Phương pháp giải nhanh dạng bài tập este đặc biệt và muối amoni của amin

- Nắm bắt được điều đó thông qua các đề thi đề THPT quốc gia năm 2015, 2016 và đề tham khảo lần 1,2,3 năm 2017 chúng tôi nhận thấy trong đề thi phần vận dụng có nhiều bài tập hữu cơ hay

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1.1 Lí do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3

2.1 Tình hình thực tế và biện pháp thực hiện 3

2.1.1 Tình hình thực tế trước khi thực hiện đề tài 3

2.1.2 Biện pháp thực hiện đề tài 3

2.2 Nội dung 3

2.2.1 Este của phenol 3

2.2.2 Este vòng 12

2.2.3 Muối amoni 14

2.2.4 Cơ sở thực nghiệm 20

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 22

3.1.Kết luận 22

3.2 Đề xuất, kiến nghị 22

PHẦN 1

MỞ ĐẦU1.1 Lí do chọn đề tài

- Hóa học là 1 trong những môn học có nhiều ứng dụng nhất trong đời sống.Trong trường phổ thông Hóa học là môn học cơ bản vì vậy nó được áp dụng vàocác kỳ thi ở chương trình phổ thông Từ năm 2015 đến nay Bộ Giáo Dục và ĐàoTạo áp dụng kỳ thi THPT Quốc Gia để xét tốt nghiệp và xét vào Đại học-CaoĐẳng-THCN, thành tựu trong 2 năm 2015, 2016 mà kì thi đã để lại những ấn tượngnhất định được nhân dân và giáo viên, học sinh, phụ huynh cũng như toàn xã hộihưởng ứng tích cực và trở thành kì thi rất quan trọng của học sinh THPT Trongnăm 2017 này Bộ Giáo Dục tiếp tục sử dụng kì thi THPT quốc gia với mục đíchnhư vậy nhưng thời gian làm bài mỗi môn trong bài thi tổ hợp được rút ngắn lại (từ

90 phút với 50 câu hỏi mỗi m

ôn xuống còn 50 phút với 40 câu hỏi) Để giải quyết được số lượng câu hỏinhư vậy học sinh đòi hỏi phải có kỹ năng mà các em chỉ được học hóa học từ lớp 8trong 2 năm lớp 8, 9 các em được học rất hời hợt và cảm thấy khó khăn khi họchóa, khó hiểu và sợ học hóa học đặc biệt là hóa học hữu cơ

- Kể từ năm 2007, Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã chuyển cấu trúc thi tuyểnsinh đại học-cao đẳng, THPT Quốc Gia môn hoá học từ tự luận sang trắc nghiệmkhách quan nhiều lựa chọn 100% Điều đó cũng đồng nghĩa trong thời gian rấtngắn, học sinh phải thật bình tĩnh để lựa chọn phương án trả lời tối ưu nhất Nắmbắt được điều đó, các giảng viên đại học, cao đẳng, các chuyên gia và các nhà giáo

có nhiều kinh nghiệm đã xuất bản rất nhiều sách và tài liệu tham khảo về cácphương pháp giải nhanh trắc nghiệm, tuy nhiên cập nhật thi cử trong các năm trởlại đây chúng tôi thấy có nhiều câu hỏi vận dụng, vận dụng cao cao mới- lạ, họcsinh chưa hiểu thấu đáo thì không thể giải được và kể cả một số giáo viên khi màtài liệu tham khảo chưa kịp cập nhật

- Nắm bắt được điều đó thông qua các đề thi đề THPT quốc gia năm 2015,

2016 và đề tham khảo lần 1,2,3 năm 2017 chúng tôi nhận thấy trong đề thi phần

vận dụng có nhiều bài tập hữu cơ hay và khó nếu không nắm được bản chất thì gần như không giải được hoặc giải rất lâu, để giúp học sinh có cách giải nhanh, hay

chúng tôi mạnh dạn viết SKKN “Phương pháp giải nhanh dạng bài tập este đặc

biệt và muối amoni của amin”.

- Trong đề tài này chúng tôi đưa ra bốn phần chính đó este của phenol, este

vòng, muối amoni của amin và thực nghiệm sư phạm áp dụng.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu để giúp học sinh lớp 12 ôn thi THPT quốc gia môn Hóahọc được tốt hơn, hiệu quả hơn và có thể giúp các bạn đồng nghiệp ôn thi có hệ thống,hiệu quả nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học ở trường phổ thông

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Sáng kiến kinh nghiệm được nghiên cứu ở phần Hóa học hữu cơ lớp THPT do đó tổng kết được kĩ năng giải bài tập este-muối của amin và phán đoántình huống đặt ra trong thực tiễn

12-1.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu chủ yếu bằng phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ

sở lý thuyết tổng quát để suy ra vấn đề cụ thể

PHẦN 2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Tình hình thực tế và biện pháp thực hiện

2.1.1 Tình hình thực tế trước khi thực hiện đề tài

- Qua hơn 10 năm giảng dạy tại trường phổ thông và nhiều năm nghiên cứu,chúng tôi nhận thấy rất nhiều học sinh khi làm bài tập este đặc biệt và muối amonithường hay lúng túng-khúc mắc Điều đó, sẽ mất nhiều thời gian làm bài và đôi khikhông làm ra được kết quả do este và muối amoni của amin chỉ học ở lớp 12 vàchương trình ôn thi

- Thực tế là học sinh không nhận biết được este đặc biệt và muối amoni của amin nên giải bài tập này rất khó khăn

- Vì vậy để nâng cao hiệu quả giải bài tập giải nhanh các bài tập este đặc biệt

và muối amoni của amin phục vụ thi THPT Quốc Gia và thi học sinh giỏi tỉnh

chúng tôi chọn đề tài “Phương pháp giải nhanh các bài tập este đặc biệt và

muối amoni của amin” này nhằm đưa học sinh tới hiểu thấu đáo hơn và giải quyết

vấn đề tốt hơn

2.1.2 Biện pháp thực hiện đề tài

2.1.2.1 Những kiến thức cần trang bị

- Nắm vững phản ứng thủy phân este, tính chất của muối amoni

- Viết được các công thức cấu tạo của este, muối amoni

- Viết được các phương trình thủy phân este, muối amoni tác dụng với kiềm

- Xử lí các dữ kiện bài toán: số mol, khối lượng,

2.1.2.2 Những điểm cần lưu ý

- Phản ứng chung của este, muối amoni

- Phỏng đoán công thức và viết phương trình từ dữ kiện đề bài

2.2 Nội dung

2.2.1 Este của phenol

2.2.1.1 Phương pháp giải

Khi thủy phân este trong môi trường kiềm (phản ứng xà phòng hóa) thì phản

ứng xảy ra tổng quát:

-COO- + NaOH(KOH) -COONa(KOH) + -OH

Từ phương trình đó ta thấy số mol NaOH (KOH) phản ứng = số mol nhóm COO nên nếu biết tỉ lệ phản ứng ta có thể suy ra số nhóm chức –COO-

- Tỉ lệ mol 1: 1 thì este là đơn chức

- Tỉ lệ mol 1: 2 thì este là 2 chức

- Tỉ lệ mol 1: 3 thì là este 3 chức

Tuy nhiên trong thực tế khi giải bài tập este ta thấy có sự bất thường thì phải hướngdẫn học sinh nghĩ đến ngay đây chắc chắn có este của phenol, ta đặt tình huống và

để học sinh giải quyết vấn đề:

- Este đơn chức mà phản ứng với NaOH(KOH) theo tỉ lệ mol 1:2 thì đó phải

là este đơn chức của phenol

- Este hai chức phản ứng với NaOH(KOH) theo tỉ lệ mol 1:3 thì đó phải làeste hai chức trong đó có 1 nhóm chức gắn với vòng benzen (của phenol)

Ví dụ: Cho hỗn hợp este đơn chức tác dụng với NaOH mà số mol NaOH > số

mol este thì este có este của phenol,…

2.2.1.2 Các ví dụ cơ bản

Ví dụ 1 [8]: Cho 3,05 gam phenylfomat vào 600 ml dung dịch NaOH 0,1M Sau

khi các phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được m gam rắn khan Giá trịcủa m là:

Ta có: n este X = 0,12 mol; n NaOH = 100 40 mol

Vì nNaOH = 2neste X nên X là este của phenol: HCOOC6H5

HCOONa + C6H5ONa + H2O

0,12 0,24 0,12 BTKL được mchất rắn = 14,64 + 0,24.40 – 0,12.18 = 22,08 gam chọn A

2.2.1.3 Các ví dụ nâng cao

Ví dụ 3 (Trích đề thực nghiệm 2017-Bộ GD) [5] Hỗn hợp E gồm hai este đơn chức, là

đồng phân cấu tạo của nhau và đều chứa vòng benzen Đốt cháy hoàn toàn m gam Ecần vừa đủ 8,064 lít khí O 2 (đktc), thu được 14,08 gam CO2 và 2,88 gam H2O Mặtkhác, cho m gam E phản ứng tối đa với dung dịch chứa 2,4 gam NaOH, thu được dungdịch T chứa hai muối Khối lượng muối của axit cacboxylic trong T là

Hướng dẫn giải:

Ta có: nCO2 = 0,32 mol; nH2O = 0,16 mol; nO2 = 0,36 mol

Bảo toàn nguyên tố O: nO(E) = 0,08 mol C:H:O=0,32:0,32:0,08 = 4:4:1

C8H8O2(0,04 mol); số mol NaOH=0,06 mol và khi thủy phân E chỉ cho 2 muốinên E là HCOOC6H4CH3 và HCOOCH2-C6H5 Dễ tính được 2 este có số mol =nhau = 0,02 mol m=0,04.68=2,72 gam chọn B

Ví dụ 4 (Trích đề đại học khối A-2013)[4] Hợp chất X có thành phần gồm C, H, O,

chứa vòng benzen Cho 6,9 gam X vào 360 ml dung dịch NaOH 0,5M (dư 20% sovới lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch Y Cô cạn Ythu được m gam chất rắn khan Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 gam X cần vừa đủ7,84 lít O 2 (đktc), thu được 15,4 gam CO2 Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất Giá trị của m là

PTHH: HCOOC6H4OH + 3NaOH ⃗

HCOONa + C6H4(ONa)2 + 2H2O

BTKL: mchất rắn = 6,9 + 0,18.40 – 0,1.18 = 12,3 gam chọn A

Ví dụ 5 (Trích đề khối B-2011) [4] Khi cho 0,15 mol este đơn chức X tác dụng với

dung dịch NaOH (dư), sau khi phản ứng kết thúc thì lượng NaOH phản ứng là 12gam và tổng khối lượng sản phẩm hữu cơ thu được là 29,7 gam Số đồng phân cấutạo của X thoả mãn các tính chất trên là

Công thức X là CH 3 -COO-C 6 H 5 , các đồng phân khác cũng thỏa mãn là

HCOO-C6H4-CH3 (o, m, p) nên có 4 đồng phân cấu tạo thỏa mãn chọn C Ví

dụ 6 (Trích đề thi THPT quốc gia trường THPT chuyên Hùng Vương Phú Thọ lần 2-2016) [6] Cho 2,76 gam chất hữu cơ X gồm C, H, O tác dụng với dung dịch

NaOH vừa đủ sau đó chưng khô thì phần hơi chỉ có nước và còn lại 2 muối của Na

có khối lượng 4,44 gam Nung nóng 2 muối này trong oxi dư, phản ứng hoàn toàn thu được 2,464 lít CO2 (đktc); 3,18 gam Na2CO3 và 0,9 gam H 2O Biết công thức phân tử của X trùng với công thức đơn giản nhất Cho 2,76 gam X tác dung với 80

ml dung dịch KOH 1M, cô cạn dung dịch thu được m gam chất rắn, m có giá trị là

Hướng dẫn giải:

Ta có: nNa2CO3 = 0,03 mol; nCO2 = 0,11 mol; nH2O = 0,05 mol

Sơ đồ bài toán:

X: 2,76 gam + NaOH: 0,06 mol 4,44 gammuèi + H2O: 0,04 mol

BTKL: mchất rắn = 2,76 + 0,08.56 – 0,04.18 = 6,52 gam chọn A

Ví dụ 7 (Trích đề thi THPT Quốc Gia năm 2016-Bộ giáo dục) [5] Hợp chất hữu cơ X

(chứa C, H,O) chỉ có một loại nhóm chức Cho 0,15 mol X phản ứng vừa đủ với 180gam dung dịch NaOH, thu được dung dịch Y Làm bay hơi Y, chỉ thu được164,7gamhơi nước và 44,4 gam hỗn hợp chất rắn khan Z Đốt cháy hoàn toàn Z, thu được 23,85gam Na2CO3; 56,1 gam CO2 và 14,85 gam H2O Mặt khác, Z phản ứng với dungdịch H2SO4 loãng (dư), thu được hai axit cacboxylic đơn chức và

hợp chất T (chứa C, H, O và MT < 126) Số nguyên tử H trong phân tử T bằng D.10.

Hướng dẫn giải:

* mNaOH = 2nNa2CO3 = 0,45 mol

Sơ đồ bài toán:

R¾n khan + O

2 Na2CO3: 0,225 mol + CO2: 1,275 mol + dd NaOH 44,4 gam + H+ + H 2 O: 0,825 mol

* nC(X) = nNa2CO3 + nCO2 = 0,45 + 1,275 = 1,5 mol → x = nC/nX = 1,5/0,15 = 10

* nH2O trong dd NaOH = (180 – 0,45.40)/18 = 9 mol

Chấ rắn Z tác dụng H+ tạo 2 muối hữu cơ và T

→ X là đieste của T (thơm, 1 –OH phenol, 1 –OH ancol thơm, nhánh no) và 2axit hữu cơ no, đơn chức T có dạng CnH2n-6O2 có M = 14n + 26 < 126 → n < 7,1 →

n = 7 nên T là C7H8O2 chọn C

(X là HCOO-C6H4-CH2OOC-CH3 hoặc CH3COO-C6H4-CH2OOC-CH3 và T là

HO-C6H4-CH2-OH)

* Chú ý: Câu này ta có thể khai thác thêm cách hỏi khác là: Số đồng phân cấu tạo

của X là; Phần trăm khối lượng của muối có khối lượng mol nhỏ nhất trong Xlà….)

Ví dụ 8 (Trích đề Thi Thử Thầy Nguyễn Văn Duyên-Thành phố Hồ Chí Minh lần 5

- 2015)[6] Thủy phân hoàn toàn 4,84 gam este A bằng một lượng dung dịch NaOH

vừa đủ, rồi cô cạn chỉ thu được hơi H2O và hỗn hợp X gồm hai muối Đốt cháytoàn bộ lượng muối trên cần vừa đúng 6,496 lít O2 (đktc), thu được 4,24 gam Na2

CO3; 5,376 lít CO2 (đktc) và 1,8 gam H2O Thành phần phần trăm khối lượng củamuối có khối lượng phân tử nhỏ hơn trong hỗn hợp X là

C14H10O4 (k=10) Vì A tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:4 nên A là đieste củaphenol và A là C6H5-OOC-COO-C6H5: 0,02 mol

2 muối { (COONa)2:0,02mol ¿¿¿¿

Ta có: nCO2 = 0,12 mol; nNa2CO3 = 0,03 mol

Bảo toàn nguyên tố Na: nNaOHphản ứng = 0,06 mol > nM nên trong M có 1 este của

C(X,Y)= 0,15

=3

phenol dạng R- COOC6H5 và nC(M) = 0,15 mol nên 0,05

nên trong X, Y có este

có số nguyên tử C < 3 phải là C2H4O2 hay HCOO-CH3

PTHH: R-COOC6H5 + 2NaOH ⃗ RCOONa + C6H5ONa + H2O

Bảo toàn C ta tìm được số C trong gốc R = 0 nên R là H

Bảo toàn khối lượng ta được: mchất rắn = (0,01 + 0,04).68 + 0,01.116 = 4,56 gam chọn A

Ví dụ 10 (Trích đề thi thử THPT quốc gia trường THPT Hoằng Hóa 4 năm 2016)

[6] Hợp chất X (chứa vòng benzen) và có tỉ lệ khối lượng mC: mH :mO = 14:1:8 Đun nóng 2,76 gam X với 75 ml dung dịch KOH 1M (dư 25% so với lượng cần phản ứng) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch

Y Cô cạn Y thu được a gam chất rắn khan Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất Giá trị của a là

HCOOC6H4-OH + 3KOH HCOOK + KO-C6H4-OK + 2H2O Áp dụng

Hướng dẫn giải:

+ Gọi công thức phân tử hai este là CxHyO2

n C (E) = n CO 2 = 0,32 (mol); n H (E) = 2n H 2 O = 0,32 (mol)

Bảo toàn khối lượng:

y : 2 = n C (E) : n H (E) : n O (E) = 0,32 : 0,32 : 0,08 = 8 : 8 : 2 C 8 H 8 O 2

+ Thủy phân hai este (X, Y) tạo các muối M(I), M(II)

Þ T gồm HCOONa : (x + y) mol và NaO-C6H4-CH3 : x mol.

ÞmHCOONa = (x + y).68 = 0,04.68 = 2,72 (gam)

Þ Đáp án B.

Ví dụ 12 (Trích đề thi học sinh giỏi lớp 12 tỉnh Thanh Hóa-THPT năm 2017) [7].

Chất hữu cơ X (chứa C,H,O) chỉ có một loại nhóm chức Cho 0,05 mol X phản ứngvừa đủ với 150 gam dung dịch NaOH được dung dịch Y Làm bay hơi Y, chỉ thuđược 144,9 gam hơi nước và 15,4 gam hỗn hợp chất rắn Z Đốt cháy hoàn toàn Z,thu được 7,95 gam Na2CO3; 20,9 gam CO2 và 4,95 gam H2O Mặt khác, cho Y phảnứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được m gam kết tủa Ag và dungdịch có chứa 10,25 gam một muối hữu cơ

1 Xác định công thức cấu tạo của X.

2 Tính giá trị của m.

Hướng dẫn giải:

1 Ta có: nNa2CO3 = 0,075 mol; nCO2 =0,475 mol; nH2O= 0,275 mol

Bảo toàn Na: nNaOH = 0,15 mol mNaOH = 6 gam và mH2O ban đầu = 144 gam nên

mH2O tạo ra = 0,9 gam nH2O tạo ra = 0,05 mol

Sơ đồ bài toán:

X: 0,05 mol + NaOH: 0,15 mol 15,4 gam Z + H

- số mol muối = 0,05 mol thì Mmuối = 205

- số mol muối = 0,1 mol thì Mmuối =102,5 (loại)

- số mol muối =0,15 mol thì Mmuối =68,33 (loại)

Vậy muối có M = 205 phải có dạng: RCOONH 4=205 nên R = 143 (lẻ nên phải có Na) phải chứa vòng benzen, O, Na thỏa mãn khi R = C8H8ONa

→mAg=108*0,3 =32,4 gam

Ví dụ 13 (Trích đề dự bị học sinh giỏi lớp 12 môn Hóa học tỉnh Thanh Hóa năm 2017) [7] Cho 2,76 gam chất hữu cơ A (chỉ chứa C, H, O và có công thức phân tử

trùng với với công thức đơn giản nhất) tác dụng với dung dịch NaOH (vừa đủ), sảnphẩm thu được đem làm bay hết hơi nước, phần chất rắn khan còn lại là hai muốicủa natri có khối lượng 4,44 gam Nung nóng hai muối này trong oxi (dư), sau khiphản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,18 gam Na 2CO3 ; 2,464 lít khí CO2 (đktc) và0,9 gam H2O 1 Tìm công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của A thỏa mãn các tính chất trên 2 Chất B là một đồng phân của A, khi cho B tác dụng với lượng

dư dung dịch NaOH hoặc với lượng dư dung dịch NaHCO 3 tạo ra sản phẩm khácnhau lần lượt là C7H4Na2O3 và C7H5NaO3 Viết công thức cấu tạo của B và phươngtrình hóa học của các phản ứng xảy ra

Hướng dẫn giải:

1 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Na, ta có:nNaOH=2nNa2CO3 = 0,06 molmNaOH = 2,4 gam

Sơ đồ bài toán:

A: 2,76 gam + NaOH: 0,06 mol 4,44 gammuèi + H

nA : nNaOH = 1 : 3, mà A chỉ có 3 nguyên tử oxi và sau phản ứng ta được 2 muối nên

A là HCOO-C6H4-OH có 3 đồng phân:

2 Theo bài ra B là HO-C6H4-COOH (o; m; p), ta có phương trình hóa học:

Phương pháp giải nhanh dạng bài tập este đặc biệt và muối amoni của amin – HVT

Do đó este vòng khi xà phòng hóa chỉ cho 1 sản phẩm duy nhất

Ta hướng dẫn học sinh nhận biết bằng cách nếu thấy mmuối (sản phẩm) = meste + mNaOH

thì khẳng định đây phải là este vòng.[1], [2], [3].

2.2.2.2 Các ví dụ

Ví dụ 1[6] Este X đơn chức có tỉ khối hơi so với CH 4 bằng 6,25 Cho 12,5 gam X

phản ứng vừa đủ với dung dịch KOH, thu được dung dịch Y Cô cạn Y, thu được19,5 gam chất rắn khan Z Phần trăm khối lượng của hiđro trong Z là

Hướng dẫn giải:

Ta có MX =16.6,25 = 100 gam/mol công thức phân tử X là C5H8O2 ,

nX = 0,125 mol=nKOH mKOH=7 gam

Thấy mZ = mX + mKOH nên X là este vòng có dạng

C 4 H 8

O

C

OPTHH:

Ví dụ 2 Este đơn chức X không có nhánh, chỉ chứa C,H,O và không chứa các

nhóm chức khác Biết tỉ khối hơi của X so với O 2 là 3,125 Khi cho 15 gam X tácdụng vừa đủ với dung dịch NaOH đun nóng, cô cạn dung dịch sau phản ứng thuđược 21 gam muối khan Tìm công thức cấu tạo của X?

Hướng dẫn giải:

Ta có MX = 100 công thức phân tử X là C5H8O2

nX= 0,15 mol = nNaOH mNaOH = 6 gam

Thấy mmuối = mX + mNaOH nên X là este vòng và X có mạch cacbon không phân nhánh nên X là

Ví dụ :

+ Muối amoni của axit vô cơ : CH3NH3NO3, C6H5-NH3Cl , CH3NH3HCO3,

(CH3NH3)2CO3, CH3NH3HSO4, (CH3NH3)2SO4, (NH4)2CO3,