Còn đối với học sinh, giải pháp này sẽ giúp đỡ các em rất nhiều trong việc trang bị cho mình một số phương pháp giải nhanh, chọn đúng các bài tập trắc nghiệm khách quan.. Về phía học sin
Trang 1MỤC LỤC Trang
1.MỞ ĐẦU 1
1.1.Lí do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích của nghiên cứu 2
1.3 Nhiệm vụ của nghiên cứu 2
1.4 Giới hạn nghiên cứu của đề tài 2
2 NỘI DUNG 2
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2
2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ 3
2.3.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN 3
2.3.2 PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG 4
2.3.3 PHƯƠNG PHÁP KHÍ NHIÊN KẾ: 6
2.3.4 PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH : 7
2.3.5 PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN 10
2.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 16
3 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 18
3.1 KẾT LUẬN 18
3.2 KIẾN NGHỊ 18
1 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam ra nói riêng việc đưa loại bài tập trắc nghiệm có nhiều lựa chọn vào các kì thi ngày càng phổ biến vì nó có nhiều ưu điểm
- Xác suất đúng ngẫu nhiên thấp
- Tiết kiệm thời gian chấm bài
- Gây được sự hứng thú học tập của học sinh
- Học sinh có thể tự kiểm tra đánh giá kết quả học tập của mình một cách nhanh chóng qua các bài kiểm tra trên lớp, trong sách, hay trên mạng internet Đồng thời tự đề ra biện pháp bổ sung kiến thức một cách hợp lí
Đối với những loại bài tập này các em cần phải trả lời nhanh và chính xác cao
vì thời gian dành cho mỗi câu trung bình chỉ là 1.5 phút Do đó các em phải
Trang 2trang bị cho mình ngoài những cách giải thông thường, cần có những phương pháp để giải nhanh, chọn đúng
Qua những năm giảng dạy bộ môn Hóa Học THPT, tôi nhận thấy các em học sinh thường rất yếu khi giải bài tập đặc biệt là giải bài tập trắc nghiệm khách quan Hiện nay theo hướng kiểm tra đánh giá mới nâng dần tỉ lệ trắc nghiệm khách quan thì trong một bài kiểm tra thường có rất nhiều dạng toán, mà thời gian chia đều cho mỗi câu trắc nghiệm lại rất hạn chế Nếu các em vẫn giải bài tập theo hướng trắc nghiệm tự luận như trước đây thì thường không có đủ thời gian để hoàn thành một bài kiểm tra đánh giá dẫn đến chất lượng bộ môn thấp
Do đó tôi chọn đề tài “Phương pháp xác định nhanh công thức phân tử hợp chất hữu cơ”
1.2 Mục đích của nghiên cứu.
- Nhằm giúp các em học sinh giải nhanh các bài tập tìm CTPT trong khi làm bài
- Giúp các em sâu về phương pháp giải toán hóa học Từ đó tạo hứng thú trong học tập, hình thành kĩ năng giải bài tập hóa học
- Nâng cao năng lực tư duy của học sinh thông qua tổng hợp các phương pháp tìm CTPT
1.3 Nhiệm vụ của nghiên cứu.
- Đưa ra các phương pháp tìm CTPT, áp dụng thử nghiệm với một số
lớp 11
1.4 Giới hạn nghiên cứu của đề tài.
- Với đề tài này tôi chỉ tìm CTPT trong hợp chất hữu cơ, và chỉ áp dụng được
cho học sinh ở kì 2 lớp 11 và toàn bộ lớp 12
2 NỘI DUNG
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
Qua giải pháp này tôi mong muốn giáo viên sẽ chủ động hơn khi hướng dẫn học sinh giải bài tập trắc nghiệm khách quan môn Hóa học Còn đối với học sinh, giải pháp này sẽ giúp đỡ các em rất nhiều trong việc trang bị cho mình một số phương pháp giải nhanh, chọn đúng các bài tập trắc nghiệm khách quan Từ đó các em không ngừng phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo trong học tập bộ môn
2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Hiện nay trong chương trình hóa học THPT, các bài kiểm tra một tiết và kiểm tra học kì thường xây dựng trên cơ sở lấy 60% trắc nghiệm và 40% tự luận thời gian trung bình để trả lời 1 câu hỏi trắc nghiệm khách quan là 1.5 phút Trong khi đó nhiều bài tập giải theo phương pháp cũ thì rất mất thời gian Như vậy rõ ràng là nhiều phương pháp giải bài tập theo hướng tự luận như trước đây đã thật
sự không phù hợp với phương pháp kiểm tra đánh giá mới
Trang 3Về phía học sinh khi học môn Hóa học các em thường thấy rất khó khăn trong việc giải bài tập trắc nghiệm khách quan, nên chất lượng các bài kiểm tra thường không cao Nguyên nhân do: Kỹ năng phân loại bài tập còn yếu, các em giải các bài tập trắc nghiệm như bài tự luận nên thời gian không đảm bảo Từ đó kết quả bộ môn thấp dẫn đến các em luôn nghĩ là môn học quá sức nên khó có thể
cố gắng được
Hóa học hữu cơ là một phần quan trọng của hóa học THPT, trong hóa học hữu
cơ, phần tìm CTPT của hợp chất chiểm một thời lượng khá lớn và vô cùng quan trọng
Từ những thực trạng trên tôi suy nghĩ làm thế nào để vận dụng “Một số phương pháp giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa Học THPT” vào thực tế giảng dạy thực sự có hiệu quả
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CỤ THỂ
⃰ Đối với Giáo viên:
Phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm của chương một cách logic và khái quát nhất
Nắm vững các phương pháp giải bài tập và xây dựng hệ thống bài tập phải thật sự đa dạng, nhưng vẫn đảm bảo trọng tâm của chương trình phù hợp với đối tượng học sinh
Tận dụng mọi thời gian để có thể hướng dẫn giải được lượng bài tập là nhiều nhất
Luôn quan tâm và có biện pháp giúp đỡ các em học sinh có học lực yếu, kém Không ngừng tạo tình huống có vấn đề đối với các em học sinh khá giỏi …
⃰ Đối với học sinh:
Phải tích cực rèn kỹ năng hệ thống hóa kiến thức sau mỗi bài, mỗi chương Phân loại bài tập hóa học và lập hướng giải cho từng dạng toán
Tích cực làm bài tập ở lớp và đặc biệt là ở nhà
Phải rèn cho bản thân năng lực tự học, tự đánh giá
2.3.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN.
a) Ứng dụng của định luật bảo toàn nguyên tố.
Nội dung : Ngoại trừ phản ứng hạt nhân, trong các phản ứng hoá học thông
thường, các nguyên tố được bảo toàn (nghĩa là trong 1 phương trình phản ứng hoá học, vế trước có bao nhiêu nguyên tố thì vế sau cũng có bấy nhiêu nguyên tố)
VD: Có phản ứng A + B → C + D
Nếu A, B, C, D có chứa nguyên tố oxi thì theo định luật bảo toàn nguyên tố
nO(A) + nO(B) = nO(C) + nO(D)
Trang 4Nếu biết được số nguyên tử gam oxi trong B, C, D ta có thể tính được số nguyên tử gam oxi trong A, từ đó tính được số mol A
b) Ứng dụng của định luật bảo toàn khối lượng.
Nội dung : Tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối
lượng các chất tạo thành sau phản ứng
Nếu có phản ứng : A + B → C + D
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có :
mA + mB = mC + mD
⇒ Ta có thể tính được một trong bốn khối lượng (mA, mB, mC, mD) khi biết ba khối lượng còn lại
c) Ứng dụng của định luật thành phần không đổi :
Nội dung : Tỉ số giữa khối lượng của các nguyên tố trong thành phần của hợp
chất xác định là hằng số và không phụ thuộc vào phương pháp điều chế hợp chất đó
d) Phương pháp tăng giảm khối lượng :
-Dựa vào sự tăng giảm khối lượng (thường tính theo 1 mol) khi chuyển từ chất A thành chất B khác
-Lưu ý rằng khi A chuyển thành B không nhất thiết cứ phải trực tiếp mà có thể qua nhiều giai đoạn trung gian
-Từ độ tăng giảm của khối lượng đó, áp dụng qui tắc tam suất ta dễ dàng tính được số mol chất đã tham gia phản ứng hoặc ngược lại
2.3.2 PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG.
a) Dựa vào công thức đơn giản nhất
Tìm CTĐGN ⇒ CTN ⇒ CTPT
Bước 1 : Tìm CTĐGN
14
m 16
m 1
m 12
m t'
:
z'
:
y'
:
x' = C : H : O : N
x’:y’:z’:t’ = %C12:%H1 :%O16 :%N14
x’:y’:z’:t’ = nC : nH : nO : nN
⇒ CTĐGN : Cx’Hy’Oz’Nt’ ⇒ CTN : ( C x' H y' O z' N t' ) n
Bước 2 : Tìm phân tử lượng M
Mà (12x’ + y’ + 16z’ + 14t’) n = M ⇒ n
Bước 3 : Suy ra CTPT
Trang 5b) Dựa vào khối lượng (hoặc thành phần %) các nguyên tố, không qua công thức đơn giản nhất:
Gọi CTTQ : CxHyOzNt
m
M m
m m
A N
O H C
14t 16z y
⇒ x =
m
m M
A
C A 12
. ; y =
m
m M
A
H
A ; z =
m
m M
A
O A 16
. ; t =
m
m M
A
H A 14
Hoặc
100 N%
14t O%
16z H%
y C%
12x = = = = M A
⇒ x =
100 12
C%
.
M A ; y =
100
H%
.
M A ; z =
100 16
O%
.
M A ; t =
100 14
N%
.
M A
c) Dựa trực tiếp vào phản ứng cháy :
CxHyOzNt + ( x +
2
z 4
y − ) O2 → xCO2 +
2
y
H2O +
2
t
N2
A
A N
O H
CO2 2 2
14t 9y
44x
=
=
=
⇒ x =
m
m M
A
CO A 44.
; y =
9
.
m
m M
A
O H
A 2
t =
m
m M
A
N A 14
. 2 ; z =
16
14t)
y
x 12 (
M A − + +
Lưu ý : Đọc kĩ đề để phát hiện những điều cần thiết :
- Nếu đề cho oxi hoá hoàn toàn một chất hữu cơ A, nghĩa là toàn bộ khối lượng các nguyên tố trong A đã chuyển hoá hoàn toàn vào sản phẩm (tương tự đốt cháy hoàn toàn A)
- Nếu đề cho oxi hoá hoàn toàn chất hữu cơ A bằng CuO, thì độ giảm của khối lượng bình đựng oxit chính là lượng oxi tham gia phản ứng
- Sản phẩm cháy thường được cho qua các bình có chất hấp thụ chúng : + Hấp thụ CO2: Các dung dịch kiềm : NaOH, Ba(OH)2 , Ca(OH)2 …
+ Hấp thụ H2O: CaCl2 khan, H2SO4 đ, P2O5, dung dịch kiềm, kiềm đặc … + Hấp thụ HX (X : halogen): AgNO3 …
+ Hấp thụ O2 dư : P
(Nếu đề cho toàn bộ sản phẩm cháy đi qua bình đựng dung dịch kiềm, sau khi hấp thu, khối lượng tăng của bình chính là tổng khối lượng CO2 và H2O (Còn
O2 dư, N2 không bị hấp thụ bởi kiềm)
Trang 6- Nếu đốt cháy hợp chất hữu cơ A gồm : C, H, O, Na :
2 3
2 CO CO Na
C(A) n n
- Nếu đốt cháy hợp chất hữu cơ A gồm : C, H, O, X (X : halogen)
HX O
H (A)
- Viết phương trình phản ứng của hợp chất hữu cơ với oxi: Oxi nên để lại cân bằng sau cùng, các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước Cân bằng từ vế trước ra vế sau phương trình phản ứng
2.3.3 PHƯƠNG PHÁP KHÍ NHIÊN KẾ:
a) Phạm vi ứng dụng :
- Phương pháp này thường dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay chất lỏng dễ bay hơi
- Cơ sở khoa học của phương pháp là: Trong một phương trình phản ứng có các chất khí tham gia và tạo thành (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) hệ số đặt trước công thức của các chất không những cho biết tỉ lệ số mol mà còn cho biết tỉ lệ thể tích giữa chúng
b) Phương pháp giải :
- Bước 1 : Tính thể tích các chất : VA; VO2; VCO2; VH2O; VN2
- Bước 2 : Viết và cân bằng phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ
A dưới dạng CTTQ
- Bước 3 : Lập các tỉ lệ thể tích để tính x, y, z, t…
CxHyOzNt + (x +
2
z 4
y − ) O2 →to xCO2 +
2
y
H2O +
2
t
N2 (1)
Mol: 1 → (x +
2
z 4
y − ) → x →
2
y →
2
t Lít: VA → V O2→ V CO2→ V H2O→ V N2
⇒
2 2
2
t/2 O
H V
y/2 CO
V
x O
V 2
z 4
y
x VA
⇒ x =
A V
CO
V 2
; y =
A V
O H V
2 2
; z = 2( x +
A V
O V 4
y − 2 ) ; t =
A V
N V
2 2
Lưu ý : Sau khi thực hiện bước (1), ta có thể làm theo cách khác như sau :
-Lập tỉ lệ : VA : VO2: VCO2:VH2O: V N2
-Đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m : n : p : q : r
-Viết phương trình phản ứng cháy chất hữu cơ A dưới dạng :
Trang 7N r O H q CO p t O n N O H C
m x y z t+ 2 →o 2+ 2 + 2
-So sánh lần lượt số lượng các nguyên tử của cùng một nguyên tố ở 2 vế sẽ tìm được x, y, z, t
⇒ CTPT của A
2.3.4 PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH :
Đây là phương pháp giải ngắn gọn, logic, dễ hiểu Phương pháp này thường dùng đối với hai hoặc nhiều chất thuộc cùng một dãy đồng đẳng liên tiếp hoặc không liên tiếp Tuy nhiên, cũng có thể ứng dụng phương pháp này để giải các bài toán hỗn hợp có hợp chất hữu cơ không cùng dãy đồng đẳng cũng rất hiệu quả
a) Nguyên tắc áp dụng.
Ta có thể thay thế hỗn hợp nhiều chất bằng một chất tương đương, nếu hỗn hợp gồm nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác mà tính chất các phương trình phản ứng tương tự nhau về sản phẩm, tỉ lệ mol giữa chất tham gia và sản phẩm, hiệu suất phản ứng
b) Phương pháp KLPTTB của hỗn hợp Mhh
- Phạm vi ứng dụng :
Khi bài toán có n ẩn nhưng chỉ có n - 2 dữ kiện (thiếu 2 dữ kiện), lúc này
người ta thường áp dụng phương pháp KLPTTB
Ta có : MA < M hh < MB
hh
M sử dụng có lợi nhất đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng
- Khái niệm :
hh
M có thể coi là khối lượng của một mol hỗn hợp
- Một số công thức tính M hh :
100
i M
B M A M n
n n
n M n
M n M n
m
i B
A
i i B
B A A hh
hh
.
.
+ + +
+ + +
=
=
Riêng với hỗn hợp khí còn có thể tính M hh theo công thức :
V V
V
V M V
M V M M
d M
i B
A
i i B
B A A X
X hh/khí hh
+ + +
+ +
+
=
=
.
.
.
- Phương pháp giải toán :
Bước 1 : Tìm M hh
Trang 8Bước 2 : Giả sử MA < MB ⇒ MA < Mhh < MB
Biện luận ⇒ MA , MB hợp lí ⇒ CTPT đúng của A và B
c) Phương pháp CTPTTB của hỗn hợp :
- Phạm vi ứng dụng :
Phương pháp CTPTTB thuận lợi cho việc giải các bài tập về hỗn hợp hai hay nhiều chất cùng dãy đồng đẳng (nhất là đồng đẳng liên tiếp) hoặc khác dãy đồng đẳng
Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là đặc biệt có hiệu quả đối với các bài tập có quá nhiều ẩn số hoặc hỗn hợp có nhiều chất (từ 3 chất trở lên).
- Khái niệm :
CTPTTB của một hỗn hợp là CTPT duy nhất đại diện cho một hỗn hợp chất
mà phân tử gam của nó bằng phân tử gam trung bình
- Phương pháp đặt CTPTTB của hỗn hợp :
CTPTTB của hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng, liên tiếp hoặc không liên tiếp cũng chính là công thức chung của dãy VD: Hỗn hợp 2 rượu no đơn chức : CTPT TB : C H O
O H
C
O H C
n 2 n 2
2m m
2 2n n
2
+ +
Hỗn hợp các chất khác dãy đồng đẳng phải đặt CTPTTB ở dạng tổng quát (dựa vào mối quan hệ giữa số nguyên tử C, H, O )
2m m
2 2n
n CTPT TB : C H H
C anken
H C ankan
⇒
- Phương pháp giải toán :
Bước 1 : Đặt CTPT các hợp chất hữu cơ cần tìm ⇒ CTPTTB của chúng
z' y' x'
z y x
O H C : TB CTPT B)
O H C
(A) O H C
( Bước 2 : Viết và cân bằng phương trình phản ứng theo CTPTTB
Bước 3 : Biện luận
Nếu x < x’ ⇒ x < x < x’
y < y’ ⇒ y < y < y’
z < z’ ⇒ z < z < z’
Dựa vào điều kiện mà x, x’, y, y’, z, z’ thoả mãn, biện luận ⇒ Giá trị hợp lí của chúng ⇒ CTPT của A , B
d) Phương pháp gốc hiđrocacbon trung bình :
- Phạm vi ứng dụng :
Trang 9Nhìn chung, một số bài tốn giải được bằng phương pháp KLPTTB thì cĩ thể giải được bằng gốc hiđrocacbon trung bình
Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khơng những đặt được cơng thức rất gọn mà trong cách tính tốn, biểu diễn ẩn số bằng các dữ kiện luơn đơn giản, rõ ràng
Cách đặt gốc hiđrocacbon trung bình (R) rất cĩ lợi cho các bài tốn phức tạp khi mà các giá trị C, H khơng cần thiết xuất hiện trong các phép tính Tuy nhiên khi đặt gốc R phải hiểu rõ cấu tạo của gốc Rđể từ đĩ suy ra CTPT tương ứng của từng chất trong hỗn hợp
Chú ý : Khơng phải loại bài tập nào cũng cĩ thể đặt được theo phương pháp
này Rtuyệt đối khơng được sử dụng trong các bài tốn cĩ phương trình phản ứng cháy do khơng viết được phương trình phản ứng Rchỉ áp dụng được đối với các bài tốn mà các phản ứng hố học chỉ xảy ra ở nhĩm chức
- Cơng thức tính :
Các cơng thức tính áp dụng được cho CTPTTB Mđều cĩ thể áp dụng được cho R
VD : Hỗn hợp 2 rượu đơn chức :
+
+
=
⇒
b a
b R a R R với OH R b
:
OH
R
a
:
OH
2
Tổng quát : R=
c b a
c R b R a
+ + +
+ + +
R1, R2, R3 : Lần lượt là gốc hiđrocacbon của chất 1 ,2 , 3 …
a, b, c …… : Lần lượt là số mol của các chất 1 ,2 ,3 …
e) Phương pháp số nhĩm chức trung bình :
- Phạm vi ứng dụng :
Vận dụng khi hỗn hợp chất kém nhau một hoặc nhiều nhĩm cùng chức
b) Cơng thức tính :
Các cơng thức tính tốn dùng được cho M, CTPTTB, Rđều áp dụng được cho phương pháp số nhĩm chức trung bình
VD :Hỗn hợp rượu :
+
+
=
⇒
b a
m.b n.a x với R(OH) :
TB CTPT b
R(OH)
a R(OH)
x m
n :
:
f) Phương pháp số liên kết π trung bình :
- Phạm vi ứng dụng :
Trang 10Phương pháp liên kết π trung bình được sử dụng dựa trên mối liên hệ giữa độ khơng no của các chất trong hỗn hợp
- Cơng thức tính :
Các cơng thức tính được cho M, R, CTPTTB … đều cĩ thể áp dụng cho phương pháp liên kết π trung bình
VD : Hỗn hợp 2 hiđrocacbon :
+
+
=
+
+
b a
b.k' a.k k
với H
C : TB CTPT b
H
C
a H
C
k n 2 n 2k'
2 2m
m
2k -2
2n
n
2 2 :
:
2.3.5 PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN.
Trong bài tốn xác định CTPT, nếu số phương trình đại số thiết lập được bằng
số ẩn số cần tìm, bài tốn cĩ thể giải được bình thường
Nhưng nếu số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số ẩn số cần tìm, ta nên sử dụng phương pháp biện luận dựa vào các giới hạn Sau đây là một số phương pháp biện luận
Một số giới hạn thường dùng:
HỢP CHẤT HỮU
CƠ
H/C chứa C, H, O
H/C chứa C, H, O, N
H/C chứa C, H, O, X
(X: halogen)
CxHyOz
CxHyOzNt
CxHyOzXu
y ≤ 2x + 2, chẵn
y ≤ 2x + 2; y+t : chẵn
y ≤ 2x + 2 – u; y+u: chẵn
Hiđrocacbon
Ankan
Anken
Ankeđien
Ankin
Aren (dẫn xuất no)
CnH2n+2-2k
CnH2n+2
CnH2n
CnH2n-2
CnH2n-2
CnH2n-6
n ≥ 1, k ≥ 0
n ≥ 1
n ≥ 2
n ≥ 3
n ≥ 2
n ≥ 6 Rượu
Rượu no
Rượu đơn chức
CnH2n+2-2k-x(OH)x
R(OH)x hay
CnH2n+2-x(OH)x
CxHyOH
n ≥1, k ≥ 0, n ≥ x ≥ 1
n ≥ x ≥ 1
x ≥ 1, y ≤ 2x + 1
