Tài liệu là kho tàng phong phú đặc biệt tại địa chỉ 123.doc các bạn có thể tự chọn cho mình sao cho phù hợp với nhu cầu phục vụ . Trong những năm tháng học tập ở hà nội may mắn được các anh chị đã từng đi làm chia sẻ một một chút tài liệu tôi xin đươc chia sẻ với các bạn . trong quá trình upload vẫn còn chưa chỉnh sửa hết nhưng khi các bạn tải về vẫn có thể chỉnh sửa lại theo ý muốn của mình tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng. Xin được chia sẻ lên trang 123.doc và các bạn thường xuyên chọn 123.doc là địa chỉ tin cậy trong việc tải cũng như sử dụng tài liệu tại đây.
Trang 1CHUYÊN ĐỀ 3: GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN
NGUYÊN TỐ
(Đăng trên Đặc san Toán học và Tuổi trẻ, số 15 THPT, tháng 10/2014)
1 Nội dung phương pháp bảo toàn nguyên tố
- Cơ sở của phương pháp bảo toàn nguyên tố là định luật bảo toàn nguyên tố : Trong phản ứng hóa học, các
nguyên tố được bảo toàn.
- Hệ quả của của định luật bảo toàn nguyên tố: Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của một nguyên tố tham
gia phản ứng bằng tổng số mol nguyên tố đó tạo thành sau phản ứng.
- Phương pháp bảo toàn nguyên tố là phương pháp sử dụng hệ quả của định luật bảo toàn nguyên tố để giải
bài tập hóa học.
- Tính nhanh số mol nguyên tố, nhóm nguyên tố:
Số mol nguyên tố X hoặc nhóm nguyên tố X = số nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử X trong đơn chất, hợp chất � số mol chất đó.
Ví dụ : Đốt cháy hỗn hợp gồm C2H4, C2H6, C2H2, H2 thu được CO2 và H2O thì theo bảo toàn nguyên tố
H, ta có :
2n 2n 4n 6n 2n
- Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố khi giữa lượng chất cần tính và lượng chất đã biết đều có chứa
cùng 1 nguyên tố hoặc một nhóm nguyên tố.
2 Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Dẫn V lít (đktc) hỗn hợp X gồm axetilen và hiđro có khối lượng là m gam đi qua ống sứ đựng bột
niken nung nóng, thu được khí Y Dẫn Y vào lượng dư AgNO3 trong dung dịch NH3, thu được 12 gam kết tủa Khí đi ra khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom và còn lại khí Z Đốt cháy hoàn toàn khí Z được 2,24 lít khí CO2 (đktc) và 4,5 gam H2O Giá trị của V là :
A 11,2 B 13,44. C 5,60.D 8,96
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
● Cách 1: Tính toán theo phương trình phản ứng
Theo giả thiết, suy ra : Y gồm C2H2, C2H4, C2H6 và có thể có H2 Z có C2H6 và có thể có H2
Dựa vào số mol của các chất Br2, C2Ag2, CO2, H2O và bản chất phản ứng, ta có :
o
3 3
o
o
o
o
2 4 2 2 4 2
AgNO /NH , t
t
t
t , Ni
t , Ni
mol : 0,1 0,1
mol : 0,1 (0,25 0,15) 0,1
�
�
�
���� C H2 6
mol : 0,05 � 0,1 � 0,05
H trong X C H trong X
X (�ktc) C H H
�
�
�
● Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố
Trang 2Theo giả thiết, suy ra : nC H dư2 2 nC Ag2 2 0,05;
n n 0,1;n 0,25
Nhận xét : Các chất trong X đều chứa 2 nguyên tử H Mặt khác, số mol của C 2H2 dư, C2H4 và H2O đều đã biết Vậy áp dụng bảo tồn nguyên tố H là tính được số mol của hỗn hợp X Vì thế khơng mất nhiều thời gian
viết phương trình phản ứng và tính tốn như cách 1
Áp dụng bảo tồn nguyên tố đối với H, ta cĩ :
X
0,1 0,25
n 0,5 mol V 11,2 l�t
1 44 2 4 43 1 2 3
Ví dụ 2: Oxi hố 2,3 gam ancol etylic bằng CuO đun nĩng, thu được 3,3 gam hỗn hợp X gồm anđehit, axit,
ancol dư và nước Hỗn hợp này tác dụng hết với Na sinh ra 0,84 lít H2 (đktc) Hiệu suất phản ứng oxi hố ancol
là :
(Đề thi thử lần 2 – Trường THPT Cẩm Khê – Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
● Cách 1: Tính tốn theo phương trình phản ứng
Khối lượng hỗn hợp X tăng lên so với khối lượng ancol ban đầu là do lượng O trong CuO phản ứng đã chuyển vào H2O và CH3COOH
Theo giả thiết, suy ra : nH2 0,0375;
CuO phả n ứ ng O phả n ứ ng
n n (3,3 2,3):16 0,0625. Gọi số mol của ancol tham gia phản ứng là x, y và số mol ancol dư là z
Phương trình phản ứng :
2
C H OH CuO CH CHO Cu H O
C H OH 2CuO CH COOH 2Cu H O
2C H OH 2Na 2C H ONa H
2CH COOH 2Na 2CH COONa H
2HOH 2Na 2NaOH H
�
�
2 5
2
C H OH bđ
H
CuO pư
n 0,5y 0,5z (0,5x 0,5y) 0,0375
�
� �
�
�
x 0,0125; y 0,025; z 0,0125
0,05 0,0125
0,05
�
● Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo tồn nguyên tố
Sơ đồ phản ứng :
Trang 33
3
3
CH COOH
CH COONa
C H OH d�
HOH
NaOH
CH CHO
�
� Bản chất phản ứng (1) là C2H5OH bị oxi hóa bởi CuO, khối lượng hỗn hợp sau phản ứng tăng lên là do O
trong CuO chuyển vào H2O và CH3COOH Ở phản ứng (2), CH3COOH, C2H5OH dư, HOH có nguyên tử H linh động trong nhóm –OH nên tham gia phản ứng thế Na giải phóng H2, CH3CHO không tham gia phản ứng này
Sử dụng bảo toàn nguyên tố O trong phản ứng oxi hóa ancol và bảo toàn nguyên tố H của nhóm –OH trong phản ứng của X với Na, ta có :
3
2 5
HOH CH COOH O pha� n �� ng
HOH CH COOH C H OH d� H
C H OH d�
0,05 0,0125
0,05
�
�
�
�
�
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một ancol đơn chức trong 0,7 mol O2 (dư), thu được tổng số mol các khí
và hơi bằng 1 mol Khối lượng (gam) ancol ban đầu đem đốt cháy là :
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2014)
Hướng dẫn giải
Theo bảo toàn nguyên tố C, H, O, ta có :
O dö O bñ O pö
�
�
�
�
2
2
4 10
O p�
O d�
(CO , H O, O d�)
C H O
n 0,1x; n 0,05y
n 0,1x 0,025y 0,05
n 0,75 0,1x 0,025y
n 0,1x 0,025y 0,05 n 0,7
y 10; x 4
y 10
x 5
�
� �
�
�
�
kiềm) Cô cạn dung dịch sau phản ứng rồi đốt cháy hoàn toàn chất rắn khan thì thu được 9,54 gam chất rắn và
có m gam hỗn hợp gồm CO2, hơi nước bay ra Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên KHTN – ĐHQG Hà Nội, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn giải
Sau tất cả các phản ứng, R trong ROH đã chuyển hết vào R2CO3
Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với R, ta có :
2 3
2 3
ROH R CO
30.1,2.20% 9,54
R 23(Na); n 0,18; n 0,09
�
Sơ đồ phản ứng :
Trang 4o 2
2 0,1mol
3
0,1mol
3
(2)
2 0,09 mol
m gam
H O
CH COOH
CO
CH COOR
R CO
H O ROH d�
�
1 4 2 4 3
1 2 3
14 2 43
Áp dụng bảo toàn nguyên tố đối với C và H cho toàn bộ quá trình phản ứng, ta có :
{
CH COOH R CO CO
? 0,09 0,1
CH COOH ROH H O (1) H O (2)
0,1
CO H O (2)
�
�
�
�
�
� �
�
14 2 43
1 2 3 1 2 3
14 2 43
Ví dụ 5: Cho 6,08 gam chất hữu cơ X chứa C, H, O tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, sau đó chưng khô
thì phần bay hơi chỉ có nước, phần chất rắn khan còn lại chứa hai muối của natri chiếm khối lượng 9,44 gam Nung hai muối này trong oxi dư, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 6,36 gam Na2CO3, 5,824 lít khí CO2 (đktc) và 2,52 gam nước Số mol oxi có trong X là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Yên Lạc – Vĩnh Phúc, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Gọi số mol H2O sinh ra trong phản ứng thủy phân và phản ứng đốt cháy lần lượt là nH O (1)2 và
2
H O (2)
n Áp dụng bảo toàn nguyên tố Na cho toàn bộ quá trình phản ứng và bảo toàn khối lượng trong phản ứng của X với NaOH, ta có :
2 3
2
2
NaOH Na CO
X NaOH muoái H O (1)
6,08 0,12.40 9,44 ?
H O (1)
�
�
�
�
Theo bảo toàn nguyên tố C, H và giả thiết, ta có:
{
{
C/X CO Na CO
0,26 0,06
H/X H O (1) H O (2) NaOH
0,12 0,08 0,14
O/X
6,08 0,32.12 0,32
16
�
�
�
�
�
142 43
1 2 3 1 2 3
Ví dụ 6: Xà phòng hoá hoàn toàn 0,1 mol một este no, đơn chức bằng 26 gam dung dịch MOH 28% (M là kim
loại kiềm), rồi tiến hành chưng cất sản phẩm, thu được 26,12 gam chất lỏng X và 12,88 gam chất rắn khan Y Đốt cháy hoàn toàn chất rắn Y, thu được H2O, V lít CO2 (đktc) và 8,97 gam một muối duy nhất Giá trị của V là:
A 5,264 lít B 14,224 lít.
(Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2011 – 2012)
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết và bảo toàn nguyên tố M, ta có :
{
0,18 mol
ROH
(1)
Trang 52 3
2 3
2 3
MOH M CO MOH
M CO
0,1mol KOH
n
8,97
2M 60
RCOOK
M 39 (K )
KOH dư
�
�
�
14 2 43
14 2 43
2 5
Y
C H
m 0,1.(R 83) 0,03.56 12,88 R 29
cháy Y, C trong C2H5COOK chuyển hết vào K2CO3 và CO2 Theo bảo tồn nguyên tố C, ta cĩ :
{
C H COOK CO K CO
? 0,1 0,065
CO CO (�ktc)
n 0,235 mol, V 5,264 l�t
�
Ví dụ 7: Thủy phân khơng hồn tồn a gam tetrapeptit Gly-Ala-Gly-Val trong mơi trường axit, thu được 0,2
mol Gly-Ala, 0,3 mol Gly-Val, 0,3 mol Ala và m gam hỗn hợp 2 amino axit Gly và Val Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Hùng Vương –Phú Thọ, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết và sử dụng bảo tồn nhĩm Ala, Gly và Val, ta cĩ :
{ {
{
Gly Ala Gly Val Gly Ala Ala
0,3 0,2
Gly Gly Ala Gly Val Gly Ala Gly Val
Val Gly Val Gly Ala Gly Val
Gly Val
(Gly, Val)
n 0,5, n 0,2
m
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
14 2 43
14 2 43 14 2 43 1 44 2 4 43
142 43 1 44 2 4 43
Gly
0,5.75 0,2.117 60,9 gam
�
�
�
Ví dụ 8: Đốt cháy hồn tồn 0,02 mol tripeptit X tạo thành từ amino axit mạch hở A cĩ chứa một
gam X trong 100 ml dung dịch NaOH 2M, rồi cơ cạn thu được 16,52 gam chất rắn Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn giải
Đặt cơng thức của tripeptit X làC H O Nx y 4 3
Theo bảo tồn nguyên tố C và H, ta cĩ :
{ {
x y 4 3 2
C H O N CO
0,18 0,02
9 17 4 3
C H O N H O
0,17 0,02
x 9; y 17
X làC H O N
�
�
�
14 2 43
14 2 43
Suy ra amino axit là H2NCH(CH3)COOH
Trong phản ứng thủy phân hồn tồn X bằng dung dịch NaOH, sau đĩ cơ cạn dung dịch thì chất rắn thu được
là muối H2NCH(CH3)COONa (hay cĩ cơng thức phân tử là C3H6O2NNa) và cĩ thể cịn NaOH dư Theo bảo tồn nguyên tố Na và giả thiết, ta cĩ :
Trang 63 6 2
3 6 2
C H O NNa NaOH dö NaOH bñ
C H O NNa NaOH dö
�
�
3 6 2
C H O NNa NaOH dö
�
Theo bảo toàn nguyên tố C, ta có :
9 17 4 3 3 6 2
9 17 4 3
C H O N C H O NNa