Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệu polime cho học sinh trường THPT Mường Tè

Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệu polime cho học sinh trường THPT Mường Tè Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệu polime cho học sinh trường THPT Mường Tè nhằm đổi mới phương pháp dạy học giúp học sinh vừa nắm được phương pháp giải một số bài toán về polime một cách nhanh, dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những sai lầm thường gặp và vừa nắm được đặc điểm, ứng dụng, tính chất của vật liệu polime để nâng cao kết quả học tập trong các kì thi.

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên sáng kiến: "Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệu polime cho học sinh trường THPT Mường Tè".

Chức vụ công tác: Tổ phó chuyên môn

Nơi làm việc: Trường THPT Mường Tè

Điện thoại: 0978 668 373

Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: 100%

3 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Phương pháp giảng dạy môn Hóa học.

4 Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày 11tháng 10 năm 2014 đến ngày

10 tháng 04 năm 2015

5 Đơn vị áp dụng sáng kiến:

Tên đơn vị: Trường THPT Mường Tè

Địa chỉ: Khu phố 7, thị trấn Mường Tè, huyện Mường Tè, tỉnh Lai Châu.Điện thoại: 02313881199

II NỘI DUNG SÁNG KIẾN

1 Sự cần thiết, mục đích của việc thực hiện sáng kiến

1.1 Sự cần thiết của việc thực hiện sáng kiến

Hóa học được đưa vào nghiên cứu và giảng dạy trong nhà trường phổthông nhằm cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản vàthiết thực đầu tiên về hóa học, đồng thời rèn luyện cho học sinh óc tư duy, tínhsáng tạo và khả năng trực quan nhanh nhạy Việc nghiên cứu phần hóa học hữu

cơ nói chung và chương Polime và vật liệu polime trong chương trình Hóa học

12 nói riêng là góp phần hoàn thiện chương trình hóa học phổ thông Các emhọc chương Polime và vật liệu polime không những để làm bài tập tính toán,

nhận biết, viết phương trình hóa học của các phản ứng mà học hóa học còn đểbiết được những ứng dụng phong phú và thiết thực của hóa học vào cuộc sống Trong quá trình giảng dạy môn Hóa ở trường Trung học phổ thông (THPT),đặc biệt là quá trình ôn luyện cho học sinh ở kì thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳngcác năm vừa qua, tôi nhận thấy chuyên đề về Polime và vật liệu polime là mộtchuyên đề hay có mặt trong cấu trúc của các đề thi Đại học, cao đẳng và đặc biệt

có nhiều ứng dụng trong thực tiễn Tuy nhiên, thực tế nội dung kiến thức chươngPolime và vật liệu polime trong chương trình sách giáo khoa Hóa học 12 cònchưa nhiều cùng với đó dạng bài tập toán thường gặp thì ít, nhưng vật liệupolime lại gặp nhiều trong đời sống hàng ngày, vì vậy khi gặp các dạng toán vềPolime học sinh thường lúng túng trong việc tìm ra phương pháp giải bài tập nênhọc sinh chủ quan, dễ bỏ qua phần kiến thức trong chương này Để giúp học sinh

ôn tập, luyện tập cũng như vận dụng các kiến thức vào việc giải các dạng bài tậptrong chương Polime một cách nhanh nhất, thuận lợi nhất thì việc xác địnhphương pháp giải toán chương polime là một việc làm hết sức cần thiết nhưngkhông làm cho bài toán khô cứng, hàn lâm mà sinh động, tươi mới với nhữngkiến thức về Polime và vật liệu polime mang đầy hơi thở cuộc sống

Với suy nghĩ như vậy, tôi quyết định nghiên cứu đề tài "Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệu polime cho học sinh trường THPT Mường Tè" nhằm đổi mới phương pháp dạy học giúp học sinh

vừa nắm được phương pháp giải một số bài toán về polime một cách nhanh, dễhiểu, dễ vận dụng, tránh được những sai lầm thường gặp và vừa nắm được đặcđiểm, ứng dụng, tính chất của vật liệu polime để nâng cao kết quả học tập trongcác kì thi

1.2 Mục đích của việc thực hiện sáng kiến

Đối với học sinh: Nhằm giúp học sinh nâng cao khả năng hệ thống hóa

kiến thức về phương pháp giải một số bài tập toán trong chương Polime tránhđược việc học máy móc hay bỏ qua kiến thức phần này Đồng thời giúp học sinhchủ động tiếp thu kiến thức hóa học sâu hơn, chắc chắn hơn trong học tập cũngnhư trong thực tiễn để kích thích tư duy của học sinh

Về phía giáo viên: Giáo viên có phương pháp giảng dạy phù hợp góp phần

nâng cao chất lượng giáo dục

2 Phạm vi triển khai thực hiện

Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên tôi chỉ nghiên cứu đề tài này trên cơ

sở dạy học chương Polime và vật liệu polime trong chương trình Hóa học 12 ởtrường THPT Mường Tè

3 Mô tả sáng kiến

3.1 Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến

3.1.1 Hiện trạng trước khi áp dụng giải pháp mới

Trong quá trình giảng dạy môn Hóa ở trường Trung học phổ thông (THPT),đặc biệt là quá trình ôn luyện cho học sinh ở kì thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳngcác năm vừa qua, tôi nhận thấy việc giải bài tập phần polime theo phương pháptruyền thống mất nhiều thời gian về việc viết phương trình phản ứng, lập và giảiphương trình theo từng phương trình phản ứng mà không chú ý đến cả quá trìnhphản ứng trong chuỗi phản ứng điều chế polime, ứng dụng các chuỗi phản ứngcũng như công dụng của polime Học sinh thường có thói quen viết và tính theophương trình phản ứng nên ít nhanh nhạy với bài toán dạng trắc nghiệm Đặcbiệt là sau khi học sinh học xong chương Polime và vật liệu polime nhưng vẫnchưa hiểu được sâu và rõ ràng về đặc điểm, lịch sử, tính chất, ứng dụng của cácvật liệu hàng ngày hay sử dụng có liên quan đến polime

3.1.2 Thuận lợi

Chương Polime và vật liệu polime nằm ở phần cuối của chương trình hóahọc hữu cơ trong sách giáo khoa Hóa học 12 Các phương trình điều chế rapolime và vật liệu polime học sinh đã được học ở lớp 11 và các chương trướccủa lớp 12 Các khái niệm cơ bản và khó trong chương này đều đã được học vànghiên cứu nên việc giải bài tập chương này sẽ dễ dàng hơn Bên cạnh đó việcgiải toán về polime theo phương pháp truyền thống rèn luyện cho học sinh kĩnăng viết phương trình của phản ứng hóa học

3.1.3 Khó khăn

Polime và vật liệu polime là một chương hay, gần gũi trong đời sống hàngngày nhưng nhiều học sinh lớp 12 ở trường THPT không chú ý đến phần giải bàitập toán về polime do nguồn tài liệu tham khảo ít, đồng thời số lượng câu hỏitrong cấu trúc đề thi Đại học, Cao đẳng ít thậm chí một số đề thi còn không đềcập tới Vì vậy học sinh chủ quan và dễ bỏ qua kiến thức phần này Việc giảitoán về polime theo phương pháp truyền thống rèn luyện cho học sinh kĩ năngviết và tính toán theo phương trình của phản ứng hóa học nhưng việc này gâytốn thời gian trong việc giải các bài tập trắc nghiệm.

3.1.4 Nguyên nhân của thực trạng

Thực trạng trên là do một số nguyên nhân cơ bản sau:

Nguyên nhân khách quan: dung lượng kiến thức chính trong các tiết học

còn tương đối dài nên việc dành thời gian cho phần giới thiệu thêm về tính chất,lịch sử, ứng dụng trong thực tiễn của vật liệu polime là khó

Nguyên nhân chủ quan: Do tâm lí của giáo viên còn mải chú ý vào kiến thức

trọng tâm của bài học nên giáo viên chưa chú trọng giáo dục học sinh rút ra phươngpháp giải cho từng dạng bài cụ thể Còn về phía học sinh: do các em còn thấy hóahọc là một môn học khó, không có hứng thú học tập nên cảm thấy chán nản

Sở dĩ dẫn tới thực tế trên là do không phải mọi giáo viên đều có phươngpháp giải toán phù hợp phần polime và vật liệu polime Tuy nhiên: phương phápgiải toán và giới thiệu kiến thức lí thuyết mới phần polime và vật liệu polime thếnào hiệu quả và tạo hứng thú học tập cho học sinh, đòi hỏi giáo viên hóa học phải

có kiến thức hóa học vững vàng và không ngừng đổi mới phương pháp dạy học

3.2 Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến

3.2.1 Tính mới của đề tài

Phương pháp giải một số bài tập Hóa học trong chương Polime và vật liệupolime giúp học sinh ôn tập, luyện tập và vận dụng kiến thức vào việc giải các bàitập trong chương Polime một cách nhanh chóng thuận lợi, đặc biệt là việc xâydựng bài toán polime giúp người đọc chủ động lĩnh hội kiến thức mới liên quan

đến thực tiễn một cách tự nhiên mà không làm cho bài toán khô cứng, hàn lâm 3.2.2 Biện pháp thực hiện

Mỗi giáo viên để chuẩn bị cho một tiết dạy được đảm bảo thì trong khâusoạn bài ngoài việc nghiên cứu kĩ sách giáo khoa và sách chuẩn kiến thức kĩnăng giáo viên cần chuẩn bị các kiến thức khác liên quan tới bài giảng sao chophù hợp với nội dung bài dạy Cần xây dựng hệ thống câu hỏi, bài tập rõ ràng,chuẩn xác, có hệ thống câu hỏi gợi mở sao cho tất cả các đối tượng học sinh đềutham gia vào quá trình học giúp học sinh chủ động lĩnh hội kiến thức, rèn luyện

kĩ năng một cách có hiệu quả

Biện pháp lồng ghép kiến thức trong các bài giảng và là biện pháp cơ bản,quan trọng để giáo dục cho học sinh Phương pháp giải một số bài tập Hóa họctrong chương Polime và vật liệu polime Cụ thể là theo trình tự sau:

+ Nghiên cứu tổng quan về polime và vật liệu polime trong khuôn khổchương trình sau đó đưa ra một số thông tin, kiến thức mới mà sách giáo khoakhông đề cập tới về phần vật liệu polime ngay trong đề bài

+ Phân loại một số dạng bài tập thường gặp

+ Đề xuất phương pháp chung và hướng dẫn giải chi tiết một số dạng bài tập.+ Ứng dụng vào dạy học thực tiễn ở nhà trường

3.2.2.1 Các bước giải bài tập

Bước 1: Xác định giả thiết đề bài, xác định kiến thức mới có thể tiếp nhậnđược thông qua đề bài Viết phương trình hóa học của phản ứng tạo thànhpolime hoặc sơ đồ của quá trình tạo thành polime

Bước 2: Biểu diễn các đại lượng theo phản ứng hoặc sơ đồ phản ứng

Bước 3: Tính toán theo yêu cầu của bài toán Trong nhiều trường hợp, có thể

áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng để giải nhanh bài toán

3.2.2.2 Một số dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải

* Dạng 1: Tìm hệ số trùng hợp, số lượng mắt xích, tỉ lệ mắt xích (matxich) của polime.

Phương trình điều chế polime dạng tổng quát: n A → (-A-)n

- Hệ số trùng hợp ( độ polime hóa): polime

matxich

M n M

=

- Số lượng mắt xích trong một lượng hỗn hợp polime

- Bước 1: Viết công thức polime ban đầu A.

- Bước 2: Gọi ẩn là số lượng mắt xích hoặc tỉ lệ mắt xích đã phản ứng trong A

- Bước 3: Viết công thức của polime B tạo thành

- Bước 4: Lập công thức tính thành phần % về khối lượng của nguyên tốtrong B Từ đó suy ra ẩn cần tìm

Cách 2: Dựa vào tỉ lệ phản ứng hóa học mà polime tạo thành

Ví dụ 1: PVC - poli(vinylclorua) là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi

để làm lớp phủ cho sàn nhà, cửa sổ, cửa ra vào, dây cáp điện, đường ống và làmbao bì Tính số mắt xích trung bình của PVC biết phân tử khối trung bình củaPVC là 1250000 là:

Hướng dẫn:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp

thêm: PVC - poli(vinylclorua) là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi để làm

lớp phủ cho sàn nhà, cửa sổ, cửa ra vào, dây cáp điện, đường ống và làm bao bì Hướng dẫn giải:

Công thức của PVC là: (-CH2-CHCl-)n .Số mắt xích trung bình của PVC là:

1250000

20000 62,5

Đáp án A

Ví dụ 2: Tính số mắt xích trung bình của xenlulozơ có trong sợi đay biết

phân tử khối trung bình của xenlulozơ là 1620 000 là:

A 20000 B 10000 C 15000 D 30000

Hướng dẫn:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp

thêm: xenlulozơ có trong sợi đay.

Ví dụ 3: Phân tử khối trung bình của poli(hexametylen-ađipamit) để chế

tạo tơ nilon -6,6 là 30000, của cao su tự nhiên là 105000 Số mắt xích (trị số n)trung bình của mỗi loại polime trên là:

Công thức của cao su tự nhiên là: (-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n

Số mắt xích trung bình của cao su tự nhiên là: 105000 1154

68

Đáp án A

Ví dụ 4: Một đoạn tơ enang (tức nilon -7) có khố lượng là 4216,4 mg Số

mắt xích của đoạn tơ đó là:

A 200.1020 B 199.1020 C 1022 D Kết quả khác

Hướng dẫn giải:

Công thức của một đoạn tơ enang (tức nilon -7) là: (-NH[CH2]6CO-)n

Số mắt xích của đoạn tơ đó là:

3

4216, 4.10

.6,02.10 1,99864.10 127

−

Đáp án A

Ví dụ 5: Poli(metymetacrylat) là loại chất nhựa dẻo, rất bền, cứng, trong

suốt hay còn gọi là thủy tinh hữu cơ hay plexiglas Plexiglas không bị vỡ vụnkhi va chạm và bền với nhiệt, nó cũng bền với nước, xăng, bazơ, ancol nhưng bịhòa tan trong benzen và đồng dẳng, este, xeton Phân tử khối của plexiglas cóthể lên tới 5.106 Số mắt xích của plexiglas đó là:

Hướng dẫn:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp:

Poli(metymetacrylat) là loại chất nhựa dẻo, rất bền, cứng, trong suốt hay còn gọi là thủy tinh hữu cơ hay plexiglas Plexiglas không bị vỡ vụn khi va chạm và bền với nhiệt, nó cũng bền với nước, xăng, bazơ, ancol nhưng bị hòa tan trong benzen và đồng dẳng, este, xeton.

Công thức của Poli(metymetacrylat) là:

Số mắt xích của đoạn tơ đó là: 5.106 50000

100

Đáp án C

Ví dụ 6: Trùng hợp hoàn toàn 6,25 gam vinyl clorua được m gam PVC Số

mắt xích -CH2-CHCl- có trong m gam PVC nói trên là:

A 6,02.1023 B 6,02.1020 C 6,02.1021 D 6,02.1022

Hướng dẫn giải:

Trùng hợp hoàn toàn 6,25 gam vinyl clorua được 6,25 gam PVC

Số mắt xích -CH2-CHCl- có trong m gam PVC nói trên là:

6, 25 6,02.10 6, 02.10 62,5

Đáp án D

Ví dụ 7: CPVC - Chlorinated polyVinyl Chloride là một loại polime được

phát triển từ năm 1958 trên cơ sở phản ứng clo hóa PVC, nâng hàm lượng clo từ56,7% (PVC) lên cao hơn nhằm cải thiện khả năng chịu nhiệt, kháng cháy và độbền cơ học của CPVC đối với môi trường Đặc biệt là những tác nhân ăn mònnhư các dung dịch axit mạnh, kiềm mạnh, muối và chất oxi hóa Clo hóa PVCđược một loại tơ Clorin chứa 66,18% clo Hỏi trung bình một phân tử clo tácdụng với bao nhiêu mắt xích PVC?

Hướng dẫn:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp

thêm: CPVC - Chlorinated polyVinyl Chloride là một loại polime được phát triển từ năm 1958 trên cơ sở phản ứng clo hóa PVC, nâng hàm lượng clo từ 56,7% (PVC) lên cao hơn nhằm cải thiện khả năng chịu nhiệt, kháng cháy và độ bền cơ học của CPVC đối với môi trường Đặc biệt là những tác nhân ăn mòn như các dung dịch axit mạnh, kiềm mạnh, muối và chất oxi hóa.

Phản ứng clo hóa PVC thực chất là phản ứng thế clo vào PVC Gọi số mắtxích của PVC đã kết hợp với clo là x Ta có :

Ví dụ 8: Lưu hóa là quá trình phản ứng hóa học mà qua đó cao su chuyển

từ trạng thái mạch thảng sang trạng thái không gian ba chiều Sự lưu hóa làmcho cao su bền hơn, dai hơn nên cải thiện được tính chất của cao su sản phẩm.Cao su lưu hóa chứa 2% lưu huỳnh, khoảng bao nhiêu mắt xích isopren có mộtcầu nối đisunfua -S-S- ? Giải thiết rằng S đã thay thế cho H ở metylen trongmạch cao su

Hướng dẫn:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp

thêm: Lưu hóa là quá trình phản ứng hóa học mà qua đó cao su chuyển từ trạng thái mạch thảng sang trạng thái không gian ba chiều Sự lưu hóa làm cho cao

su bền hơn, dai hơn nên cải thiện được tính chất của cao su sản phẩm

Ví dụ 9: Cao su buna-S (SBR) là loại cao su tổng hợp được sử dụng nhiều

nhất chiếm hơn 45% tổng lượng cao su tiêu thụ trên toàn cầu Nhìn chung cao subuna S tương tự cau su thiên nhên nhưng một số tính chất vật lí và cơ học của nókém hơn như độ bền kém, độ co giãn dài, độ tưng nảy và sự trễ đàn hồi Để cảithiện tính chất cơ lí, nhiều loại cao su buna s được sản xuất dựa trên sự thay đổi

tỉ lệ của buta-1,3-đien và stiren Khi cho một loại cao su buna -S tác dụng vớiBrom (tan trong dung dịch CCl4) người ta nhận thấy cứ 1,05 gam cao su buna Sphản ứng vừa hết với 0,8 gam Br2 trong CCl4 Tỷ lệ mắt xích của buta-1,3-đien

và stiren trong loại cao su đã cho là:

Hướng dẫn giải:

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm thông tin mới mà đề bài đã cung cấp

thêm: Cao su buna-S (SBR) là loại cao su tổng hợp được sử dụng nhiều nhất chiếm hơn 45% tổng lượng cao su tiêu thụ trên toàn cầu Nhìn chung cao su buna S tương tự cau su thiên nhên nhưng một số tính chất vật lí và cơ học của

nó kém hơn như độ bền kém, độ co giãn dài, độ tưng nảy và sự trễ đàn hồi Để

cải thiện tính chất cơ lí, nhiều loại cao su buna s được sản xuất dựa trên sự thay đổi tỉ lệ của buta-1,3-đien và stiren.

Ví dụ 10: Khi đốt cháy hoàn hoàn toàn một lượng polime đồng trùng hợp

buta-1,3-đien và acrilonitrin với lượng oxi vừa đủ thấy tạo thành một hỗn hợpkhí ở nhiệt độ và áp suất xác định chứa 57,69% CO2 về thể tích Tỉ lệ số mắtxích buta-1,3-đien và acrilonitrin trong polime trên là:

+

+

11,55 3 3,83 1

= n(monome phản ứng)/nmonome ban đầu .100%

mSản phẩm thực tế = mSản phẩm lí thuyết Hphản ứng

Ví dụ 1: Thực hiện phản ứng trùng hợp 25 gam vinyl clorua thu được hỗn

hợp X Lượng hỗn hợp này có khả năng làm mất màu 80 ml dung dịch Brom1,0M Hiệu suất của phản ứng trùng hợp là:

Hướng dẫn giải:

Số mol của Br là: nBr2 = 1,0 0,08 = 0,08 (mol)

Số mol của vinyl clorua là: 25 0, 4

Ví dụ 2: Thủy phân 86,0 gam poli(vinyl axetat) để điều chế poli(vinyl ancol)

thu được 48,2 gam polime % khối lượng của polime chưa bị thủy phân là:

Ví dụ 3: Tiến hành tổng hợp PVC bằng cách đun nóng 37,5 gam vinyl

clorua với một lượng nhỏ (0,3-0,7%) chất xúc tác benzoyl peoxit Cho toàn bộhỗn hợp sau phản ứng (đã loại hết xúc tác) vào 2,0 lit dung dịch Br2 0,1M; sau