SKKN Giúp học sinh lớp 12 giải quyết nhanh bài tập đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ phức tạp bằng cách q...

SKKN Giúp học sinh lớp 12 giải quyết nhanh bài tập đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ phức tạp bằng cách quy về công thức phân tử tổng quát 1 MỤC LỤC Nội dung Trang 1 MỞ ĐẦU 2 1 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2 1 2 MỤ[.]

MỤC LỤC

2.1.1 LÍ THUYẾT PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ 4

2.1.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ 6

2.2 THỰC TRẠNG CỦA NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 6

1 MỞ ĐẦU 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay đề thi THPT quốc gia cũng như các đề thi khác, hình thức thi trắc nghiệm

đã là tất yếu

Với thời gian ngắn, số lượng câu hỏi nhiều, mức độ phân hóa đề cao (20% câu hỏi vận dụng, 20% câu hỏi vận dụng cao) đòi hỏi học sinh phải nắm chắc lí thuyết, tư duy, vận dụng linh hoạt các phương pháp giải bài tập để tiết kiệm thời gian làm bài Tuy nhiên, khi gặp những dạng bài tập hỗn hợp các chất như: ancol, anđehit, axit cacboxylic, este, cacbohiđrat…học sinh thường lúng túng hoặc bỏ qua vì cho rằng

nó rất phức tạp

Vậy làm thế nào để có thể giúp các em tự tin giải quyết nhanh gọn một số bài tập hỗn hợp ấy, trong quá trình giảng dạy, ôn luyện cho học sinh tôi đã đúc kết được một số dạng bài tập đốt cháy hỗn hợp mà khi gộp công thức phân tử, tìm điểm chung thì việc giải quyết bài toán rất dễ dàng

Vì vậy tôi chọn đề tài “Giúp học sinh lớp 12 giải quyết nhanh bài tập đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ phức tạp bằng cách quy về công thức phân tử tổng quát” nhằm giúp học sinh nâng cao hiệu quả và hứng thú học tập môn hóa học

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Tôi tiến hành nghiên cứu đề tài nhằm mục đích khái quát được những dạng bài đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ

- Giúp học sinh tìm ra quy luật giải quyết vấn đề

- Giúp học sinh hứng thú với việc học tập môn hóa học

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Trong giảng dạy tôi thực hiện ở hai nhóm đối tượng học sinh:

- Nhóm 1: Nhóm học sinh lớp thực nghiệm

- Nhóm 2: Nhóm học sinh lớp đối chứng

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lí thuyết SGK, sách bài tập hoá học phổ thông , định luật bảo toàn nguyên tố, phương pháp giải nhanh bài tập hóa học làm cơ sở

2 Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải bài tập hoá học

3 Điều tra, khảo sát thực tế, thu thập thông tin

4 Trao đổi, trò chuyện với đồng nghiệp, học sinh trong quá trình nghiên cứu

2 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN

2.1.1 LÍ THUYẾT PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ

C H O N +(x+x y z t y z)O2 t0 xCO2 yH O2 t N2

 Khi đốt cháy một số hợp chất hữu cơ ta chú ý mối liên hệ giữa số mol các chất trong sản phẩm hoặc giữa sản phẩm với chất tham gia phản ứng:

+ Đốt cháy ankan:

o

t

CO H O ankan H O CO

3n 1

2





+ Đốt cháy anken:

o

t

CO H O

3n

2



+ Đốt cháy ankin, ankađien:

o

t

CO H O ankin CO H O

3n 1

2





+ Đốt cháy hidrocacbon thơm:

o

t

3(n 1)

2





+ Đốt cháy ancol no, đơn chức, mạch hở

o

t

CO H O ancol H O CO

3n

2

+ Đốt cháy axit no, đơn chức, mạch hở

o

t

CO H O

3n 2

2





+ Đốt cháy este no, đơn chức, mạch hở

o

t

CO H O

3n 2

2





+ Đốt cháy cacbohiđrat

o t

n

2

 Sản phẩm cháy (CO2, H2O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng

 Bình đựng CaCl2 (khan), CuSO4 (khan), H2SO4 đặc, P2O5, …hấp thụ nước

 Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO2; H2O

 Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ

 Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác định chính xác lượng CO2

 Khối lượng dung dịch tăng hoặc giảm

CO H O

dd

CO H O

dd

 Lọc bỏ kết tủa, đun nóng dung dịch lại xuất hiện kết tủa, chứng tỏ trong dung dịch có chứa muối hiđrocacbonat

t o  

2.1.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ

Học sinh phải nắm vững tính chất hóa học của các chất

 SGK hóa học 11 học kì 2

 SGK hóa học 12 học kì 1

2.1.3 MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT

- Định luật bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng

Trong các phản ứng hóa học thì các nguyên tố và khối lượng của các nguyên tố

đó luôn luôn được bảo toàn, nghĩa là nguyên tố và khối lượng của nguyên tố không mất đi và cũng không tự tạo ra mà chỉ dịch chuyển từ chất này sang chất khác

Ta biết rằng “nguyên tử là một loại hạt vi mô đại diện cho nguyên tố và không thể chia nhỏ được nữa khi phản ứng xảy ra” Do đó trong mọi quá trình biến đổi hóa học thì nguyên tử luôn luôn được bảo toàn về loại và về số lượng nguyên tử tức là bảo toàn về nguyên tố và khối lượng

Tổng khối lượng các chất tham gia Tổng khối lượng các chất tạo thành

2.2 THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Thuận lợi

- Học sinh đã được học bài từng bài cụ thể theo phân phối chương trình học chính khóa

- Học sinh đã học một số phương pháp giải nhanh bài tập hóa học như: phương pháp bảo toàn khối lượng, phương pháp bảo toàn electron, phương pháp qui đổi, phương pháp tăng giảm khối lượng…

Khó khăn

- Mặc dù bộ môn hoá học ở THPT đóng một vai trò rất quan trọng nhưng ở cấp THPT các em thực sự không chú ý và xem đó như một môn phụ, đã có rất nhiều

em không thích học môn này

- Đối với dạng bài tập tổng hợp học sinh phải nắm vững kiến thức hóa học nhiều và rộng

- Khả năng tư duy, bao quát kiến thức còn hạn chế

- Đa số học sinh ngại nghiên cứu hoặc bỏ qua những dạng bài tập khó

- Thời lượng của chương trình còn ít, chủ yếu thực hiện chuyên đề trong học bồi dưỡng

NGUYÊN NHÂN CỦA THỰC TRẠNG

Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó có một số nguyên nhân cơ bản là:

- Các em chưa tìm thấy hứng thú trong quá trình học

- Các em thấy khó, chán nản và có ý thức ỉ lại

- Các em chưa thấy được tầm quan trọng của bộ môn

Sở dĩ dẫn tới thực tế trên một phần là do giáo viên chưa tạo được những tiết học lôi cuốn học sinh nên dẫn đến chất lượng thấp

2.3 GIẢI PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

2.3.1 CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

- Trong quá trình dạy học, ngoài việc cung cấp đầy đủ kiến thức, giáo viên phải tạo được hứng thú cho học sinh trong mỗi tiết học

- Đặc biệt với học sinh lấy môn hóa học làm môn thi xét tuyển đại học thì giáo viên phải nhìn thấy được những khó khăn mà các em đang mắc phải Từ đó tạo được những chuyên đề bồi dưỡng để các em có thể giải quyết được các bài toán theo yêu cầu của đề

- Đây là một chuyên đề nhỏ giúp học sinh giải quyết bài toán đốt cháy hỗn hợp nhiều chất hữu cơ trong đề thi THPT Quốc Gia mức điểm 8 trở lên

Các bước thực hiện:

1 Sơ đồ hóa bài toán

Sơ đồ hóa bài toán nhằm giúp học sinh có cái nhìn tổng quan nhất về bài toán, giúp học sinh nhận rõ được bài toán cho biết gì và yêu cầu gì

2 Tìm mối liên hệ giữa công thức phân tử các chất với nhau

Thường trong những bài toán hỗn hợp nhiều chất, các chất sẽ có mối quan hệ

ràng buộc nhau

3 Quy đổi nhiều chất về những chất tổng quát hơn

Qui đổi nhiều chất về số lượng chất ít hơn nhằm mục đích giảm số ẩn của đề bài

4 Dựa vào dữ liệu của bài để giải quyết yêu cầu của đề bài

2.3.2 CÁC BIỆN PHÁP TỔ CHỨC

A Ví dụ mẫu:

Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm vinyl axetat, metyl axetat và etyl fomat Đốt cháy hoàn

toàn 3,08 gam hỗn hợp X, thu được 2,16 gam H2O Phần trăm số mol của vinyl axetat trong X là:

A 25% B 27,92% C 72,08% D 75%

 Phân tích:

 Đề bài có 3 chất (3 ẩn số) nhưng chỉ có 2 giả thiết

 Thông thường với học sinh lực học trung bình chỉ có thể nghĩ đến việc viết phương trình

 Việc thiếu phương trình các em không giải được

Giải:

Sơ đồ:

4 6 2

3 6 2

C H O (a mol)

C H O (b mol)





o t

2x 1

2

0,04 0,12

(12x38).0,043,08 x 3,25

4a 3b 0,04.3, 25 a 0,01



4 6 2

0,01

0,04

Đáp án A

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm axit oxalic, axetilen, propanđian và vinyl fomat(số mol

axit oxalic và axetilen bằng nhau), đốt cháy hoàn m gam hỗn hợp X cần vừa đủ 1,35 mol O2 thu đƣợc H2O và 66 gam CO2 .Cho m gam X tác dụng với NaHCO3 dƣ thu đƣợc tối đa bao nhiêu lít CO2(đktc)?

A 6,72 B.4,48 C.3,36 D 2,24

 Phân tích:

 Đề bài có 4 chất (4 ẩn số) nhƣng chỉ có 3 giả thiết

 Giả thiết quan trọng nhất: số mol axit oxalic và axetilen bằng nhau

 Khi đề bài cho số mol các chất bằng nhau, ta cộng công thức phân tử của 2 chất lại

Giải:

Sơ đồ:

2

2 2 4

C H O











a 3a 4a

b 3b 3b

3a 3b 1,35 a 0,15

4a 3b 1,5 b 0,3

0,15

2

CO

0,3

V 0,3.22, 46,72(lit)

Đáp án A

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X (gồm glucozơ, fructozơ, metanal, axit

etanoic) cần 3,36 lít O2 (đktc) Dẫn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, sau phản ứng hoàn toàn thu được m gam kết tủa

Giá trị của m là

A 12,0 B 10,0 C 15,0 D 20,5

 Phân tích:

 Đề bài có 4 chất (4 ẩn số) nhưng chỉ có 1 giả thiết

 Trong trường hợp có hợp chất cacbohiđrat, ta quy về dạng Cn(H2O)m

Giải:

Sơ đồ:

2

6 12 6

6 12 6

6 2 6

2

2

2 2 2

C H O

C H O

C (H O)

C (H O)

C H O HCHO

C (H O)

n n 0,15 mol m 0,15.100 15 gam











Đáp án C

B BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat,

metyl acrylat và axit oleic rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, sau phản ứng thu được 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng dung dịch X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu thay đổi như thế nào?

A Giảm 7,74 gam B Tăng 7,92 gam

C Tăng 2,7gam D Giảm 7,38 gam

Giải:

Sơ đồ:

3 4 2 2

n 2n 2 2

C H O







o t

3n 3

2

0,18

0,18

.(14n 30) 3, 42 n 6

n

m 18 (0,18.44 0,15.18) 7,38 gam







Đáp án D

Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm axit panmitic, axit stearic và axit linoleic Để trung hòa m

gam X cần 40 ml dung dịch NaOH 1M Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn m gam

X thì thu đƣợc 15,232 lít khí CO2 (đktc) và 11,7 gam H2O

Số mol của axit linoleic trong m gam hỗn hợp X là:

A 0,015 B 0,010 C 0,020 D 0,005

Giải:

Sơ đồ:

0 2

15 31

17 35

17 31

C H COOH

C H O (a mol) CO (0,68 mol)

C H COOH

C H O (b mol) H O (0,65 mol)

C H COOH

ax 18b 0,68 b 0,015

2ax 32b 0,65.2 x 16, 4











Đáp án A

Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm C3H7COOH, C4H8(NH2)2, HO-CH2- CH=CH-CH2OH Đốt cháy hoàn toàn 0,5m gam hỗn hợp X, sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 thấy tạo ra 20g kết tủa và dung dịch Y Đun nóng dung dịch Y

dung dịch giảm

thấy xuất hiện kết tủa Cô cạn dung dịch Y rồi nung chất rắn thu đƣợc đến khối lƣợng không đổi thu đƣợc 5,6 gam chất rắn Giá trị của m là

A 8,8 B 17,6 C 5,4 D 7,2

Giải:

Sơ đồ:

 

2

0

2

2

4 8 2

3

Ca (OH)

3 2

6

H O

CO

H O

C H

C H

CaCO (0, 2 mol) CO

Ca(HCO ) CaO(0,1 mol)

O

=0,1.88=8, m

H

8 ga

O























Đáp án A

Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm anđehit fomic, anđehit oxalic, axit axetic, etilenglycol,

glyxerol Lấy 4,52 gam X đốt cháy hoàn toàn rồi cho sản phẩm đi qua bình 1 đựng

H2SO4 (đặc, dƣ), bình 2 đựng 600 ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thấy bình 1 tăng 2,88 gam, bình 2 xuất hiện m gam kết tủa Giá trị của m là

A 23,64 B 17,73 C 15,76 D 19,70

Sơ đồ:

2

2 2 2

2

2

2 6 2

CH O HCHO

C H O

CO

H O(0,16 mol)

C H O

C H (OH)



Đáp án B

2

3

3 2

12n 0,32.1 16n 4,52 n 0,15 mol=n

BaCO (a mol)

CO (0,15 mol)+Ba(OH) (0,12 mol)

Ba(HCO ) (b mol)

m 0,09.197 17,73 gam







    

Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm anđehit malonic, vinyl fomat, ancol etylic, ancol anlylic

Đốt cháy hoàn toàn 4,82 gam hỗn hợp X thu đƣợc 0,22 mol CO2 và 0,21 mol H2O Lấy 7,23 gam hỗn hợp X đem tác dụng với dung dịch NaOH dƣ, đun nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn đem trung hòa dung dịch sau phản ứng, rồi lấy toàn

bộ dung dịch thu đƣợc tham gia phản ứng tráng bạc thu đƣợc tối đa m gam bạc Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A 19,45 B 15,00 C 13,00 D 21,75

Giải:

Sơ đồ:

2

3 4 2

3 4 2

3 6

2 6

3 6

C H O

CH (CHO)

C H O (a mol)

C H O

C H O (b mol)

C H O (c mol)















72a 46b 58c 4,82 a 0,03

3a 2b 3c 0, 22 b 0,02

2a 3b 3c 0, 21 c 0,03

3 3

AgNO / NH

3

2 5

2 5 2

Ag CH (CHO) HCOONa CH CHO

Ag(7,23 g

CH (CHO)

CH (CHO)

CH CHO

C H OH

C H OH

m









am X) 0,12.1,5.108 19, 44 gam

Đáp án A

Ví dụ 9: Hỗn hợp X gồm 2 ancol CH3OH , C2H5OH có cùng số mol và 2 axit

thấy khối lƣợng dung dịch giảm m gam m gần giá trị nào nhất ?

A 2,75 B 4,25 C 2,25 D 3,75

Giải:

Sơ đồ:

2 5

2 5

2

3

4

C H OH

C H COOH

CH OH

C H H

O







0,09

0,09

x

2

4

0,09

(68 x) 1,86 x 6, 4 n 0,075 mol; n 0,08 mol

x

2

4

m 0,075.100 (0,075.44 0,08.18) 2,76 gam

   





Đáp án A

Ví dụ 10 : Đốt cháy hoàn toàn 13,36 gam hỗn hợp X gồm axit metacrylic, axit

ađipic, axit axetic và glixerol (trong đó số mol axit metacrylic bằng số mol axit axetic) bằng O2 dƣ, thu đƣợc hỗn hợp Y gồm khí và hơi Dẫn Y vào dung dịch chứa 0,38 mol Ba(OH)2 , thu đƣợc 49,25 gam kết tủa và dung dịch Z Đun nóng Z lại xuất hiện kết tủa Cho 13,36 gam hỗn hợp X tác dụng với 140 ml dung dịch KOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu đƣợc chất rắn khan có khối lƣợng là

A 19,04 gam B 18,68 gam C 14,44 gam D 13,32 gam

Giải:

Sơ đồ:

dung dịch giảm

2

2

4 6

2 4

3

Ba (OH) (0,38 mol)

2

3 2

3

3 8 3

C H O

C H (OH)

BaCO (0, 25 mol) C

mol)

C H O

O

Ba(H CO ) (0,13 mol)





















2

CO

n 0,51 (mol)

146a 92b 13,36 b 0,05

0,06 0,06

m 0,06.222 0,02.56 14, 44(g)





Đáp án C

Ví dụ 11: Hỗn hợp X gồm isobutilen, xiclohexan, axit acrylic, ancol butylic Đốt

cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ ,33 mol oxi thu đƣợc 5,376 lit (đktc) CO2 và 4,32 gam H2O Khi lấy m gam X tác dụng với Na dƣ, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đƣợc V lít (đktc) khí H2 Giá trị của V là

A 0,224 B 0,448 C 0,56 D 0,336

Giải:

Sơ đồ:

2

4 8

6 12

7 14 3

2

C H

CH C(CH ) CH

C H

C H O (b mol)











CO H O

n n 0, 24 mol

Bảo toàn oxi: b , 2 mol

2 2 4 9

2

H

V 0, 448(lit)

 



Đáp án B

Ví dụ 12: Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp X (gồm glucozơ, anđehit fomic, axit

axetic, metyl fomat) cần 2,24 lít O2 (đktc) Dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 (dƣ), thấy khối lƣợng bình tăng m gam Giá trị của m là

A 12,4 B 4,4 C 6,2 D 3,1

Giải:

Sơ đồ:

2

6 12 6

6 12 6

6 2 6

2

2

2 2 2

CO H O

C H O

C H O

C (H O)

CO

C H O

C (H O)

C (H O)

m m m 0,1.(44 18) 6, 2 gam











Đáp án C

Ví dụ 13: Hỗn hợp X gồm axit oxalic, axit ađipic, glucozơ, saccarozơ trong đó số

mol axit ađipic bằng 3 lần số mol axit oxalic Đốt m gam hỗn hợp X thu đƣợc hỗn hợp Y gồm khí và hơi trong đó có 16,56 gam H2O Hấp thụ hỗn hợp Y vào dung dịch Ba(OH)2 dƣ thu đƣợc (m+168,44) gam kết tủa Giá trị của m là

A 29,68 B 30,16 C 28,56 D 31,20

Giải:

Sơ đồ:

2 2 4

12 16 8

6 12 6

12 22 11

C H O

C H O

C H O

C H O











2 (du)

Ba (OH)

12x 0,92.18 m x 1

197.x m 168, 44 m 28,56





Đáp án C

Ví dụ 14: Đốt cháy m gam hỗn hợp vinyl fomat, axit axetic, tinh bột bằng lượng

oxi dư Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hấp thụ hết toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng Ba(OH)2dư, sau phản ứng thấy tách ra 92,59 gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch còn lại giảm 65,07 gam so với dung dịch ban đầu Giá trị của

m gần nhất với giá trị nào sau đây ?

A 12,5 B 14,5 C 17,0 D 10,0

Giải:

Sơ đồ:

2

3 4 2 2

2 Ba (OH)

6 10 5

6 10 5 n

C H O

CO C

C H O (C H O )











65,07=92,59-(0,47.44 + m ) m 6,84 gam n 0,38 mol

m=0,47.12+0,38.18=12,48 gam

Đáp án A

2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Để đánh giá khả năng vận dụng phương pháp vào giải quyết bài toán của học sinh

và kết quả sau khi thực hiện chuyên đề tôi tiến hành các bước sau:

2.4.1 Phương pháp thực nghiệm

1 Đối tượng:

- Chọn học sinh lớp 12A2, 12A3 làm đối tượng thực nghiệm

2 Cách tiến hành thực nghiệm :

Thực nghiệm theo kiểu đối chứng

dư