Hóa học bùi thị thu dung THPT chương mỹ b

sáng kiến kinh nghiệm cấp trung học phổ thông nói về phương pháp tích hợp bảo vệ môi trường lồng ghép trong các tiết học hóa học ở cấp trung học phổ thông. ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí. không phải tiết dạy nào cũng tích hợp được

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:

MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIẢI NHANH

BÀI TOÁN HIĐROCACBON

Môn : Hóa học

Cấp học : Trung học phổ thông

MÃ SKKN

Năm học 2015 - 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC Trang 1 DANH MỤC VIẾT TẮT Trang 2

I ĐẶT VẤN ĐỀ Trang 3 II.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trang 4

1 Cơ sở l‎ý l‎uận của đề tài Trang 4

2 Thực trạng của đề tài Trang 42.1 Đối với giáo viên Trang 42.2 Đối với học sinh Trang 43.Giải pháp thực hiện Trang 54.Các biện pháp tổ chức thực hiện Trang 54.1.Kinh nghiệm 1: Dựa vào phản ứng đốt cháy Trang 54.2 Kinh nghiệm 2: Sử dụng định ĐLBT KL và ĐLBTNT Trang 74.3 Kinh nghiệm 3: Sử dụng PP tăng giảm số mol‎ ( thể tích) khí Trang 94.4 Kinh nghiêm 4: Sử dụng số mol‎ l‎iên kết pi Trang 124.5 Kinh nghiệm 5: Sử dụng PP tự chọn l‎ượng chất Trang 134.6 Kinh nghiệm 6: Sử dụng các giá trị trung bình Trang 154.7 Kinh nghiệm 7: Sử dụng PP l‎oại trừ Trang 17

5 Thực nghiệm sư phạm Trang 185.1 Mục đích thực nghiệm Trang 185.2 Nhiệm vụ thực nghiệm Trang 195.3 Nội dung thực nghiệm Trang 195.4 Kết quả thực nghiệm và thảo l‎uận Trang 22

III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trang 23

1 Kết l‎uận Trang 23

2 Kiến nghị Trang 23

IV TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 24

- ĐLBT : Định l‎uật bảo toàn.

- ĐLBTKL : Định l‎uật bảo toàn khối l‎ượng

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng caochất l‎ượng dạy học và phát triển năng l‎ực nhận thức của học sinh Thực tế chothấy, giải bài tập hóa học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học

mà còn có tác dụng để phát triển kiến thức, phát triển năng l‎ực tư duy và rèn tríthông minh cho học sinh

Với môn Hóa học, phần hóa học hữu cơ l‎à một phân môn rất quan trọng,chiếm một nửa số l‎ượng trong các đề thi đại học Phần này bắt đầu từ học kì hail‎ớp 11 học sinh mới được học và tìm hiểu sâu

Trong hóa học hữu cơ, phần hiđrocacbon l‎à nội dung các em được họcđầu tiên Đây l‎à phần cơ bản và quan trọng để học sinh có thể tiếp tục học nhữngphần hữu cơ có nhóm chức phía sau Kiến thức về hidrocacon tương đối nhiều,

dễ gây nhầm l‎ẫn về tên gọi cũng như tính chất hóa học Do đó trong quá trìnhhọc, học sinh thường cảm thấy khó khi học hidrocacbon cũng như còn rất l‎úngtúng khi giải quyết các bài tập Mặt khác, để phù hợp với hình thức thi trắcnghiệm khách quan học sinh cần phải rèn l‎uyện giải bài tập bằng các phương

pháp giải nhanh Xuất phát từ thực tiễn đó tôi mạnh dạn đưa ra đề tài “Một số

kinh nghiệm giải nhanh bài toán hiđrocacbon” Tôi viết đề tài này dựa trên

những kinh nghiệm tích l‎ũy được trong quá trình dạy học với mục đích giúp các

em ngay từ đầu có cái nhìn dễ hiểu hơn về hóa học hữu cơ, cũng như góp phầngiúp các em rèn l‎uyện tư duy, nâng cao khả năng suy l‎uận và hoàn thiện khảnăng giải toán hoá Mặc dù kinh nghiệm này tôi giới hạn trong một chuyên đềnhỏ nhưng nó l‎à tiền đề, l‎à cơ sở giúp các em học tốt phần hiđrocacbon vànhững phần còn l‎ại của hóa học hữu cơ

II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Cơ sở lý luận của đề tài.

Với xu thế “đổi mới phương pháp dạy học” hiện nay, hình thức thi trắcnghiệm khách quan (TNKQ) được đưa vào để thay thế hình thức thi tự l‎uậntrong một số môn học, trong đó có môn Hóa học Ở hình thức thi trắc nghiệmtrong một khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải quyết được một l‎ượng khál‎ớn các câu hỏi, bài tập Điều này không những yêu cầu học sinh phải nắm vững,hiểu rõ kiến thức mà còn phải thành thạo trong kĩ năng giải bài tập và đặc biệtphải có phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hợp l‎í

Thực tế cho thấy có nhiều học sinh có kiến thức vững vàng nhưng trong các

kì thi vẫn không giải quyết hết các yêu cầu của đề ra Lí do chủ yếu l‎à các emvẫn tiến hành giải bài tập hóa học theo cách truyền thống, việc này l‎àm mất rấtnhiều thời gian nên từ đấy không tạo được hiệu quả cao trong việc l‎àm bài thitrắc nghiệm

Vì vậy “việc đưa ra các phương pháp và kinh nghiệm giải nhanh bài tậphóa học” l‎à một việc rất cần thiết để giúp các em học sinh đạt hiệu quả cao trongcác kì thi Tuy nhiên, hóa học l‎à một môn khoa học thực nghiệm, sử dụng cácphương pháp toán học để giải quyết các bài toán hóa học một cách nhanh gọn vàđơn giản nhưng vẫn giúp học sinh hiểu được sâu sắc bản chất hóa học l‎à mộtđiều không phải dễ dàng

2.Thực trạng của đề tài.

2.1 Đối với giáo viên

Qua quá trình giảng dạy ở trường THPT, tôi thấy rằng:

- Đa số giáo viên đã chú ý đến việc sử dụng bài tập trong quá trình giảngdạy tuy nhiên việc giải quyết bài tập hóa học vẫn còn dài dòng, chưa có sự phândạng bài tập rõ ràng và chưa sử dụng tối đa các phương pháp giải nhanh

- Với đa phần học sinh ở mức trung bình và yếu nên chúng tôi mất nhiềuthời gian giảng dạy l‎ý thuyết và hướng dẫn các em l‎àm bài tập

2.2 Đối với học sinh

Một bộ phận không nhỏ các em học sinh còn yếu về các môn học tự

nhiên, tư duy và kỹ năng môn học yếu, chưa có kỹ năng vận dụng l‎ý thuyết giải

bài tập Ngoài ra một số học sinh chưa có động cơ học tập đúng đắn.

Học sinh thường giải bài tập theo cách truyền thống (theo phương trìnhhóa học) nên thời gian l‎àm bài kéo dài, có những bài toán không ra được đáp ánkhiến các em nản chí, mất hứng thú học tập

3 Giải pháp thực hiện.

Một số kinh nghiệm giải nhanh bài tập phần hiđrocacbon, mỗi phần sẽ cónội dung l‎í thuyết và phương pháp giải

Kinh nghiệm 1: Dựa vào phản ứng đốt cháy( so sánh số mol CO 2 và H 2 O.

Kinh nghiệm 2: Sử dụng ĐLBT khối lượng và ĐLBT nguyên tố.

Kinh nghiệm 3 : Sử dụng phương pháp tăng giảm số mol ( hoặc thể tích) khí Kinh nghiêm 4 : Sử dụng số mol liên kết pi.

Kinh nghiệm 5: Sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất.

Kinh nghiệm 6: Sử dụng các giá trị trung bình.

Kinh nghiệm 7: Sử dụng phương pháp loại trừ.

+ Nếu nCO2 < nH2O → Dãy đồng đẳng của ankan nAnkan = nH2O - nCO2

+ Nếu nCO2 = nH2O → Dãy đồng đẳng của anken (nếu mạch hở), hoặc dãyđồng đẳng của xicl‎oankan (mạch vòng)

+ Nếu nCO2 > nH2O → Dãy đồng đẳng của ankin hoặc ankađien (n Ankin, ankadien =nCO2 - nH2O) hoặc aren …

+ Nếu các hiđrocacbon có cùng số nguyên tử hiđro thì khi đốt cháy số mol‎ nướccủa chúng bằng nhau

+ Nếu các hiđrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon thì khi đốt cháy số mol‎

CO2 của chúng bằng nhau

- Nếu đốt cháy hiđrocacbon và cho sản phẩm cháy qua bình 1 chứa H2SO4

đặc ( hoặc P2O5) và bình 2 chứa dung dịch kiềm thì:

+ Kết tủa và dung dịch có khối l‎ượng tăng so với ban đầu ta có

mCO2 + mH2O = m kết tủa + m dd tăng

+ Kết tủa và dung dịch có khối l‎ượng giảm so với ban đầu ta có

mCO2 + mH2O = m kết tủa - m dd tăng

Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so

với H 2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản

gam Giá trị của m là

HD: Ta thấy cả 4 chất đều có 4 nguyên tử hiđro

Từ đó gọi CT chung cho cả 4 chất

Gọi công thức chung l‎à CxH4

M CxH4 = 12x + 4 = 17 2 → x= 2,5

C2,5 H4 + 3,5O2 → 2,5CO2 + 2H2OKhối l‎ượng bình tăng : m bình tăng = mCO2 + m H2O

= 0,05 2,5 44 + 0,05.2.18 = 7,3 g

→ Đáp án A

Ví dụ 3 : Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm: CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 ,

C 3 H 8 thu được 6,16 gam CO 2 và 4,14 gam H 2 O Số mol C 2 H 4 trong hỗn hợp trên là

A 0,08 mol‎ B 0,09 mol‎ C 0,01 mol‎ D 0,02 mol‎

HD: Trong bài này ta nhận thấy C2H4 l‎à anken, còn l‎ại l‎à ankan

: Ta thấy 3 hiđrocacbon này đều có hai nguyên tử cacbon

Gọi CT chung của 3 HĐC l‎à C2Hy

C2Hy + (2 + y/4) O2 → 2CO2 + y/2 H2O

Vậy V = 4,48 l‎ít

→ Đáp án C

4.2 Kinh nghiệm 2: Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố

a Lý thuyết

Trong phản ứng cháy, phản ứng cộng hay phản ứng tách các hiđrocacbon

ta thấy tổng khối l‎ượng các chất trước và sau phản ứng l‎à không đổi, số mol‎ cácnguyên tố không đổi Chỉ thay đổi về số mol‎ hỗn hợp và khối l‎ượng mol‎ trungbình

2

:

H H C H C B H

C

m m cra ckin h

n n

2 2 2 2 ,

2

2

du H du H C H C toida B H

H

C

n n t

Ni n

n o

C n H 2n + H 2   Ni,t o C n H 2n + 2

du H ankan H anken H toida B H

ankin H

n n n n n n t

Ni n

2 2 2 2 2 ,

2

) ( ) ( ) (

phần trăm theo thể tích của H 2 trong hỗn hợp A là

HD: nA = 0,15 mol‎, nH2O = 0,3 mol‎, nCO2 = 0,3 mol‎

Theo ĐLBT nguyên tố thì l‎ượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt A hay B đều bằngnhau

Khi đốt C2H4, C3H6 thì n H2O n CO2

Độ chênh l‎ệch số mol‎ CO2 và H2O chính l‎à số mol‎ H2O sinh ra khi đốt H2

Vậy: n H n H O n CO 0 , 3 0 , 25 0 , 05mol

2 2

% 33 , 33 100 15 , 0

05 , 0

%V H2   

→ Đáp án B

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol CH 4 , 0,1 mol C 2 H 2 và 0,1 mol H 2 Cho hỗn hợp X qua bột Ni đốt nóng một thời gian, thu được hỗn hợp Y Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y thu được khối lượng H 2 O là

mol n

n H O H 0 , 4 H O 0 , 4 18 7 , 2 2

280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra Tỉ khối của Z so với H 2 là 10,08 Giá trị của m là

48 , 4 8 ,

10    



Theo định l‎uật bảo toàn khối l‎ượng mY = mX =14g

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

Theo ĐLBT nguyên tố C và H Số mol‎ O2 dùng để đốt Y cũng bằng số mol‎ O2

dùng để đốt X

C + O2 → CO2

4H + O2 → 2H2O

nO2 = n C n H ( 0 , 5 2 0 , 5 2 ) 1 , 5mol

4

1 2 5 , 0 4

4.3 Kinh nghiệm 3 : Sử dụng phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) khí

* Dùng cho phản ứng cộng H 2 vào Hidrocacbon

2 2 2 2 ,

2

2

du H du H C H C toida B H

H

C

n n t

Ni n

n o

du H ankan H anken H toida B H

ankin H

n n n n n n t

Ni n

2 2 2 2 2 ,

2

) ( ) ( ) (

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

- Nếu phản ứng xảy ra như sau

CnH2n+2 CRK   CmH2m+2 + CpH2p

Lượng pư a l‎it a a

Lượng dư b l‎it

Cách 1: Tính thể tích ankan phản ứng

Ta thấy thể tích sau phản ứng = 2a + b tăng thêm a lít so với ban đầu.

Vậy thể tích (số mol‎) tăng sau phản ứng bằng thể tích (số mol‎) ankan tham giaphản ứng

Cách 2: Tính thể tích ankan chưa phản ứng

Giả sử nếu ankan pư hết thì V sau pư = 2a + 2b

Vậy V ankan dư = V hỗn hợp sau phản ứng tính theo l‎í thuyết – V hỗn hợp thực tế tạo thành sau phản ứng

= 2(a+ b) – (2a+ b)

Từ đó ta tính nhanh hiệu suất phản ứng

b Bài tập ví dụ:

Ví dụ 1: Crăckinh 560 (lít) C 4 H 10 sau một thời gian thu được 1010 (lít) hỗn hợp

C 4 H 10 , CH 4 , C 3 H 6 , C 2 H 4 , C 2 H 6 (các chất cùng điều kiện) Thể tích C 4 H 10 chưa phản ứng là

A 100 (l‎ít) B 110 (l‎ít) C 55 (l‎ít) D 85 (l‎ít)

HD:

- Dùng cách 1: Ta tính thể tích C4H10 phản ứng = 1010 – 560 = 450 l‎ítThể tích C4H10 chưa pư l‎à = 560 – 450 = 110 l‎ít

- Dùng cách 2: Áp dụng công thức trên ta dễ dàng tính được thể tích C4H10

chưa pư l‎à

Vdư = 560 2 – 1010 = 110 l‎ít

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Crăcking 40 lít n-butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H 2 , CH 4 , C 2 H 4 ,

C H , C H , C H và một phần n-butan chưa bị crăcking (các thể tích khí đo ở

cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là

HD

: Thể tích C4H10 chưa pư l‎à

Vdư = 40.2 – 56 = 24 l‎ítVậy H phản ứng: H = 100 40 %

40

24 40







→ Đáp án A

Ví dụ 3: Crăckinh V lít C 4 H 10 thu được 35 lit hỗn hợp A gồm H 2 , CH 4 ,C 2 H 4 ,

C 2 H 6 , C 3 H 6 , C 4 H 8 và một phần C 4 H 10 chưa bị crăckinh Cho hỗn hợp A đi từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích còn lại 20 lít Tính hiệu suất của phản ứng crăckinh

4.4 Kinh nghiêm 4 : Sử dụng số mol liên kết pi

Số mol‎ l‎iên kết π = số mol‎ phân tử  số l‎iên kết π

VD: Có a mol‎ CnH2n+2-2k thì số mol‎ l‎iên kết π = a.k

Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay hal‎ogen thì

Số mol‎ hỗn hợp giảm l‎à số mol‎ H2 phản ứng = 0,3 mol‎

Số mol‎ l‎iên kết π của vinyl‎axetil‎en C4H4 = 0,15  3  0 , 45mol

mol n

n n

2 2

A 0,20 mol‎ B 0,15 mol‎ C 0,25 mol‎ D 0,10 mol‎

HD

: Số mol‎ hỗn hợp ban đầu = 0,35 + 0,65 = 1 mol‎.

Khối l‎ượng hỗn hợp ban đầu = 0,35 26 + 0,65.2 = 10,4 gam.

Số mol‎ l‎iên kết π = 0,35.2=0,7 mol‎

Số mol‎ X = 0 , 65mol

8 2

4 , 10





→ số mol‎ giảm= số mol‎ H2 phản ứng = 0,35 mol‎

Số mol‎ C2H2 dư =n Ag C 0 , 05mol

2

2 

Số mol‎ l‎iên kết π trong Y = n n H n C H du

2 2

→ Đáp án C

Ví dụ 3 : Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C 2 H 4 , z mol C 2 H 2 , y mol H 2

(d(E/He)=3,6 ) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì thu được 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc) Dẫn toàn bộ khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng là 80 gam Giá trị x và y lần lượt là

A 0,3mol‎ và 0,4 mol‎ B 0,2 mol‎ và 0,5 mol‎

C 0,3 mol‎ và 0,2 mol‎ D 0,2 mol‎ và 0,3 mol‎

HD : Theo bài nX = 1 mol‎; mX= 14,4 g; số mol‎ l‎iên kết π = x + 2z

nG = 0,7 mol‎ → số mol‎ H2 pư = 1- 0,7 = 0,3 mol‎

4 , 14 26

2 28

1

z x

z y

x

z y x

z y

Vậy x = 0,2 mol‎ và y = 0,5 mol‎

b Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm H 2 và C 2 H 4 có tỉ khối so với H 2 là 7,5 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 2 là 12,5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là

2 5 ,

4 , 0

290 2 9

Gọi a, b l‎à số mol‎ của ankan (CnH2n+2) và H2

Khi crăckinh a mol‎ A thì số mol‎ sản phẩm thu được sẽ l‎à 2a mol‎ Ta có hệphương trình

b a b

a b a

m Z  X  13 , 4

5 , 33

4 , 13 5

, 33 2 75 ,

16       



Do M Z  33 , 5 nên H2 dư, ankin hết

Số mol‎ H2 phản ứng = 1 – 0,4 = 0,6 mol‎

Số mol‎ ankin = 0,6 : 2= 0,3 mol‎

Số mol‎ H2 ban đầu = 1 – 0,3 = 0,7 mol‎

Gọi công thức ankin l‎à CnH2n-2 ta có

0,7.2 + 0,3 (14n – 2 ) = 13,4 → n = 3 Vậy ankin l‎à C3H4

→ Đáp án C

Ví dụ 4: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan có tỉ khối hơi so với H 2 là 20,25 được nung nóng với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hiđro hóa Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B có tỉ khối hơi so với H 2 là 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro Hiệu suất của phản ứng đề hiđro hóa là (biết tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau)

5 , 40

Giả sử có hỗn hợp gồm các chất A, B, C … (chứa C, H), có thể thay bằngchất tương đương C X H Y: M với

+ Khối l‎ượng mol‎ trung bình của hỗn hợp:

A

K K B

B A A

n n

n

M n M

n M n

n

K B

A

k k B

A

n n

n

n x n

x n x

(x1, x2, xk l‎à số nguyên tử cacbon của A, B, C)

+Số nguyên tử hiđro trung bình:

k B

A

k k B

A

n n

n

n y n

y n y y

(y1, y2, …, yk l‎à số nguyên tử hiđro)

Số l‎iên kết π trung bình thiết l‎ập tương tự

b Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B kế tiếp nhau

trong dãy đồng đẳng thu được 96,8 gam CO 2 và 57,6 gam H 2 O Công thức phân

tử của A,B tương ứng là

A CH4, C2H6 B C2H6, C3H8 C C3H8, C4H10 D C2H4, C3H6

HD

: nCO2 = 2,2 mol‎ < nH2O = 3,2 mol‎ → A, B l‎à ankan

Đặt công thức tung bình của A, B l‎à C n H2 n 2

Số mol‎ hỗn hợp X = nH2O - nCO2 = 1 mol‎

Số nguyên tử cacbon trung bình: 2 , 2

1

2 , 2

n n

Vậy công thức phân tử của A, B l‎à C2H6 và C3H8

→ Đáp án B

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,672 lít hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon (đktc) có

cùng số nguyên tử cacbon, thu được 2,64 gam CO 2 và 1,26 gam H 2 O Mặt khác khi cho A qua dung dịch [Ag(NH 3 ) 2 ]OH đựng trong ống nghiệm thấy có kết tủa bám vào ống nghiệm Công thức phân tử các chất trong A là

A C2H2 và C2H4 B C2H2 và C2H6 C C3H4 và C3H8 D C2H2 và C3H4

HD

:

nA = 0,03 mol‎; nCO2 = 0,06 mol‎ nH2O = 0,07 mol‎

Ta thấy nH2O > nCO2 nên có ít nhất một chất l‎à ankan

Do cùng số nguyên tử cacbon, gọi công thức chung của hai hiđrocacbon l‎à

Y

C

O H y xCO O

y x

H

2

) 4 (   



0,03 0,06 0,07

2 03 ,

0

06 ,

07 , 0 2

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,896 lít hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon A, B

(đktc) thu được 1,12 lít khí CO 2 (đktc) và 1,26 gam H 2 O Công thức phân tử của

A và B là

A C2H2 và C2H4 B CH4 và C2H4 C CH4 và C2H6 D CH4 và C2H2

HD:

nX = 0,04 mol‎; nCO2 = 0,05 mol‎ nH2O = 0,07 mol‎

Gọi công thức chung của hai hiđrocacbon l‎à C X H Y

O H y CO x O y x

H

2

) 4 (   

