dcsc SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT NHƯ XUÂN II SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN ĐỀ TÀI “VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ OXI VÀ ĐỘ BẤT BÃO HÒA KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT BÉO”
Trang 1dcsc
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT NHƯ XUÂN II
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TÊN ĐỀ TÀI
“VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ OXI
VÀ ĐỘ BẤT BÃO HÒA KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT BÉO”
Người thực hiện: Lê Thị Hằng Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị: Trường THPT Như Xuân 2 SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Hoá học
THANH HOÁ NĂM 2019
Trang 2MỤC LỤC
1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 1
1.3 Đối tượng nghiên cứu 1
1.4 Phương pháp nghiên cứu 1
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm 1
2 NỘI DUNG 1
2.1 Cơ sở lý luận 1
2.1.1 Khái niệm về chất béo 1
2.1.2 Tính chất vật lí và phân loại chất béo 2
2.1.3 Tính chất hoá học 2
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3
2.3 Giải pháp thực hiện 3
2.3.1 Cơ sở lý thuyết 4
2.3.2 Phạm vi áp dụng 4
2.3.3 Phương pháp giải 4
2.4 Một số bài tập minh hoạ 5
5 Bài tập tự luyện 11
6 Đáp án bài tập tự luyện 11
3 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 11
3.1 KẾT LUẬN 11
3.2 KIẾN NGHỊ 12
Trang 31 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài
Hóa học là bộ môn khoa học quan trọng trong trường THPT Môn hóa học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản và biện chứng
về chất và sự biến đổi của chất Bài tập hóa học là một phần rất quan trọng trong môn hóa học Để giải nhanh các bài tập hóa học thì học sinh không chỉ cần biết các định luật mà còn phải biết kết hợp các định luật và phương pháp khác nhau
để giải các bài tập đó một cách nhanh nhất
Trong các đề thi hiện nay, phần bài tập chất béo bên cạnh những câu hỏi và bài tập ở mức độ biết còn có những bài tập ở mức độ vận dụng cao và tăng dần
độ phức tạp theo từng năm
Là một giáo viên dạy khối 12, khi dạy phần chất béo tôi thấy học sinh rất lúng túng và e dè khi làm bài tập tổng hợp về phần này Vì vậy, việc nghiên cứu
để tìm ra phương pháp giảng dạy giúp học sinh học tốt phần này là cần thiết
Với những lý do trên tôi đã chọn đề tài “"Vận dụng định luật bảo toàn nguyên
tố oxi và độ bất bão hòa khi giải bài tập về chất béo”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Để giúp học sinh hệ thống kiến thức và phát triển tư duy hoá học, tôi đề ra mục tiêu, nhiệm vụ cụ thể việc thực hiện đề tài là:
- Củng cố kiến thức lý thuyết theo chiều sâu của từng vấn đề
- Giới thiệu phương pháp vận dụng định luật bảo toàn nguyên tố oxi và
độ bất bão hòa khi giải bài tập về chất béo
- Hướng dẫn giải một số bài tập điển hình
- Giới thiệu các bài tập tự rèn luyện kỹ năng
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Bài tập tổng hợp về chất béo
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm này tôi sử dụng nhiều phương pháp, trong đó phương pháp chủ yếu là nghiên cứu tài liệu xây dựng cơ sở lý thuyết, tham khảo ý kiến của cấp trên và đồng nghiệp để thống kê, xử lý số liệu
1.5 Những điểm mới của SKKN
Là đề tài mới
2 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận
2.1.1 Khái niệm về chất béo.
Chất béo là trieste của glixerol với axit béo, gọi chung là triglixerit hay
triaxylglixerol
CTCT chung của chất béo:
R 1 COO CH2
R 2 COO CH
R 3 COO CH2
gốc axit béo gốc glyxerol
Trang 42 4
1
2
,
x 3
2
Gli erol
R COO C H
R COO C H H O R COOH R COOH R COOH C H OH
R COO CH
R1, R2, R3 là gốc hiđrocacbon của axit béo, có thể giống hoặc khác nhau
Axit béo là axit đơn chức có số cacbon chẵn (thường từ 12C đến 24C), mạch
C dài, không phân nhánh, có thể no hoặc không no
+ Các axit béo thường gặp:
Loại no:
C17H35COOH axit stearic C15H31COOH axit panmitic
Loại không no:
C17H33COOH axit oleic C17H31COOH axit linoleic
2.1.2 Tính chất vật lí và phân loại chất béo
2.1.2.1 Tính chất vật lí:
- Ở điều kiện thường, chất béo ở trạng thái lỏng hoặc rắn
- Chất béo không tan trong nước Tan tốt trong dung môi hữu cơ như: nước xà phòng, benzen, Chất béo nhẹ hơn nước
2.1.2.2 Phân loại:
Chất béo gồm có 2 loại:
+ Các triglixerit chứa gốc axit béo đều no thường là chất rắn ở điều kiện
thường Còn gọi là chất béo rắn(mỡ, bơ nhân tạo, ).
Nghĩa là: Các gốc R R R1 , 2 , 3 đều no thì chất béo đó thuộc chất béo rắn
+ Các triglixerit chứa gốc axit béo không no thường là chất lỏng ở điều kiện
thường Còn gọi là chất béo lỏng(dầu ăn, ).
Nghĩa là: Một trong các gốc 1 2 3
R R R không no thì chất béo thuộc chất béo lỏng
Ví dụ:
Chất béo lỏng chất béo rắn
2.1.3 Tính chất hóa học.
Chất béo là trieste nên chúng có tính chất của este như: phản ứng thủy phân, phản ứng ở gốc,
2.1.3.1 Phản ứng thủy phân
a Thủy phân trong môi trường axit:
- Đặc điểm của phản ứng: phản ứng thuận nghịch
b Thủy phân trong môi trường kiềm (Xà phòng hóa)
- Đặc điểm của phản ứng: phản ứng một chiều
15 31
C H COO CH
C H COO C H
C H COO CH C H COO C H
Trang 51
2
3 5 3 x 3
2
Gli erol
R COO C H
R COO C H NaOH R COONa R COONa R COONa C H OH
R COO CH
Chú ý: (1) Khi thủy phân chất béo luôn thu được glixerol.
(2) Muối thu được sau phản ứng là thành phần chính của xà phòng (3) Sơ đồ thủy phân chất béo trong dung dịch kiềm:
Triglixerit + 3OH t o
Muối + Glixerol.
n OH 3n glixerol 3n triglixerit
2.1.3.2 Phản ứng cộng (Đối với chất béo lỏng)
a Cộng H 2 : Biến chất béo lỏng thành chất béo rắn.
VD:
0
, ,
C H COO C H COO C H
b Cộng Br 2 dung dịch, I 2 ,…
VD: ( 17 33 ) C H 3 3 5 3 2 (C H Br COO) C H 17 33 2 3 3 5
triolein
2.1.3.3 Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa hoàn toàn tạo CO2 và H2O
145
2
t
- Oxi hóa không hoàn toàn, các liên kết C=C trong chất béo lỏng bị oxi hóa chậm bởi oxi không khí tạo peoxit, chất này phân hủy tạo andehit có mùi khó chịu(hôi, khét, ) làm cho dầu mỡ bị ôi
2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
* Đối với giáo viên
Với thời lượng 1 tiết lý thuyết và 1 tiết luyện tập thì rất khó khăn để hướng dẫn học sinh có kỹ năng vận dụng đầy đủ được các phương pháp để giải hết được tất cả các dạng toán của phần lipit, chất béo
* Đối với học sinh
Các nguồn tài liệu có liên quan đến nội dung này ít đề cập đến các bài tập tổng hợp Do đó học sinh còn gặp nhiều khó khăn khi gặp các bài tập liên quan đến nội dung này
Chính vì vậy, việc đưa ra phương pháp “ vận dụng định luật bảo toàn
nguyên tố oxi và độ bất bão hòa khi giải bài tập về chất béo” là hết sức cần
thiết, giúp học sinh định hướng đúng, xử lí nhanh khi làm các bài tập tổng hợp
về chất béo
2.3 Giải pháp thực hiện
2.3.1 Cơ sở lý thuyết
a Định luật bảo toàn nguyên tố
- Nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT): “ Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được
Trang 6bảo toàn” Điều này có nghĩa là: “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kỳ trước và sau phản ứng là luôn bằng nhau”
- “ Bảo toàn nguyên tố oxi” là một bộ phận của định luật bảo toàn nguyên tố Xét bài đốt cháy tổng quát: CxHyOzNt + O2 CO2 + H2O + N2
nC = n CO 2
Theo ĐLBT nguyên tố: nH = 2
2
H O
n nO(C H O N )x y z t = 2
2
CO
n +
2
H O
n - 2
2
O n
nN = 2.n N 2
- Đối với chất béo có công thức (RCOO)3C3H5 khi tham gia phản ứng đốt cháy
ta có: 6 n chất béo + 2 n O 2 = 2.n CO 2+ n H O 2
* Ưu điểm: Giúp giải nhanh hơn, ngắn gọn hơn các bài tập mà không cần cân bằng phản ứng
b Độ bất bão hòa
Đại lượng k đặc trưng cho mức độ không no của phân tử nên được gọi là độ
bất bão hòa
k là tổng số liên kết và số vòng trong phân tử
Với cách hiểu như vậy, công thức tổng quát để tính độ bất bão hòa k là
(k 0))
với x i là hóa trị của nguyên tố thứ i và n i là số nguyên tử tương ứng của nguyên
tố đó trong hợp chất hữu cơ
Theo công thức trên, độ bất bão hòa của phân tử C16H24O5N6P2S sẽ là :
2
Tức là tổng số liên kết và số vòng trong phân tử này là 9
Đối với chất béo có công thức tổng quát CnH2n+2-2kOa
khi tham gia phản ứng đốt cháy
CnH2n +2-2kOa + O2 t o
n CO2 + (n+1-k) H2O
ta có (1)
(k là tổng số liên kết ở nhóm – COO và gốc hiđrocac bon)
Trong chất béo luôn có 3 liên kết nằm trong 3 nhóm – COO
2.3.2 Phạm vi áp dụng
Áp dụng cho bài toán dạng tổng hợp về chất béo
Dấu hiệu nhận biết:
- Cho các dữ kiện liên quan đến số mol nguyên tố Oxi thông qua số mol CO2,
H2O
- Chất béo phản ứng với H2 hoặc dung dịch Brom
2.3.3 Phương pháp giải
Bước 1: Áp dụng ĐLBT NT oxi tìm số mol chất béo (nếu cần)
Trang 7Bước 2: Vận dụng công thức (1) tìm k
Bước 3: Tìm k ở gốc hiđrocac bon trong chất béo
Bước 4: Số mol Br2( hoặc H2) phản ứng = Số mol liên kết (gốc H.C) Bước 5: Sử dụng định luât bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL) (nếu cần)
2.4 Một số bài tập minh hoạ
Ví dụ 1: (Trích đề thi khảo sát THPT QG 2019 – sở GD-ĐT Thanh Hóa)
Đốt cháy hoàn toàn a mol chất béo A, thu dược b mol CO2 và c mol H2O, biết b – c = 5a Khi hidro hoá m gam A cần vừa đủ 2,688 lít H2 (ở đktc), thu được 35,6 gam sản phẩm B Mặt khác, thủy phân hoàn toàn m gam A bằng một lượng vừa đủ dung dịch mol NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được x gam xà phòng Giá trị của x là
Hướng dẫn giải
Ta có: = = = = a
k = 6
có 3 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon
3 n A = = 0,12 : 3 = 0,04 mol
Áp dụng ĐLBTKL đối với phản ứng hiđro hóa:
mA + = mB
mA + 0,12 2 = 35,6
mA = 35,36 gam
(RCOO C H) 3 3 5 3NaOH 3RCOONa C H OH 3 5 ( ) 3
0,04 0,12 0,04 mol
Áp dụng ĐLBTKL đối với phản ứng xà phòng hóa:
mA + mNaOH = mxà phòng + mglixerol
35,36 + 0,12 40 = m xà phòng + 0,04 92
m xà phòng = 36,48 (g )
Đáp án : A
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn a mol X (là trieste của glixerol với các axit đơn
chức, mạch hở) cần vừa đủ 49,28 gam O2, thu được 1,1 mol CO2 và 1,0 mol
H2O Mặt khác, x mol X tác dụng tối đa với 240 ml dung dịch Br2 1,0M Giá trị
Hướng dẫn giải
Áp dụng ĐLBT NT O cho phản ứng đốt cháy:
nO(X) + nO(
2
O ) = nO
( CO2)+ nO
( H2O )
6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
thay số vào ta có 6 nX + 2 1,54 = 2 1,1 + 1
nX = 0,02 mol
Trang 8Ta có:
0,02 = k = 6
có 3 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon 3 nX = nX = 0,24 : 3 = 0,08 mol
Đáp án : C
Ví dụ 3: (Trích đề thi THPT QG 2018): Thủy phân hoàn toàn triglixerit X
trong dung dịch NaOH, thu được glixerol, natri stearat và natri oleat Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 3,22 mol O2, thu được H2O và 2,28 mol CO2 Mặt khác, m gam X tác dụng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của a
là A 0,04 B 0,08 C 0,20 D 0,16.
Hướng dẫn giải
X là (C17HxCOO)3C3H5
C57H3x+5O6 + (0,75x + 55,25)O2 → 57CO2 + (1,5x + 2,5)H2O
nX = 2,28/57 = 0,04 mol
Áp dụng ĐLBT cho oxi: nO(X) + nO(
2
O ) = nO
( CO2)+ nO
( H2O )
6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
thay số vào ta có 6 0,04 + 2 3,22 = 2 2,28 + n H O 2
n H O 2 = 2,12 mol
Ta có:
0,04 = k = 5
có 2 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon
2 n X = số mol Br2 phản ứng = 0,04.2 = 0,08 mol
Đáp án : B
Ví dụ 4: (Trích đề thi THPT QG 2018): Thủy phân hoàn toàn a mol triglixerit
X trong dung dịch NaOH vừa đủ, thu được glixerol và m gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn a mol X thu được 1,375 mol CO2 và 1,275 mol H2O Mặt khác, a mol X tác dụng tối đa với 0,05 mol Br2 trong dung dịch Giá trị của m là
A 20,15 B 20,60 C 23,35 D 22,15.
Hướng dẫn giải
Trang 9 mol liên kết π phản ứng Brom = a(0,1/a + 1 – 3) = 0,1 – 2a mol
(vì có 3π C=O không phản ứng).
0,1 – 2a = 0,05 a = 0,025 mol
Áp dụng ĐLBTNT O : nO(X) + nO(
2
O ) = nO
( CO2)+ nO
( H2O )
6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
n O 2= 1,375 + 1,275/2 – 0,025.3 = 1,9375 mol
Áp dụng ĐLBTKL cho phản ứng đốt cháy
mX = 44.1,375 + 18.1,275 – 32.1,9375 = 21,45 gam
X + 3NaOH → muối + C3H5(OH)3
Áp dụng ĐLBTKL đối với phản ứng xà phòng hóa
khối lượng muối = 21,45 + 0,025.3.40 – 0,025.92 = 22,15 gam
Đáp án : D
Ví dụ 5 : (Trích đề thi khảo sát THPT QG 2019 – chuyên đại học Vinh lần 1)
Hidro hóa hoàn toàn (xúc tác Ni, nung nóng) m gam trieste X (tạo bởi glixerol
và các axit cacboxylic đơn chức, mạch hở) cần vừa đủ 1,792 lít H2 (đktc) Đun nóng m gam X với dung dịch NaOH (lấy dư 25% so với lượng ban đầu), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được 18,44 gam chất rắn khan Biết trong phân tử X có chứa 7 liên kết π Giá trị của
Hướng dẫn giải
Phân tử X có chứa 7 liên kết π (3π-COO-+ 4πc-c) H 2
X n
n 0,02 mol 4
Khi cho X phản ứng với NaOH
X NaOH 3n
1 0, 25
và n C H (OH) 3 5 3 0, 02 mol
Áp dụng ĐLBTKL: mX + mNaOH = mRắn + mglixerol
m X + 0,08 40 = 18,44 + 0,02 92
mX = 17,08 (g)
Đáp án : B
Ví dụ 6: (Trích đề thi GVG Tỉnh Ninh Bình – 2015)
Đốt cháy hoàn toàn m gam một chất béo (triglixerit) X cần 3,22 mol O2, sinh ra 2,28 mol CO2 và 2,12 mol H2O Cũng m gam chất béo này tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thì khối lượng muối tạo thành là
A 18,28 gam B 33,36 gam C 46,00 gam D 36,56 gam
Hướng dẫn giải
Áp dụng ĐLBTNT cho oxi: nO(X) + nO(
2
O ) = nO
( CO2)+ nO
( H2O )
6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
thay số vào ta có 6 nX + 2 3,22 = 2 2,28 + 2,12
nX = 0,04 mol
Áp dụng ĐLBTKL: mX + mO2 = m CO2 m H O2
m + 3,22 32 = 2,28 44 + 2,12 18
m = 35,44g
Trang 10(RCOO C H) 3 3 5 3NaOH 3RCOONa C H OH 3 5 ( ) 3
0,04 0,12 0,04 mol
Áp dụng ĐLBTKL: mX + mNaOH = mmuối + mglixerol
35,44 + 0,12 40 = mmuối + 0,04 92
mmuối = 36,56g
Đáp án: D.
Ví dụ 7: (Trích đề thi ĐH - CĐ khối A – 2014)
Đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất béo, thu được lượng CO2 và H2O hơn kém nhau
6 mol Mặt khác, a mol chất béo trên tác dụng tối đa với 600 ml dung dịch Br2 1M Giá trị của a là
Hướng dẫn giải
Ta có:
k = -5 (loại)
k = 7
có 4 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon
4 nX = 4a = 0,6 a = 0,15
Đáp án : D
Ví dụ 8 : (Trích đề minh họa Bộ GDĐT 2019)
Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp X gồm ba triglixerit cần vừa đủ 4,77 mol O2, thu được 3,14 mol H2O Mặt khác, hiđro hóa hoàn toàn 78,9 gam X (xúc tác Ni,to),thu được hỗn hợp Y Đun nóng Y với dung dịch KOH vừa đủ, thu được glixerol và m gam muối Giá trị của m là
A 86,10 B 57,40 C 83,82 D 57,16.
Hướng dẫn giải
Bảo toàn nguyên tố Oxi: nO(X) + nO(
2
O ) = nO
( CO2)+ nO
( H2O )
6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
6.0,06 + 4,77.2 = 2
2
CO
n + 3,14
n CO 2 = 3,38 mol
k = 5
có 2 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon
Áp dụng ĐLBTKL: mX + mO2 = m CO2 m H O2
Trang 11 mX + 4,77 32 = 3,38 44 + 3,14 18
mX = 52,6 (g)
Trong 52,6 (g) X có số mol là 0,06
Trong 78,9 (g) X có số mol là 0,09
= 0,09 2 = 0,18 mol
Áp dụng ĐLBTKL: mX + = mY
78,9 + 0,18 2 = mY
mY = 79,26 gam
(RCOO)3C3H5 + 3 KOH 3 RCOOK + C3H5 (OH)3
0,09 0,27 0,09 mol
Áp dụng ĐLBTKL: mY + mKOH = mmuối + mglixerol
79,26 + 0,27 56 = mmuối + 0,09 92
mmuối = 86,1 (g )
Đáp án : A
Ví dụ 9 : Đốt cháy hoàn toàn m gam một triglixerit X cần vừa đủ x mol O2, sau phản ứng thu được CO2 và y mol H2O Biết m = 78x - 103y Nếu cho 0,15 mol
X tác dụng với dung dịch nước Br2 dư thì lượng Br2 phản ứng tối đa là bao nhiêu
Hướng dẫn giải
Áp dụng ĐLBTKL đối với phản ứng đốt cháy:
mX + mO2 = m CO2 m H O2
78 x – 103 y +32 x = + 18 y
= m + 32x - 18y = 110x - 121y
= 2,5x - 2,75y
Bảo toàn nguyên tố Oxi: nO(X) + nO(O2
) = nO(CO2) + nO(H2O) 6 nX + 2 n O 2 = 2.n CO 2 + n H O 2
nX = [2 × (2,5x - 2,75y) + y - 2x] : 6 = 0,5x - 0,75y
0,5x - 0,75y
k = 6
có 3 liên kết nằm ở gốc hiđrocacbon
3 n X = = 3 0,15 = 0,45 mol
Đáp án : A
Ví dụ 10) : Đốt cháy hoàn toàn m gam một chất béo (triglixerit)X cần 1,61 mol
O2, sinh ra 1,14 mol CO2 và 1,06 mol H2O Cho 7,088 gam chất béo này tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thì khối lượng muối tạo thành là