PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐRO VÀO LIÊN KẾT PI CỦA HIĐROCACBON KHÔNG NO

Lý do chọn đề tài: Trong quá trình dạy học môn Hóa học, bài tập được xếp tronghệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phương pháp này được coi là một trong các phương pháp quan trọng nhất đểnâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn. Thông qua việc giải bài tập,giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồidưỡng hứng thú trong học tập.Việc lựa chọn phương pháp thích hợp để giải bài tập lại càng cóý nghĩa quan trọng hơn. Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp giảikhác nhau. Nếu lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắmvững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này, trước hết tôi xinbày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu, các thầy cô giáo, đặc

biệt là cô Trần Thị Linh Nhâm giáo viên tổ Hóa-Sinh-công nghệ,

trường THPT Cổ Loa Việt đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện chotôi để hoàn thành đề tài này

Do năng lực và thời gian có hạn, đề tài có thể chưa bao quát hếtđược các loại, dạng của phương pháp Các ví dụ được đưa ra trong đềtài có thể chưa thực sự điển hình Rất mong sự đóng góp ý kiến bổ sung cho cho đề tài để thực sự góp phần giúp học cho việc giảng dạy

và học tập môn hoá học trong nhà trường phổ thông ngày càng tốthơn

Xin chân thành cảm ơn

Phần 1: MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Trong quá trình dạy học môn Hóa học, bài tập được xếp trong

hệ thống phương pháp giảng dạy (phương pháp luyện tập), phươngpháp này được coi là một trong các phương pháp quan trọng nhất đểnâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn Thông qua việc giải bài tập,giúp học sinh rèn luyện tính tích cực, trí thông minh, sáng tạo, bồidưỡng hứng thú trong học tập

Việc 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 giảikhác nhau Nếu lựa chọn phương pháp hợp lý, sẽ giúp học sinh nắmvững hơn bản chất của các hiện tượng hoá học

Qua hai đợt thực tập giảng dạy tôi nhận thấy rằng, khả năng giảitoán Hóa học của các em còn rất nhiều hạn chế, đặc biệt là giải toánHóa học Hữu cơ vì những phản ứng trong hoá học hữu cơ thường xảy

ra không theo một hướng nhất định, qua nhiều giai đoạn và xảy khônghoàn toàn Trong đó dạng bài tập về phản ứng cộng hiđro vào liên kết

π của các hợp chất hữu cơ là một ví dụ Khi giải các bài tập dạng nàyhọc sinh thường gặp những khó khăn, nặng nề về mặt toán học khôngcần thiết thậm chí không giải được vì quá nhiều ẩn số Nguyên nhân làhọc sinh chưa tìm hiểu rõ, nắm vững các định luật hoá học và các hệ

số cân bằng trong phản ứng hoá học để đưa ra phương pháp giải hợp

lý

Xuất phát từ suy nghĩ muốn giúp học sinh không gặp phải khókhăn và nhanh chóng tìm được đáp án đúng trong quá trình học tập màdạng toán này đặt ra Chính vì vậy tôi chọn đề tài:

“PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN PHẢN ỨNG CỘNG HIĐROVÀO LIÊN KẾT PI CỦA HIĐROCACBON KHÔNG NO”.

II Mục đích nghiên cứu:

Vấn đề phát triển tư duy cho học sinh qua phương pháp giảitoán phản ứng cộng hidro vào liên kết π của hidrocacbon không notrong chương trình phổ thông trung học

III Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu:

1) Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài về các vấn đề :

+ Hoạt động nhận thức: Các hình thức tư duy của học sinh vàvai trò điều khiển của giáo viên trong quá trình dạy học trên quan điểm đưa học sinh vào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức

+ Những phẩm chất của tư duy: Các phương pháp tư duy và việc rèn luyện các thao tác để phát triển tư duy cho học sinh qua giảngdạy hóa học ở trường phổ thông Đánh giá các trình độ phát triển tư duy của học sinh

2) Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học phù hợp với các

mức độ của trình độ phát triển tư duy của học sinh Bước đầu nghiên cứu việc sử dụng hệ thống bài tập đó nhằm giúp cho học sinh lĩnh hội

và vận dụng kiến thức một cách vững chắc, phát triển năng lực tư duylogic Từ đó rèn luyện tính độc lập hành động và trí thông minh của học sinh

3) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng hệ thống bài tập

và hiệu quả của việc sử dụng chúng trong giảng dạy hóa học

IV Đối tượng nghiên cứu:

Học sinh các lớp 11, chương trình ban cơ bản của môn Hóa 11 trung học phổ thông

V Điểm mới của đề tài:

1) Đã lựa chọn, sưu tập được một hệ thống câu hỏi và bài tập hóa

học với mục đích rèn luyện và phát triển tư duy theo các mức độ khácnhau :

+ Câu hỏi, bài tập theo trình độ hiểu biết, tái hiện kiến thức.+ Câu hỏi, bài tập theo trình độ lĩnh hội vận dụng kiến thức.+ Câu hỏi và bài tập theo trình độ lĩnh hội sáng tạo

2) Bước đầu nghiên cứu sử dụng hệ thống câu hỏi và bài tập này

để rèn luyện và phát triển tư duy cho học sinh qua hệ thống câu hỏi

và phương pháp giải toán phản ứng cộng hidro vào liên kết π của hidrocacbon không no ở trường phổ thông trung học bao gồm :

+ Sử dụng câu hỏi và bài tập lý thuyết khi nghiên cứu tài liệu.

+ Sử dụng câu hỏi và bài tập trong giờ ôn tập chương

+ Sử dụng câu hỏi và bài tập để nâng cao, bồi dưỡng học sinh

Phần 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

I Cơ sở lý luận:

Liên kết  là liên kết kém bền vững, nên chúng dễ bị đứt ra để

tạo thành liên kết  với các nguyên tử khác Trong giới hạn của đề tài

tôi chỉ đề cập đến phản ứng cộng hiđro vào liên kết  của hiđrocacbon

không no, mạch hở

Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp,

hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết pi

(k là số liên kết  trong phân tử)

Tuỳ vào hiệu suất và tỉ lệ của phản ứng mà hỗn hợp Y có

hiđrocacbon không no dư hoặc hiđro dư hoặc cả hai còn dư

Dựa vào phản ứng tổng quát [1] ta thấy,

- Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng luôn giảm (nY <

- Hai hỗn hợp X và Y chứa cùng số mol C và H nên :

+ Khi đốt cháy hỗn hợp X hay hỗn hợp Y đều cho ta các kết quảsau

+ Số mol hiđrocacbon trong X bằng số mol hiđrocacbon trong Y

1) Xét trường hợp hiđrocacbon trong X là anken

Ta có sơ đồ:

Nhận xét: Dù phản ứng xảy ra trong trường hợp nào đi nữa thì ta luôn

Nếu 2 anken có số mol a, b cộng hiđro với cùng hiệu suất h, ta

có thể thay thế hỗn hợp hai anken bằng công thức tương đương:

0

Ni 2

Chú ý: Không thể dùng phương pháp này nếu 2 anken không cộng H2

với cùng hiệu suất

2) Xét trường hợp hiđrocacbon trong X là ankin

Ankin cộng H2 thường cho ta hai sản phẩm

và phần trăm thể tích của H2 trong X là

Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không

CTPT: C3H6 và C4H8;

2 (X) H

1

Bài 3: (Đề TSCĐ năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉkhối so với He là 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợpkhí Y có tỉ khối so với He là 5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là

H = ×100% = 50%

Bài 4: (Đề TSĐH KB năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm H2 và một anken

có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất Tỉ khối của X

so với H2 bằng 9,1 Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy

ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom;

tỉ khối của Y so với H2 bằng 13 Công thức cấu tạo của anken là

Dựa vào khối lượng hỗn hợp X: 14n × 0,3 + 2× 0,7 = 18,2  n = 4

CTPT: C4H8 Vì khi cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất nênchọn A

Bài 5: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một ankin Tỉ khối của X đối với H2

là 4,8 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Ykhông làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 8 Côngthức phân tử của ankin là

A C2H2 B C3H4 C C4H6 D C4H8

Bài giải:

X

M = 4,8.2 = 9,6; M = 8.2 = 16Y

Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không

có hiđrocacbon không no

Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1 mol)

Dựa vào [2]  nH2 phan ung = 1 - 0,6 = 0,4 mol

Theo [I] nankin (X) =

2 phan ung H

1

n × 0,4 = 0,2 mol2

12

Dựa vào khối lượng hỗn hợp X:(14n - 2)× 0,2 + 2× (1- 0,2) = 9,6

 n = 3 CTPT: C3H4 Chọn B

Bài 6: Hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dungtích 9,7744 lít ở 250C, áp suất atm, chứa ít bột Ni, nung nóng bình mộtthời 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

Bài 7: (Đề TSĐH KA năm 2008) Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06

mol C2H2 và 0,04 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu đượchỗn hợp khí Y Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội từ từ qua bình đựng dungdịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ở đktc) có tỉ khối sovới O2 là 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng là:

A 1,04 gam B 1,20 gam C 1,64 gam D 1,32 gam.

Bài 8: Hỗn hợp khí X chứa H2 và một hiđrocacbon A mạch hở Tỉ

khối của X đối với H2 là 4,6 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó

biến thành hỗn hợp Y không làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối

với H2 là 11,5 Công thức phân tử của hiđrocacbon là

A C2H2 B C3H4 C C3H6 D C2H4

Bài giải:

X

M = 4,6.2 = 9,2; M = 11,5.2 = 23Y

Vì hỗn hợp Y không làm mất màu nước Br2 nên trong Y không

có hiđrocacbon không no

Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗn hợp X là 1 mol (nX = 1

Dựa vào [2]  nH2 phan ung = 1 - 0,4 = 0,6 mol Vậy A không thể

là anken vì nanken = n hiđro pư =0,6 mol (vô lý)  loại C, D

Ta thấy phương án A, B đều có CTPT có dạng CnH2n-2 Với công thức

này thì

nA (X) =

2 phan ung H

1

2

12

  nH2(A) = 1- 0,3 = 0,7 molDựa vào khối lượng hỗn hợp X: (14n - 2)× 0,3 + 2× 0,7 = 9,2

 n = 2 CTPT: C2H2 Chọn B

Bài 9: Cho 8,96 lít hỗn hợp khí X (C3H8, C2H2, C3H6, CH4 và H2) điqua bột Niken (xt,t0) để pư xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được6,72l hỗn hợp khí Y không chứa H2 Vhh hidrocacbon có trong X là:

Bài 12: (Đề TSCĐ năm 2009) Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1mol vinylaxetilen Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗnhợp 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

Y

5,8

n = = 0,2 mol29

Bài 13: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C2H2, 0,05 mol C3H6

và 0,07 mol H2 với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí

Y gồm C2H6, C2H4, C3H8, C2H2 dư, C3H6 dư và H2 dư Đốt cháy hoàntoàn hh Y rồi cho sản phẩm hấp thụ hết vào dd nước vôi trong dư.Khối lượng bình dd nặng thêm là

A 5,04 gam B 11,88 gam C 16,92 gam D 6,84 gam.

Bài giải:

Dựa vào [4] thì khi đốt cháy hỗn hợp Y thì lượng CO2 và H2O tạo thành bằng lượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt cháy hỗn hợp X Khiđốt cháy X ta có các phương trình hoá học của phản ứng:

III Một số bài tập tương tự

Bài 1: (Bài 6.10 trang 43 sách bài tập Hoá 11)

Hỗn hợp khí A chứa H2 và một anken Tỉ khối của A đối với H2

là 6,0 Đun nóng nhẹ A có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Bkhông làm mất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 8,0 Xácđịnh công thức phân tử và phần trăm thể tích từng chất trong hỗn hợp

A và hỗn hợp B

ĐS: Hỗn hợp A: C3H6 (25,00%); H2 (75,00%)

Hỗn hợp B: C3H8 (33%); H2 (67%)

Bài 2: (Bài 6.11 trang 43 sách bài tập Hoá 11)

Hỗn hợp khí A chứa H2 và hai anken kế tiếp nhau trong dãyđồng đẳng Tỉ khối của A đối với H2 là 8,26 Đun nóng nhẹ A có mặtxúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp B không làm mất màu nướcbrom và có tỉ khối đối với H2 là 11,80 Xác định công thức phân tử vàphần trăm thể tích của từng chất trong hỗn hợp A và hỗn hợp B

ĐS: Hỗn hợp A: C3H6 (12%); C4H8 (18%); H2 (17%)

Hỗn hợp B: C3H8 (17%); C4H10 (26%); H2 (57%)

Bài 3: (Bài 6.11 trang 48 sách bài tập Hoá 11 nâng cao)

Cho hỗn hợp X gồm etilen và H2 có tỉ khối so với H2 bằng 4,25 Dẫn

X qua bột Ni nung nóng (hiệu suất phản ứng hiđro hoá anken bằng75%), thu được hỗn hợp Y Tính tỉ khối của Y so với H2 Các thể tíchkhí đo ở đktc

ĐS: dY/H2 = 5,23

Bài 4: Cho 22,4 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CH4, C2H4, C2H2 và H2

có tỉ khối đối với H2 là 7,3 đi chậm qua ống sứ đựng bột Niken nungnóng ta thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 73/6 Cho hỗnhợp khí Y di chậm qua bình nước Brom dư ta thấy có 10,08 lít (đktc)khí Z thoát ra có tỉ khối đối với H2 bằng 12 thì khối lượng bình đựngBrom đã tăng thêm

A 1,46 gam B 14,6 gam

C 7,3 gam D 3,65 gam

Bài 6: Một hỗn hợp khí X gồm Ankin A và H2 có thể tích 15,68 lít.Cho X qua Ni nung nóng, phản ứng hoàn toàn cho ra hỗn hợp khí Y

có thể tích 6,72 lít (trong Y có H2 dư) Thể tích của A trong X và thểtích của H2 dư lần lượt là (các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn)

A 2,24 lít và 4,48 lít B 3,36 lít và 3,36 lít

C 1,12 lít và 5,60 lít D 4,48 lít và 2,24 lít.

Phần 3: KẾT LUẬN

I. Nhận xét:

Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi nhận thấy, vận dụngđược phương pháp này đối với bài toán cộng hiđro vào liên kết pi nóichung sẽ giúp cho quá trình giảng dạy và học tập môn hoá học đượcthuận lợi hơn rất nhiều bởi trong quá trình giải toán ta không cần phảilập các phương trình toán học (vốn là điểm yếu của học sinh) mà vẫnnhanh chóng tìm ra kết quả đúng, đặc biệt là dạng câu hỏi TNKQ màdạng toán này đặt ra

Ngoài việc vận dụng phương pháp giải trên học sinh cần cónhững tư duy hoá học cần thiết khác như vận dụng nhuần nhuyễn cácđịnh luật hoá học, biết phân tích hệ số cân bằng của các phản ứng vàứng dụng nó trong việc giải nhanh các bài toán hoá học thì mới giúp ta

dễ dàng đi đến kết quả một cách ngắn nhất

II Kết quả

Khi việc kiểm tra, đánh giá học sinh chuyển sang hình thứckiểm tra TNKQ, tôi nhận thấy, trong quá trình tự học, học sinh tự tìmtòi, phát hiện được nhiều phương pháp khác nhau trong giải bài tậphoá học Giúp cho niềm hứng thú, say mê trong học tập của học sinhcàng được phát huy

Trên cơ sở những kiến thức; phương pháp nghiên cứu và kết quả thu được trong thời gian tới tôi sẽ cố gắng tiếp tục xây dựng, lựa chọn câu hỏi và bài tập các dạng cho các chương nhóm khác thuộcchương trình hóa học trung học phổ thông Dựa trên hệ thống bài tập này để tiếp tục soạn kỹ hơn các giáo án nghiên cứu tài liệu mới, giáo

án luyện tập ôn tập theo hướng phát triển tư duy cho học sinh Phối hợp sử dụng bài tập trắc nghiệm với bài tập tự luận trong giảng dạy đểkiểm tra đánh giá học sinh

Trên đây chỉ là những kết quả nghiên cứu ban đầu trong một khoảng thời gian hạn hẹp và khả năng bản thân còn hạn chế, chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót Tôi rất mong nhận được ý kiến nhận xét,góp ý của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên để công việc giảng dạy của tôi sau này được thuận lợi và đạt kết quả cao hơn

III Phương hướng:

Tiếp tục xây dựng, lựa chọn các dạng bài tập áp dụng các chương nhóm cơ bản của chương trình hóa học trung học phổ thông

Sử dụng hệ thống bài tập này để tiếp tục soạn các giáo án nghiên cứu tài liệu mới, giáo án luyện tập, ôn tập theo hướng phát triển tư duy, phát huy tính tích cực, tự lực cho học sinh

Phối hợp sử dụng bài tập trắc nghiệm với bài tập truyền thống trong giảng dạy để kiểm tra đánh giá học sinh

Hà Nội, ngày 20 tháng3 năm 2012

NGƯỜI THỰC HIỆN

Nguyễn Thị Thu Huệ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phương pháp giải bài tập Hoá học Hữu cơ

PGS.TS Nguyễn Thanh Khuyến – NXB ĐHQG Hà Nội, năm2006

[2] Phương pháp giải bài tập Hoá học 11, Tập 2

TS Cao Cự Giác - NXB ĐHQG Hà Nội 2008

[3] Chuyên đề bồi dưỡng Hoá học 11

Nguyễn Đình Độ - NXB Đà Nẳng 2006

[4] Sách bài tập Hoá học lớp 11- NXBGD Hà Nội, năm 2007

[5] Sách giáo khoa Hoá học lớp 11- NXBGD Hà Nội, năm 2007

[6] Đề tuyển sinh ĐH, CĐ các năm 2007, 2008, 2009

MỤC LỤC

Phần 1: Mở đầu………4

I. Lý do chọn đề tài……… 4

II. Mục đích nghiên cứu………5

III. Nghiệm vụ và phương pháp nghiên cứu………… 5

IV. Đối tượng nghiên cứu……… 5

V. Điểm mới của đề tài……… 5

Phần 2: Nội dung của đề tài……….6

I. Cơ sở lý luận……….6

II. Bài tập áp dụng………10

III. Một số bài tập tương tự………17

Phần 3: Kết luận……… 19

I Nhận xét……… 19

II Kết quả……….19 III Phương hướng……… 20

ĐÁNH GIÁ BÀI TẬP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Giáo viên hướng dẫn nhận xét và đánh giá bài tập

nghiên cứu khoa học qua các mặt sau:

 Vấn đề bài tập nghiên cứu khoa học đã phù hợp với tình hình hiện nay ở trường phổ thông chưa? Kết quả nghiên cứu có đạt được mục đích nghiên nhiệm vụ đề ra không?

 Cách lập luận giải quyết vấn đề trong bài tập

nghiên cứu khoa học có hợp lý, thỏa đáng không?

 Ý nghĩa thực tiễn của bài nghiên cứu.

 Hình thức trình bày