sáng kiến kinh nghiệm xây dựng hệ thống bài tập thông qua khái niệm đồng đẳng

Lập công thức phân tử của hỗn hợp các chất hữu cơ đồng đẳng liên tiếp dựa theo khối lượng mol Bài tập mẫu.. Nếu như khái niệm vềđồng phân giải thích được sự đa dạng phong phú của hợp chấ

Các chất đồng đẳng có tính chất hoá học tương tự nhau

và chúng có cấu tạo tương tự nhau

Các chất đồng đẳng có khối lượng mol lập thành cấp số

cộng với công sai d=14

Lập công thức phân tử của hỗn hợp các chất hữu cơ đồng

đẳng liên tiếp dựa theo khối lượng mol

Bài tập mẫu

Bài tập đề nghị

Lập công thức phân tử của các chất đồng đẳng dựa vào

đại lượng trung bình

Bài tập mẫu

Bài tập đề nghị

Kết luận và thực nghiệm sư phạm

Trang0103030303

030404

06070808101010

111212

13131416

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Khái niệm hoá học là một phần rất quan trọng trong quá trình dạy học

và là nền tảng cho việc nghiên cứu, phân loại các vấn đề lý thuyết và bài tậphoá học Hiểu, nắm bắt và vận dụng tốt khái niệm giúp cho việc lĩnh hội kiếnthức được sâu hơn Vận dụng khái niệm vào việc củng cố kiến thức lý thuyết,phân loại bài tập sẽ mang đến sự tích cực hoá trong việc dạy và học

Trong hóa học hữu cơ, khái niệm về đồng đẳng, đồng phân được xem

là cơ sở để học sinh tiếp cận với việc học hoá hữu cơ Nếu như khái niệm vềđồng phân giải thích được sự đa dạng phong phú của hợp chất hữu cơ, thì kháiniệm đồng đẳng đang còn là vấn đề chưa thực sự rõ ràng đối với học sinh

Trong sách giáo khoa có nêu khái niệm: “Những hợp chất có thành phần

phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH 2 nhưng có tính chất hóa học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng.” Khái niệm khai thác ở 2 nội dung là thành phần phân tử và cấu tạo.

Nếu như về thành phần phân tử đã rất rõ ràng thì về tính chất đang còn thểhiện rất chung không cụ thể Ở mức độ biết của học sinh thì không thể lĩnhhội một cách chủ động kiến thức ở vế hai của khái niệm Mức độ vận dụng thìhọc sinh có thể suy luận từ tính chất tương tự suy ra cấu tạo tương tự Nhưngviệc khắc sâu kiến thức, vận dụng với những vấn đề cụ thể không phải dễ vớiđối tượng học sinh phổ thông Để giúp học sinh vận dụng khái niệm, củng cốkiến thức về thuyết cấu tạo hoá học, sâu chuỗi tính chất của các hợp chấttương tự, nắm vững được công thức chung của các hợp chất , làm quen vớicác dạng toán hữu cơ tôi mạnh dạn khai thác xây dựng hệ thống bài tập xoayquanh khái niệm nhằm trang bị kiến thức cơ sở cho học sinh tiếp cận các bàitoán hữu cơ một cách hệ thống hơn

Đối với mỗi đối tượng học sinh có thể khai thác khái niệm ở các mức

độ khác nhau Học sinh lớp 11 bắt đầu tiếp cận và làm quen với kiến thức hoáhữu cơ, với các bài tập ban đầu tôi xây dựng hệ thống bài tập theo mức độbiết và vận dụng Đối với học sinh lớp 12 và đối tượng học sinh lớp 11 sau

khi học xong phần lý thuyết về hợp chất hữu cơ chứa nhóm chức tôi xây dựng

hệ thống kiến thức ở mức độ tư duy và kỹ năng Ngoài ra thông qua giải bàitập về đồng đẳng tôi xây dựng thêm hệ thống bài tập hữu cơ có phương phápgiải bằng cách sử dụng các đại lượng trung bình Đây cũng là một dạng bàitập lớn trong hoá hữu cơ, đồng thời gợi ý cho học sinh khá giỏi tiếp thu thêmnhiều phương pháp giải bài tập

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

A Cơ sở lý luận của vấn đề

Từ nội dung của khái niệm đồng đẳng, qua thực tế giảng dạy ở nhiều đốitượng học sinh tôi nhận thấy việc triển khai kiến thức về đồng đẳng cho họcsinh tương đối khó Nếu chỉ để học sinh nắm được khái niệm đồng đẳng từ đóxây dựng một số dãy đồng đẳng thì học sinh nhanh quên, không vận dụngđược cho việc tiếp thu lượng kiến thức lớn liên quan đến lý thuyết và bài tậphóa hữu cơ Nhưng khai thác sâu hơn về khái niệm đồng đẳng, biến nhữngphát biểu của khái niệm thành phạm trù kiến thức giúp học sinh hiểu và vậndụng thì chưa có nhiều tài liệu đề cập đến vấn đề này Khái niệm đồng đẳngkhông chỉ đơn thuần là các phát biểu thuần túy thực nghiệm, mà bao hàm cảcác giả thuyết định tính trong đó Việc xây dựng hệ thống bài tập nhằm tậpchung phân dạng bài tập về định tính và định lượng từ mức độ dễ đến khónhằm làm sáng tỏ khái niệm đồng đẳng, đồng thời giúp học sinh hiểu, vậndụng tốt kiến thức hoá học trong việc giải bài tập

B Thực trạng của vấn đề

Việc khai thác một khái niệm để trang bị kiến thức cho học sinh phụthuộc nhiều và khả năng của giáo viên Biến một khái niệm thành các hệthống bài tập sẽ tạo thành chuẩn kiến thức để người dạy và người học tìm đếncái chung, cái bản chất của khái niệm Hệ thống bài tập trong sáng kiến kinhnghiệm được xây dựng theo các phát biểu của khái niệm, và sự tương quangiữa các đại lượng như sau:

- Các chất đồng đẳng có tính chất hoá học tương tự nhau và chúng có cấu tạotương tự nhau

- Các chất đồng đẳng có cùng công thức chung

- Các chất đồng đẳng có khối lượng mol lập thành cấp số cộng với công said=14

C Giải pháp và tổ chức thực hiện

Với cách đặt vấn đề trên việc tổ chức hệ thống bài tập của nội dungsáng kiến được xây dựng như sau:

I Các chất đồng đẳng có thành phần phân tử hơn kém nhau những nhóm –CH 2

Bài tập về lập công thức chung của dãy đồng đẳng thông qua thành phần phân tử hoặc qui tắc hoá trị.

Vậy công thức chung: CnH2n+2 (n >0)

Học sinh dựa vào khái niệm đồng đẳng, viết công thức các chất đồngđẳng tiếp theo của C6H5C2H3 thành dãy: C6H5C2H3, C6H5C3H5, C6H5C4H7,

Khi học sinh đã học xong bài phân loại hợp chất hữu cơ (SGK Chương trình nâng cao) tức là đã nắm được khái niệm nhóm chức Từ côngthức HCHO học sinh biết phân biệt 2 thành phần phần chức (CHO), phần gốc

Vậy công thức chung: CnH2n+1CHO (n >0)

Ta có thể hướng dẫn học sinh vận dụng khái niệm đồng đẳng để xâydựng công thức chung cho một dãy đồng đẳng bất kì một cách dễ hiểu hơnnhư sau

Vậy công thức chung cho dãy là: CnH2n+2 (n ≥1)

 Theo định nghĩa công thức chung của các chất trong dãy đồng đẳng với

C6H5C2H3 có dạng là: C6H5C2H3(CH2)k (trong đó k≥0) ↔ C6H5C2+kH3+2k đặtk+2 = n

Vậy công thức chung cho dãy là: C6H5CnH2n-1 (n >1)

 Theo định nghĩa công thức chung của các chất trong dãy đồng đẳng vớiHCHOcó dạng là: H(CH2)k(CHO) (trong đó k≥0) ↔ CkH1+2kCHO đặt k = n suy ra: 1+2k = 2n+1

Vậy công thức chung cho dãy là: CnH2n+1CHO(n ≥0)

Bài tập 2 A, B là các hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng đã học (MB>MA) Khiđốt cháy hoàn toàn cùng lượng mol của A và B thì tỉ lệ (số mol CO2 : số mol

H2O) từ A nhỏ hơn tỉ lệ đó thu được từ B Hỏi A, B thuộc dãy đồng đẳng nào

Giải

Gọi công thức của A là CxHy Theo định nghĩa đồng đẳng công thức của B là

Cx+k Hy+2k

Phản ứng cháy : CxHy + (x+y/4)O2 → xCO2 +y/2H2O

Cx+k Hy+2k + [x+k+(y+2k)/4]O2 → (x+k)CO2 +(y+2k)/2H2O

Theo giả thuyết có: x /y < (x+k)/ (y+2k) Suy ra: y> 2x (1)

Mặt khác theo qui tắc hoá trị ta luôn có: 2≤y ≤ 2x + 2 (2)

Từ (1), (2) suy ra : y =2x + 2

A, B thuộc dãy đồng đẳng của metan (các ankan)

1.2 Bài tập đề nghị.

• Bài tập tự luận

Bài tập 1 Dựa vào định nghĩa về đồng đẳng xây dựng công thức chung (công

thức tổng quát) cho các hidrocacbon thuộc dãy đồng đẳng của

a etylen (C2H4)

b axetilen (C2H2)

c benzen (C6H6)

Bài tập 2 Dựa vào định nghĩa về đồng đẳng xây dựng công thức chung

(công thức tổng quát) cho mỗi dãy đồng đẳng khi biết công thức phân tử đơngiản nhất của chất đầu tiên trong mỗi dãy

c CnH2n(CHO)2 (n ≥ 0) d CnH2n(COOH)2 (n ≥ 0)

• Bài tập trắc nghiệm

Bài tập 1 A, B là 2 hợp chất hữu cơ đơn chức cùng dãy đồng đẳng, phân tử

chỉ chứa chức có H linh động (MB>MA) Khi đốt cháy hoàn toàn cùng lượngmol của A và B thì tỉ lệ (số mol H2O: số mol CO2) từ B nhỏ hơn tỉ lệ đó thuđược từ A A, B có thể thuộc dãy đồng đẳng là:

Bài tập 2 A, B là 2 axit hữu cơ cùng dãy đồng đẳng (MB>MA) Khi đốt cháyhoàn toàn cùng lượng mol của A và B thì tỉ lệ (số mol H2O: số mol CO2) từ Blớn hơn tỉ lệ đó thu được từ A Công thức chung của A, B là:

A CnH2n-2O2B CnH2n-2O4 C CnH2nO2 D CnH2nO2

Bài tập 3 Khi đốt cháy một amin no mạch hở đơn chức thu được tỉ lệ số mol

CO2/H2O là T Giá trị T biến thiên trong khoảng nào sau đây Chọn đáp ánđúng nhất

2 ≤ ≤

Câu 4 Lần lượt đốt cháy 4 chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng của: Metan ;

axetilen; benzen; stiren Thu được tỉ lệ số mol H2O/CO2 theo thứ tự lần lượtlà: 1,25; 0,75; 0,625; 0,5 Nếu đốt cháy hỗn hợp cùng số mol 4 chất thu được

2.1 Bài tập mẫu

Bài tập 1 Cho dãy đồng đẳng gồm: C2H4, C3H6, C4H8, C5H10, Cho biết đặcđiểm cấu tạo của cả dãy và số đồng phân cấu tạo của chất thứ 5 trong dãy

Giải

Do C2H4 là chất đầu tiên trong dãy và chỉ có cấu tạo: CH2 = CH2

Nên đặc điểm cấu tạo chung của các chất trong dãy: mạch hở, có 1 liên kếtđôi (bao gồm δ, π)

Chất thứ 5 có công thức phân tử: C2H4(CH2)4 hay C6H12

Có đồng phân cấu tạo gồm: Đồng phân mạch C, đồng phân vị trí liên kết đôi(1) CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3; (2) CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3;

“ các chất đồng đẳng tính chất hoá học tương tự nhau” như sau

Bài tập 2 Cho các chất có công thức cấu tạo như sau:

Các công thức trên đều là ancol no, mạch hở đơn chức Về mức độ biết thì các

em chỉ cần so sánh thành phần phân tử rồi đi đến kết luận:

Các chất đồng đẳng của nhau là: (6), (2), (1), (4) hoặc (6), (2), (3), (4) hoặc(6), (2), (1), (5) hoặc (6), (2), (3), (5)

Nhưng về mức độ tư duy thì những học sinh khá giỏi có thể đưa ra nhận xét:(6), (2) là các ancol bậc 1 có những tính chất hoá học khác với ancol bậc 2,ancol bậc 3 Nên dãy đồng đẳng chỉ gồm các chất (6), (2), (3), (5)

Bài tập 2 X là đồng đẳng của CH2OH- CH2OH, công thức phân tử của X là

C3H8O2 Công thức cấu tạo của X là

Bài tập 3 Có bao nhiêu đồng phân cấu tạo thoả mãn với chất X có công thức

phân tử là C7H8O Biết rằng X là đồng đẳng của phenol

Bài tập 4 Một hỗn hợp X gồm 2 este Nếu đun nóng 15,7g hỗn hợp X với dung

dịch NaOH dư thì thu được một muối của axit hữu cơ đơn chức và 7,6 gam hỗnhợp hai ancol no đơn chức bậc 1 kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Mặt khác nếu15,7gam hỗn hợp Y cần dùng vừa đủ 21,84 lit O2 (đktc) và thu được 17,92 lít CO2

(đktc) Xác định công thức của 2 este:

A B B

III Các chất đồng đẳng có cùng công thức chung

Bài tập về lập công thức phân tử, xác định số đồng phân của hợp chất trong dãy đồng đẳng khi biết công thức chung của dãy đồng đẳng.

A C5H10; 5 đồng phân B C4H8; 3 đồng phân

C C5H10; 6 đồng phân D C6H12 ; 7 đồng phân

Bài tập 2 Có 2 amin bậc 1: A là đồng đẳng của anilin, B là đồng đẳng của

H2O và 336 ml khí N2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn B thu được tỉ lệ mol CO2 :mol H2O là 2:3 Số đồng phân cấu tạo của A, B thoả mãn lần lượt là

Bài tập 3 Trung hoà 19,4 gam hỗn hợp 2 axit cacboxylic no đơn chức đồng

đẳng liên tiếp bằng dung dịch KOH vừa đủ rồi cô cạn dung dịch thu được30,8 gam hỗn hợp muối Công thức phân tử của 2 axit thoả mãn là

A C2H4O2; C3H6O2 B C3H4O2; C4H6O2

C CH2O2; C2H4O2 D C3H6O2; C4H8O2

Bài tập 4 Đốt cháy hoàn toàn m gam một hỗn hợp gồm 2 este no đơn chức

cần 3,976 lít O2 (đktc) sản phẩm cháy thu được 6,38 gam CO2 Mặt khác cholượng este này tác dụng vừa đủ với KOH thu được hỗn hợp 2 ancol đồng đẳngliên tiếp và 3,92 gam muối của một axit hữu cơ Giá trị m và CTCT của 2 estelà

A 3,31 ; CH3COOCH3 và CH3COOC2H5

B 3,31 ; HCOOCH3 và HCOOC2H5

C 3,13 ; CH3COOC2H5 và CH3COOC3H7

D.3,13 ; HCOOC2H5 và HCOOC3H7

Bài tập 5 cho V lít hỗn hợp 2 olefin khí đồng đẳng kế tiếp hợp nước (xúc tác

H2SO4 đặc ở 1400C thu được 10,65 gam hốn hợp B gồm 6 ete khan Tính V vàcông thức phân tử của 2 olefin

Hỗn hợp A chứa một số hiđrocacbon mạch hở đồng đẳng liên tiếp Tổng khốilượng mol của chúng là 252, trong đó khối lượng mol của hiđrocacbon nặngnhất gấp 2 lần khối lượng mol của hiđrocacbon nhẹ nhất Tìm CTPT củahiđrcacbon.

A C3H6; C6H12 B.C3H6; C5H10 C C4H8; C6H12 D C4H8; C5H10

Bài tập 2 Có 3 hiđrocacbon X, Y, Z là đồng đẳng liên tiếp (thuộc dãy đồng

đẳng đã học) có tỉ lệ khối lượng tương ứng trong hỗn hợp là: 6,57%; 30,97%;62,46% và số mol của Y bằng ½ tổng số mol X, Z Khối lượng mol trung bìnhcủa hỗn hợp là 99u CTPT của chúng lần lượt là

A C6H6, C7H8, C8H10 B C7H8, C8H10, C9H12

C C4H8, C5H10, C6H12 D C4H6, C5H8, C6H10

Bài tập 3 A, B là các ankin tác dụng với AgNO3/NH3 theo tỉ lệ mol 1: 1 hỗnhợp gồm A, B cùng khối lượng có tỉ khối hơi so với NO là 1,679 Tên gọicủa A, B là

M

M

k y

Số mol A, B trong hỗn hợp lần lượt là a, b.

Ta có: a + b = 0,32

2a + mb = 0,88

240 a/2 + (14mb + 105b)/2 = 33,66

Suy ra: a=0,2 ; b = 0,12; m = 4

4.2.2 Bài tập đề nghị

Bài tập 1 Hỗn hợp A gồm 2 anđehit đồng đẳng Cho m gam hỗn hợp tác

dụng với AgNO3 dư trong NH3 thu được 54 gam kết tủa Mặt khác cho m gamhỗn hợp tác dụng với H2, lấy sản phẩm thu được đem đốt cháy hoàn toàn thuđược13,2 gam CO2 , 8,1 gam H2O Công thức của 2 anđehit là

Bài tập 2 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí gồm 2 hiđrocacbon cùng dãy đồng

đẳng Cho toàn bộ CO2 và H2O sinh ra đi chậm qua bình 1 đựng Ba(OH)2 dư,bình 2 đựng H2SO4 đậm đặc dư ( hai bình mắc nối tiếp) Khối lượng bình 1tăng 6,12 gam, bình 2 tăng 0,62 gam và ở bình 1 sinh ra kết tủa nặng 19,7gam Nếu mỗi hiđrocacbon khi thế clo trong điều kiện thích hợp đều thu được

2 dẫn xuất monoclo thì công thức phân tử là

A C2H6, C4H10 B.C3H8, C4H10 C.C3H8, C6H14 D CH4, C4H10

Bài tập 3 Một hỗn hợp A gồm 3 hiđrocacbon khí (trong đó có 2 hiđrocacbon

là đồng đẳng liên tiếp) Trộn 0,14 mol hỗn hợp A với 14,72 gam oxi rồi chovào bình kín Tiến hành phản ứng hoàn toàn hỗn hợp thu được 4,704 lít CO2

(đktc) 4,86 gam H2O Công thức phân tử của hiđrocacbon biết số mol của mộthđrocacbon nhiều gấp 2,5 lần số mol của 2 hiđrocacbon đồng đẳng kia

A CH4, C2H4, C3H6 B CH4, C2H2, C3H4

C CH4, C3H4, C4H6 D C2H2, C2H4, C3H6

KẾT LUẬN VÀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Đây là những đúc kết kinh nghiệm của bản thân tôi trong thực tế giảngdạy ở nhiều đối tượng học sinh THPT Với cách khai thác vấn đề như trìnhbày trên tôi nhận thấy được sự tiến bộ về mặt kiến thức cơ bản của nhiều họcsinh ở mức độ trung bình Đối với đối tượng học sinh khá giỏi đã khai thácđược ở các em hiệu quả của việc phân tích nội dung khái niệm, biến các phátbiểu thuần tuý trong hoá học trở thành những dạng toán cơ bản của hoá học.Việc phân loại bài tập cũng nhằm hệ thống dạng bài tập trong hoá hữu cơ,giúp cho học sinh định hướng việc giải bài toán hữu cơ

Trên đây là toàn bộ những nội dung kiến thức mà tôi tích luỹ và đúc kếtkinh nghiệm trong quá trình học tập và giảng dạy Để kiểm tra mức độ thànhcông của đề tài tôi tiến hành test ở một số đối tượng học sinh với hình thức

kiểm tra 15 phút Đề số 1 Trắc nghiệm mỗi ý đúng 1 điểm

Câu 1 Những chất có thành phần phân tử giống nhau, nhưng khác nhau về

cấu tạo, dẫn đến tính chất khác nhau được gọi là

Câu 2 Phát biểu nào sau đây đúng

A Các chất thuộc dãy đồng đẳng ankin đều tác dụng với dung dịchAgNO3/NH3

B Chỉ có dãy đồng đẳng anken khi đốt cháy mới thu được số mol CO2

bằng số mol H2O

C Chỉ có dãy đồng đẳng ankan khi đốt cháy mới thu được số mol CO2

nhỏ hơn số mol H2O

D Dãy đồng đẳng của ankađien gồm các chất có 2 liên kết đôi xen kẽbởi 1 liêt kết đơn

Câu 3 Tính chất hoá học nào đặc trưng cho dãy đồng đẳng của ankan

A Tham gia phản ứng cháy tạo CO2 và H2O

B Tham gia phản ứng thế halogen (Cl2, Br2 ) có mặt anhs sáng khuyếch tán

C Làm mất màu nước brom

D Tham gia phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3

Câu 4 X, Y là 2 hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp (thuộc dãy đồng đẳng đã

học) dX/Y = 1,24 Công thức phân tử của X là

Câu 5 Hỗn hợp gồm 3 chất thuộc dãy đồng đẳng của benzen A, B, C A, C

có số mol bằng nhau và cách nhau 2 chất trong dãy B không có đồng phân là

phân tử của A, C là

A C6H6, C8H10 B.C7H8, C9H12 C C7H8, C10H14 D C6H6, C9H12

Câu 6 A, B là 2 hiđrocacbon khí, cùng dãy đồng đẳng Đốt cháy hoàn toàn m

(gam) hỗn hợp thu được 19,712 lít CO2 (đktc) và 10,08 gam H2O Dẫn hỗnhợp vào dung dịch AgNO3 dư trong NH3 thu được 48 gam kết tủa Tên gọicủa A B là

A etin, but – 1- in B etin, but – 2- in C etin, propin D A, C đúng

Câu 7 X, Y, Z, T là các chất hữu cơ cùng thành phần nguyên tố (C, H có thể

có oxi), phân tử chỉ khác nhau số nguyên tử C, H Chúng lập thành cấp sốcộng công sai 14 Mặt khác MT=1,5MX Vậy X, Y, Z, T có thể có công thứcchung là

Câu 8 A, B là 2 chất hữu cơ đồng đẳng liên tiếp đều chứa oxi % khối lượng

oxi trong A, B lần lượt là : 53,33% và 43,24% Công thức phân tử của A, B là