Phân dạng các bài tập về amin

Đặc biệt, với bài thi trắc nghiệm, các câu hỏi rất đa dạng và phong phú, việc xác định dạng bài tập để đưa ra cách giải phù hợp lại khó khăn hơn cho học sinh, từ đó học sinh không tự giá

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phối hợp các phương pháp sau : 1

4.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí thuyết 1

4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1

PHẦN 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2

I Cơ sở lí thuyết 2

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến 4

III Sáng kiến phân dạng các bài tập về amin 4

Dạng 1 Cách viết công thức cấu tạo các đồng phân 5

Dạng 2 Phản ứng cháy của amin 7

Dạng 3 Phản ứng của amin với axit 9

Dạng 4 So sánh tính bazơ của các amin 10

Dạng 5 Phản ứng thế vào vòng benzen của amin thơm 11

Dạng 6 Phản ứng với axit nitrơ 12

Dạng 7 Bài tập về muối của amin 13

Dạng 8 Bài tập tổng hợp về amin 14

IV Hiệu quả của sáng kiến 15

PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 19

1 Kết luận 19

2 Kiến nghị 19

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong thực tế dạy học, Học sinh thường cảm thấy khó khăn trong việc phân dạng và giải các bài tập hóa học Đặc biệt, với bài thi trắc nghiệm, các câu hỏi rất đa dạng và phong phú, việc xác định dạng bài tập để đưa ra cách giải phù hợp lại khó khăn hơn cho học sinh, từ đó học sinh không tự giác học tập mà phải chờ giáo viên hướng dẫn cụ thể để thực hiện Do đó việc phân dạng các bài tập

và hướng dẫn giải các bài tập là rất cần thiết mà các giáo viên trong quá trình dạy học phải đưa ra được cho học sinh để học sinh lĩnh hội kiến thức và tạo thói quen vận dụng trong quá trình học tập

Xuất phát từ những lí do trên, tôi đã nghiên cứu và đưa ra một phương pháp hướng dẫn học sinh phân dạng và hướng dẫn giải các bài tập về amin nhằm tạo thói quen nhận dạng các bài tập về amin và phát huy tính tự giác học tập của học sinh… Tôi đã áp dụng trong dạy học thấy rất hiệu quả Nhằm chia sẻ kinh nghiệm của mình, đồng thời muốn nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp tôi

viết sáng kiến kinh nghiệm với tên đề tài “Phân dạng các bài tập về amin”.

2 Mục đích nghiên cứu

Đưa ra một cách cụ thể và chi tiết các dạng bài tập về amin nhằm tạo thói quen tự giác học tập cho học sinh

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu: HS khối 12 ở trường THPT

Đối tượng nghiên cứu: Bài tập về amin

4 Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phối hợp các phương pháp sau :

4.1 Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Phương pháp thu thập các nguồn tài liệu lí luận

- Phương pháp phân tích, tổng hợp các nguồn tài liệu đã thu thập

4.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra thực trạng việc giải bài tập ở trường THPT

- Trao đổi với GV có nhiều kinh nghiệm sử dụng bài tập

- Thực nghiệm sư phạm

PHẦN 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I Cơ sở lí thuyết

- Khái niệm

Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử NH 3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon ta được amin.

Ví dụ: CH3 – NH2; CH3 – NH – CH3; (CH3)3N; CH2 = CH – CH2 – NH2

- Phân loại

Amin được phân loại theo hai cách thông dụng nhất :

Theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon.

Amin thơm (ví dụ: anilin C6H5NH2), amin béo (ví dụ: etylamin C2H5NH2), amin dị vòng (ví dụ: piroliđin )

Theo bậc của amin.

Bậc của amin được tính bằng số nguyên tử hiđro trong phân tử amoniac bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon Theo đó, các amin được phân loại thành: amin bậc

I, amin bậc II, amin bậc III

- Danh pháp

Tên của các amin được gọi theo danh pháp gốc chức và danh pháp thay thế Ví dụ: C2H5 – NH2 được gọi là etylamin hoặc etanamin

- Đồng phân

Khi viết đồng phân cấu tạo các amin cần viết đồng phân mạch cacbon

và đồng phân vị trí nhóm chức cho từng loại : amin bậc I, amin bậc II, amin bậc III.

+ Tính chất vật lí

Metyl- đimetyl-, trimetyl- và etylamin là những chất khí, mùi khó chịu, độc, dễ tan trong nước Các amin đồng đẳng cao hơn là những chất lỏng hoặc rắn, độ tan trong nước giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối Anilin là chất lỏng, sôi ở 1840C, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong etanol, benzen Để lâu trong không khí, anilin chuyển sang màu nâu đen vì bị oxi hoá bởi oxi không khí

+ Cấu tạo phân tử và tính chất hoá học

Sự tương đồng về cấu tạo giữa amoniac, amin các bậc và anilin được mô tả:

N

H

N

H

N

R

N

R

NH2

Do phân tử amin có nguyên tử nitơ còn đôi electron chưa liên kết nên amin thể hiện tính bazơ Ngoài ra trong phân tử amin, nguyên tử nitơ có số oxi

hoá -3 nên amin thường dễ bị oxi hoá Các amin thơm, ví dụ như anilin còn dễ dàng tham gia phản ứng thế vào nhân thơm do ảnh hưởng của nhóm NH2 vào vòng benzen

- Tính bazơ.

* Nhúng mẩu giấy quỳ tím vào ống nghiệm đựng dung dịch etylamin thì mẩu giáy quỳ tím chuyển sang màu xanh Hiện tượng được giải thích là do nhiều amin khi tan trong nước tác dụng với nước cho ion OH-

* Đưa đũa thuỷ tinh vừa nhúng vào dung dịch HCl đậm đặc lên miệng lọ đựng dung dịch CH3NH2 đậm đặc thì thấy xung quanh đũa thuỷ tinh bay lên một làn khói trắng Đó là do khí metylamin bay lên gặp hơi axit HCl đã xảy ra phản ứng tạo muối:

CH3NH2 + HCl   [CH3NH3 ]+Cl-

* Nhỏ vài giọt anilin vào nước, lắc kĩ Anilin hầu như không tan, nó tạo vẫn đục rồi lắng xuống đáy Nhúng mẩu giấy quỳ tím vào dung dịch anilin, quỳ tím không đổi màu Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm, anilin tan dần do đã xảy ra phản ứng

C6H5NH2 + HCl   C6H5NH3

Cl- (phenylamoni clorua)

Như vậy nhóm ankyl có ảnh hưởng làm tăng mật độ electron ở nguyên tử nitơ do đó làm tăng lực bazơ; nhóm phenyl (C6H5) làm giảm mật độ electron ở nguyên tử nitơ do đó làm giảm lực bazơ

- Phản ứng với axit nitrơ.

Amin no bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thường cho ancol và giải phóng nitơ

C2H5NH2 + HONO   C2H5OH + N2 + H2O

Anilin và các amin thơm bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp cho muối điazoni

C6H5NH2 + HONO + HCl    C6H5N2Cl- + H2O

Amin bậc II tạo hợp hợp chất nitroso màu vàng

R1

NH

R1 N

R2 + H2O Hợp chất nitroso (màu vàng) Amin bậc III không phản ứng, không dấu hiệu

- Phản ứng ankyl hoá.

Amin bậc một hoặc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua, nguyên tử H của nhóm amin có thể bị thay thế bởi gốc ankyl

C2H5NH2 + CH3I    C2H5NHCH3 + HI

- Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin

Nhỏ vài giọt nước brom vào ống nghiệm đựng sẵn 1 ml dung dịch anilin,

có kết tủa trắng tạo ra

3Br2

NH2

Br Br

Br

3HBr

Do ảnh hưởng của nhóm NH2, ba nguyên tử H ở các vị trí ortho và para so với nhóm NH2 trong nhân thơm của anilin đã bị thay thế bởi ba nguyên tử brom Phản ứng này dùng để nhận biết anilin

+ Điều chế

Có thể điều chế được amin bằng nhiều cách

* Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac

NH3   CH IHI3 CH3NH2   CH IHI3 (CH3)2NH CH I 3

HI





   (CH3)3N

* Khử hợp chất nitro

C6H5NO2 + 6H 0

Fe HCl t



  C6H5NH2 + 2H2O

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến

Trong hóa học lớp 12 phần bài tập vừa đa dạng, vừa phức tạp, lại không

có nhiều thời gian trên lớp Do vậy thường khó với học sinh trong việc tổng hợp

và phân dạng bài tập để chủ động nắm bắt kiến thức trong khi đó cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT Quốc gia lại có nhiều dạng bài tập đặc biệt là chương aminoaxit Vì vậy việc phân dạng các bài tập trong bài amin là hết sức cần thiết

để các em dễ nắm vững kiến thức để đạt thành tích cao trong các kỳ thi

III Sáng kiến phân dạng các bài tập về amin

Để cho học sinh có thể hình thành thói quen khi làm bài tập về amin từ đó

tự giác vận dụng các phương pháp để giải quyết các bài tập về amin và các bài tập khác chúng ta dựa vào các thao tác tư duy và mức độ nhận thức từ nhận biết, hiểu, vận dụng về các kiến thức của amin có thể phân dạng các bài tập amin thành một số dạng sau:

1 Cách viết công thức cấu tạo các đồng phân và danh pháp amin

2 Phản ứng cháy của amin

3 Phản ứng của amin với axit

4 So sánh tính bazơ của các amin

5 Phản ứng thế vào vòng benzen của amin thơm

6 Phản ứng với axit nitrơ

7 Bài tập về muối của amin

8 Một số dạng khác

Việc phân dạng các bài tập chỉ là tương đối vì các câu hỏi thường phức tạp và kết hợp nhiều kiến thức trong đó nên yêu cầu học sinh phải nắm rõ kiến thức cơ bản và có thói quen tự giác học tập

Dạng 1 Cách viết công thức cấu tạo các đồng phân.

Khi viết đồng phân cấu tạo các amin cần viết đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí nhóm chức cho từng loại : amin bậc I, amin bậc II, amin bậc III

Bước 1: Xác định độ bất bão hòa a Đối với amin thường là amin no, đơn

chức, mạch hở

Với CTTQ: C H N : ax y t 2x 2 y t

2



Bước 2: Xác định bậc amin

Amin bậc 1: R-NH2 ( R  H)

Amin bậc 2: R1-NH-R2 (R , R H 1 2  )

Amin bậc 3:

R1

N

R2

R3 (

1 2 3

R , R , R H 

)

Bước 3: Viết đồng phân theo bậc amin.

Amin bậc I.

1 Vẽ mạch cacbon và xác định tính đối xứng.

- Vẽ cấu tạo các mạch C có thể có (không nhánh, có nhánh)

- Xác định yếu tố đối xứng, đánh dấu các yếu tố trùng lặp để loại bỏ khi điền nhóm chức

2 Điền nhóm chức –NH 2 (nhóm -NH 2 có hóa trị I) vào mạch cacbon.

Di chuyển nhóm –NH 2 trên các vị trí đã xác định không trùng lặp.

Amin bậc II

1 Vẽ mạch cacbon và xác định tính đối xứng.

2 Điền nhóm chức –NH- vào.

Với đồng phân amin bậc 2 thì có nhóm –NH- xen giữa các nguyên tử C

Chú ý: Có thể viết đồng phân amin bậc II bằng cách phân chia số nguyên

tử C thành 2 phần dạng đối xứng rồi viết 1gốc có số C chạy từ 1 cho đến ½ số

C, gốc còn lại có số C bằng số C ban đầu trừ số C ở gốc thứ 1

Amin bậc III.

Phân chia số nguyên tử C thành 3 phần dạng đối xứng rồi viết

Ví dụ 1 : Viết công thức cấu tạo của các amin bậc I có CTPT C5H13N

Bước 1 Vẽ mạch cacbon và xác định tính đối xứng (các yếu tố trong

khung là yếu tố trùng lặp)

C C C C C

Mạch cacbon 1

C C C C

C

C C C C C

Mạch cacbon 2 Mạch cacbon 3

Bước 2 Điền nhóm chức –NH2 vào mạch cacbon

Với mạch cacbon 1 có 3 đồng phân

Với mạch cacbon 2 có 4 đồng phân

Với mạch cacbon 3 có 1 đồng phân

Ví dụ 2 : Viết công thức cấu tạo của các amin bậc II có CTPT C5H13N

Bước 1: Vẽ mạch cacbon và xác định tính đối xứng.

C C C C C

Mạch cacbon 1

C C C C

C

Mạch cacbon 2

C C C C

C

Mạch cacbon 3

Bước 2: Điền nhóm chức –NH- vào (mũi tên chỉ vị trí điền nhóm – NH -).

C

C C C C C

Với mạch cacbon 1 có 2 đồng phân

Với mạch cacbon 2 có 3 đồng phân

Với mạch cacbon 3 có 1 đồng phân

Có thể viết đồng phân amin bậc II bằng cách phân chia số nguyên tử C thành 2 phần dạng đối xứng rồi viết 1gốc có số C chạy từ 1 cho đến ½ số C, gốc còn lại có số C bằng số C ban đầu trừ số C ở gốc thứ 1

CH 3 -NH-C 4 H 9 có 4 đồng phân.

C

C C

C 2 H 5 -NH-C 3 H 7 có 2 đồng phân

C

Ví dụ 3: Viết công thức cấu tạo của các amin bậc III có CTPT C5H13N

C

C C

Ví dụ 4: Viết công thức cấu tạo của các amin chứa nhân thơm C 7 H 9 N

Vòng benzen là vòng phẳng; 6 vị trí trên vòng là như nhau nên ta cần phân tích kĩ yếu tố đối xứng

Công thức C7H9N có 2 loại amin chứa nhân thơm là amin bậc I và amin bậc II:

Với amin bậc I:

Bước 1: Viết mạch C

Chỉ có 1 mạch:

C

 có 1 trục đối xứng

Bước 2: Điền nhóm chức - NH2 vào các vị trí cacbon

C

Ta có các amin bậc I sau:

CH2 NH2

NH2

CH3

NH2

CH3

NH2

CH3

Benzylamin p-metyl anilin o-metyl anilin p-metyl anilin

Với amin bậc II:

C

chỉ có công thức sau

N

H CH3

Metylphenylamin

Dạng 2 Phản ứng cháy của amin

0

t

 

Với amin no đơn chức mạch hở CnH2n+3N:

t

4n + 3 2n + 3 1

C H N + O nCO + H O + N

Bước 1 Gọi CTTQ, viết pt phản ứng.

Bước 2 Xác định số mol các sản phẩm tạo ra:

2

n  n

2

2

n  n

Bước 3 Lập tỷ lệ n : n : nC H N và đưa ra kết quả.

(Khi giải bài tập có thể sử dụng các phương pháp giải nhanh đã học)

Ví dụ 1 : Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 8,4 lít

khí CO2, 1,4 lít khí N2 (các thể tích khí đo ở đktc) và 10,125 (g) H2O Công thức phân tử của X là:

A C3H7N B C2H7N C C3H9N D C4H9N

(Trích đề thi tuyển sinh đại học khối A - năm 2007)

Phân tích Bước 1: Gọi CTTQ của amin đơn chức là: CxHy N

2

10,125

Bước 3: Lập tỷ lệ n : n : n = 0,375 : 1,125 : 0,125 = 3 : 9 : 1C H N

Vậy CTPT của amin là: C3H9N (đáp án C)

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 amin bậc 1, mạch hở, no, đơn

chức, kế tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng thu được CO2 và H2O với tỉ lệ số mol nCO 2 : nH O 2 = 1: 2 Hai amin có công thức phân tử lần lượt là

A CH3NH2 và C2H5NH2 B C2H5NH2 và C3H7NH2

C C3H7NH2 và C4H9NH2 D C4H9NH2 và C5H11NH2

Phân tích Bước 1: Công thức chung: C H n 2n 3 N

0

t

n 2n 3

Bước 2: nCO 2: nH O 2 = 1: 2  2n + 3

n : = 1 :2

 Hai amin tương ứng là: CH5N (CH3NH2) và C2H7N (C2H5NH2)

 Chọn phương án A.

Dạng 3 Phản ứng của amin với axit

Bước 1 Xác định số nhóm chức amin

Với amin A, có a nhóm chức, giả sử amin bậc I

R(NH2)a + aH+ → R(NH3+)a

R (NH2)a + aHCl  R(NH3Cl)a

Số chức amin: a = H

A

n n



= HCl

A

n n

Bước 2 Xác định số mol axit hoặc amin tương ứng

Thường áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mmuối = mamin + mHCl

Bước 3 Đưa ra kết luận cần tìm.

Ví dụ 1: Cho 5,9 (g) amin đơn chức X tác dụng vừa đủ với dung dịch

HCl, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Làm bay hơi dung dịch Y được 9,55 (g) muối khan Số công thức cấu tạo ứng với công thức phân tử của X là:

(Trích đề thi tuyển sinh đại học khối A, B - năm 2008)

Phân tích Bước 1: Gọi CT của amin đơn chức X là: RNH2

RNH2 + HCl  RNH3Cl

Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mamin + mHCl = mmuối

 mHCl = mmuối - mamin = 9,55 - 5,9 = 3,65 g

 nHCl = 0,1 mol

Bước 3: Theo phương trình phản ứng namin = nHCl = 0,1 mol

 MRNH2 =5,90,1= 59  MR = 43  R là C3H7

-Vậy CTPT amin đơn chức C3H7NH2 hay C3H9N

Các CTCT ứng với CTPT C3H9N

CH3 CH2 CH2 NH2

CH3 CH CH3

NH2

Propyl amin (bậc 1) Isopropyl amin (bậc 1)

CH3 NH CH2 CH3

CH3

Etyl metyl amin (bậc 2) Trimetyl amin (bậc 3)

 Phương án B.

Ví dụ 2: Cho 2,6 (g) hỗn hợp 2 amin no đơn chức là đồng đẳng kế tiếp tác

dụng với dung dịch HCl loãng dư Sau phản ứng cô cạn dung dịch thu được 4,425g muối CTPT của 2 amin là:

A CH3NH2 và C2H5NH2 B C2H5NH2 và C3H7NH2

C C3H7NH2 và C4H9NH2 D C4H9NH2 và C5H11NH2

Phân tích

Bước 1: Gọi công thức chung của 2 amin no đơn chức là C Hn 2n 1NH 2



Bước 2: Cứ 1 mol amin đơn chức  muối clorua khối lượng tăng 36,5 (g)

Vậy: a mol amin đơn chức  muối clorua khối lượng tăng 4,425 - 2,6 = 1,825 (g)  a = 1,825 0,05

36,5  mol

Bước 3:  Mamin = 2,6 52 14n 17 52 n 2,5

0,05     

 CTPT của 2 amin là C2H5NH2 và C3H7NH2

 Phương án B.

Dạng 4 So sánh tính bazơ của các amin

(Thông thường không so sánh amin bậc III)

a) Nguyên tắc

Amin còn dư đôi e chưa liên kết trên nguyên từ Nitơ nên thể hiện tính bazơ → đặc trưng là khả năng nhận proton H+

 Nhóm ankyl có ảnh hưởng làm tăng mật độ e ở nguyên tử Nitơ → làm tăng tính bazơ

 Nhóm phenyl (C6H5 -) làm giảm mật độ e trên nguyên tử Nitơ → làm giảm tính bazơ

 Lực bazơ : CnH2n+1 - NH2 > NH3 > C6H5 - NH2

Amin béo bậc II > Amin béo bậc I > NH3 > Amin thơm bậc I > Amin thơm bậc II(cả hai gốc thơm)

Do amin bậc II (R - NH - R’) có hai gốc hiđrocacbon nên mật độ đẩy e vào nguyên tử N trung tâm lớn hơn amin bậc I (R - NH2)

Amin càng có nhiều gốc ankyl, gốc ankyl càng lớn → tính bazơ càng mạnh, nhiều gốc phenyl → tính bazơ càng yếu

Anilin là bazơ yếu không làm đổi màu quỳ tím

b) Các bước tiến hành:

Bước 1: Xác định các gốc HĐRCB.

Bước 2: Xác định các gốc HĐRCB trên có hiệu ứng đẩy e hay hút e

 Nhóm ankyl có ảnh hưởng làm tăng mật độ e ở nguyên tử Nitơ → làm tăng tính bazơ

 Nhóm phenyl (C6H5 -) làm giảm mật độ e trên nguyên tử Nitơ → làm giảm tính bazơ

Bước 3: Sắp xếp tính bazơ.

 (CnH2n+1)2-NH > CnH2n+1 - NH2 > NH3 > C6H5 - NH2 > (C6H5)2-NH2

 Chú ý: dạng bài tập này thường liên quan đến pH

Ví dụ 1: So sánh tính bazơ của các hợp chất hữu cơ sau: NH3, C2H5NH2,

CH3NH2, C6H5NH2, (C6H5)2NH, (C2H5)2NH?

Phân tích