Sử dụng bất phương trình để giải bài tập hóa học.pdf

Đề thi Đại học Cao đẳng môn Hóa hàng năm của Bộ Giáo dục Đào tạo, có những bài tập không thể sử dụng các phương pháp giải bài tập thông thường để giải mà học sinh phải sử dụng bất phương trình hay phương pháp khoảng giá trị để giải. Sự xuất hiện các câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi không có nhiều, nhưng khi đề thi có thì thường là khó, mất nhiều thời gian để giải nó. Sau nhiều năm dạy ôn thi Đại học Cao đẳng, tôi tích lũy được phương pháp giải bài tập hóa học “ Sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học THPT ” mong muốn được trình bày trước đồng nghiệp và học sinh.

Sáng kiến kinh nghiệm

SỬ DỤNG BẤT PHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIẢI

BÀI TẬP HÓA HỌC THPT

ThS Phạm Công Vụ

Trường THPT Yên Lạc- Vĩnh Phúc

Chương I ĐẶT VẤN ĐỀ

I Lí do chọn đề tài

Từ khi Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức kì thi Đại học - Cao đẳng, thi tốt nghiệp THPT bằng hình thức trắc nghiệm Môn Hóa học xuất hiện nhiều bài tập khó, làm thế nào để học sinh hiểu bản chất và giải nhanh bài tập này? Đây là câu hỏi khó cho nhiều giáo viên tham gia giảng dạy

Đề thi Đại học - Cao đẳng môn Hóa hàng năm của Bộ Giáo dục- Đào tạo, có những bài tập không thể sử dụng các phương pháp giải bài tập thông thường để giải

mà học sinh phải sử dụng bất phương trình hay phương pháp khoảng giá trị để giải

Sự xuất hiện các câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi không có nhiều, nhưng khi đề thi có thì thường là khó, mất nhiều thời gian để giải nó

Câu hỏi liên quan đến bất phương trình trong đề thi thường liên quan đến lí thuyết về andehit, este, ankan,ancol…

Sau nhiều năm dạy ôn thi Đại học - Cao đẳng, tôi tích lũy được phương pháp

giải bài tập hóa học “ Sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học THPT

” mong muốn được trình bày trước đồng nghiệp và học sinh

II Mục đích của đề tài

Giúp cho học sinh nắm chắc được bản chất mối liên hệ giữa số mol các chất trong phương trình phản ứng, từ đó các em sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học, rèn luyện kỹ năng giải bài tập nói chung và bài tập dạng này nói riêng

Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập đặc biệt là trong giải bài tập hoá học, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học hoá học của giáo viên và học sinh

Khi hoàn thành một bài tập nhanh chóng, học sinh có tinh thần phấn chấn, phấn khởi để làm những bài tập tiếp theo Học sinh hứng thú trong học tập, các em tìm thấy niềm vui, hạnh phúc trong cuộc sống và các em sẽ phấn đấu thành con người

có ích trong gia đình và xã hội

Làm những bài tập khó sẽ rèn luyện tư duy của học sinh phát triển, khả năng suy nghĩ trước một vấn đề tốt hơn

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài này chỉ đề cập đến hai dạng bài tập khó là điện phân dung dịch và sử dụng bất phương trình trong giải bài tập Hóa học, những nội dung khác của đề tài sẽ được nghiên cứu trong thời gian tới

Nội dung của lý thuyết vài tập vận dụng của đề tài dành cho học sinh THPT và các lớp ôn thi Đại học - Cao đẳng, và được lấy từ đề thi Đại học - Cao đẳng hàng năm

do Bộ Giáo dục và Đào tạo ra đề và một số bài tập trong các đề thi thử của các trường THPT

IV Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu quá trình giải bài tập của học sinh trong khi dạy học, đúc rút kinh nghiệm của bản thân

Nghiên cứu sách giáo khoa và các sách nâng cao, tài liệu tham khảo về phương pháp giải bài tập Hóa học

Trao đổi với đồng nghiệp để có phương pháp chung nhất

Chương II NỘI DUNG

I Thực trạng nghiên cứu của đề tài

Hiện nay, các phương pháp giải bài tập Hóa học của các tác giả trong nước đều đưa ra các phương pháp: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố, tăng giảm khối lượng, phương pháp qui đổi, phương pháp đồ thị, phương pháp trung bình, phương pháp điện phân….Tôi chưa tìm thấy có tác giả nào sử phương pháp sử dụng bất phương trình để giải bài tập Hóa

Trong các lời giải chi tiết đề thi Đại học - Cao đẳng hàng năm mà các thầy cô giáo đưa ra, chỉ nêu ra lời giải của bài tập đó, chưa đưa ra cơ sở lý thuyết cụ thể nào

II Cơ sở lý thuyết của đề tài

Giá trị số C nằm giữa số nguyên tử C của hai chất

S Hè Tæng sè mol nguyª n tö hidro trong hçn hîp

Tæng sè mol hçn hîp



3

Giá trị số H nằm giữa số nguyên tử H của hai chất

4 Cho hỗn hợp hai andehit đơn chức tác dụng với AgNO3/NH3 dư, nếu có

2

nAg

Sè mol hçn hîp  Hỗn hợp có HCHO

HCHO + 4AgNO3 + 6NH3 +2H2O  (NH4)2CO3 + 4NH4NO3+ 4Ag

RCHO + 2AgNO3+ 3NH3 +H2O  dd NH 3 2Ag+ 2NH

4NO3+ RCOONH4

5 Cho hỗn hợp hai este đơn chức tác dụng dung dịch NaOH, nếu có

NaOH pu

1n

Sè mol hçn hîp Hỗn hợp có este của phenol

RCOOR'+NaOHRCOOC H R'+2NaOH







6 Đối với phản ứng cháy, nếu có nH O2 nCO2thì chất là ankan hoặc ancol no, amin

no hoặc hỗn hợp các ankan, các ancol no; hỗn hợp ancol no, ankan với các chất andehit no đơn, axit no đơn, este no đơn

III Một số bài tập vận dụng

Phương pháp chung: Dùng bất phương phương trình để tìm khoảng giá trị các

đại lượng M, M , số C , số H, tính tỉ lệ

n Ag n hh

, quan hệ nH O, nCO

Bài 1 Cho 1,9 gam hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat của kim loại kiềm M

tác dụng hết với dung dịch HCl (dư), sinh ra 0,448 lít khí (ở đktc) Kim loại M là

n

muèi =

n

; 1,9

0,02

 18,5<M<34M lµ Na

Bài 2 Cho 7,1 gam hỗn hợp gồm một kim loại kiềm X và một kim loại kiềm thổ Y

tác dụng hết với lượng dư dung dịch HCl loãng, thu được 5,6 lít khí (đktc) Kim loại

X, Y là

A Natri và magie B Liti và beri

C Kali và canxi D Kali và bari

Bài 3 X là kim loại nhóm IIA Cho 1,7 gam hỗn hợp gồm kim loại X và Zn tác dụng

với lượng dư dung dịch HCl, sinh ra 0,672 lít khí H2 (đktc) Mặt khác, khi cho 1,9 gam X tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 loãng, thì thể tích khí hiđro sinh ra chưa đến 1,12 lít (đktc) Kim loại X là:

Bài 4 Hỗn hợp M gồm axit cacboxylic X, ancol Y (đều đơn chức, số mol X gấp hai

lần số mol Y) và este Z được tạo ra từ X và Y Cho một lượng M tác dụng vừa đủ với

dd chứa 0,2 mol NaOH, tạo ra 16,4 gam muối và 8,05 gam ancol Công thức của X

RCOOH + NaOHRCOONa +H2O

RCOOR’ + NaOHRCOONa + R’OH

2a + b = 0,2 mol 16,4

Bài 5 Cho 4,6 gam một ancol no, đơn chức phản ứng với CuO nung nóng, thu được

6,2 gam hỗn hợp X gồm anđehit, nước và ancol dư Cho toàn bộ lượng hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, đun nóng, thu được

m gam Ag Giá trị của m là

A 16,2 B 43,2 C 10,8 D 21,6

Giải RCH2 OH + CuO  RCHO + Cu + H2O

Vì X, Y cùng CC=2.

CTCT của Y: HOOC-COOH, của X là CH3COOH

Từ phản ứng cháy, bảo toàn cacbon có 2a + 2b = 0,6 (2)

Bài 7 Hỗn hợp M gồm một anken và hai amin no, đơn chức, mạch hở X và Y là

đồng đẳng kế tiếp (MX < MY) Đốt cháy hoàn toàn một lượng M cần dùng 4,536 lít O2 (đktc) thu được H2O, N2 và 2,24 lít CO2 (đktc) Chất Y là

A etylamin B propylamin C butylamin D etylmetylamin

Bài 8 Hỗn hợp M gồm ancol no, đơn chức, mạch hở X và hiđrocacbon Y Đốt cháy

hoàn toàn một lượng M cần dùng vừa đủ 0,07 mol O2, thu được 0,04 mol CO2 Công thức phân tử của Y là

A C3H8 B C2H6 C C4H10 D CH4

Giải

Sử dụng bảo toàn khối lượng có hệ:

Bài 9 Hai chất hữu cơ X và Y, thành phần nguyên tố đều gồm C, H, O, có cùng số

nguyên tử cacbon (MX < MY) Khi đốt cháy hoàn toàn mỗi chất trong oxi dư đều thu được số mol H2O bằng số mol CO2 Cho 0,1 mol hỗn hợp gồm X và Y phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 28,08 gam Ag Phần trăm khối lượng của X trong hỗn hợp ban đầu là

A 60,34% B 78,16% C 39,66% D 21,84%

Do khi đốt cháy mỗi chất X, Y đều thu được số mol H2O bằng số mol CO2 vậy X,

Y đều là no, đơn chức và nAg 28,8 2,6

Bài 10 Một hỗn hợp X gồm hai este đều đơn chức, đều có C, H, O Thủy phân 0,25

mol X cần 400 ml NaOH 1M chỉ thu được một ancol (M<40) và 46 gam hỗn hợp hai muối có Tính % khối lượng este có khối lượng mol nhỏ hơn

 Có một este của phenol dạng RCOOC6H4R’

- Thủy phân X thu được một ancol (M<40 CH3OH) và hai muối  Este còn lại là

RCOOCH3

- Muối có 70M 120  Có một muối có M<70, chỉ có HCOONa thỏa mãn; muối

còn lại NaOC6H4R’

 Hai este là HCOOCH3 ( a mol) ; HCOOC6H5R’( b mol)

HCOOCH + NaOH HCOONa + CH OH

a mol a mol a mol

HCOOC H R' + 2NaOH6 4 HCOONa + R'C H ONa6 4

b mol 2b mol b mol b mol

Bài 11 Cho 3,12 gam ankin X phản ứng với 0,1 mol H2 (xúc tác Pd/PbCO3, t0), thu được hỗn hợp Y chỉ có hai hiđrocacbon Công thức phân tử của X là?

Bài 12 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,07 mol một ancol đa chức và 0,03 mol

một ancol không no, có một liên kết đôi, mạch hở, thu được 0,23 mol khí CO2 và m gam H2O Giá trị của m là

Bài 13 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp M gồm anđehit X và este Y, cần dùng

vừa đủ 0,155 mol O2, thu được 0,13 mol CO2 và 2,34 gam H2O Mặt khác, cho 0,1 mol M phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, kết thúc các phản ứng thu được 21,6 gam Ag Công thức cấu tạo thu gọn của X, Y lần lượt là

A CH3CHO và HCOOCH3 B CH3CHO và HCOOC2H5

C HCHO và CH3COOCH3 D CH3CHO và CH3COOCH3

Bài 14 Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu được hỗn hợp X gồm một axit

cacboxylic, một anđehit, ancol dư và nước Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần bằng nhau Phần một cho tác dụng hết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2 (đktc) Phần hai cho phản ứng tráng bạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hóa là

Giải

RCH2OH  RCHO + H2O

x y z

Bài 15 Hỗn hợp X gồm hai ancol no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy

đồng đẳng Oxi hóa hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X có khối lượng m gam bằng CuO ở nhiệt độ thích hợp, thu được hỗn hợp sản phẩm hữu cơ Y Cho Y phản ứng với một

Ag   Y có chứa HCHO và CH3CHO

X gồm CH3OH: x mol, C2H5OH: y mol

Ta có hệ:

y 0,154x 2y 0,5

Bài 16 Cho 34 gam hỗn hợp X gồm 2 este đơn chức và đều thuộc loại hợp chất thơm

( Tỉ khối hơi của X đối với O2 luôn bằng 4,25 với mọi tỉ lệ số mol giữa 2 este) phản ứng vừa đủ với 175 ml dung dịch NaOH 2M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được hỗn hợp Y gồm 2 muối khan Thành phần phần trăm về khối lượng của 2 muối trong Y là:

1

nX  0, 25   X có este của phenol

Tỉ khối hơi của X đối với O2 luôn bằng 4,25 với mọi tỉ lệ số mol giữa 2 este

 X gồm 2 este đồng phân có CTPT là C8H8O2

X + NaOH tạo ra hai muối  CTCT các chất trong X:

HCOOCH2C6H5: x molvà HCOOC6H4CH3: y mol

HCOOCH2C6H5 + NaOH HCOONa + C6H5CH2OH

HCOOC6H4CH3+ NaOH HCOONa + NaOC6H4CH3 + H2O

Bài 17: Cho 14,8 gam hỗn hợp X gồm 2 ancol đơn chức A và B (MA < MB) phản ứng

Na dư thu được 3,36 lít hiđro (đktc) Oxi hóa cùng lượng hỗn hợp X được hỗn hợp anđehit Y Cho toàn bộ lượng Y phản ứng hết với lượng dư dung dịch AgNO3 trong

NH3 thu được 86,4 gam Ag B có số đồng phân ancol là

   Y chứa HCHO: x mol và RCHO: y mol

X gồm CH3OH: x mol và RCH2OH: y mol

Bài 18 Trộn 3,36 gam andehit đơn chức X với một andehit đơn chức Y (MX >MY)

rồi thêm nước vào để được 0,1 lit dd Z với tổng nồng độ các andehit là 0,8M Thêm

từ từ dd AgNO3/NH3 dư vào dd Z rồi tiến hành đung nóng đến phản ứng hoàn toàn

thu được 21,6 gam Ag CTCT của X, Y lần lượt là

A CH3CHO và HCHO B C2H5CHO và C2H3CHO

C C2H3CHO và HCHO D CH3CHO, C2H5CHO

Bài 19 Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp X gồm 2 ancol (đều đa chức, mạch

hở, có cùng số nhóm -OH) cần vừa đủ V lít khí O2, thu được 11,2 lít khí CO2 va 12,6 gam H2O (các thể tích khí đo ở đktc) Giá trị của V là

A 14,56 B 15,68 C 11,20 D 4,48

Giải

H O CO

n = 0,7; n =0,5 X gồm hai ancol no; nX= 0,7-0,5 = 0,2

C  2,5; X có một ancol no có 2 nguyên tử C và có 2 nhóm OH

Do hai ancol cùng OH nên công thức chung chất trong X là: C2,5H5(OH)2

C2,5H5(OH)2 + O2 CO2 + H2O

0,2 x 0,5 0,7

Bảo toàn O có x=0,65 mol  V= 14,56 lít

Bài 20 X là một ancol no, mạch hở Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol X cần 5,6 gam oxi,

thu được hơi nước và 6,6 gam CO2 Công thức của X là:

Bài 21 Chia 11,36 gam hh hai andehit đơn chức X thành hai phần bằng nhau

+ Đốt cháy hết phần 1 thu được 0,28 mol CO2 và 0,2 mol H2O

+ Cho phần 2 tác dụng với dd AgNO3/NH3 dư thu được 0,32 mol Ag

Công thức cấu tạo hai andehit:

A CH3CHO và HCHO B C2H5CHO và C2H3CHO

C C2H3CHO và HCHO D CH3CHO, C2H5CHO

Bảo toàn C, H tính được n=3, m=4

Andehit còn lại là CH2=CH-CHO

Bài 22 Hỗn hợp M gồm 2 axit cacboxylic X và Y (chỉ chứa chức axit, MX < MY) Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol M thu được 0,2 mol CO2 Đem 0,1 mol M phản ứng với NaHCO3 dư thu được 4,032 lít CO2 (ở đktc) Biết M không tham gia phản ứng tráng bạc Phần trăm khối lượng của Y trong M là

M không tham gia phản ứng tráng bạc, M không chứa HCOOH (**)

M gồm 2 chất là CH3COOH: xmol và HOOC- COOH : y mol

IV Kết quả nghiên cứu

Đề tài đã được tôi áp dụng vào giảng dạy ở trường THPT Yên Lạc như sau: Lớp 11A4, năm học 202-2013 kiểm tra 10 bài trong các bài nói trên, cho kết quả:

Sĩ số Giải nhanh Giải được Không giải được

Lớp 12A4, năm học 2013-2014 kiểm tra 20 bài trong các bài nói trên, cho kết quả:

Sĩ số Giải nhanh Giải được Không giải được

Học sinh hiểu được phương pháp, vận dung để làm nhanh một bài tập hóa học, qua các ví dụ trên đây, tôi đã cho học sinh nhận ra một số bài tập sử dung phương pháp này

Chương III KẾT LUẬN

I Kết luận chung

Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của các quan hệ tỉ lệ mol trong hóa học Từ đó rút

ra các bước thông thường để giải nhanh một bài toán có bất phương trình

Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn các dạng bài tập đó

Trong quá trình giảng dạy và ôn luyện thi với việc áp dụng phương pháp trên tôi thấy khả năng giải bài tập dùng bất phương trình của học sinh đã được nâng cao, các em hứng thú hơn trong học tập và với đối tượng là học sinh trung bình khá thì số học sinh hiểu và có kỹ năng giải được các dạng bài tập trên là tương đối

Đặc biệt, được đồng nghiệp xem đây là một tài liệu rất bổ ích dùng để bổ trợ cho học sinh ôn thi vào Đại học- Cao đẳng

Mặc dù tôi đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu song không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp của các bạn đồng nghiệp trong toàn tỉnh

II Kiến nghị và đề xuất

Để học sinh nắm được cách giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm môn Hóa

ở trường phổ thông

+ Giáo viên phải thường xuyên trau rồi kiến thức nâng cao kỹ năng giải toán + Hệ thống hoá kiến thức Hệ thống bài tập phải từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp

+ Đối với học sinh phải nắm chắc kiến thức có khả năng phân tích từ những bài tập đơn giản mở rộng ra các bài tập khó hơn

+ Không ngừng học hỏi, học ở thầy, học ở bạn, học ở sách vở

+ Trong quá trình giảng dạy trên lớp bên cạnh giảng dạy những kiến thức cơ bản trong SGK người giáo viên cần tìm tòi đưa thêm các kiến thức, kỹ năng cho học sinh để từ đó nâng cao kiến thức cho học sinh khá giỏi

+ Hướng dẫn học sinh đọc sách báo, học hỏi mở rộng kiến thức trong thực tế trong cuộc sống

Người giáo viên không ngừng bồi dưỡng nâng cao kiến thức để làm chủ kiến thức tự tin trước bài giảng và học sinh

+ Hoá học là môn khoa học thực nghiệm vì vậy để khắc sâu kiến thức cho học

sinh, giáo viên thường xuyên làm các thí nghiệm chứng minh, cho học sinh thực hành thí nghiệm

+ Kiến thức của học sinh chỉ bền vững khi kĩ năng được thiết lập mà để hình

thành những kĩ năng cho học sinh thì không có gì khác ngoài quá trình rèn luyện Bồi dưỡng thường xuyên cho các em

+ Đề tài có thể mở rộng và phát triển ở mức độ rộng hơn bao quát hơn rất

mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài được phát triển rộng hơn nữa và có ứng dụng thực tiễn hơn

Xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng từ năm 2007 đến năm 2013 của Bộ giáo dục và đào tạo

2 Sách giáo khoa Hóa học 10, 11, 12 Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2012

3 Đề thi thử tuyến sinh đại học, cao đẳng năm học 2013-2014, Trường THPT Chuyên Vĩnh Phúc

4 Đề thi thử tuyến sinh đại học cao đẳng năm học 2013-2014, Trường THPT Chuyên- Trường Đại học sư phạm Hà Nội

5 Đề thi thử tuyến sinh đại học cao đẳng năm học 2013-2014, Trường THPT Chuyên

- Trường Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội