SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN 5 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ KINH NGHIỆM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỌC HỮU CƠ Người thực
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN 5
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
MỘT SỐ KINH NGHIỆM
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ TRỊ TRUNG
BÌNH ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TẬP
HÓA HỌC HỮU CƠ
Người thực hiện: Nguyễn Thị Vinh Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Hoá học
THANH HÓA, NĂM 2016
Trang 2MỤC LỤC
Trang
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I Lý do chọn đề tài ……… ……1
II Mục đích nghiên cứu ……….…… 1
III Đối tượng nghiên cứu ……… ……… 2
IV Phương pháp nghiên cứu ……… ……… 2
PHẦN II: NỘI DUNG I Cơ sở lý luận của vấn đề ……… ……… 2
1 Khái niệm ……… … ……… 2
2 Tính chất, hệ quả ……… ……… 2
3 Phạm vi áp dụng của phương pháp ……… ……… 3
II Thực trạng của vấn đề ……… 3
III Giải pháp và tổ chức thực hiện ……….……… 3
1 Giải pháp ……… ……… 3
2 Tổ chức thực hiện ……… …… ……… 4
3 Nội dung thực hiện ……….… ……… 4
Dạng 1: Biện luận để xác định CTPT ………….… ……… 4
Dạng 2: Tính % khối lượng, % thể tích các chất trong hỗn hợp ……… 14
Dạng 3: Tính các giá trị chung của hỗn hợp thông qua giá trị trung bình … 15
Dạng 4: Dùng giá trị trung bình để chứng minh biểu thức ……….…… 16
* Một số bài tập tự giải ……… …… ……… 17
IV Hiệu quả sử dụng ……… …… ……… … 19
PHẦN III: KẾT LUẬN ……….……….…….……… 20
Tài liệu tham khảo ……… …….……… … 20
Trang 3PHẦN I: MỞ ĐẦU
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hóa học là môn khoa học tự nhiên mà việc học phải đi đôi với hành Ở mỗicấp học, lớp học đều tương tự như nhau, có nghĩa là sau mỗi bài học lí thuyết thìcác em phải vận dụng thông qua hệ thống các bài tập Mà bài tập hóa học thì rất
đa dạng, phong phú, đặc biệt là bài tập hóa hữu cơ
Đứng trước bài tập hóa hữu cơ nhiều học sinh thường lúng túng vì khôngbiết phải gọi CTTQ, công thức chung và viết PTHH như thế nào cho phù hợp
Do đó việc giải bài tập liên quan đến một chất đã khó, bài tập liên quan đến hỗnhợp chất lại càng khó khăn hơn Để giải quyết tốt các bài tập nói chung, bài tậphóa hữu cơ nói riêng thì học sinh cần phải trang bị cho mình vốn kiến thức và kỹnăng sử dụng các phương pháp giải bài tập, việc tìm ra phương pháp giải nhanh
có một vai trò rất quan trọng Do đó giáo viên phải hướng dẫn các em trong việcchọn lựa phương pháp giải phù hợp Trong số đó phải kể đến phương pháp giátrị trung bình
Phương pháp giá trị trung bình là phương pháp tương đối đơn giản, dễ hiểu,
dễ dàng áp dụng cho học sinh ở cả 3 khối lớp học Một phần bản chất của giá trịtrung bình được đề cập đến trong việc tính phần trăm về só nguyên tử của mỗiđồng vị và khối lượng mol hỗn hợp khí trong bài toán tỉ khối hơi ở chương đầulớp 10 Phương pháp này được sử dụng có hiệu quả nhất trong các dạng bài tập
về hỗn hợp các chất hữu cơ - Dạng bài này lại thường gặp trong các đề thi HSG,
đề thi THPT quốc gia
Phương pháp giá trị trung bình tuy quen thuộc với nhiều giáo viên và họcsinh, nhưng để vận dụng linh hoạt các giá trị trung bình trong từng dạng bài thìcần hiểu rõ bản chất của giá trị trung bình, từ đó mới có thể giải nhanh và chínhxác các bài tập tự luận hay trắc nghiệm
Qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã rút ra được một sốkinh nghiệm khi sử dụng phương pháp giá trị trung bình
Trên tinh thần đó, tôi mạnh dạn viết sáng kiến: “Một số kinh nghiệm sử
dụng phương pháp giá trị trung bình để giải nhanh bài tập hóa học hữu cơ” Hy vọng đề tài này sẽ góp phần giúp các em học sinh xử lý nhanh và chính
xác các bài tập về hỗn hợp chất trong hóa học hữu cơ
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Giúp học sinh nắm vững phương pháp giá trị trung bình từ đó rèn luyện kỹnăng giải nhanh một số dạng bài tập hóa học hữu cơ
- Góp phần phát triển tư duy học tập cho học sinh
- Phát huy tính tích cực và tạo hứng thú cho học sinh trong học tập, đặc biệt
là trong giải bài tập hóa học hữu cơ
- Là tài liệu cần thiết cho học sinh trong quá trình ôn luyện các kì thi HSG,thi THPT quốc gia
- Nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy – học hóa học
Trang 4III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: phương pháp giá trị trung bình:
+ Khái niệm
+ Tính chất, hệ quả của phương pháp
+ Phạm vi sử dụng của phương pháp
+ Phân loại các dạng bài tập áp dụng phương pháp
IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứukhoa học như:
+ Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết
+ Phương pháp tổng kết kinh nghiệm sư phạm
+ Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin
+ Phương pháp thống kê toán học, xử lý số liệu trong việc phân tích kết quảthực nghiệm sư phạm
+ Nghiên cứu kỹ sách giáo khoa lớp 11, 12 và các sách tham khảo vềphương pháp giải bài tập
+ Đúc rút kinh nghiệm của bản thân trong quá trình dạy học
…
PHẦN II: NỘI DUNG
I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ
X n X
ni: số mol của thành phần thứ i trong hỗn hợp
- Các giá trị trung bình thường được dùng:
* Khối lượng mol trung bình (M )
Trang 51 Khi % (số mol, thể tích) của các chất bằng nhau thì X là trung bình cộng.
2 Khi X là trung bình cộng thì % (số mol, thể tích) của các chất bằng nhau
3 Nếu các chất có giá trị bằng nhau thì X có giá trị bằng giá trị của mỗichất
4 HH A gồm hai chất: CxHyOz (a mol) và CnHmOp (b mol) Giả sử x < n
Nếu a < b thì (C - x) > (n - C) (số mol nhỏ thì khoảng cách đến X lớn)
* Ngoài các tính chất và hệ quả trên, khi biện luận các giá trị của hỗn hợp cầnlưu ý đến sự tồn tại của mỗi chất (VD: trong anken hay ankin số cacbon phải ≥ 2trong ancol số nguyên tử O ≤ số nguyên tử C, )
3 Phạm vi áp dụng
Một hh nhiều chất có thể thay bằng 1 chất tương đương với số mol (khốilượng) của chất tương đương bằng tổng số mol (khối lượng) của hh khi các chấtthỏa mãn đồng thời 3 điều kiện sau:
- Các chất trong hh đều tham gia phản ứng với 1 chất
- Các phản ứng phải cùng loại (theo sự phân loại phản ứng), tạo cùng loạisản phẩm
- Hiệu suất phản ứng phải như nhau
Nếu 1 trong 3 điều trên vi phạm thì không dùng phương pháp giá trị trungbình (trừ 1 số trường hợp)
II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ
- Khi dạy các dạng bài tập về hỗn hợp chất hữu cơ tôi thấy năng lực giải toáncủa học sinh trường THPT Thọ Xuân 5 còn yếu, kết quả thu được chưa cao.Nhiều học sinh không giải được các bài tập tương ứng trong đề thi tuyển sinh
ĐH - CĐ, mà nếu có giải thì các em cũng giải theo phương pháp thông thường,rất mất thời gian
- Học sinh thường lúng túng khi gặp các bài tập phức tạp về hh chất như: cácbài toán hh có dữ liệu tổng quát, hh chất cùng tác dụng với 1 chất, hoặc các bàitập có nhiều phản ứng, …
- Mặc dù các em đều có sách tham khảo, đều biết khai thác internet nhưnglại không biết sử dụng, vận dụng phương pháp giá trị trung bình vào giải bài tập
vì các nguồn tài liệu này chưa nêu rõ bản chất của phương pháp, chưa phân loạicác dạng bài áp dụng
III GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN
1 Giải pháp
Với đặc điểm của môn học và thực trạng của học sinh khi học phần hóa hữu
cơ, để giúp học sinh hình dung tổng quan về phương pháp giá trị trung bìnhcùng như hệ thống bài tập vận dụng phương pháp giá trị trung bình trong hóahọc hữu cơ, tôi đã tham khảo và tổng kết nên nội dung sáng kiến này
Trong khuôn khổ của đề tài, tôi đã thống kê, tổng hợp, phân loại rồi hệ thốngcác bài tập thành các dạng sau:
Dạng 1: Biện luận để xác định CTPT:
Trang 6+ Dùng khối lượng mol trung bình
+ Dùng gốc hiđrocacbon trung bình
+ Dùng nguyên tử trung bình
+ Dùng số liên kết π trung bình (k)
+ Dùng số nhóm chức trung bình
+ Kết hợp nhiều giá trị trung bình
Dạng 2: Tính % khối lượng, % thể tích các chất trong hỗn hợp
Dạng 3: Tính các giá trị chung của hỗn hợp thông qua giá trị trung bình.Dạng 4: Dùng giá trị trung bình để chứng minh biểu thức
Tôi dùng các tiết dạy bồi dưỡng để khai thác từng dạng bài tập: nhấn mạnhđặc điểm từng dạng bài tập, bài tập mẫu, bài tập tự giải và sau cùng là bài kiểmtra TNKQ để đánh giá kết quả dạy và học
2 Tổ chức thực hiện
- Đối tượng thực hiện: học sinh 2 lớp 12C1 và 12C2 Trường THPT Thọ Xuân
5 năm học 2015 - 2016 Hai lớp này có trình độ tương đương nhau về các mặt:
- Số lượng học sinh, độ tuổi, nam, nữ
- Chất lượng học tập nói chung và môn Hoá nói riêng
- Kết quả học tập học kỳ II – Lớp 11 ở 2 lớp được chọn như sau:
- Thời gian thực hiện: các tiết bồi dưỡng, tự chọn trong học kì I năm 2015 –
2016 Khi hướng dẫn học sinh giải bài tập, tôi tiến hành thực nghiệm cùng mộtnội dung bài tập theo hai phương pháp khác nhau:
- Lớp 12C1: Hướng dẫn cho học sinh giải bài tập theo phương pháp giá trịtrung bình
- Lớp 12C2: Hướng dẫn cho học sinh giải theo phương pháp thông thường
3 Nội dung thực hiện
M n
M n M n M n tongkhoiluong
Trong đó: M1, M2, … là khối lượng phân tử của các chất trong hh
n1, n2, là số mol tương ứng của các chất
Đối với chất khí thì % về thể tích chính là % về số mol nên công thức (1) cóthể viết thành:
Trang 7M V
M V M V M V M
Nếu hh chỉ có 2 chất, thì công thức (1), (2) tương ứng trở thành như sau:
M n M n M
V V
+
=
+
Bài 1: HH X gồm 3 ancol A, B, C có tổng số mol là 0,08 mol và khối lượng là
3,38 gam Biết B và C có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử và sốmol của A bằng 5/3 tổng số mol của B và C, MB > MC CTPT của B là:
Bài 2: Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và CH3COOH (tỉ lệ mol 1:1) Lấy 5,3 gam
hh X tác dụng với 5,75 gam C2H5OH (có xt H2SO4 đặc) thu được m gam
hh este (hiệu suất của các phản ứng đều bằng 80%) Giá trị của m là:
Mặt khác số mol n C H OH2 5 = 0,125 (mol) > naxit → Sau phản ứng C2H5OH dư,axit hết, lượng este sinh ra tính theo axit
Trang 8RCOOH + C2H5OH → RCOOC2H5 + H2O
meste = 0,1.(8 + 44 +29).80/100 = 6,48 gam → Chọn đáp án B
Dạng 1.2: Dùng gốc hiđrocacbon trung bình
* Lưu ý
1 Giá trị gốc hiđrocacbon trung bình thường được sử dụng:
- Khi chưa biết đặc điểm của gốc hiđrocacbon là no hay không no
- Trong các phản ứng của hợp chất có nhóm chức:
+ Ancol tác dụng với Na, ancol tách nước tạo ete,
+ Axit tác dụng với bazơ, muối, ancol,
+ Anđehit tác dụng với dd AgNO3/NH3
+ Phản ứng thủy phân este, chất béo
2 Sau khi tìm được R thì xét: R1 < R < R2, rồi chọn các giá trị R1, R2
- Dựa vào điều kiện của hợp chất:
+ Ancol (R - OH), ete (R - O - R’), xeton (R - CO - R’), amin (R - NH2) thì
R và R’ ≥ 15 (gốc tối thiểu phải có 1C)
+ Axit (R – COOH), anđehit (R – CHO) thì R có thể bằng 1 (R là H)
+ Este (R – COOR’) thì R có thể bằng 1 và R’ ≥ 15
- Nếu: R = 1 (H), R = 15 (CH3), R = 29 (C2H5), R = 43 (C3H7),
R = 27 (C2H3), R = 41 (C3H5),
3 Trong một số trường hợp, tuy đề cho biết đặc điểm của gốc hiđrocacbon thì
vẫn có thể gọi R để giải toán đơn giản hơn
Bài 1: Cho 5,3 gam hỗn hợp gồm 2 axit đơn chức đồng đẳng kế tiếp nhau tác
dụng với Na vừa đủ thu được 1,12 lít H2 (đktc) CTCT của 2 axit là:
C C2H5COOH và C3H7COOH D C2H3COOH và C3H5COOH
Bài 2: Cho 2,84 gam hỗn hợp 2 ancol đơn chức là đồng đẳng liên tiếp nhau tác
dụng vừa đủ với một lượng Na tạo ra 4,6 gam chất rắn và V lít khí H2
(đktc) CTPT của các ancol và giá trị V là:
A CH3OH, C2H5OH và 1,792 lít A C2H5OH, C3H7OH và 1,792 lít
C CH3OH, C2H5OH và 0,896 lít D C2H5OH, C3H7OH và 0,896 lít
Hướng dẫn giải
Trang 9Gọi CT chung của 2 ancol là R- OH
2
H
V = 0,08 1
2.22,4 = 0,896 (lít) → Chọn đáp án C
Bài 3: Đun nóng 11,7 gam hh X gồm hai ancol đơn chức với H2SO4 đặc ở
1400C, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,7 gam H2O và hh Ygồm ba ete có số mol bằng nhau Các chất trong X gồm:
C C2H5OH và C3H7OH D C2H5OH và C4H9OH
Hướng dẫn giải
Gọi CT chung của 2 ancol là R- OH
Vì các ete có số mol bằng nhau nên các ancol có số mol bằng nhau
Vậy CTPT của hai ancol là: CH3OH và C2H5OH → Chọn đáp án B
Bài 4: Cho hh X gồm metanol và 2 axit kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của
axit axetic tác dụng hết với Na thu được 0,3 mol H2 Nếu đun nóng X (xúctác H2SO4 đặc) thì các chất trong hh phản ứng vừa đủ với nhau tạo thành
25 gam este CTPT của các axit trong hh X là:
A C3H7COOH và C4H9COOH B C2H5COOH và C.3H7COOH
Hướng dẫn giải
Gọi CT chung của 2 axit là RCOOH
Vì CH3OH phản ứng vừa đủ với RCOOH nên n CH OH3 =n RCOOH
Trang 10→ R1 = 15 (CH3) và R2 = 29 (C2H5)
Vậy CTPT của 2 ancol là: CH3COOH và C2H5COOH → Chọn đáp án D
Bài 5: Thuỷ phân hoàn toàn 444 gam một chất béo thu được 46 gam glixerol và
hai loại axit béo CTCT của chất béo là:
A C17H33COOC3H5(OOCC17H35)2 B C17H35COOC3H5(OOCC17H33)2
C (C17H35COO)2C3H5OOCC17H31 D (C17H31COO)2C3H5OOCC17H35
Hướng dẫn giải
PTHH: (RCOO)3C3H5 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3
nglixerol = 0,5 (mol) → nchất béo = 0,5 (mol) →R = 238,33
Dạng 1.3: Dùng nguyên tử trung bình
* Lưu ý
- Trong hóa học hữu cơ khi bài toán có nhiều chất cùng dãy đồng đẳng tácdụng với một chất thì ta thay hỗn hợp thành một chất tương đương, trong đó sốnguyên tử của các nguyên tố là số nguyên tử trung bình
- Nếu đốt cháy a mol hh X gồm các chất chất hữu cơ thu được b mol CO2 và cmol H2O Gọi CTTQ của X là: C H O x y z
+ Phản ứng cháy của hốn hợp chất hữu cơ
+ Biết rõ đặc điểm của gốc hiđrocacbon là no hay không no
Bài 1: Đốt cháy hết 0,08 mol hh X gồm hai ancol đơn chức thu được 8,448 gam
CO2 và 3,6 gam H2O Khối lượng mol trung bình của hh X là:
Trang 11 CTPT của X là: C2,4H5O → M X = 49,8 (gam/mol) → Chọn đáp án C
Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,5 mol hh 2 hiđrocacbon thu được 0,9 mol CO2 và
0,6 mol H2O CTPT của 2 hiđrocacbon là :
n C n
n H n
Mà số nguyên tử H trong CH4 = 4 > 2,4
→ Số nguyên tử H trong hiđrocacbon còn lại < 2,4
→ Số nguyên tử H của hiđrocacbon còn lại là 2 → Chỉ có thể là C2H2
Vậy CTPT của hh là CH4 và C2H2 → Chọn đáp án C
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hh khí gồm C2H2 và hiđrocacbon X sinh ra 2 lít
CO2 và 2 lít hơi H2O (các thể tích khí và hơi đo trong cùng điều kiện nhiệt
V C V
V H V
= = = 4
Mà số nguyên tử H trong C2H2 = 2 < 4→ Số nguyên tử H trong X > 4
→ Số nguyên tử H của X là 6 → CTPT của X là C2H6 → Chọn đáp án A
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hh X gồm hai anđehit no là đồng đẳng kế
tiếp thu được 15,84 gam CO2 và 3,78 gam H2O CTCT của hai anđehit là:
* TH1: Trong hh có CH3 - CHO và C2H5 - CHO
(loại vì không có chất nào có số nguyên tử H < 2,8)
Trang 12(TM vì số nguyên tử H: 2 < 2,8 < 4) → Chọn đáp án D
Bài 5: HH M gồm ancol no, đơn chức X và axit cacboxylic đơn chức Y, đều
mạch hở và có cùng số nguyên tử C, tổng số mol của hai chất là 0,5 mol(số mol của Y lớn hơn số mol của X) Nếu đốt cháy hoàn toàn M thì thuđược 33,6 lít khí CO2 (đktc) và 25,2 gam H2O Mặt khác, nếu đun nóng Mvới H2SO4 đặc để thực hiện phản ứng este hoá (hiệu suất 80%) thì số gameste thu được là:
2 , 0
b a
CH2 = CH – COOH + C3H7OH CH2 = CH – COOC3H7 + H2O
meste = 0,2 114 0,8 = 18,24 (gam) → Chọn đáp án C
Bài 6: Cho m gam hh X gồm hai ancol no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy
đồng đẳng tác dụng với CuO (dư) nung nóng, thu được một hh rắn Z vàmột hh hơi Y (có tỉ khối hơi so với H2 là 13,75) Cho toàn bộ Y phản ứngvới một lượng dư Ag2O (hoặc AgNO3) trong dd NH3 đun nóng, sinh ra64,8 gam Ag Giá trị của m là:
Hướng dẫn giải
Gọi CT chung của 2ancol là: C n H2n+2O
O H
Trang 13Dạng 1.4: Dùng số liên kết π trung bình (k)
VÍ DỤ: Cho 4,48 lít hh X (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình
chứa 1,4 lít dd Br2 0,5M Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 giảm đimột nửa và khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam CTPT của 2 hiđrocacbonlà:
A C2H2 và C4H8 B C2H2 và C3H8
C C3H4 và C4H8 D C2H2 và C4H6
Hướng dẫn giải
Gọi CT chung của 2 hiđrocacbon là: C H n 2n+ −2 2k
nhh X = 0,2 (mol), n Br2ban đầu = 0,7 (mol), n Br2phản ứng = 0,35 (mol)
1, 75
hh
n a b
a b k
Bài 1: Hốn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, mạch hở Y và Z (MY < MZ) Đốt
cháy hoàn toàn a mol X, sau phản ứng thu được a mol H2O Mặt khác, nếucho a mol X tác dụng với lượng dư dd NaHCO3, thì thu được 1,6a mol
CO2 Thành phần % theo khối lượng của Y trong X là:
Hướng dẫn giải
Gọi CT chung của hh là: R C( OO )H