Sử dụng một số kỹ thuật giải toán đặc trưng để giải nhanh bài toán đốt cháy trong chương trình hóa học hữu cơ ở lớp 11, 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT HẬU LỘC 4 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẢI TOÁN ĐẶC TRƯNG ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC HỮU CƠ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 4

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG MỘT SỐ KỸ THUẬT GIẢI TOÁN ĐẶC TRƯNG

ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY TRONG CHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC HỮU CƠ LỚP 11, 12.

Người thực hiện : Nguyễn Quang Dũng Chức vụ : Tổ trưởng

SKKN thuộc lĩnh vực : Hóa học

MỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU Trang

1.1 Lí do chọn đề tài……… 2

1.2 Mục đích nghiên cứu… 3

1.3 Đối tượng nghiên cứu… 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 4

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 4

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 5

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 16

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 17

3.2 Kiến nghị 17

Tài liệu tham khảo 18

Danh mục các SKKN được xếp loại cấp nghành 20

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài.

Môn hóa học là bộ môn khoa học gắn liền với tự nhiên, đi cùng đời sống củacon người Môn hoá học cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức phổthông, cơ bản và thiết thực đầu tiên về hoá học, giáo viên bộ môn hoá học cầnhình thành ở các em một kỹ năng cơ bản, phổ thông và thói quen học tập và làmviệc khoa học làm nền tảng cho việc giáo dục, phát triển năng lực nhận thức,năng lực hành động Qua đó giáo dục học sinh những đức tính cần thiết như cẩnthận, kiên trì, trung thực, tỉ mỉ, chính xác, yêu chân lí khoa học, có ý thức tráchnhiệm với bản thân, gia đình, xã hội có thể hoà hợp với môi trường thiên nhiên,chuẩn bị cho học sinh hành trang đi vào cuộc sống

Trong môn hoá học hữu cơ thì bài tập hoá học đốt cháy có một vai trò cực kỳquan trọng Nó là nguồn cung cấp kiến thức mới, vận dụng kiến thức lí thuyết, giảithích các hiện tượng của các quá trình hoá học, giúp tính toán các đại lượng: khốilượng, thể tích, số mol Việc giải bài tập sẽ giúp học sinh được củng cố kiến thức

lí thuyết đã được học vận dụng linh hoạt kiến thức vào làm bài Để giải được bàitập đốt cháy đòi hỏi học sinh không chỉ nắm vững các tính chất hoá học của cácđơn chất và hợp chất đã học, nắm vững các công thức tính toán, mà còn biết cáchtính theo phương trình hóa học và công thức hoá học Đối với những bài tập đơngiản thì học sinh thường đi theo mô hình đơn giản: như viết phương trình hoá học,dựa vào các đại lượng bài ra để tính số mol của một chất sau đó theo phương trìnhhoá học để tính số mol của các chất còn lại từ đó tính được các đại lượng theo yêucầu của bài Nhưng đối với nhiều dạng bài tập đốt cháy trong bài thi quốc gia hiệnnay thì nếu học sinh không nắm được bản chất của từng loại toán thì việc giải bàitoán đốt cháy của học sinh sẽ gặp rất nhiều khó khăn và thường là giải sai hoặc mấtrất nhiều thời gian để giải

Qua quá trình giảng dạy nhiều năm tôi thấy rằng bài tập phản ứng đốt cháy làmột trong những dạng bài tập không thể thiếu hầu như học chuyên đề nào cũng códạng bài tập này Tuy nhiên qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy một số giáo viêncòn xem nhẹ nội dung này vì thế học sinh gặp rất nhiều khó khăn trong quá trìnhgiải các bài tập đốt cháy trong môn hóa hữu cơ.Chính vì những lý do trên mà tôi đãchọn đề tài

Sử dụng một số kĩ thuật giải toán đặc trưng để giải nhanh bài toán đốt cháy trong chương trình hóa học hữu cơ lớp 11, 12

1.2 Mục đích nghiên cứu.

Nghiên cứu đề tài này để giúp học sinh:

- Hệ thống hóa các kĩ thuật giải toán đặc trưng nhất về bài toán đốt cháy hợpchất hữu cơ

- Nắm được các dấu hiệu đặc trưng khi giải toán đốt cháy

- Giải quyết tốt các bài tập đốt cháy trong các bài thi quốc gia và tốt nghiệpchính xác và thời gian ngắn nhất

1.3 Đối tượng nghiên cứu.

Đề tài này nghiên cứu về vấn đề:

- Các kĩ thuật đặc trưng để giải quyết tốt bài tập đốt cháy hợp chất hữu cơ

- Áp dụng các kĩ thuật vào các bài toán đốt cháy có trong chương trình mônhóa hữu cơ lớp 11,12

1.4 Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp xây dựng cơ sở lý thuyết, bài tập theo một hệ thống chặt chẽ

- Thực nghiệm sư phạm: tiến hành dạy thực nghiệm một số tiết ở lớp 11,12

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

Như chúng ta đã biết để giải được một bài tập toán hoá học thì học sinh cầnphải có các phương pháp và kĩ thuật thích hợp đặc trưng cho từng loại bài toán

Đối với dạng bài tập đốt cháy trong hóa học hữu cơ thì có rất nhiều phươngpháp, kĩ thuật đề giải toán Tuy nhiên để biết cách sử dụng các kĩ thuật phù hợp vớitừng loại toán đặc trưng thì không phải học sinh nào cũng làm được, nếu học sinhkhông nắm vững các đặc trưng của từng bài toán để từ đó sử dụng kĩ thuật phù hợpthì sẽ làm cho bài toán trở nên khó khăn hơn nhiều và đôi lúc đi vào bế tắc

Mặt khác kỹ năng giải toán hoá học chỉ được hình thành khi học sinh nắmvững lý thuyết, nắm vững các kiến thức về tính chất hoá học của chất, biết vậndụng kiến thức vào giải bài tập Học sinh phải hình thành được một mô hình giảitoán, các bước để giải một bài toán, kèm theo đó là phải hình thành ở học sinh thóiquen phân tích đề bài và định hướng được cách làm đây là một kỹ năng rất quantrọng đối với việc giải một bài toán hóa học Do đó, để hình thành được kỹ năng

giải bài tập toán hóa hữu cơ thì ngoài việc giúp học sinh nắm được bản chất của

từng loại toán hóa hữu cơ thì giáo viên phải hình thành cho học sinh một mô hìnhgiải (các cách giải ứng với từng bài toán) bên cạnh đó rèn luyện cho học sinh tưduy định hướng khi đứng trước một bài toán và khả năng phân tích đề bài

Chính vì vậy việc cung cấp cho học sinh “ Sử dụng một số kĩ thuật giải

toán đặc trưng để giải nhanh bài toán đốt cháy trong chương trình hóa học hữu

cơ lớp 11, 12” đặc biệt là xây dựng cho học sinh cách để giải các dạng toán và các

kỹ năng phân tích đề giúp học sinh định hướng đúng khi làm bài tập là điều rất cầnthiết, nó giúp học sinh có tư duy khoa học khi học tập môn hóa nói riêng và cácmôn học khác nói chung nhằm nâng cao chất lượng dạy học

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Hiện nay về nội dung này thì đã có nhiều tài liệu đề cập đến tuy nhiên các tàiliệu cũng chỉ mang tính chất chung chung ở việc đưa ra một số kĩ thuật và các bàitập cơ bản, rời rạc mà chưa đề cập đúng mức về các kĩ thuật đặc trưng cho từngloại bài tập hóa hữu cơ để học sinh có cách nhìn tổng quát, nắm vững và giải quyếtđược hầu hết các bài tập toán về hóa hữu cơ

Trong thực tế giảng dạy hiện nay nhiều giáo viên đang xem nhẹ nội dung nàynên trong quá trình giảng dạy thường lồng ghép theo kiểu giải một bài toán nào đóthì giới thiệu kĩ thuật giải toán vì vậy học sinh khó có thể hình thành được kĩ nănggiải toán và sẽ gặp nhiều khó khăn khi gặp phải những dạng mới, khó Đặc biệt làcác câu hỏi hay trong các đề thi trung học phổ quốc gia những năm vừa qua

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.

Để giải bài tập toán đốt cháy trong hóa hữu cơ thì có rất nhiều kĩ thuật giảitoán khác nhau Tuy nhiên dựa vào những đặc trưng cơ bản của bài tập đốt cháytrong hóa hữu cơ, tôi đã chia ra 2 dạng toán và 4 kĩ thuật đặc trưng nhất như sau:

DẠNG 1: ĐỐT CHÁY HIĐROCACBON (ANKAN, ANKEN, ANKADIEN, ANKIN, ANKYL BENZEN).

A Các kĩ thuật giải toán

Kĩ thuật 1: Bảo toàn nguyên tố C, H, O.

- Khi đề bài cho hoặc hỏi số liệu oxi trong phản ứng cháy thì bảo toàn nguyên tố oxi

- Khi biết công thức của hiđrocacbon tìm mỗi liên hệ với lượng CO2 hoặc H2Othông qua bảo toàn nguyên tố C, H

Kĩ thuật 2: Bảo toàn khối lượng cho chất hữu cơ.

"mchất = tổng khối lượng các thành phần tạo nên chất"

2 2

1 2

H O CO PTHS

n



Dấu hiệu:

- Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử của hiđrocacbon đem đốt cháy

Kết luận chung: Để giải một bài toán đốt cháy hiđrocacbon có thể sử dụng 1 hoặc 2

hoặc cả 4 kĩ thuật dựa vào các dấu hiệu đặc trưng

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam isopren thu được 11,2 lít khí CO2 (đktc) và a gam

H2O Giá trị của m và a lần lượt là

A 6,8 gam và 7,2 gam B 6,8 gam và 9,0 gam

C 34,0 gam và 9,0 gam D 34,0 gam và 7,2 gam.

Dấu hiệu : Tìm khối lượng của hiđrocacbon  bảo toàn khối lượng cho chất

Tìm công thức của ankin  phân tích hệ số và công thức tính số C, H

Ví dụ 5(ĐHKB-2014): Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X gồm một ankan và

một anken, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O Phần trăm số mol của ankentrong X là

+) 2 2

1 1

H O CO PTHS

Ví dụ 6(ĐHKB-2011): Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen

có tỉ khối so với H2 là 17 Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụtoàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăngthêm m gam Giá trị của m là

A 37,5 gam B 52,5 gam C 15,0 gam D 42,5 gam

Đáp án : A.

Bài tập 3(CĐ-2007) Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan,

etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thuđược 7,84 lít khí CO2 (đktc) và 9,9 gam H2O Thể tích không khí (ở đktc) nhỏ nhấtcần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là

A 70,0 lít B 78,4 lít C 84,0 lít D 56,0 lít.

Đáp án : A.

Bài tập 4 Đem đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng

kế tiếp nhau thu được CO2 và nước có khối lượng hơn kém nhau 6,76 gam CTPTcủa 2 anken đó là

Bài tập 6 Hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H2; 0,15 mol C2H4 ; 0,2 mol C2H6 và 0,3 mol

H2 Đun nóng X với bột Ni xúc tác 1 thời gian được hỗn hợp Y Đốt cháy hoàn toànhỗn hợp Y được số gam CO2 và H2O lần lượt là

A 39,6 và 23,4 B 3,96 và 3,35.

C 39,6 và 46,8 D 39,6 và 11,6.

Đáp án : A.

Bài tập 7(ĐHKA-2008): Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 là 21 gồm propan, propen

và propin Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X, tổng khối lượng của CO2 và H2O thuđược là

A 18,60 gam B 18,96 gam C 20,40 gam D 16,80 gam.

Đáp án : A.

Bài tập 8(ĐHKB-2010): Hỗn hợp khí X gồm một ankan và một anken Tỉ khối của

X so với H2 bằng 11,25 Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít X, thu được 6,72 lít CO2 (các thểtích khí đo ở đktc) Công thức của ankan và anken lần lượt là

A CH4 và C4H8 B C2H6 và C2H4

C CH4 và C2H4 D CH4 và C3H6

Đáp án : D.

DẠNG 2: ĐỐT CHÁY HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ NHÓM CHỨC (C,H,O)

(ANCOL, PHENOL, ANĐEHIT, AXIT CACBOXYLIC, ESTE, CACBOHIĐRAT).

A Các kĩ thuật giải toán

Kĩ thuật 1: Bảo toàn nguyên tố C, H, O.

- Khi đề bài cho hoặc hỏi số liệu oxi trong phản ứng cháy thì bảo toàn nguyên tố oxi

- Khi biết công thức của hợp chất hữu cơ tìm mỗi liên hệ với lượng CO2 hoặc H2Othông qua bảo toàn nguyên tố C, H

Kĩ thuật 2: Bảo toàn khối lượng cho chất hữu cơ.

"mchất = tổng khối lượng các thành phần tạo nên chất"

n



Dấu hiệu:

- Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử của hợp chất hữu cơ đem đốt cháy

Kết luận chung: Để giải một bài toán đốt cháy hợp chất hữu cơ có thể sử dụng 1

hoặc 2 hoặc cả 4 kĩ thuật dựa vào các dấu hiệu đặc trưng

B Ví dụ minh họa.

Ví dụ 1(ĐHKA-2010): Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 ancol đơn chức,

thuộc cùng dãy đồng đẳng, thu được 3,808 lít khí CO2 (đktc) và 5,4 gam H2O Giá

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol hỗn hợp X gồm ancol metylic, ancol etylic và

ancol isopropylic rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư được 80gam kết tủa Thể tích oxi (đktc) tối thiểu cần dùng là

A 26,88 lít B 23,52 lít C 21,28 lít D 16,8 lít

Hướng dẫn :

Dấu hiệu : tìm lượng oxi đốt cháy  bảo toàn nguyên tố O

+) vì 3 ancol đều là no, đơn chức, hở nên k=0 và nancol = nO

Ví dụ 3 (ĐHKA-2011): Hỗn hợp X gồm axit axetic, axit fomic và axit oxalic

Khi cho m gam X tác dụng với NaHCO3 (dư) thì thu được 15,68 lít khí CO2 (đktc).Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 8,96 lít khí O2 (đktc), thu được 35,2gam CO2 và y mol H2O Giá trị của y là

A 0,8 B 0,3 C 0,2 D 0,6.

Hướng dẫn : Khi cho 3 axit tác dụng với NaHCO3 thực chất xảy ra phản ứng :

H+ + HCO3- → CO2 + H2O Theo pt trên thì nH+ = n CO2 = nCOOH = 0,7 mol → nO(X) = 2nCOOH = 2*0,7 =1,4molBảo toàn nguyên tố oxi cho phản ứng cháy ta có

nO(X) + 2n O2 = 2n CO2 + n H O2 → 1,4 + 2*0,4 = 2*0,7 + y → y = 0,6 mol

Ví dụ 4: (CĐ-2013): Hỗn hợp X gồn hai anđehit no, đơn chức, mạch hở (tỉ lệ mol

3:1) Đốt cháy hoàn toàn một lượng X cần vừa đủ 1,75 mol khí O2, thu được 33,6lít khí CO2 (đktc) Công thức của hai anđehit trong X là

A HCHO và CH3CHO B HCHO và C2H5CHO

C CH3CHO và C3H7CHO D CH3CHO và C2H5CHO

Hướng dẫn :

Dấu hiệu : Cho lượng oxi đốt cháy  bảo toàn nguyên tố O

Tìm công thức của andehit  phân tích hệ số và công thức tính số C.+) vì andehit no, đơn chức, hở nên k = 1 và nO = nandehit nên

1 1

H O CO PTHS

CO

andehit

n C

n

    2 andehit là HCHO x RCHO x: 3:

 hoặc HCHO RCHO x:: 3x

Ví dụ 5(QG-2019): Đốt cháy hoàn toàn m gam triglixerit X cần vừa đủ 3,08 mol

O2, thu được CO2 và 2,0 mol H2O Cho m gam X tác dụng với dung dịch NaOHvừa đủ, thu được glixerol và 35,36 gam muối Mặt khác, m gam X tác dụng đượctối đa với a mol Br2 trong dung dịch Giá trị của a là

A 0,12 B 0,16 C 0,20 D 0,24.

Hướng dẫn :

Dấu hiệu : Cho lượng oxi đốt cháy  bảo toàn nguyên tố O

Tìm số mol brom phản ứng tức tìm k  phân tích hệ số cho phản ứng cháy.+) gọi số mol chất béo là x, số mol CO2 là y

+) vì đốt cháy chất béo nên nO = 6nchatbeo

 12 y  2.2 16.6  x  40.3x 35,36 92   x (2)

2, 2

x y

Ví dụ 6(QG-2016): Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm xenlulozơ, tinh bột,

glucozơ và sacarozơ cần 2,52 lít O2(đktc), thu được 1,8 gam nước Giá trị của m là

Dấu hiệu : Đốt cháy cacbohidrat luôn có n O2 n CO2

Đề cho lượng oxi đốt cháy  bảo toàn nguyên tố O

Đề tìm khối lượng của cacbohidrat  bảo toàn khối lượng cho chất.+) vì đốt cháy các chất đều là cacbohidrat nên n O2 n CO2 0,1125mol

Bài tập 1 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp glucozơ và saccarozơ, thu được 6,72

lít khí CO2 (đktc) và 5,04 gam H2O Giá trị của m là

A 8,36 B 13,76 C 9,28 D 8,64.

Đáp án : D.

Bài tập 2 (ĐHKA-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

A 0,15 B 0,18 C 0,30 D 0,20.

Đáp án : A.

Bài tập 3(ĐHKA-2011): Đốt cháy hoàn toàn 0,11 gam một este X ( tạo nên từ

một axit cacboxylic đơn chức và một ancol đơn chức) thu được 0,22 gam CO2 và0,09 gam H2O Số este đồng phân của X là

A 2 B.5 C 6 D.4

Đáp án : D.

Bài tập 4(ĐHKA-2014): Cho X, Y là hai chất thuộc dãy đồng đẳng của axit

acrylic và MX < MY; Z là ancol có cùng số nguyên tử cacbon với X; T là este haichức tạo bởi X, Y và Z Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, Tcần vừa đủ 13,216 lít khí O2 (đktc), thu được khí CO2 và 9,36 gam nước Mặt khác11,16 gam E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br2 Khối lượng muối thuđược khi cho cùng lượng E trên tác dụng hết với dung dịch KOH dư là

A 4,68 gam B 5,04 gam C 5,44 gam D 5,80 gam

Đáp án : A.

Bài tập 5(ĐHKA-2011) : Đốt cháy hoàn toàn x mol axit cacboxylic E, thu được y

mol CO2 và z mol H2O (với z = y – x) Cho x mol E tác dụng với NaHCO3 (dư) thuđược y mol CO2 Tên của E là

A axit oxalic B axit fomic C axit ađipic D axit acrylic.

Đáp án : A.

Bài tập 6(ĐHKA-2013): Biết X là axit cacboxylic đơn chức, Y là ancol no, cả hai

chất đều mạch hở, có cùng số nguyên tử cacbon Đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol hỗnhợp gồm X và Y (trong đó số mol của X lớn hơn số mol của Y) cần vừa đủ 30,24lít khí O2, thu được 26,88 lít khí CO2 và 19,8 gam H2O Biết thể tích các khí đo ởđiều kiện tiêu chuẩn Khối lượng Y trong 0,4 mol hỗn hợp trên là

A 17,7 gam B 9,0 gam C 11,4 gam D 19,0 gam.

Đáp án : C.

Bài tập 7(ĐHKB-2009): Hiđro hoá hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai anđehit

no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được (m + 1) gamhỗn hợp hai ancol Mặt khác, khi đốt cháy hoàn toàn cũng m gam X thì cần vừa đủ17,92 lít khí O2 (ở đktc) Giá trị của m là

A 10,5 B 17,8 C 8,8 D 24,8

Đáp án : B.

Bài tập 8(ĐHKA-2009): Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO và H2 đi qua ống sứ đựngbột Ni nung nóng Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y gồmhai chất hữu cơ Đốt cháy hết Y thì thu được 11,7 gam H2O và 7,84 lít khí CO2 (ởđktc) Phần trăm theo thể tích của H2 trong X là

A 65,00% B 46,15% C 35,00% D 53,85%.

Đáp án : B.