Tiểu luận BDHSG Phản ứng chuyển vị trong phản ứng hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ------Tiểu luận PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC HỮU CƠ CHUYÊN ĐỀ: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

- -Tiểu luận

PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ TRONG CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC HỮU CƠ

CHUYÊN ĐỀ: BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC TRUNG HỌC PHỔ

THÔNG Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn hóa học

LỚP: CAO HỌC 23

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS CAO CỰ GIÁC

TP HỒ CHÍ MINH - 2016

Hàng năm, chúng ta luôn tổ chức các cuộc thi học sinh giỏi (HSG) môn hoá học

để phát hiện những em có năng khiếu nên việc tổng kết, đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡnghọc sinh giỏi hoá học là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng cao chấtlượng giáo dục Cố thủ tướng Phạm Văn Đồng đã nói: “Giáo dục ở nhà trường điều chủyếu không phải là rèn trí nhớ mà là rèn trí thông minh”

1 Tầm quan trọng của việc bồi dưỡng HSG

Cũng như các nước trên thế giới, Việt Nam rất coi trọng vấn đề đào tạo và bồidưỡng HSG trong chiến lược giáo dục phổ thông của mình Vào những năm đất nướccòn chiến tranh gian khổ, chúng ta đã quan tâm đến vần đề này Năm 1962, kì thi chọnHSG toán và văn lớp 10 toàn miền bắc đã được tổ chức (được xem là kì thi chọn HSGquốc gia đầu tiên của nước ta) Và đến năm 1966, hệ thống trung học phổ thông chuyênđược lập ra, bắt đầu với lớp chuyên toán tại các trường đại học lớn về khoa học cơ bản

Từ đó đến nay, hệ thống trường chuyên cùng với các trường trung học phổ thôngkhông chuyên ở các tỉnh thành đã trở thành cái nôi bồi dưỡng biết bao thế hệ học sinhgiỏi.

Vì sao công tác bồi dưỡng HSG lại được nước ta cũng như các nước khác trên thếgiới quan tâm nhiều đến vậy? Để các em đạt kết quả cao trong các kì thi quốc gia, quốc tế?Theo tôi, đây chưa phải là lí do để các nước phải coi trọng vấn đề này, lí do chính ở đây

là để nuôi dưỡng nguồn nhân tài tương lai cho đất nước “Nhân tài không phải là sản phẩm

tự phát mà phải được phát hiện và bồi dưỡng công phu Nhiều tài năng có thể mai một nếukhông được phát hiện và sử dụng đúng lúc, đúng chỗ ” (Báo cáo chính trị của Ban chấphành TW Đảng tại Đại hội VI năm 1996)

Như vậy, việc phát hiện sớm và tổ chức bồi dưỡng HSG đóng vai trò hết sứcquan trọng trong sự phát triển xã hội tương lai

2.Một số quan niệm về HSG hóa học

* Theo phó giáo sư Bùi Long Biên (ĐH Bách khoa): ‘‘HSG hóa học phải là ngườinắm vững bản chất hiện tượng hóa học, nắm vững các kiến thức cơ bản đã được học, vậndụng tối ưu các kiến thức cơ bản đã được học để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới (dochưa được học hoặc chưa thấy bao giờ) trong các kì thi đưa ra’’

* Theo phó PGS-TS Trần Thành Huế (ĐHSP Hà Nội): Nếu dựa vào kết quả bài thi

để đánh giá thì một học sinh giỏi hoá cần hội đủ các yếu tố sau đây:

- Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững các khái niệm, định nghĩa, địnhluật, quy tắc đã được quy định trong chương trình, không thể hiện thiếu sót về côngthức, phương trình hoá học

- Vận dụng sắc bén, có sáng tạo, đúng các kiến thức cơ bản

- Tiếp thu và dùng được ngay một số ít vấn đề mới do đầu bài đưa ra Nhữngvấn đề mới này là những vấn đề chưa được cập nhật hoặc đã được đề cập đến mức độnào đó trong chương trình hoá học phổ thông nhưng nhất thiết vấn đề đó phải liên hệmật thiết với các nội dung chương trình

* Theo tiến sĩ Cao Cự Giác (ĐH Vinh): Một học sinh giỏi hoá học phải là:

- Có kiến thức cơ bản tốt: Thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâu sắc,

3 Những phẩm chất và năng lực cần có của một HSG hóa học

- Có kiến thức hoá học cơ bản, vững vàng, sâu sắc, hệ thống Để có được phẩm chấtnày đòi hỏi học sinh phải có năng lực tiếp thu kiến thức, tức là có khả năng nhận thức vấn

đề nhanh, rõ ràng; có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện kiến thức ngay ở dạng sơ khởi

- Có trình độ tư duy hoá học phát triển, có tính sáng tạo cao Để có được nhữngphẩm chất này đòi hỏi học sinh phải có năng lực suy luận logic, năng lực kiểm chứng,năng lực diễn đạt…

- Có khả năng quan sát, nhận thức các hiện tượng hoá học Phẩm chất này đượchình thành từ năng lực quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình hoáhọc, năng lực thực hành của học sinh

- Có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã có

để giải quyết vấn đề, các tình huống xảy ra Đây là phẩm chất cao nhất cần có ở mộthọc sinh giỏi

4 Một số biện pháp phát hiện HSG hoá học ở bậc THPT

Để xác định được những học sinh học giỏi hóa học, giáo viên cần phải làm rõ:

- Mức độ nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh theo tiêu chuẩnkiến thức, kỹ năng của chương trình và sách giáo khoa

- Trình độ nhận thức, mức độ tư duy của từng học sinh và đặc biệt là đánh giáđược khả năng vận dụng kiến thức linh hoạt, sáng tạo của học sinh

Muốn vậy, giáo viên phải theo dõi quá trình học tập trên lớp của học sinh và tiếnhành kiểm tra toàn diện kiến thức của học sinh Thông qua bài kiểm tra, giáo viên cóthể phát hiện HSG hoá học theo các tiêu chí:

- Mức độ đầy đủ, rõ ràng về mặt kiến thức

- Tính logic trong bài làm của học sinh đối với từng yêu cầu cụ thể

- Tính khoa học, chi tiết, độc đáo được thể hiện trong bài làm của học sinh

- Tính mới, tính sáng tạo (những đề xuất mới, những giải pháp có tính mới vềmặt bản chất, cách giải bài tập hay, ngắn gọn )

- Mức độ làm rõ nội dung chủ yếu phải đạt được của toàn bài kiểm tra

- Thời gian hoàn thành bài kiểm tra

Tuy nhiên, để có thể phát hiện HSG bằng kiểm tra kiến thức một cách có hiệu quả vàchính xác, câu hỏi đặt ra phải đòi hỏi ở học sinh khả năng tư duy sáng tạo, khả năngvận dụng linh hoạt các kiến thức, kĩ năng đã học

5.Một số biện pháp bồi dưỡng HSG hoá học ở bậc THPT

5.1 Kích thích động cơ học tập của học sinh

Quá trình học tập tại lớp bồi dưỡng HSG thường rất vất vả và căng thẳng Các

có thể vượt qua những khó khăn trong tiến trình học tập này Sau đây là một số biệnpháp, các giáo viên có thể tham khảo:

- Tạo ra và duy trì không khí dạy học trong lớp nhằm tạo môi trường thuận lợicho việc học tập và phát triển của học sinh

Trong môi trường đó, học sinh dễ dàng bộc lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàngtham gia tích cực vào quá trình dạy học

- Giao các nhiệm vụ học tập phù hợp với khả năng của học sinh Bởi lẽ nếu nó quá

dễ thì sẽ dẫn đến sự nhàm chán, ngược lại nếu quá khó thì học sinh dễ nản lòng

- Xây dựng niềm tin và những kỳ vọng tích cực trong mỗi học sinh:

+ Bắt đầu công việc học tập, công việc nghiên cứu vừa sức đối với học sinh.+ Làm cho học sinh thấy mục tiêu học tập rõ ràng, cụ thể và có thể đạt tới được.+ Cho học sinh thấy rằng năng lực học tập của các em có thể được nâng cao hơnnữa nếu các em cố gắng

- Làm cho học sinh tự nhận thức được lợi ích, giá trị của việc được chọn vào độituyển học sinh giỏi

+ Việc học trong đội tuyển trở thành niềm vui, niềm vinh dự

+ Phương pháp học tập, khối lượng kiến thức thu được khi tham gia đội tuyển sẽgiúp các em học tốt môn hóa cũng như các môn học khác trên lớp

Hình thành động cơ học tập đúng đắn cho học sinh là cả một quá trình lâu dài Nóđược hình thành dần trong quá trình học sinh ngày càng đi sâu chiếm lĩnh đối tượng họctập dưới sự tổ chức và điều khiển của giáo viên Vì vậy, giáo viên cần phải chú ý hìnhthành động cơ học tập cho học sinh ngay từ trên lớp Nếu trong dạy học, giáo viên luônthành công trong việc tổ chức cho học sinh tự phát hiện ra những điều mới lạ, cách giảiquyết thông minh các nhiệm vụ học tập, tạo ra được những ấn tượng tốt đẹp đối với việchọc thì dần dần làm nảy sinh nhu cầu của các em đối với tri thức khoa học Học tập sẽ trởthành nhu cầu không thể thiếu được của các em

5.2 Soạn thảo nội dung dạy học và có phương pháp dạy học hợp lý

Nội dung dạy học gồm hệ thống lý thuyết và hệ thống bài tập tương ứng Trong

đó, hệ thống lý thuyết phải được biên soạn đầy đủ, ngắn gọn, dễ hiểu, bám sát yêu cầucủa chương trình; soạn thảo, lựa chọn hệ thống bài tập phong phú, đa dạng giúp họcsinh nắm vững kiến thức, đào sâu kiến thức, rèn luyện kỹ năng, đồng thời phát triểnđược tư duy cho học sinh

Sử dụng phương pháp dạy học hợp lý sao cho học sinh không cảm thấy căngthẳng, mệt mỏi và quá tải, đồng thời phát huy được tối đa tính tích cực, tính sáng tạo vànội lực tự học tiềm ẩn trong mỗi học sinh

5.3 Kiểm tra, đánh giá

Trong quá trình dạy đội tuyển, giáo viên có thể đánh giá khả năng, kết quả học tậpcủa học sinh thông qua việc quan sát hành động của từng em trong quá trình dạy học, kiểmtra hoặc phỏng vấn, trao đổi Hiện nay, thường đánh giá kết quả học tập của học sinh trongđội tuyển bằng các bài kiểm tra, bài thi (bài tự luận, trắc nghiệm hoặc bài thi hỗn hợp) Tuynhiên cần chú ý là các câu hỏi trong bài thi nên được biên soạn sao cho có nội dung khuyếnkhích tư duy độc lập, sáng tạo của học sinh.

6 Thực trạng việc bồi dưỡng HSG hoá học ở bậc THPT hiện nay

6.1 Thuận lợi

- Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm đến công tác bồi dưỡng và đào tạo nhân tài,

đã đề ra cả một “chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tài” giai đoạn 2008-2020 vớinhững bước đi và mục tiêu cụ thể Đây sẽ là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồidưỡng, đào tạo nhân tài cho đất nước

- Cơ sở vật chất trong trường học từng bước được nâng lên Các trường THPTđều có phòng thí nghiệm với dụng cụ thí nghiệm và hóa chất khá đầy đủ

- Sự đổi mới nội dung SGK đã góp phần tích cực vào việc phát triển tư duy và

kĩ năng hóa học cho học sinh Các kiến thức khoa học đã được trình bày ở mức độ líthuyết cao hơn, yếu tố định lượng nhiều hơn, tăng cường các nguồn thông tin tạo điềukiện học sinh dự đoán, tìm tòi và kiến tạo kiến thức Các khái niệm, định nghĩa, quy tắcđược chỉnh sửa và trình bày theo quan điểm hiện đại cả về lí thuyết và phương diệnthực nghiệm công nghệ sản xuất Số lượng thí nghiệm và bài thực hành được gia tăngtrong mỗi bài học, trong mỗi chương của chương trình Nội dung kiến thức hóa học gắnvới đời sống thực tiễn cũng được tăng cường, làm cho việc học hóa học trở nên có ýnghĩa đối với học sinh

- Giáo viên tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi có nhiều kinh nghiệm vànhiệt tình trong giảng dạy

- Sách tài liệu tham khảo rất phong phú và đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình tự học, tự nghiên cứu của học sinh Đặc biệt, với sự phổ biến rông rãi của internet nhưhiện nay, việc tìm kiếm thông tin khoa học của học sinh rất dễ dàng

6.2 Khó khăn

Bên cạnh những thuận lợi nêu trên thì công tác bồi dưỡng HSG hoá học ở bậcTHPT hiện nay còn gặp nhiều khó khăn:

- Đa số phụ huynh học sinh đều muốn con em mình thi đậu Đại học nên không

khuyến khích cho con em mình tham gia đội tuyển HSG

- Học sinh không muốn tham vào đội tuyển HSG vì học tập vất vả, tốn nhiều

thời gian mà hầu như không được một quyền lợi nào về học tập khi đạt một giải nào

đó trong kì thi HSG Tâm lí của các em HSG là học để thi đậu vào một trường Đại họcnào đó mà các em và gia đình lựa chọn.

- Nội dung, phương pháp giảng dạy bồi dưỡng HSG còn dựa vào kinh nghiệm

của giáo viên trực tiếp giảng dạy là chính

- Giáo viên bồi dưỡng HSG vẫn phải hoàn thành tất cả công tác giảng dạy như các

giáo viên khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều công tác khác như chủ nhiệm, tổ trưởng bộmôn nên việc đầu tư cho công tác bồi dưỡng cũng có phần hạn chế

- Chế độ chính sách hiện nay cho giáo viên bồi dưỡng HSG còn thấp, không đủ

sức thu hút giáo viên giỏi đầu tư nghiên cứu để bồi dưỡng HSG

o Biểu thức tích số tan: T=[A ] [B ]n+ m m- n

o Nồng độ chất tan trong dung dịch bão hòa gọi là độ tan S với S được tính

theo công thức:

m+n TS=

m.n

o Điều kiện tạo kết tủa của các chất ít tan từ dung dịch quá bão hòa :

 T = [A ] [B ]n+ m m- n: dung dịch bão hòa

 T > [A ] [B ]n+ m m- n: không có kết tủa xuất hiện

 T < [A ] [B ]n+ m m- n: có kết tủa xuất hiện

o Một ion coi như kết tủa hoàn toàn khi nồng độ ion < 10-6M

Bài 1: Tính tich số tan của AgCl trong dung dịch AgCl bão hòa biết độ tan của

 Đầu tiên, đây là dạng bài tập áp dụng biểu thức độ tan để tính độ tan, pH đểxuất hiện kệt tủa và khả năng tách kết tủa của hai ion

 Học sinh cần nắm rõ công thức và cách xác định khi nào có kết tủa xuất hiện Với ba bài tập cấp độ tăng dần

 Bài 1 và bài 2: đơn giản áp dụng cho học sinh trung bình khá, chỉ cần ghi cần bằng áp dụng công thức sẽ tìm được kết qủa bài toán

 Bài 3 và bài 4: cấp độ cao hơn hai bài trên, ở bài 3 tính kế tủa xuất hiện chỉ có 1 ion kim loại và bài 4 đòi hỏi học sinh phải vận dụng cao khả năng tư duy cao mởi giải quyết được hai ion kim loại

Ta có công thức biểu thức tích số tan: T=[Ag ][Cl ]=(1.001 10 )+ -  -5 2 1.002 10 10

Bài 2: Nồng độ chất tan sau khi trộn:

3 2

3 ( )

100.001

T Cl

 nên kết tủa AgCl xuất hiện trước

Khi PbCl2 bắt đầu xuất hiện ết tủa xảy ra cân bằng sau:

PHẦN 2:

MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA CHUYỀN ĐỂ PHẢN ỨNG CHUYỂN VỊ HỮU CƠ DÀNH CHO BỒI DƯỠNG HỌC SINH

GIỎIBài 1: Viết cơ chế phản ứng và cho biết sản phẩm của các phản ứng sau:

a.

C O

CH 3

+C6H5COOH

Hướng dẫn giải: Theo cơ chế phản ứng sau và có sự chuyển vị:

C +OH

CH3OH

O C C6H5O

C

O+

CH3

OH O

CH3 + H+

+ C6H5COO +H+

C6H5COOH -H+

O O

O O

A không có phản ứng cộng H2 nên A có vòng no và là một ancol bậc 2

b) Công thức khai triển của A là:

CH3

CH CH3OH

c) Cơ chế phản ứng loại nước

b) Giải thích tại sao Ankyl hóa etylen (CH3)3CH sao cho (CH3)2CHCH(CH3)2

b) Khi hydrat hóa 3-phenylbut-1-en trong dung dịch H2SO4 loãng lại thu được

2-phenylbutan-2-ol nhiều hơn 3-phenylbutan-3-ol

Hướng dẫn giải:

a) Dựa vào cơ chế phản ứng sau đây, ta thấy 2-metylpentan-2-ol dễ 2-metylpentan-3-ol táchnước hơn Vì trong giai đoạn tách nước tạo cacbocation thì 2-metylpentan-2-ol tạo cacbocation bậc 3còn 2-metylpentan-3-ol tạo cacbocation bậc 2 nên xảy ra phản ứng chuyển vị metyl để tạo cacbocation bậc 3 rồi mới tách thêm H+ tạo anken

Hướng dẫn giải:

a) Hỗn hợp 2 sản phẩm gồm 2 sản phẩm thế Brom vì xảy ra sự chuyển vị hydrua Sự

chuyển vị này tạo cacbocation bậc 3 nên sản thế này là sản phẩm chính Còn sản phẩm thế của brom với cacbocation bậc 2 tạo sản phẩm phụ

CH3 CH

CH3

CHOH

-b) Trong môi trường kiềm OH-, nguyên tử Cl- bị tách ra tạo cacbocation và có sự chuyển

vị Anlyl Vì vậy, ta sẽ thu được hỗn hợp hai sản phẩm gồm B, C theo cơ chế sau:

Bài 6: Khi chế hóa 1-clo-2,3-đimetylpent-2-en bằng dung dịch 50% aceton trong nước

thu được hỗn hợp gồm các đồng phân lập thể ( 2 đồng phân hình học và 2 đồng phân quang học) ứng với hai ancol có cấu tạo khác nhau

a) Xác định cấu trúc của hai ancol và cho biết loại cơ chế tạo thành ancol

b) Viết công thức các đồng phân lập thể và gọi tên?

Hướng dẫn giải:

a) Phản ứng xảy ra trong dung môi aceton trong nước theo cơ chế SN1 và xảy ra sự chuyển

vị Anlyl Vì vậy, thu được hai sản phẩm ancol Trong mỗi trường hợp ancol thu được có đồng phân hình học ( 2,3-dimetylpent-2-en-1-ol) và đồng phân quang học ( 2,3-

Aceton (50%)+ H2O

H2C CH3

(R)-2-methylpent-1-en-3-ol

Bài 7: Giải thích các kết ủa thực nghiệm sau:

a) 1,3-đibrom-3-metyl-2-butanon

+ RO

-acid β-metylcrotonicb) Tác dụng của ammoniac trên 1-cloro-2acetamidpropan để tạo sản phẩm

CH3CH(NH2)CH2NHCOCH3 ngoài sản phẩm bình thường

C O C

+ NH3

CH3 CH CH2NH

ài 8: Khảo sát sự chuyển vị pinacol của các hợp chất sau:

a) Cis và trans -1,2 – đimetyl ciclohexan-1,2-điol

b) Cis và trans – 1- metyl – 2- phenylciclohexan-1,2-điol

OH2

CH 3 OH

CH3OH

CH3

OH

C O

CH3

CH3

C OH

CH3

- H+Trans

Bài 9: Chuyển vị SMOMELET: Tác dụng của base mạnh (như NaNH2 hay Phenyl litilum) trên hợp chất benzyltrialkylamonium đưa đến sự di chuyển nhóm

trialkylamonium vào nhân benzene tại vị trí ortho Viết cơ chế phản ứng tạo thành sản phẩm sau: