SKKN áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập về peptit hóa học lớp 12

Từ thực tế sau mỗi kỳ thi, nhiềuem học sinh có kiến thức khá vững nhưng kết quả vẫn không cao, lý do chủ yếu là các em vẫn giải các bài toán theo phương pháp truyền thống, việc này rất m

MỤC LỤC

1 Lời giới thiệu……….………2

2 Tên sáng kiến……… … 3

3 Tác giả sáng kiến……… ……3

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến……… ……3

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến……… 3

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử……… 3

7 Mô tả bản chất của sáng kiến………3

A- Cơ sở lý thuyết……… …4

B – Áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh bài tậppeptit……… 8

1 Phân dạng và hướng dẫn giải một số ví dụ minh họa………8

2 Một số bài tập tương tự… ……… ……20

8 Những thông tin cần được bảo mật (nếucó) 23

9 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sángkiến 23

10 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiếntheo ý kiến của tác giả và theo ý kiến của tổ chức, cá nhân đã tham gia áp dụngsáng kiến lần đầu, kể cả áp dụng thử 23

11 Danh sách những tổ chức/cá nhân đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng

đầu 24

Tài liệu tham khảo……… ….25

I LỜI GIỚI THIỆU

Hóa học là một bộ phận của khoa học tự nhiên, những thành tựu của cácnghiên cứu hóa học được ứng dụng vào thực tiễn đời sống, sản xuất và ngượclại chính thực tiễn sản xuất lại thúc đẩy khoa học hóa học phát triển Vì vậy họchóa học không chỉ đơn thuần là học lí thuyết hóa học mà phải biết vận dụng vàothực tiễn Do đó trong quá trình giảng dạy người giáo viên phải rèn cho học sinhnhững kĩ năng vận dụng kiến thức để giải quyết các nhiệm vụ học tập và nhữngvấn đề thực tiễn đặt ra

Bài tập hóa học với tư cách là một phương pháp dạy học nó có ý nghĩa rấtquan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học môn hóa học ở nhà trườngphổ thông thông qua việc giải tốt các bài tập học sinh sẽ hiểu sâu lí thuyết vàrèn luyện được kĩ năng so sánh, kĩ năng phân tích, tổng hợp…do đó có thể pháttriển tư duy học sinh

Trong nhiều năm gần đây, các phương pháp giải nhanh toán hóa học khôngngừng phát triển, đây là hệ quả tất yếu khi Bộ giáo dục và đào tạo triển khaihình thức thi trắc nghiệm với bộ môn Hóa học ( từ năm 2007) Đặc biệt từ năm

2017 trở lại đây, thời gian thi rút ngắn hơn so với trước rất nhiều, trong vòng có

50 phút học sinh phải hoàn thành bài thi với 40 câu hỏi trắc nghiệm ( so vớitrước kia từ năm 2007 đến 2016 học sinh phải hoàn thành 50 câu hỏi trắcnghiệm trong vòng 90 phút) Như vậy, trong một khoảng thời gian rất ngắn họcsinh phải giải quyết được một lượng khá lớn các câu hỏi, bài tập Điều này

không những yêu cầu các em phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà còn phảithành thạo trong việc sử dụng các kỹ năng giải bài tập và đặc biệt phải cóphương pháp giải hợp lý cho từng dạng bài tập Từ thực tế sau mỗi kỳ thi, nhiều

em học sinh có kiến thức khá vững nhưng kết quả vẫn không cao, lý do chủ yếu

là các em vẫn giải các bài toán theo phương pháp truyền thống, việc này rất mấtthời gian nên từ đó không đem lại hiệu quả cao trong việc làm bài trắc nghiệm

Vì vậy việc nghiên cứu, tìm tòi và xây dựng các phương pháp giải nhanh các bàitập hóa học là một việc rất cần thiết để giúp các em đạt kết quả cao trong các kỳthi, đặc biệt là kỳ thi THPT QG Trong quá trình giảng dạy chương 3: amin –aminoxit - peptit và protein ( chương trình hóa học lớp 12), tôi phát hiện thấycác em học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc giải quyết các bài tập về peptit.Bài tập về peptit ( hay gặp là bài tập đốt cháy và thủy phân peptit) là dạng bàitập rất hay gặp trong các đề thi TN THPT QG những năm gần đây trong cả 4mức độ nhận thức, đồng thời nó cũng thường xuyên xuất hiện trong đề thi họcsinh giỏi hóa học lớp 12 ; và kể cả đề thi Giáo viên giỏi cấp tỉnh, thành phố Tuynhiên, để giải các bài toán này có nhiều phương pháp nhưng phương pháp tối ưu

và tiết kiệm thời gian nhất có thể nói đến là phương pháp quy đổi Do đó tôi xintrình bày một số kinh nghiệm rút ra được trong quá trình giảng dạy của mình để

hướng dẫn học sinh “ áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập về

peptit - hóa học lớp 12 ” Việc áp dụng phương pháp này để giải quyết một số

bài toán hóa học hữu cơ phức tạp sẽ phần nào giúp các em giảm bớt lượng thờigian để làm bài từ đó đem đến kết quả cao hơn trong mỗi kỳ thi

II TÊN SÁNG KIẾN

Áp dụng phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập về peptit – chương trình hóa học 12

III TÁC GIẢ SÁNG KIẾN

- Họ và tên: Nguyễn Thị Bích Thủy

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: Trường THPT Quang Hà

- Số điện thoại: 0983 720 207

- Gmail: nguyenthibichthuy.gvquangha@vinhphuc.edu.vn

IV CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN: Nguyễn Thị Bích Thủy

VII MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN:

Về nội dung của sáng kiến:

A- CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Bản chất của vấn đề

Peptit được tạo nên từ các gốc α – aminoaxit liên kết với nhau bởi các liênkết peptit Như vậy, về mặt cấu tạo và công thức phân tử của các peptit thườngrất cồng kềnh, gây nhiều khó khăn cho học sinh trong quá trình đi giải bài tập

Vì thế, để làm đơn giản công thức của peptit ta hướng tới cách quy đổi các côngthức đó về các dạng đơn giản hơn so với ban đầu

Do vậy bản chất của phương pháp quy đổi là phương pháp đưa từ hỗn hợpnhiều chất phức tạp về ít chất hơn để giải nhanh bài tập hoá học Hướng dẫn họcsinh sử dụng phương pháp quy đổi vào giải nhanh một số dạng bài tập hoá học

là góp phần giúp học sinh làm tốt bài tập trong các bài kiểm tra, các kỳ thi

2 Cơ sở lý luận

Trình tự để giải một bài toán hóa học truyền thống là viết các PTHH, dựavào dữ kiện của đề bài tìm mối liên hệ để lập phương trình, hệ phương trình toánhọc sau đó giải để tìm nghiệm Với một quy trình đầy đủ như vậy thì việc giảibài toán sẽ trở nên khó khăn và tốn rất nhiều thời gian (đặc biệt với các bài tậphữu cơ các em gặp phải khó khăn đó là nhiều bài tập chưa biết công thức phân

tử của các chất), số ẩn của bài toán có khi còn nhiều hơn số phương trình, quátrình giải phương trình toán học mất nhiều thời gian Kết quả tìm được sau quátrình giải sẽ dễ bị sai, thậm chí dẫn đến bế tắc không tìm được đáp án Phươngpháp quy đổi quy hỗn hợp phức tạp ban đầu về hỗn hợp mới đơn giản hơn làmcho bài toán trở nên đơn giản, vì vậy việc giải cũng trở nên dễ dàng hơn, đặcbiệt trong khi giải các bài tập hóa học hữu cơ nếu chúng ta áp dụng phương phápquy đổi kết hợp với phương pháp bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng,phương pháp trung bình ( số nguyên tử C trung bình, số nguyên tử H trung

bình….) thì bài toán sẽ không còn phải viết phương trình phản ứng, số ẩn sốphương trình toán học cần giải cũng ít hơn vì vậy việc giải và tìm nghiệm nhanh

và cho kết quả chính xác hơn Phương pháp này sẽ rèn luyện cho các em cách tưduy logic, kỹ năng tính toán nhanh nhạy tìm ra đáp án nhanh với hiệu quả cao,đáp ứng yêu cầu làm bài thi trắc nghiệm

a Phương pháp quy đổi chung

Là phương pháp biến đổi toán học nhằm đưa bài toán ban đầu là một hỗn

hợp phức tạp về dạng đơn giản hơn, qua đó làm cho bài toán trở nên dễ dàngthuận tiện

b Kĩ thuật quy đổi hợp chất hữu cơ

Ta biết rằng các chất thuộc cùng một dãy đồng đẳng hơn kém nhau một

cơ bất kì để được một chất khác đồng đẳng với nó Dựa vào ý tưởng này, ta có

thể quy đổi một hỗn hợp phức tạp về các chất đơn giản hơn (thường là các chất

đầu dãy) kèm theo một lượng CH 2 tương ứng.

Mặt khác, phân tích cấu tạo, thành phần các hợp chất hữu cơ có nhómchức ta có thể quy đổi hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần cấu tạo nó

Nhưng dù có quy đổi các hợp chất hữu cơ như thế nào thì cũng phải đảmbảo được nguyên tắc: Bảo toàn nguyên tố, tức tổng số mol mỗi nguyên tố ở hỗnhợp đầu và hỗn hợp mới phải như nhau

3 Các hướng quy đổi chính - Phạm vi áp dụng.

a Quy đổi 1: Quy đổi peptit về CONH ( hoặc là HNCO); CH 2 ; H 2 O

Quy đổi peptit thành hỗn hợp chứa

2 2

:: :

b Quy đổi 2: Quy đổi hỗn peptit ban đầu về các gốc axyl và H 2 O

Xét các α- aminoaxit no, mạch hở, trong phân tử chỉ có 1 nhóm – COOH, 1

các mắt xích tương ứng như sau:

Lúc này ta xét một peptit bất kỳ được tạo thành từ các hỗn hợp các α- aminoaxit

CH3

H2O

phức tạp hơn cách quy đổi 1 Do vẫn còn ẩn n

c Quy đổi 3: Quy đổi hỗn peptit ban đầu về các gốc C 2 H 3 ON, CH 2 và H 2 O

Khái niệm về đồng đẳng: “ những hợp chất có thành phần phân tử hơn

những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng” Do vậy mục đích củahướng quy đổi này là đưa dãy gồm nhiều chất đồng đẳng về chất đơn giản nhất

Valin C5H9O2N = Glyxin ( C2H5O2N) + 3 nhóm CH2.Lúc này ta xét một peptit bất kỳ được tạo thành từ các hỗn hợp các α- aminoaxit

=> Quy đổi peptit về C2H3ON ; CH2; H2O

Hướng quy đổi 3 này chính là hướng quy đổi tiếp theo của hướng thứ 2 Sau khi

Do vậy, tổng quát: ta quy đổi peptit về

2 3 2 2

: : :

=> Quy đổi hỗn hợp về: C2H3ON, CH2, NH, H2O ( n H2O = n peptit)

=> Quy đổi hỗn hợp về C2H3ON, CH2, CO2, H2O ( n H2O = n peptit)

d Quy đổi 4: Quy đổi peptit thành đi peptit

Ngoài 3 hướng quy đổi hay gặp ở trên, peptit ban đầu còn có thể được quyđổi thành đipeptit CnH2nO3N2 và H2O

e Quy đổi 5: Quy đổi peptit thành CH 2 ; NO(-1H); H 2 O

Nhận xét: Trên đây là một số hướng quy đổi peptit thường gặp Như vậy có rất

nhiều hướng quy đổi peptit, nhưng theo nhận xét chủ quan của bản thân cá nhântôi khi trực tiếp giảng dạy trên lớp, tôi thấy rằng hướng quy đổi 1 và quy đổi 3cho cách giải đơn giản, nhanh gọn và hiệu quả cao hơn so với các hướng khác

4 Các bước giải bài tập pepptit

- Sơ đồ hóa bài toán.

- Quyết định hướng quy đổi

- Lập phương trình toán học (hệ phương trình toán học): theo sơ đồ, theo địnhluật BTKL, định luật BTNT

- Giải phương trình toán học (hệ phương trình toán học) tìm đáp số

5 Lưu ý

- Phương pháp quy đổi đặc biệt phát huy tác dụng trong bài toán hỗn hợpnhiều peptit, đặc biệt khi chưa biết công thức phân tử của các peptit mà bài toányêu cầu chúng ta đi tính khối lượng, % khối lượng…Nếu giải theo hướng thôngthường, ta phải đi tìm ra công thức phân tử (hoặc công thức cấu tạo của peptit,

mà chúng ta đã biết công thức cấu tạo của các peptit rất dài, cồng kềnh), có thểbài toán bế tắc, không ra kết quả Giải theo các hướng quy đổi không phải tìm racông thức phân tử, công thức cấu tạo của pepit, cho kết quả có độ chính xác cao,rút ngắn thời gian

- Hướng quy đổi 1, 3, 5 tính chính xác cao và ít gặp sai lầm Hướng quyđổi 2, 4 có vẻ phức tạp hơn 1 và 3 Tuỳ dữ kiện đề bài mà ta chọn hướng quy đổitối ưu

- Trong quá trình làm bài thường kết hợp với các phương pháp khác:BTKL, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron, phương pháp trung bình ( sốnguyên tử C trung bình, số nguyên tử H trung bình)

- Các giá trị giả định sau quy đổi, khi giải có thể nhận giá trị âm

B ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI GIẢI NHANH BÀI TẬP PEPTIT

1 Phân dạng và hướng dẫn giải một số ví dụ minh họa

1.1 Dạng 1: Bài tập đốt cháy peptit

o t

  sản phẩm gồm (CO2 + H2O + N2 ) Một số ví dụ minh họa ở mức độ vận dụng:

Ví dụ 1 : Một α – aminoaxit có công thức phân tử là C2H5O2N Khi đốt cháy 0,1

là

A đipeptit B tetrapeptit C tripeptit D pentapeptit.

Hướng dẫn giải:

Phương pháp giải thông thường:

- Bước 1: đi lập công thức phân tử của X tạo nên từ k gốc α – aminoaxit là

C2kH3k+2Ok+1Nk

- Bước 2: Lập phương trình hóa học đốt cháy X:

C2kH3k+2Ok+1Nk +

92

k

O2

o t

32

k

N2

Mol : 0,1 0,7

=> 0,1.(1,5k+1)=0,7 => k = 4 Vậy X là tetrapeptit Chọn đáp án B

Phân tích: Bài toán này làm theo hướng thông thường học sinh mất thời gian

khi lập công thức peptit X

Cách giải nhanh 1: Quy đổi peptit X về C2H3ON và H2O

Khi đốt cháy peptit X có k mắt xích gly :

2 2

Cách giải nhanh 2: Quy đổi peptit X về CONH; CH2 và H2O

Khi đốt cháy peptit X có k mắt xích gly :

Ví dụ 2 (trích đề tuyển sinh ĐH-CĐ khối A năm 2010): Đipeptit X mạch hở X

và tripeptit mạch hở Y đều được tạo nên từ một α – aminoaxit ( no, mạch hở,

toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vôi trong dư, tạo ra mgam kết tủa Giá trị của m là

Hướng dẫn giải:

Phương pháp giải thông thường:

- Bước 1: đi lập công thức phân tử của X, Y tạo nên từ α – aminoaxit ( no,

  CO2 + H2O + N2

CO2 + Ca(OH)2 dư → CaCO3 + H2O

Bảo toàn nguyên tố C :

Phân tích: Bài toán này làm theo hướng thông thường học sinh mất thời gian

khi lập công thức peptit X, nếu học sinh lập công thức peptit sai sẽ dẫn đến kếtquả sai, mất thời gian

Cách giải nhanh : Lựa chọn hướng quy đổi

Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố C, H ta nhẩm nhanh được:

=> m CO2 + m H2O = (0,3+y).44+(0,25+y).18=54,9 => y = 0,6

0,2 mol đipeptit X quy đổi 

Áp dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố C:

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn x mol một peptit X mạch hở được tạo thành từ

α-amino axit Y ( no, đơn chức, mạch hở, phân tử chỉ chứa 1 nhóm –COOH và 1

kết peptit trong X là

Hướng dẫn giải:

Phương pháp giải thông thường:

Gọi công thức phân tử của α- amino axit Y là CnH2n+1O2N

mol)

Phân tích: Nếu giải bài toán này bằng phương pháp giải thông thường như trên

thì sẽ phải viết rất nhiều PTHH, và trong quá trình giải số ẩn sẽ nhiều hơn sốphương trình lập được do đó việc giải sẽ gặp rất nhiều khó khăn, thậm chí có thể

sẽ không tìm được đáp án

Cách giải nhanh : Công thức của X là H–(HN–CH(R)CO–)n OH

Lựa chọn hướng quy đổi tripeptit X:

Số liên kết peptit trong X là 9-1=8 Chọn đáp án B

1.2 Dạng 2: Bài tập thủy phân peptit

Bản chất: Liên kết peptit – CO – NH – không bền trong môi trường axit hoặc

môi trường kiềm Vì vậy peptit sẽ bị thủy phân trong môi trường axit hoặc môitrường kiềm

Quy đổi theo hướng 1:

Khi thủy phân peptit X trong môi trường axit ta có

COONaNHCH

Quy đổi theo hướng 3:



2 3

2 4 2 2

=> n C2H3ON = n NaOH pư = n C2H4O2N-Na

Tính nhanh: m rắn = m C 2 H 3 ON + m CH 2 + m NaOH ban đầu

Quy đổi theo hướng 5: Quy đổi peptit về

2

2

CHNO(-1H)

1 Bài tập thủy phân peptit thường kết hợp với bài toán đốt cháy

2 Bảo toàn nguyên tố ta có, lượng oxi cần dùng để đốt cháy hỗn hợp peptittrước thủy phân = lượng oxi dùng để đốt cháy lượng muối thu được saukhi thủy phân peptit

( nếu quy đổi theo hướng 1)

Kết luận: Khi giải bài tập thủy phân peptit theo kinh nghiệm rút ra được từ quá

trình giảng dạy, tôi thấy các hướng quy đổi thường sử dụng làm đơn giản hóabài toán, cho kết quả chính xác cao, tốc độ nhanh, là các hướng 1,3,5

MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG CÁC HƯỚNG QUY ĐỔI TRÊN

Ví dụ 1: Đipeptit X, hexapeptit Y đều mạch hở và cùng được tạo ra từ 1 α –

Cho 13,2 gam X tác dụng hết với dung dịch HCl dư, làm khô cẩn thận dung dịchsau phản ứng thu được 22,3 gam chất rắn Khi đốt hoàn toàn 0,1 mol Y thì cần ít

A 1,25 mol B 1,35 mol C 0,975 mol D 2,25 mol.

Hướng dẫn giải:

Hexapeptit Y quy đổi thành

2 2

Bảo toàn O: 2 n O2 = 1,2.2+1,0 – 0,6 – 0,1 => n O2 = 1,35 mol

Cách 2: Quy đổi theo hướng 3:

Hexapeptit Y quy đổi thành

2 3 2

2 n H2O = 0,6.3 + 0,1.2 => n H2O =1,0 mol.Bảo toàn O: 0,6+0,1 + 2 n O2 = 1,2.2+1,0 => n O2 = 1,35 mol

Cách 3: Quy đổi theo hướng 5:

Hexapeptit Y quy đổi thành

2 (-1H) 2

2

: :

Bảo toàn O: 0,6+0,1 + 2 n O2 = 1,2.2+1,0 => n O2 = 1,35 mol

Ví dụ 2: Thủy phân tetrapeptit X mạch hở thu được hỗn hợp các α – aminoaxit

(đktc) Cho hỗn hợp khí và hơi sau phản ứng vào dung dịch NaOH đặc, dư thấy

dư, đun nóng thu được muối có khối lượng là

Hướng dẫn giải:

Bảo toàn nguyên tố N : nCONH = 2nN 2 = 0,04 mol

X là tetrapeptit => n X = 0,01 mol

Cách 1: Quy đổi theo hướng 1:

X quy đổi về

2 2