SKKN:sơ đồ tư duy trong dạy học hóa 10

áp dung phần mềm bản đồ tư duy để soạn giảng, hướng dẫn học sinh chương halogen hóa học lớp 10 lí do chọn đề tài áp dụng trong giảng dạy một số tiết trong chương halogen Khảo sát học sinh Sản phẩm thực tế HS vẽ sơ đồ tư duy

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TOÁN CỘNG HIDRO VÀO HIDROCACBON KHÔNG NO

Họ và tên giáo viên: TRẦN THANH QUYÊN

Đơn vị công tác : TRƯỜNG THPT SỐ 2 HUYỆN BẮC HÀ

Năm học: 2015 - 2016

1 Bảng tóm tắt một số công thức giải nhanh bài tập cộng hidro vào

Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Phương pháp kiểm tra trắc nghiệm khách quan là một hình thức kiểm tra đãđược sử dụng rộng rãi trong nhiều môn học của nước ta hiện nay Đây là mộtphương thức lường kiến thức một cách toàn diện Với hệ thống câu hỏi đa dạng

và nhiều lựa chọn kết quả do vậy sẽ tránh được hiện tượng học tủ, học lệch củahọc sinh, tránh được hiện tượng tiêu cực trong kiểm tra, thi cử

Tuy nhiên đa số học sinh còn chưa quen với cách giải nhanh gọn của một bàitoán hóa học trắc nghiệm trong thời gian ngắn Trong quá trình giảng dạy mônhóa học tôi nhận thấy khả năng giải bài toán hóa học của các em học sinh cònhạn chế, đặc biệt là bài toán hóa học hữu cơ vì phản ứng của hóa hữu cơ thườngxảy ra theo nhiều chiều hướng, phản ứng có thể xảy ra hoàn toàn hoặc khônghoàn toàn Trong đó, giải dạng bài tập phản ứng cộng hidro vào hidrocacbonkhông no học sinh thường khó xác định sản phẩm của phản ứng đã xảy ra; sốmol các chất tham gia phản ứng; lời giải rất dài dòng và phải đặt rất nhiều ẩn số

do vậy gặp khó khăn về mặt tính toán

Để giúp các em học sinh có thể giải nhanh dạng bài này tôi đã chọn đề tài:

“Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài toán cộng hidro vào hidrocacbon không no”

3 Đối tượng nghiên cứu

Học sinh lớp 11A1,2 trường THPT số 2 Bắc Hà

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu sách giáo khoa, sách bài tập, bộ đề thi tuyểnsinh cao đẳng – đại học, lấy nội dung các lí thuyết về hóa học hữu cơ (phản ứngcộng hidro vào hidroccbon không no)

- Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải nhanh bài tập hóa học

5 Phạm vi, kế hoạch nghiên cứu

Nghiên cứu trong thời gian 4 tháng bắt đầu từ tháng 1 năm 2016 đếntháng 04 năm 2016 tại trường THPT số 2 Bắc Hà

Phần II NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Ta có dạng bài tập cộng hidro vào hidrocacbon không no khi phân tích đề bài

ta nhận thấy: Hỗn hợp khí X (Hidrocacbon không no và hidro) điều kiện xúc tác,nhiệt độ Sản phẩm tạo thành hỗn hợp khí Y (ankan, hidrocacbon không no dư,hidro dư) Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp,hiđrocacbon không no cộng hiđro vào liên kết π(là liên kết kém bền hơn).

1 Phương trình hoá học của phản ứng tổng quát

CnH2n+2-2k + kH2 → 0

xuc tac

t CnH2n+2

(k là số liên kết π trong phân tử; anken k=1, ankin k=2)

Tuỳ vào hiệu suất của phản ứng mà hỗn hợp Y có hiđrocacbon không no dưhoặc hiđro dư hoặc cả hai còn dư

Dựa vào phản ứng tổng quát ta thấy:

- Trong phản ứng cộng H2, số mol khí sau phản ứng luôn giảm (nY < nX) vàchính bằng số mol khí H2 phản ứng: n H2 =n X −n Y

- Theo định luật bảo toàn khối lượng thì khối lượng hỗn hợp X bằng khối lượnghỗn hợp Y (mX = mY)

- Hai hỗn hợp X và Y chứa cùng số mol C và H nên

+ Khi đốt cháy hỗn hợp X hay hỗn hợp Y đều cho ta các kết quả sau

Do đó thay vì tính toán trên hỗn hợp Y (thường phức tạp hơn trên hỗn hợp X)

ta có thể dùng phản ứng đốt cháy hỗn hợp X để tính số mol các chất như:

2 pu 2 2

O CO H O

n , n , n .

+ Số mol hiđrocacbon trong X bằng số mol hiđrocacbon trong Y: nhhX = nhhY

2 Trường hợp hiđrocacbon không no trong X là anken

- Ta có sơ đồ:

Hỗn hợp khí X 2

2

( n n)

anken C H H

( ) ( )

n n

n n

ankan sp C H anken du C H

3 Trường hợp hiđrocacbon không no trong X là ankin

Ankin cộng H2 thường cho ta hai sản phẩm:

Ta có sơ đồ:

Phương trình hoá học của phản ứng :

CnH2n-2 + 2H2 → 0

xuc tac

t CnH2n+2Đặt nC Hn 2n-2 = a; n = bH2

Dựa vào Pt: nC H n 2n du = a - b / 2⇒nY =nC H n 2n+2 +nC H n 2n-2 du = a→ n ankin X( ) =n Y

Ankin dư: a-(x+y) mol

Hidro dư : b - (x +2y)

Nếu xúc tác là Ni,to cả anken và ankin phản ứng

Nếu xúc tác là Pd/PbCO3 chỉ có ankin phản ứng

n M

d

n M

= = < 1→n H pu2 =n X −n Y ≠n ankinpu

II THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ

Để thực hiên tốt các nghị quyết của Đảng “Đổi mới căn bản, toàn diện giáodục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiệnkinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” TrườngTHPT số 2 huyện Bắc Hà chú trọng nâng cao chất lượng các môn học Trongquá trình giảng dạy môn Hóa học lớp 11, tôi nhận thấy học sinh giải các bài toánhóa hữu cơ các em thường các lỗi cơ bản:

- Không viết được phương trình phản ứng, cân bằng phương trình sai dẫn tớigiải sai;

- Xác định sai số mol các chất tham gia phản ứng;

- Xác định sai yêu cầu của đề bài tập do đó áp dụng công thức sai dẫn tới giảisai;

- Tốn nhiều thời gian dành giải bài tập mà hiện nay hình thức thi và kiểm tracủa môn hóa học chủ yếu là trắc nghiệm do vậy thời gian giành cho môt bài tập

Họ và tên (Nhóm 2)

Điểm kiểm tra lần 2

19 Hoàng Hoài Nam 4 19 Vũ Thị Hồng Ly 4,5

29 Nguyễn Thị Tuyết 4.3 29 Nguyễn Thị Minh Thư 6.5

Điểm/Nhóm Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém

SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% SL TL% 11A1 0 0 6 17,14 14 40.00 15 42.86 0 0 11A2 0 0 4 11.76 8 23.53 22 64.70 0 0

2 Nguyên nhân

- Học sinh lớp 11 (lớp 11A1 là lớp chọn) mới bắt đầu học hóa học hữu cơ

nên các kĩ năng giải bài tập hữu cơ còn chưa thực sự quen thuộc với các emhọc sinh;

- Kĩ năng làm bài tập trắc nghiệm chưa thực sự thành thục Kĩ năng đọc

và phân tích các dữ kiện đề bài còn yếu;

- Khả năng viết phương trình hóa học còn yếu đặc biệt là các phươngtrình có nhiều loại sản phẩm như hóa hữu cơ;

- Khả năng tính toán hóa học còn các em còn yếu Trong các phương trình

có nhiều ẩn số các em thường bị nhầm lẫn giữa các ẩn số

II GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

1 Bảng tóm tắt một số công thức giải nhanh bài tập cộng hidro vào hidrocacbon không no

Với cơ sở lí thuyết đã trình bày để các em học sinh có thể nhớ được tất cảcác bước trình bày, biểu thức đối với học sinh là rất khó Vì vậy tôi đã tóm tắttrong bảng để học sinh để có thể hoàn thành dạng bài tập một cách nhanh hơn.Khi phân tích các dữ kiện đề bài học sinh có thể sử dụng nhanh các công thức

để giải nhanh bài tập

Dạng toán Hh X (anken a mol+H2 b

mol)xuctac t,o→hhY CnH2n+2

+ TH 1: Hết CnH2n-2, dư H2 (2a < b)→n H X2( ) = n Y

+ TH 2: Hết H2, dư CnH2n(a>b)→ n anken X( )= n Y

+ TH 2: Hết H2, dư CnH2n-2(2a > b)→n ankin X( ) =n Y

+ TH 3: Cả 2 đều hết (a=b)→n H X2( )=n anken X( ) =n Y

+ TH 3: Cả 2 đều hết (a= b)→n H X2( )=n ankin X( )=n Y

nY = a + b - x

Anken (CnH2n): x molAnkan (CnH2n+2): y molAnkin dư: a-(x+y) molHidro dư : b - (x +2y)

n M

d

n M

a) Dạng 1 Xác định số hidrocacbon tham gia phản ứng cộng hidro thu đượcankan cho trước

GV: Hướng dẫn HS xác định

được dạng bài tập từ đó đưa ra

phương pháp giải dạng bài tập

Yêu cầu HS cùng làm bài tập

GV: Yêu cầu HS giải bài tập ví

dụ theo từng bước

Ví dụ áp dụng

Hidro oxi hóa hoàn toàn

ankadien X thu được

2-metylpentan Hãy cho biết có

bao nhiêu chất phù hợp với X

HS: giải bài tập

a) Dạng 1 Xác định số hidrocacbon tham giaphản ứng cộng hidro thu được ankan chotrước

Bước 1 Viết công thức cấu tạo ankan tạothành trong sản phẩm

Bước 2 Viết các hidrocacon không no thỏamãn yêu cầu của đề bài

Bước 3 Xác định loại mạch thỏa mãn điềukiện đề bài

Bước 4 Với mỗi loại hidrocbon thỏa mãn,viết các công thức cấu tạo có thể có

Ví dụ áp dụng

Hidro oxi hóa hoàn toàn ankadien X thuđược 2- metylpentan Hãy cho biết có baonhiêu chất phù hợp với X

dạng bài tập từ đó đưa ra phương pháp

giải dạng bài tập Yêu cầu HS cùng

làm bài tập

Bước 1 Đổi số liệu bài toán về đơn vị

mol

Bươc 2 Tính số mol các chất tham

gia, tạo thành theo lí thuyết và thực tế

Bước 3 Xác định hiệu xuất được tính

theo chất nào Với chất tham gia hiệu

suất được tính theo chất hết trước nếu

phản ứng xảy ra hoàn toàn (chất hết

luonglithuyetA luonglithuyetB H

HS : Xác định các bước giải bài tập

GV: Yêu cầu HS giải bài tập ví dụ

Bước 1 Đổi số liệu bài toán về dơn vịmol

Bươc 2 Tính số mol các chất tham giatạo thành theo lí thuyết và thực tế

Bước 3 Xác định hiệu xuất được tínhtheo chất nào Với chất tham gia hiệusuất được tính theo chất hết trước nếuphản ứng xảy ra hoàn toàn (chất hếttrước là chất có tỉ lệ số mol chất/ hệ số

luonglithuyetA luonglithuyetB H

Cho 3,36 lít hỗn hợp A qua bình đựng

Ni nung nóng thu được hỗn hợp B

(các pư xảy ra hoàn toàn) Đốt cháy

HS: Hoàn thành bài tập theo nhóm

Bước 1 Đổi số liệu bài toán về đơn vị

mol

Bươc 2 Tính số mol các chất tham gia

tạo thành theo lí thuyết và thực tế

nA = 0,15 mol, nH2O = 0,3 mol,

nCO2 = 0,3 mol

Bước 3 Xác định hiệu xuất được tính

theo chất nào Với chất tham gia hiêu

suất được tính theo chất hết trước nếu

phản ứng xảy ra hoàn toàn (chất hết

trước là chất có tỉ lệ số mol chất/ hệ số

là nhỏ nhất)

Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta

thấy lượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt

A hay B đều bằng nhau

và 5,4 g nước Thành phần phần trămtheo thể tích của H2 trong hỗn hợp Alà:

n = n - n = 0,3 - 0,25 = 0,05 mol

2 H

dạng bài tập từ đó đưa ra phương

c) Dạng 3 Tìm công thức phân tử củahidrocacbon không no tham gia phản

pháp giải dạng bài tập Yêu cầu HS

cùng làm bài tập

HS: Hoàn thành bài tập theo nhóm

Ví dụ áp dụng

Cho hỗn hợp X gồm 1 anken và

H2 có =3,33 Cho X qua Ni nung

nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn

toàn thu được hỗn hợp Y có = 4

Tìm công thức phân tử của anken

X

X

X Y

Y Y

n M

d

n M

Bươc 2 Phương trình hoá học của phản ứng tổng quát

n

=

Bước 4 Dựa vào phương trình hoặc sơ

đồ xác định công thức cấu tạo

Ví dụ áp dụng Cho hỗn hợp X gồm 1 anken và

H2 có =3,33 Cho X qua Ni nung nóng,đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thuđược hỗn hợp Y có = 4 Tìm công thứcphân tử của anken

A C2H4 B C3H6

C C4H8 D C5H10Bài giải

Ta có: MX = 3,33.4 = 13,32

MY = 4.4 = 16Giả sử số mol hỗn hợp X bằng 1 mol

npu = nX - nY = nanken = nankan sinh ra = 1 0,8325 = 0,1625 (mol)

-nX – nanken = 1 – 0,1625 = 0,8325 (mol)

/

13.32 16

X

X

X Y

Y Y

n M d

n M

= = = nên nX= 0.8325 ny

nanken =1- 0.8325= 0.1675 molGọi công thức anken là CaH2a (a≥ 2)Khối lượng hỗn hợp X : 12a.0.1675 +0.8325.2=13.32 Giải pt được a = 5 Vậy công thức phân tử anken là: C5H10

=> Chọn D

d) Dạng 4 Tính lượng chất tham gia hoặc tạo thành

GV: Hướng dẫn HS xác định được

dạng bài tập từ đó đưa ra phương

pháp giải dạng bài tập Yêu cầu HS

cùng làm bài tập

HS: Hoàn thành bài tập theo nhóm

Ví dụ áp dụng

Hỗn hợp khí X chứa H2 và hai

anken kế tiếp nhau trong dãy đồng

đẳng Tỉ khối của X đối với H2 là

8,4 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc

tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y

không làm mất màu nước brom và

có tỉ khối đối với H2 là 12 Công

thức phân tử của hai anken và phần

trăm thể tích của H2 trong X là :

Bước 3 Viết phương trình phản ứng hoặc

sơ đồ phản ứng

Bước 4 Dựa vào phương trình hoặc sơ đồxác định lượng chất tham gia hoặc tạothành chú ý hiệu suất phản ứng

Ví dụ áp dụng Hỗn hợp khí X chứa H2 và hai anken

kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng Tỉ khốicủa X đối với H2 là 8,4 Đun nóng nhẹ X

có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗnhợp Y không làm mất màu nước brom và

có tỉ khối đối với H2 là 12 Công thứcphân tử của hai anken và phần trăm thểtích của H2 trong X là :

Tự chọn lượng chất, chọn số mol hỗnhợp X là 1 mol (nX = 1 mol)

Bước 4 Dựa vào phương trình

hoặc sơ đồ xác định lượng chất

tham gia hoặc tạo thành chú ý hiệu

⇒n2 anken = 1- 0,7=0,3 mol Dựa vào khối lượng hỗn hợp X:

Bài tập 1 Hidro hóa hoàn toàn một hidrocacbon không no mạch hở X thu

được isopentan Các công thức thức cấu tạo có thể có của X

Bài giải

Công thức cấu tạo của isopentan: CH3 - CH(CH3) - CH2 - CH3

Các công thức hidrocacbon không no mạch hở X

Chứa cả liên kết đôi và ba CH2 = C(CH3) - C ≡ CH

Vậy có 7 công thức cấu tạo Đáp án C

Bài tập 2 Hidro oxi hóa hoàn toàn ankadien X thu được 2- metylbutan Hãy

cho biết có bao nhiêu chất phù hợp với X

CH3 - C(CH3) = C = CH2

Vậy đáp án B

b) Dạng 2 Xác định hiệu suất của phản ứng cộng hidro vào hidrocacbonkhông no

Bài tập 1 Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75 Dẫn

X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5 Hiệu suấtcủa phản ứng hiđro hoá là :

n M d

n M

vì X Y/ X X

Y Y

n M d

n M

Bài giải

Xét hốn hợp X : MX = 7.5 2 = 2 2 4

2 4 2

2 4 2

n M

n M

n M d

n M

Dựa vào công thức

Bài tập 1 Hỗn hợp khí X chứa H2 và một anken Tỉ khối của X đối với H2 là

9 Đun nóng nhẹ X có mặt xúc tác Ni thì nó biến thành hỗn hợp Y không làmmất màu nước brom và có tỉ khối đối với H2 là 15 Công thức phân tử của ankenlà

số mol này sẽ bị triệt tiêu trong quá trình giải Vì vậy ta tự chọn lượng chất

Để bài toán trở nên đơn giản khi tính toán, ta chọn số mol hỗn hợp X là 1mol (nX = 1 mol)⇒mX = 18g

n M d

n M

n M d

n M

H pu X Y

n =n −n ⇒ nH2 phan ung = 1 - 0,6 = 0,4 mol

Theo pt nankin (X) = 1nH2 phan ung × 0,4 = 0,2 mol

2

1 2

n M d

n M

Dựa vào [2] ⇒ nH2 phan ung = 1 - 0,4 = 0,6 mol Vậy A không thể là anken vì

nanken = n hiđro pư =0,6 mol (vô lý) ⇒loại C, D

Ta thấy phương án A, B đều có CTPT có dạng CnH2n-2 Với công thức này thì

nA (X) =

2 phan ung H

1

n × 0,6 = 0,3 mol2

12

= ⇒nH2(A) = 1- 0,3 = 0,7 molDựa vào khối lượng hỗn hợp X: (14n - 2)× 0,3 + 2× 0,7 = 9,2

→ n = 2 → CTPT: C2H2 Chọn B

d) Dạng 4 Tính lượng chất tham gia hoặc tạo thành

Bài tập 1 Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol Lấy một lượng hỗnhợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6,

C2H2 và H2 Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H2 là 8 Thể tích O2(đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là:

Gọi số mol mỗi chất trong X là a: 26a + 2a = 14 → a = 0,5 mol

Theo định luật bảo toàn nguyên tố C và H Số mol O2 dùng để đốt Y cũngbằng số mol O2 dùng để đốt X:

C + O2 t0

→ CO24H + O2 t0

có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra Tỉ khối của Z so với H2 là 10,08 Giá trịcủa m là?

A 0,75 mol B 0,30 mol C 0,10 mol D 0,60 mol

⇒n H 2phan ung = 0,4 - 0,3 = 0,1mol Chọn C

Bài tập 4 Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,06 mol C2H2 và 0,04 mol H2 vớixúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y Dẫn toàn bộ hỗn hợp Y lội

từ từ qua bình đựng dung dịch brom (dư) thì còn lại 0,448 lít hỗn hợp khí Z (ởđktc) có tỉ khối so với O2 là 0,5 Khối lượng bình dung dịch brom tăng là:

A 1,04 gam B 1,20 gam C 1,64 gam.D 1,32 gam

C 2 H 4 , C 2 H 2 d ,

C2H6, H2 d

mb×nh = mC

2 H 2 d + mC2H4Theo định luật bảo toàn khối lượng: mX = mY = Δmtang + mZ

hidrocacbon có trong X là:

A 5,6 lít B 4,48 lít C 6,72 lít D 8,96 lít

Bài giải

Dựa vào đề bài và công thứcn hidrocacbonkhongnoX =n hidrocacbonkhongnoY

⇒Vhiđrocacbon (Y) = Vhiđrocacbon (X) = 6,72 lít Chọn C

Bài tập 6 Cho 4,48 lít hỗn hợp khí X gồm CH4, C2H2, C2H4, C3H6, C3H8 và Vlít khí H2 qua xúc tác Niken nung nóng đến phản ứng hoàn toàn Sau phản ứng

ta thu được 5,20 lít hỗn hợp khí Y Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện Thể tíchkhí H2 trong Y là

A 0,72 lít B 4,48 lít C 9,68 lít D 5,20 lít

Bài giải

Dựa vào công thức n hidrocacbonkhongnoX =n hidrocacbonkhongnoY

nênVhiđrocacbon (Y) = Vhiđrocacbon (X) = 4,48 lít

⇒Thể tích H2 trong Y là: 5,2 - 4,48=0,72 lít Chọn A

Bài tâp 7 Cho 22,4 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CH4, C2H4, C2H2 và H2 có tỉkhối đối với H2 là 7,3 đi chậm qua ống sứ đựng bột Niken nung nóng ta thuđược hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H2 là 73/6 Số mol H2 đã tham gia phảnứng là

A 0,5 mol B 0,4 mol C 0,2 mol D 0,6 mol

Bài giải