm số chất” nhằm nâng cao khả năng tư duy, nâng cao kết quả làm bài
của các em khi gặp dạng toán này, nhằm thúc đẩy khả năng tự học, tự nghiên cứu của học sinh góp phần đạt kết quả tốt nhất trong kỳ thi HSG cấp trường, cấp Tỉnh
và kỳ thi tốt nghiệp THPT
2.3-CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.
Với giới hạn của đề tài nghiên cứu và đặc điểm cụ thể của các lớp được phân công giảng dạy đề tài được tổ chức thực hiện triển khai tại cuối buổi học thêm cho học sinh tự học, tự nghiên cứu với đối tượng lớp ôn luyện thi tốt nghiệp THPT và các nhóm ôn thi HSG với hai phần như sau
PHẦN I : GIỚI THIỆU KỸ THUẬT “ LÀM GIẢM SỐ CHẤT”
I.1 Cách nhận dạng.
- Nếu đề bài cho hỗn hợp có nhiều chất mà tất cả các chất này đều biết hết công thức phân tử thì ta có thể áp dụng kỹ thuật
- Đề bài yêu cầu xác định một giá trị cụ thể chứ không phải giá trị trong một khoảng nào đó
I.2 Kỹ thuật áp dụng.
Để làm giảm số chất trong một bài toán ta phải tiến hành việc phân tích bài toán và xác định các dữ kiện để làm căn cứ theo các bước dưới đây:
Bước 1 Xác định số chất có trong hỗn hợp:
- Nếu một hỗn hợp cho có x chất (đã biết cụ thể công thức phân tử) ứng với x ẩn là
số mol của x chất đó
Bước 2 Xác định số dữ kiện:
Trang 5- Xác định những thông tin cần thiết như các con số, các mối quan hệ cần thiết trong đề bài
- Mỗi thông tin cần thiết được xác định lập thành một phương trình có x ẩn số ban đầu
- Với y thông tin cần thiết ta sẽ lập được y phương trình toán học có x ẩn số
* Khi xác định một số liệu là dữ kiện thì dữ kiện đó phải viết được thành các
phương trình của các ẩn số.
Bước 3 Làm giảm số chất và tính toán:
- Bỏ đi (x - y) chất bất kỳ trong hỗn hợp ban đầu sao cho số dữ kiện không thay đổi ( giữ nguyên y dữ kiện), lúc này hỗn hợp ban đầu có y ẩn số và y phương trình ta sẽ giải được ra y ẩn với các trường hợp có thể gặp sau đây:
- Trường hợp 1: Hệ có nghiệm: Nghiệm chẵn, nghiệm lẻ, nghiệm âm Tính bình thường
- Trườn hợp 2: Hệ vô nghiệm: Tiến hành bỏ đi ( x - y) chất khác, sau đó lập hệ và tính bình thường
PHẦN II : CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG
Sau đây ta sẽ phân tích việc áp dụng cụ thể vào từng bài toán
Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm O2 và O3 có tỉ khối hơi so với H2 bằng 17,6 Đốt cháy hoàn toàn 1 mol hỗn hợp B gồm CH4, CH3COOH cần dùng V lít khí A ở đktc Tìm giá trị của V ?
Hướng dẫn
* Vì hỗn hợp B gồm 2 chất đều đã biết công thức phân tử vì vậy có thể dùng
phương pháp làm giảm số chất
Bước 1: Trong B có 2 chất
=> có 2 ẩn số là CH4 ( x mol) và CH3COOH ( y mol)
Bước 2: Xác định số giữ kiện
- Có 2 dữ kiện : dA/H2 = 17,6 và nB = 1 mol
- MA = 35,2 không thiết lập được mối tương quan với x và y => không là dữ kiện
- nY = 1 = x + y => vậy có một dữ kiện
Bước 3: ta bỏ đi 2-1=1 chất bất kỳ
Bỏ chất CH3COOH => B chỉ còn một chất là CH4 với số mol là 1 mol
Ta tiến hành giải:
Có a mol O2 và b mol O3 => 32a + 48b = 35,2( a + b)
Cùng với phương đốt cháy CH4 => 2a + 3b = 4
Trang 6Giải hệ ta được a = 16/11
và b = 4/11
=> V = 40,73 lit
* Bài toán hoàn toàn giải bằng cách mà lâu nay học sinh vẫn dùng đó là quy đổi
C 2 H 4 O 2 thành CH 4 và CO 2 rồi coi như chỉ đốt CH 4 thì thực chất hai kỹ thuật giải đều đưa ra được đáp án chính xác.
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm axit oxalic, axit ađipic, glucozo, fructozo, mantozo
và saccarozo trong đó số mol của axit ađipic gấp 3 lần số mol của axit oxalic Đốt cháy m gam hỗn hợp X thu được hỗn hợp khí Y có 16,56 gam H2O Hấp thụ Y vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m+ 168,44 gam kết tủa Tính m ?
Hướng dẫn
* Vì hỗn hợp X gồm 6 chất đều đã biết công thức phân tử vì vậy có thể dùng phương pháp làm giảm số chất
Bước 1: Trong X có 6 chất => có 6 ẩn số là số mol của 6 chất (a, b, c, d, e, f)
Bước 2: Xác định số giữ kiện
Có 3 thông tin dữ kiện: nađipic = 3noxalic ( 1 )
nH2O = 0,92
mBaCO3 -mX = 168,44
(cả 3 dữ kiện này đều biểu điện thành các phương trình với 6 ẩn số => số dữ kiện
là 3 )
Bước 3: ta bỏ đi 6-3=3 chất bất kỳ ( ta không thể bỏ đi 2 chất đầu tiên vì như thế sẽ làm mất dữ kiện (1)) => ta bỏ đi 3 chất cuối cùng => bài toán chỉ còn 3 chất
Có: b = 3a
nH2O = a + 5b +6c = 0,92
mBaCO3 -mX = 168,44 = 197( 2a + 6b + 6c) – ( 90a + 146b + 180c) = 168,44 Giải hệ với 3 phương trình trên ta có a = 0,02,
b = 0,06,
c = 0,1
=> mX = 28,56 gam
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm CH3CH(OH)COOH, HCHO, CH3COOH, HCOOCH3 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X cần V lít khí O2 ( đktc) Sau phản ứng thu được
Trang 7CO2 và H2O Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư thu được 30 gam kết tủa Tính V ?
* Đề bài cho ta 4 chất tương ứng với 4 ẩn số là số mol của 4 chất đó, nhưng chỉ cho một dữ kiện là ntủa = 30 gam => theo kỹ thuật giải ta bỏ đi 3 chất bất kỳ, chỉ giữ lại HCHO cho đơn giản tính toán
HCHO + O2 CO2 + H2O
=> nO2 = nCO2 = 0,3 => V =6,72 lít
* Ta cũng có thể giải bằng phương pháp trung bình với điều kiện phát hiện được
cả 4 chất đề cho đều có dạng C x (H 2 O) y
Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 80,08 gam hỗn hợp X gồm ancol propylic, ancol
etylic, metyl propyl ete thu được 95,76 gam nước và V lít khí CO2 ( đktc) Tìm V ?
Hướng dẫn
* Đề bài cho 3 chất nhưng lại cho 2 dư kiện, vì vậy ta bỏ đi 1 chất bất kỳ( bỏ đi
CH3-O-C3H7)
Có 2 chất C3H7OH a mol và C2H5OH b mol
=> 46a + 60b = 80,08 và 3a + 4b = 95,76/18
=> a = 0,28
và b = 1,12
=> nCO2 = 2a + 3b = 3,92 mol => V = 3,92 22,4 = 87,808 lit
* Ta cũng có thể giải bằng phương pháp trung bình với điều kiện phát hiện được
cả 3 chất đề cho đều có dạng C x H 2x+2 O.
Ví dụ 5: Hóa hơi 3,35 gam hỗn hợp X gồm: CH3COOH, HCOOC2H5,
CH3COOCH3, CH3COOC2H5 thu được 1,68 lit hơi X ( đo ở 136,50C và 1 atm) Đốt cháy hoàn toàn lượng X thì thu được m gam nước Giá trị của m là
A 2,7 B 3,6 C 2,25 D 3,15
Hướng dẫn
* Đề bài cho 4 chất nhưng lại cho 2 dư kiện, vì vậy ta bỏ đi 2 chất bất kỳ
Ta sẽ giữ lại CH3COOH, HCOOC2H5 với số mol tương ứng là a và b
=> Hệ phương trình: 60a + 74b = 3,35
a + b = 0,05
=> a = b = 0,025
=> mH2O = ( 2a + 3b).18 = 2,25 gam => đáp án C
Trang 8Ví dụ 6: Cho hỗn hợp X gồm CH ≡ C−CH2OH, C2H4, CH2 = C = CH−COOH,
CH ≡ C−CH2 −CH2OH Đốt cháy hoàn toàn X cần dùng 4,15 mol O2, thu được 3,5 mol CO2 Nếu cho X tác dụng với Na dư ta thấy có 0,4 mol H2 thoát ra
a Cho X tác dụng với 0,4 mol KOH thu được dung dịch, cô cạn dung dịch thu m gam chất rắn Tìm m
b Tìm khối lượng của hỗn hợp X
Hướng dẫn
* Dễ thấy đề cho 4 chất với 4 số liệu, tuy nhiên số liệu nKOH = 0,4 không thể chuyển thành phương đại số được vì không biết KOH dư hay thiếu Vì vậy ta có 3
dữ kiện lập được phương trình với cá ẩn nên ta bỏ đi 1 chất bất kỳ
Thử bỏ đi C2H4 ta sẽ còn 3 chất CH ≡ C−CH2OH,
CH2 = C = CH−COOH,
CH ≡ C−CH2 −CH2OH
với 3 ẩn lần lượt là a, b, c
Ta có : 3a + 4b + 4c = 3,5
0,5a + 0,5b + 0,5c = 0,4
3,5a + 4b + 5c = 4,15
Giải ra ta được a = - 0,3
b = 0,3
c = 0,8 ( có một nghiệm âm, KHÔNG SỢ)
Tính bình thường
a Hỗn hợp X lúc này có 3 chất :
CH ≡ C−CH2OH - 0,3 mol
CH2 = C = CH−COOH 0,3 mol + KOH 0,4 mol → m gam chất r
CH ≡ C−CH2 −CH2OH 0,8 mol
Số mol nCOOH = 0,3 mol < nKOH => KOH dư 0,1 mol
=> mrắn = mCH2=C=CH-COOH + mKOH = 0,3 122 + 0,1 56 = 42,2 gam
( Hoặc bảo toàn khối lượng cũng cho kết quả)
b mX = -0,3.56 + 0,3.84 + 0,8 70 = 64,4 gam
Ví dụ 7: Hốn hợp X có MX = 55,6 gồm Butan, metyl xiclopropan, but-2-en, đivinyl Khi đôt cháy hoàn toàn 0,15 mol X thu được tổng khối lượng là
A 34,5 gam B 39,9 gam C 37,02 gam D 36,66gam
Trang 9Hướng dẫn
* Bài cho 4 chất mà chỉ có 2 dữ kiện, áp dụng kỹ thuật ta loại bỏ đi 2 chất, ta chọn
bỏ hai chất là but-2-en và đivinyl => Hỗn hợp chỉ còn 2 chất là Butan và metyl xiclopropan với công tức phân tử C4H10 và C4H8 với số mol lần lượt là a và b mol
Ta có 58a + 56b = 55,6 0,15 = 8,34 gam
và a + b = 0,15
giải hệ ta được a = -0,03 và b = 0,18 ( có nghiệm âm, KHÔNG SỢ, làm bình thường)
=> mCO2 = -0,03.4 + 0,18.4 = 0,6
mH2O = -0,03.5 + 0,18.4 = 0,57
=> mCO2 + mH2O = 0,6.44 + 0,57.18 = 36,66 gam => Đáp án D
* Nếu ta bỏ ngẫu nhiên hai chất bất kỳ thì có thể sẽ gặp trường hợp hỗn hợp còn
lại là metyl xiclopropan và but-2-en, lúc này ta sẽ gặp phải một hệ vô nghiệm ( tức
là việc bỏ đi 2 chất không hợp lý sẽ làm mất thời gian ), khi đó ta sẽ bỏ đi hai chất khác và giải lại Vì vậy để không mất thời gian thì khi có phản ứng cháy trong đề bài ta nên chuyển các chất thành dang công thức phân tử và khi bỏ chất đi theo kỹ thuật trên ta nên bỏ sao cho hỗn hợp còn lại chứa các chất có công thức phân tử khác nhau.
Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm 2 ancol CH3OH, C2H5OH có cùng số mol và 2 axit
C2H5COOH và HOOC − [CH2]4 − COOH Đốt cháy hoàn toàn 1,86 gam X cần dùng vừa đủ 0,09 mol oxi thu được hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y qua nước vôi trong dư thấy khối lượng dung dịch giảm m gam Giá trị gần m nhất
là ?
A 2,75 B 4,25 C 2,25 D 3,75
Hướng dẫn
Ta bỏ đi axit HOOC − [CH2]4 – COOH
=> Hỗn hợp X còn lại 3 chất với số mol lần lượt là a, b, c mol
Theo đề bài ta có: a = b
32a + 46b + 74c = 1,86
1,5a + 3b + 3,5c = 0,09
Giải hệ ta được a = b = 0,0025, c = 0,0225
=> mdd thay đổi = mCO2 + mH2O − mCaCO3 =0,075.44 + 0,08.18 − 0,075.100 = −2,76
=> Dung dịch nước vôi trong sẽ giảm 2,76 gam
Trang 10=> Đáp án A.
Ví dụ 9: Cho 32,42 gam hỗn hợp X gồm các axit và anđehit sau: C4H6O2,
C2H4O2, C6H8O2, CH2O, C3H4O, C5H6O Nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X ta thu được 1,67 mol CO2 Biết hỗn hợp X có số mol liên kết π là 0,9 mol Nếu cho hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với khí hidro dư, ở nhiệt độ cao, lấy hỗn hợp sản phẩm cho tác dụng với Na dư, thấy có x mol khí hidro thoát ra Tìm x biết hỗn hợp X chứa 3 axit và 3 anđehit (tất cả đều mạch hở)
Hướng dẫn
Ta sẽ chọn ba chất C6H8O2, CH2O và C3H4O ( hoàn toàn có thể chọn 3 chất khác để giải mà không ảnh hưởng đến kết quả )
Đặt số mol 3 chất trên lần lượt là a, b, c mol
Ta có: mX = 112a + 30b + 56c = 32,42 gam (1)
nπ = 3a + b + 2c = 0,9 mol (2)
nCO2 = 6a + b + 3c = 1,67 mol (3)
Giải hệ ta được a = 0,25 mol
b = 0,11 mol
và c = 0,02 mol
Sơ đồ phản ứng:
RCOOH + H2 → R′COOH
RCHO + H2 → R′CH2OH
và -OH + Na → ONa + ½ H2
=> nH2 = ½ nOH = ½ ( naxit + nancol) = ½ ( 0,25 + 0,11+0,02) = 0,19 mol
Vậy x = 0,19
Ví dụ 10: Hỗn hợp X gồm axit fomic, axit acrylic, axit oxalic và axit axetic.
Cho m gam X phản ứng hết với dung dịch NaHCO3 thu được 1,344 lít khí
CO2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn m gam X can 2,016 lít khí O2 (đktc), thu được 4,84 gam CO2 và a gam nước Giá trị của a là:
Hướng dẫn
Axit fomic: HCOOH
Axit acrylic: CH2 = CH − COOH
Axit oxalic: HOOC − COOH
Axit axetic: CH3COOH