Bài toán hữu cơ kinh điển bằng 12 cách potx

Xác định phương pháp Từ các dữ kiện của đề bài, ta có thể dễ dàng nhận ra các “dấu hiệu nhận biết” của các phương pháp giải toán quen thuộc Đó là: - Phương pháp đại số thông thường - Phư

Trang 1

GIẢI BÀI TOÁN HỮU CƠ KINH ĐIỂN BẰNG 12 CÁCH

I Ví dụ và phân tích

“Hỗn hợp X gồm C 2 H 2 , C 2 H 6 và C 3 H 6 Đốt cháy hoàn toàn 24,8g hỗn hợp X thu được 28,8g nước Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp này tác dụng vừa đủ với 500g dung dịch Brom 20% Tính % về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp.”

1 Xác định phương pháp

Từ các dữ kiện của đề bài, ta có thể dễ dàng nhận ra các “dấu hiệu nhận biết” của các phương pháp giải toán quen thuộc Đó là:

- Phương pháp đại số thông thường

- Phương pháp đưa thêm số liệu

- Phương pháp trung bình và kỹ thuật đường chéo

- Phương pháp đường chéo

- Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng

- Phương pháp bảo toàn nguyên tố và khối lượng

- Độ bất bão hòa k

Tất nhiên là ở đây các phương pháp này đan xen lẫn nhau và khó có thể phân biệt rạch ròi với nhau, đồng thời, cũng có khó có thể chỉ dùng một phương pháp mà có thể giải quyết trọn vẹn được bài toán

2 Phân tích dữ kiện đề bài

Các phương trình phản ứng xảy ra trong bài như sau:

- Khi đốt cháy:

C2H2+ 5/2 O2 2CO2+ H2O

C2H6+ 7/2 O2 2CO2+3 H2O

C3H6+ 9/2 O2 3CO2+ 3H2O

- Khi tác dụng với Brom:

C2H2+ Br2 C2H2Br4

C3H6+ 2Br2 C3H6Br2

Số mol H2O là 28,8

18 = 1,6 mol

nBr2=500 20%

160

x

= 0,625 mol

Cách 1: Phương pháp đại số thông thường(đây là cách làm thông thường mà học

sinh nào cũng từng được biết và có lẽ là không dưới 70% học sinh giải bài toán này bằng cách này)

Gọi số mol các khí trong 24,8 gam hỗn hợp X lần lượt là x, y, z mol

và số mol các khí trong 0,5 mol hỗn hợp X lần lượt là kx, ky, kz mol

Từ giả thiết, ta có hệ phương trình:

Trang 2

26 30 42 24, 8

3 3 1 , 6

0, 5

2 0, 625

kx ky kz mol



 + + =



 + + =





0, 4

1 , 6

x mol k

=



 =



2 2

%V 50%

%V % 25%

C H

C H VC H

=





Cách 2: Phươn g pháp đưa thêm số liệu

Hỗn hợp X theo đề bài là một hỗn hợp đồng nhất, tỷ lệ giữa các thành phần khí trong hỗn hợp là không đổi, do đó, KLPT trung bình của hỗn hợp M l à là một giá trị không đổi

Ta dùng phương pháp đưa thêm số liệu: gọi x, y, z lần lượt là số mol của ba khí

trong 1 mol hỗn hợp X Từ giả thiết, ta có hệ phương trình:

1

0, 625

2 1, 25

0, 5

24, 8( 3 3 )

26 30 42

1, 6

x y z mol

x z



 + + =









0, 5

0, 25

x mol

y z mol

=



 = =



2 2

C H

=





Cách 3: Phương pháp trung bình +Phương pháp bảo toàn nguyên tố và khối lượng +

Phương pháp đại số

Gọi CTPT trung bình của cả hỗn hợp X làC H x y

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng, ta có:

mC= mX - mH= 24,8 - 1,6x2 = 21,6 g nC= 1,8 mol

1, 6 2 16 1,8 9

x y

×

Do đó, CTPT trung bình ở trên có thể viết thành: 16

9

x x

C H

Do phản ứng cộng Brom biến Hydrocacbon đã cho thành hợp chất no, nên CTPT của

sản phẩm là: 16 2 2

C H Br

2 0,625 2

x trung bình =9/4

Vậy CTPT trung bình của hỗn hợp X là: C9/4H4

Từ đây, ta dễ dàng có số mol của 24,8g X là 0,8 mol Và hệ phương trình

2 3 3 1 , 8

+ + =



 + + =



Suy ra 0, 4

0, 2

x

y z mol

=



 = =

2 2

2 6 3 6

50%

% C H % C H 25%

C H

=





Cách 4: Phương pháp trung bình + Phương pháp bảo toàn nguyên tố và khối lượng + Phương pháp đường chéo.

mC= mX - mH= 24,8 - 1,6x2 = 21,6 g nC= 1,8 mol

Trang 3

1, 6 2 16 1,8 9

x y

×

9

x x

C H

Do phản ứng cộng Brom biến Hydrocacbon đã cho thành hợp chất no, nên CTPT của

sản phẩm là: 16 2 2

C H Br

2 0,625 2

x trung bình =9/4

Vậy CTPT trung bình của hỗn hợp X là: C9/4H4

Áp dụng phương pháp đường chéo cho hỗn hợp X ta có:

- Theo số C trung bình:

C=9/4

- Theo số H trung bình:

H=4

Từ đó, ta cũng thu được kết quả như các cách làm trên

Cách 5: Phương pháp trung bình + Độ bất bão hòa k + Phương pháp đại số

Gọi CTPT trung bình của cả hỗn hợp X là: C Hx 2x+ −2 2k

Trong đó k là số liên kết Π trung bình của hỗn hợp X và a là số mol của 24,8 gam hỗn hợp X

Từ phản ứng của X với Br2ta có:

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

Do đó, CTPT trung bình của X làC Hx 2x−0,5

Ta viết lại phản ứng cháy:

2 0,5 ( 0, 25)

C H − →xCO + −x H O

Từ phương trình đốt cháy, ta có hệ phương trình:

0,8 (14 0, 5) 24, 8 1 , 8

9

0, 8 ( 0, 25) 1 , 6

4

a mol

a x

=



Vậy CTPT trung bình của hỗn hợp X là C9/4H4

Từ đây, ta dễ dàng có số mol của 24,8g X là 0,8 mol Và hệ phương trình

0, 8

2 3 3 1 , 8

x y z mol

+ + =



 + + =



Trang 4

Suy ra

0, 4

0, 2

x

=



 = =

2 2

50%

% C H % C H 25%

C H

=





Cách 6: Phương pháp trung bình + Độ bất bão hòa k + Phương pháp đại số + Phương

pháp đường chéo

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

2 0,5 ( 0, 25)

C H − →xCO + −x H O

0,8 (14 0, 5) 24, 8 1 , 8

9

0, 8 ( 0, 25) 1 , 6

4

a mol

a x

=



C=9/4

H=4

Cách 7: Phương pháp trung bình + Độ bất bão hòa k +Phương pháp bảo toàn nguyên

tố và khối lượng + Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng + Phương pháp đại số

Trong đó k là số liên kết Π trung bình của hỗn hợp X

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

Trang 5

m C = m X m H = 24,8 1, 6× 2 = 21, 6g n C = 1,8mol = n CO2

Trong bài giảng “Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng trong việc giải nhanh bài

toán Hóa học” tôi có nêu một kết quả rất quan trọng là: 2 2

1

H O CO X

n n n

k

−

=

−

Áp dụng kết quả này vào bài toán đã cho, ta dễ dàng có n X = 0,8mol

Từ đây, ta dễ dàng có hệ phương trình:

2 3 3 1 , 8

+ + =



 + + =



Suy ra

0, 4

0, 2

x

=



 = =

2 2

50%

% C H % C H 25%

C H

=





tố và khối lượng + Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng + Phương pháp đường chéo

Gọi CTPT trung bình của cả hỗn hợp X là: C Hx 2x+ −2 2k .Trong đó k là số liên kết Π trung

bình của hỗn hợp X

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

1

H O CO X

n n n

k

−

=

−

Do đó, 2 1, 8 9

0,8 4

CO

X

n

x

n

= = = và CTPT trung bình của X sẽ là C

9/4H4

C=9/4

H=4

Trang 6

Từ đó, ta cũng thu được kết quả như các cách làm trên.

tố và khối lượng + Phương pháp đại số

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

Do đó, CTPT trung bình của X làC Hx 2x−0,5 (1)

mC= mX - mH= 24,8 - 1,6x2 = 21,6 g nC= 1,8 mol

1, 6 2 16 1,8 9

x y

×

9

x x

C H

(2)

Từ (1) và (2) cân bằng số nguyên tử H x=9/4

Từ đây, ta dễ dàng có số mol của 24,8g X là 0,8 mol Và hệ phương trình:

0, 8

2 3 3 1 , 8

x y z mol

+ + =



 + + =



Suy ra

0, 4

0, 2

x

=



 = =

2 2

50%

% C H % C H 25%

C H

=





tố và khối lượng + Phương pháp đường chéo

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

Do đó, CTPT trung bình của X làC Hx 2x−0,5 (1)

mC= mX - mH= 24,8 - 1,6x2 = 21,6 g nC= 1,8 mol

Trang 7

1, 6 2 16 1,8 9

x y

×

9

x x

C H

(2)

Từ (1) và (2) cân bằng số nguyên tử H x=9/4

C=9/4

H=4

Cách 11:Phương pháp trung bình + Độ bất bão hòa k +Phương pháp bảo toàn nguyên

tố và khối lượng + Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

1

H O CO X

n n n

k

−

=

−

Tiếp tục phân tích hệ số các phản ứng cháy, ta có:

Tỷ lệ Hidrocacbon : CO2đều là 1:2, trừ phản ứng của C3H6có tỷ lệ 1:3

n C3H6 =n CO2 - 2n X =0,2 mol

Tỷ lệ Hidrocacbon : H2O đều là 1:3, trừ phản ứng của C2H2có tỷ lệ là 1:1

Trang 8

2

2 2

3

0, 4 2

X H O

C H

Từ đó ta cũng dễ dàng tìm được đáp số như các cách làm trên

Cách 12: Phương pháp trung bình + Độ bất bão hòa k + Phương pháp đại số + Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng

2 0, 625

1, 25

0, 5

Br X

n k n

2 0,5 ( 0, 25)

C H − →xCO + −x H O

0,8 (14 0, 5) 24, 8 1 , 8

9

0, 8 ( 0, 25) 1 , 6

4

a mol

a x

=



Tiếp tục phân tích hệ số các phản ứng cháy, ta có:

Tỷ lệ Hidrocacbon : CO2đều là 1:2, trừ phản ứng của C3H6có tỷ lệ 1:3

n C3H6 =n CO2 - 2n X =0,2 mol

Tỷ lệ Hidrocacbon : H2O đều là 1:3, trừ phản ứng của C2H2có tỷ lệ là 1:1

3

0, 4 2

X H O

C H

Từ đó ta cũng dễ dàng tìm được đáp số như các cách làm trên

II Một bài tập tương tự

Đốt cháy hoàn toàn 11g hỗn hợp A chứa axetilen, propilen và metan thu được 12,6 gam nước Mặt khác, 5,6 lít hỗn hợp trên phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 50 gam Brom Xác định thành phần phần trăm về thể tích của hỗn hợp ban đầu Biết các thể tích khí được đo ở điều kiện tiêu chuẩn

III Tổng kết

1, Như đã nói ở trên, bài toán này cùng với “Bài toán kinh điển 15 cách giải” hẳn sẽ là một

bộ đôi siêu kinh điển trong dạy và học về phương pháp giải toán Hóa học (^^ và nếu có thể, xin hãy ghi tên của Vũ Khắc Ngọc kèm theo bài toán đó)

Thực sự bản thân tôi cũng khá bất ngờ, vì bài toán này đã hội tụ khá đầy đủ những phương pháp giải toán riêng nhất của Sao băng lạnh giá như: đường chéo, phân tích hệ số và ứng dụng,

Trang 9

giải toán với độ bất bão hòa, ….

2, 12 cách làm ở trên, nếu xét riêng từng cách một thì đều là cách làm hay và nhiều ý nghĩa về lý luận và tư duy Nhưng đặt trong tổng thể một bài viết chắc sẽ gây ra sự “nhàm”, sự

“ngán” cho người đọc (^^ cũng giống như khi được ăn quá nhiều món ngon cùng lúc vậy)

Trong hầu hết các phương pháp đã làm ở trên, 2 đại lượng mà ta tập trung tìm là CTPT trung bình và số mol khí của X, đó chính là lý do các cách làm khác nhau, nhưng vẫn có nhiều điểm chung (như những món canh chế biến từ một nồi nước dùng) và gây ra sự “nhàm chán”

3, Trở lại với vấn đề đã nêu ra từ đầu, “Cách làm vẫn mãi chỉ là cách làm, nếu như nó không được khái quát hóa lên thành một phương pháp mới”, mục đích của bài viết này là tập trung làm rõ ý nghĩa của việc sử dụng phương pháp, mà từ đó ta “chế” ra các cách, chứ không nhằm phô diễn cách làm

Nếu khắt khe, 12 cách làm của bài toán trên có thể thu hẹp về một vài biến đổi nhỏ

Vì thế, mong là từ đây, mỗi khi nói đến một cách làm mới, ta nên phân biệt rõ với một phương pháp mới, để tránh việc giải một bài toán bằng nhiều phương pháp trở thành bằng nhiều cách để việc dạy và học theo hướng này thực sự thu được hiệu quả như mong đợi

^^ một món ăn phải ngon và được đặt trong một thực đơn hợp lý!

Chúc các bạn và các em, dạy và học ngày càng tốt hơn !!!!!

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	2,41 MB