Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Trong dạy học hóa học, có nhiều biện pháp và phương pháp để nâng cao chất lượng
dạy học và phát triển năng lực nhận thức của học sinh. Thực tế cho thấy, giải bài tập hóa
học không chỉ có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức đã học mà còn có tác dụng để phát
triển kiến thức, phát triển năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh. Giải một
bài toán hóa học bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau có khả năng rèn tư duy cho
học sinh gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách dù cách đó là ngắn gọn nhất,
giúp cho học sinh có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển
tư duy logic, sử dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học. Để phát triển
tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh thì việc tìm ra đáp số của bài toán hóa học là
chưa đủ mà giáo viên cần phải khuyến khích học sinh tìm nhiều cách giải cho một bài
tập, chọn cách giải hay nhất và ngắn gọn nhất. Khi nói lên được ý hay, với phương pháp
tối ưu sẽ tạo cho học sinh niềm vui, sự hưng phấn, kích thích học sinh tư duy, nỗ lực suy
nghĩ để tìm ra cách giải hay hơn thế nữa.
Vì vậy tôi chọn đề tài :
"Sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải nhằm rèn luyện tư duy cho học
sinh trong dạy học hóa học hữu cơ trường THPT"
Hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT.
II. Mục đích nghiên cứu
- Rèn luyện tư duy đa hướng cho học sinh lớp 11,12 trường Trung học phổ thông
qua hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải.
- Nâng cao hiệu quả dạy học hóa học 11, 12 nâng cao trường THPT và bồi dưỡng
học sinh giỏi.
III. Nhiệm vụ của đề tài
- Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán hóa học có nhiều cách giải
cho lớp 11 nâng cao ở trường THPT.
- Nghiên cứu, đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải
một cách có hiệu quả trong quá trình dạy học hóa học ở lớp 11, 12 nâng cao trường
THPT.
- Thực nghiệm sư phạm : Kiểm nghiệm giá trị của hệ thống bài toán hóa học có
1
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
nhiều cách giải và hiệu quả của các đề xuất về phương pháp sử dụng ở trường Trung
học phổ thông.
IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT.
-
Đối tượng nghiên cứu : Hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải ở lớp 11, 12
nâng cao trường THPT.
V. Phạm vi nghiên cứu
-
Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa học hữu cơ 11 và 12
VI. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan
- Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải
- Đưa ra các dạng bài tập tiêu biểu để minh họa sau đó có bài tập tương tự
VII. Kế hoạch thực hiện đề tài:
Nghiên cứu thực trạng của học sinh sau khi học hoá 11và 12 và kiểm tra chất lượng để
căn cứ vào đó lập kế hoạch xây dựng đề tài từ tháng tháng 11 năm 2012
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DD:
Dung dịch
ĐKTC:
Điều kiện tiêu chuẩn
ĐLBTNT:
Định luật bảo toàn nguyên tố
PTHH:
Phương trình hóa học
THPT:
Trung học phổ thông
2
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
PHẦN II . NỘI DUNG
I. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHIỀU CÁCH GIẢI
NHẰM RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH HIỆN NAY Ở TRƯỜNG
THPT.
Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT Tiên Lữ chúng tôi thấy rằng: Đa số giáo viên
đã chú ý đến việc sử dụng bài tập trong quá trình giảng dạy nói chung tuy nhiên việc sử
dụng bài tập trong quá trình dạy học hóa học còn có những hạn chế phổ biến sau đây:
- Việc xác định mục đích cần đạt cho bài tập nhiều khi chỉ dừng lại ở bản thân lời
giải của bài tập mà chưa có được mục tiêu nhận thức, phát triển tư duy cho học sinh.
- Khi hướng dẫn các em giải bài tập còn chạy theo số lượng, chưa khai thác hết
được các phương pháp giải của một bài toán để từ đó giúp học sinh có thể tự học và tự
nghiên cứu dễ dàng hơn.
Từ khi Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức thi đại học môn hóa theo phương pháp
trắc nghiệm, 50 câu trong 90 phút làm cho học sinh học hóa học chỉ quan tâm đến kĩ
thuật giải nhanh toán hóa còn giáo viên chỉ chú trọng đến luyện kĩ thuật giải toán hóa
nhằm tìm ra đáp số nhanh nhất và thường chỉ giải bài hóa đó theo một cách. Để xác định
cách giải nhanh nhất với giáo viên thì rất dễ, nhưng với học sinh để làm được điều này
thì trong quá trình học, học sinh phải biết được các cách khác cho 1 toán hóa. Và một
điều nữa là không phải cách nhanh nhất của bài toán đã là cách nhanh nhất với em học
sinh cụ thể. Vì vậy trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải khuyến khích học sinh giải
bài tập theo nhiều cách.
Xét về mặt phát triển tư duy thì việc giải được một bài toán hóa đã rèn được tư
duy cho học sinh, nhưng giải một bài toán hóa bằng nhiều cách có tác dụng rèn tư duy
tốt hơn nữa, đặc biệt là loại tư duy đa hướng. Với mỗi cách giải nhiều khi chỉ làm nổi
bật được một hay một số khía cạnh của bài tập. Giải bài tập bằng nhiều cách là một
phương pháp có hiệu quả nhằm khai thác bản chất hóa học của bài toán. Cụ thể, học
sinh không rập khuôn máy móc mà linh hoạt, mềm dẻo, có khả năng nhìn nhận vấn đề,
bài toán dưới nhiều góc độ và khía cạnh khác nhau nên nắm vững được bản chất hóa
học của bài hóa.
3
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
II. MỘT SỐ BÀI TẬP BÀI TẬP HỮU CƠ CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI
Bài 1 : Cho hỗn hợp A gồm anken X và H2 qua Ni đung nóng , thu được hỗn hợp
B gồm 2 khí. Biết B không làm mất màu dung dịch Brom. Tỉ khối của A và B so
với H2 lần lượt là 6 và 8 . Xác định CTPT của X và thành phần phần trăm thể
tích của mỗi khí trong hỗn hợp A.
Sơ đồ phản ứng :
CnH2n
CnH2n+2
( x mol )
( x mol)
Ni,to
H2
B không làm mất màu Brom .
B là hỗn hợp của ankan và H2 dư
H2 dư
( y mol )
Anken X phản ứng hết
( y-x mol )
---------------------
----------------
MA= 6.2= 12
MB= 8.2= 16
CnH2n + H2 CnH2n+2
x
x
x
mol
Cách 1 : Bảo toàn khối lượng + Khối lượng mol trung bình :
mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x ) 6 ( x + y ) = 8y y = 3x
14nx 2 y
xy
MA =
= 12 14nx = 12x + 10y = 42x 14n = 42 n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Hoặc :
MB =
(14n 2) x 2( y x)
x y x
n=3
=
14nx 2 y
= 16
x
14nx = 14y = 42x 14n= 42
CTPT của anken X là C3H6 .
Cách 2 : Khối lượng mol trung bình :
MA =
14nx 2 y
xy
MB =
(14n 2) x 2( y x)
x y x
= 12
14nx + 2y = 12x + 12y
=
14nx = 12x + 10y ( 1 )
14nx 2 y
= 16 14nx = 14y ( 2 )
x
Giải ( 1 ) & ( 2 ) 12x + 10y = 14y y = 3x.
Thay y = 3x vào ( 2 ) ta được n = 3. CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 3 : Hiệu 2 tỉ khối + Khối lượng mol trung bình + Bảo toàn khối lượng :
4
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
dB/H2 - dA/H2 = 2 1/2 ( MA - MB ) = 2
(14nx 2 y )(
(14nx 2 y )
1
1
)=
y x y
x
y( x y)
mB
nB
mA
- n =4
A
4
=4
14nx 2 y x
.
y( x y) y
=4
12.
x
y
=4
x
1
y
3
y
= 3x.
14nx 2 y
xy
MA =
= 12 14nx = 12x + 10y = 42x 14n = 42 n = 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Hoặc :
MB =
(14n 2) x 2( y x)
x y x
=
14nx 2 y
= 16
x
14nx = 14y = 42x 14n= 42 n
=3
CTPT của anken X là C3H6 .
( Ngoài ra bạn cũng có thể tìm ra y = 3x với phương pháp tổng 2 tỉ khối bằng cách
tương tự )...
Cách 4 : Hiệu 2 tỉ khối + Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :
dB/H2 - dA/H2 = 2
(14nx 2 y )(
1/2 ( MA - MB ) = 2
1
1
)=
y x y
(14nx 2 y )
mB
nB
mA
nA
= 4
=4
x
1
y
3
-
4
x
y( x y)
=4
14nx 2 y x
.
y( x y) y
=4
12.
x
y
y
= 3x.
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n 14n
10
nCn H 2 n
nH 2
MA = 12
10
x 1
n=3
14n 12 y 3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A (% Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
H2
2
14n - 12
Hoặc :
5
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
CnH2n+2 14n + 2
14
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
nCn H 2 n 2
14
x
1
n=3
14n 14 y x 2
nH 2
MB = 16
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
H2
2
14n - 14
Cách 5 : Bảo toàn khối lượng + Sơ đồ đường chéo :
mA= mB 6.2 ( x + y ) = 8.2 ( x+y - x ) 6 ( x + y ) = 8y y = 3x
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n 14n
10
nCn H 2 n
nH 2
MA = 12
10
x 1
14n 12 y 3
n=3
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
H2
Hoặc :
2
14n - 12
CnH2n+2 14n + 2
14
nCn H 2 n 2
nH 2
MB = 16
14
x
1
n=3
14n 14 y x 2
CTPT của anken X là C3H6 .
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
H2
2
14n - 14
Cách 6 : Khối lượng mol trung bình + Sơ đồ đường chéo :
Bạn có thể chọn 1 trong 2 cách nhỏ sau :
MA =
14nx 2 y
x y
12x + 12y
= 12
14nx + 2y = MB =
14nx = 12x + 10y ( 1 )
14nx = 14y ( 3 )
14
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n
MB = 16
H2
2
=
14nx 2 y
= 16
x
Sơ đồ đường chéo :
CnH2n+2 14n + 2
(14n 2) x 2( y x)
x y x
14n
10
MA = 12
14n - 14
H2
6
2
14n - 12
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
nCn H 2 n 2
nH 2
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
14
x
(2)
14n 14 y x
( 1 ) & ( 2 ) 14nx = 12x + 10y = 14y
nCn H 2 n
nH 2
10
x
(4)
14n 12 y
y = 3x
n = 3.
( 3 ) & ( 4 ) 14y = 12x + 10y y =
CTPT của anken X là C3H6 .
n = 3.
CTPT của anken X là C3H6 .
3x
trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 )
Cách 7 : Sơ đồ đường chéo :
CnH2n
14n
10
nCn H 2 n
nH 2
10
x
(1)
14n 12 y
MA = 12
H2
2
CnH2n+2 14n + 2
14n - 12
14
nCn H 2 n 2
nH 2
MB = 16
H2
2
14
x
(2)
14n 14 y x
( 1) & ( 2 )
14n 14 14n 12
1
14
10
n = 3 CTPT của anken X là C3H6 .
14n - 14
Trong A ( % Vanken= 25 , % VH2 = 75 %)
Bài 2. Hỗn hợp X gồm axetilen, etan và propen. Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam
hỗn hợp X thu được 28,8 gam nước. Mặt khác 0,5 mol hỗn hợp này tác dụng vừa
đủ với 500 gam dd Br2 20%. Tính thành phần phần trăm thể tích mỗi khí trong
hỗn hợp.
Lời giải
Các phản ứng hóa học xảy ra:
C 2 H2 +
5
O2
2
t
2CO2 + H2O
C 2 H6 +
7
O2
2
t
2CO2 + 3H2O
C 3 H6 +
9
O2
2
t
3CO2 + 3H2O
C2H2 + 2Br2
C2H2Br4
7
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
C3H6 + Br2
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
C3H6Br2
Cách 1. Nhóm các phương pháp đại số
28,8
1,6 (mol)
18
Số mol nước là:
Số mol Br2 là :
20 500
0,625 (mol)
100 160
Cách 1.1.
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 24,8 gam hỗn hợp X.
Giả sử số mol các chất trong 0,5 mol hỗn hợp gấp k lần số mol các chất tương
ứng trong 24,8 gam hỗn hợp X.
Ta có hệ:
26x + 30y + 42z = 24,8
x + 3y + 3z = 1,6
kx + ky + kz = 0,5
2kx + kz = 0,625
Giải hệ trên có : x = 0,4 ; y = z = 0,2 ; k = 0,625
% Thể tích của C2H2 là :
0,4
100 50%
0,4 0,2 0,2
% Thể tích của C2H6 là :
0,2
100 25%
0,4 0,2 0,2
% Thể tích của C3H6 là :
0,2
100 25%
0,4 0,2 0,2
Đây là cách làm quen thuộc mà đa số học sinh thường sử dụng để giải bài tập loại này.
Cách 1.2.
Hỗn hợp X theo đề bài là một hỗn hợp đồng nhất, tỉ lệ giữa các thành phần khí
trong hỗn hợp là không thay đổi do đó khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp ( M )
là giá trị không đổi.
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H2, C2H6, C3H6 trong 1 mol hỗn hợp khí X.
Ta có hệ
x+y+z=1
2x + z =
M
0,625
1,25
0,5
= 26x + 30y + 42z =
24,8
( x 3 y 3z )
1,6
Giải hệ có : x = 0,05 ; y = z = 0,25
8
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
% Thể tích của C2H2 là :
0,5
100 50%
1
% Thể tích của C2H6 là :
0,25
100 25%
1
% Thể tích của C3H6 là :
0,25
100 25%
1
Cách 2. Nhóm các phương pháp trung bình
Đặt CTPT trung bình cho cả hỗn hợp X là
C n H 2 n 2 2 k
Ta có :
C n H 2 n 2 2 k
+
(
2n 1 k
t
) O2
n CO2
2
+
( n 1 k ) H2 O
1,6
n 1 k
1,6
C n H 2 n 2 2 k
+
0,5
k
Br2
t
(mol)
C n H 2 n2 2 k Br2
0,5 k
(mol)
Ta có hệ :
0,5 k = 0,625
1,6
( (14n 2 2k ) = 24,8
n 1 k
Giải hệ có :
k
=1,25 ; n
9
4
CTPT trung bình của hỗn hợp X là C 9 4 H 4
Sau khi tìm được CTPT trung bình ta dễ dàng tìm ra kết quả của bài toán theo 1
trong 3 phương pháp sau :
Cách 2.1. Phương pháp đại số
Gọi x, y, x lần lượt là số mol các chất trong 24,8 gam hỗn hợp X
M
Số mol hỗn hợp X là :
9
4
= 12 4 31
24,8
0,8 (mol)
31
9
4
nC = 0,8 1,8 (mol)
nH =
0,8 4 3,2
(mol)
Ta có hệ :
x + y + z = 0,8
2x + 6y + 6z = 3,2
9
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
2x + 2y + 3z = 1,8
Giải hệ có : x = 0,4 ; y = z = 0,2
% Thể tích của C2H2 là :
0,4
100 50%
0,8
% Thể tích của C2H6 là :
0,2
100 25%
0,8
% Thể tích của C3H6 là :
0,2
100 25%
0,8
Cách 2.2. Phương pháp đường chéo
Theo số C trung bình
(C2H2, C2H6)
75%
(C=2)
C=
(C3H6)
25%
(C=3)
% Thể tích của C3H6 là 25%
Theo số H trung bình
(C2H6, C3H6)
2 50%
(H=6)
4
(C2H2)
(H=2)
2
50%
% Thể tích của C2H2 là 50%
% Thể tích của C2H6 là: 100 – 50 – 25 = 25%
Phương pháp đường chéo sử dụng trong bài này khá mới mẻ. Thông thường
phương pháp đường chéo chỉ sử dụng cho hỗn hợp hai chất, trong bài này lại sử dụng
cho hỗn hợp 3 chất. Học sinh nào phải có tư duy độc lập, sáng tạo mới làm được theo
cách này.
Cách 2.3. Phương pháp phân tích hệ số và ứng dụng
Ta đã có : nX = 0,8 mol. Phân tích hệ số các phản ứng cháy ta thấy :
hidrocacbon 1
, trừ phản ứng của C3H6 có tỉ lệ 1:3
CO2
2
- Tỉ lệ số mol
nC H 6 nCO 2.n X = 0,2 mol
3
- Tỉ lệ số mol
2
hidrocacbon 1
, trừ phản ứng của C2H2 có tỉ lệ 1:1
H 2O
2
10
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
nC H 2
3n X 2nH 2O
2
2
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
= 0,4 mol
Ta dễ dàng tích được số mol của C 2H6 là 0,2 mol từ đó tính % thể tích các chất
trong hỗn hợp.
Mặc dù trong số các cách làm ở trên không có cách làm thực sự nhanh,
nhưng đều là những cách làm hay và hàm chứa tư duy logic, t ư duy hóa h ọc.
Bài toán này thích hợp với giáo viên sử dụng để minh họa khi giảng dạy về
phương pháp, đồng thời cũng là một bài tập quan trọng để các em học sinh
tham khảo và học tập.
Bài 3. Đốt cháy hoàn m gam toàn hỗn hợp X gồm CH 4, C2H4 và C2H2, thu được
35,2 gam CO2 và 25,2 gam H2O. Giá trị của m là
A. 1,24.
B. 12,40.
Lời giải
C. 2,48.
D. 24,80.
Cách 1: Sử dụng phương pháp thông thường:
● X + O2:
CH4 +
2O2
CO2 +
x
C2H4
x
+ 3O2
2y
5O2
2z
(1)(2)(3) nCO2 = x + 2y + 2z =
nH2O = 2x + 2y + z =
(2)
2y
4CO2 +
z
(1)
2x
2CO2 + 2H2O
y
2C2H2 +
2H2O
2H2O
(3)
z
35,2
= 0,8 mol
44
25,2
= 1,4 mol
18
Đến đây nhiều HS thấy bế tắc, vì có 3 ẩn mà chỉ có hai phương trình nên không
thể tìm được x, y, z ? Đề ra thiếu dữ kiện (!)
Một số HS học khá hơn suy nghĩ nhận thấy rằng, để tìm m không nhất thiết phải
tìm được số mol của từng chất trong hỗn hợp. Từ biểu thức tính khối lượng:
m = 16x + 28y + 26z
Có thể phân tích thành:
m = 12(x + 2y + 2z) + 2(2x + 2y + z) = 12.0,8 + 2.1,4 = 12,4 gam
Chọn đáp án B.
Cách 2: Với HS thông minh thì bài toán trên có thể giải nhanh bằng phương pháp
bảo toàn nguyên tố như sau:
mC = 12. nCO 2 = 12.0,8 = 9,6 gam ; mH = 2. nH2 O = 2.1,4 = 2,8 gam
11
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
mX = mC + mH = 9,6 + 2,8 = 12,4 gam.
Cách 3: Ta có nO 2
phản ứng
= nCO 2 +1/2. nH 2 O = 0,8 + 0,7 = 1,5 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta được:
mX + m O 2
phản ứng
= m CO 2 + mH 2 O
→ mX = 0,8.44 + 1,4.18 – 1,5.32 = 12,4g
Bài 4. Hỗn hợp X có tỉ khối so với hidro là 21,2 gồm propan, propen và propin.
Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thì tồng khối lượng CO2 và H2O thu được là:
A. 20,4 gam.
B. 18,96 gam.
C. 16,8 gam
D. 18,6 gam.
Lời giải
C3H8 + 5O2
3CO2 + 4H2O
t
x
C 3 H6 +
3x
9
O2
2
3CO2 + 3H2O
t
y
C3H4 + 4O2
3y
t
3y
3CO2 + 2H2O
z
M
4x
3z
2z
= 21,2 x 2 = 42,4
Gọi khối lượng CO2 và H2O thu được khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X là m
(m>0)
Cách 1. Phương pháp đại số
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C3H8, C3H4, C3H6 trong 0,1 mol hỗn hợp.
Ta có hệ:
44 x 42 y 40 z
42,4
x yz
(1)
x + y + z = 0,1 (2)
(1) 44x + 42y + 40z = 4,24
40(x + y + z) + 2(2x + y) = 4,42
2x + y = 4,42 – 0,1 x 40 = 0,12
Làm đến đây đòi hỏi học sinh phải có tư duy toán học để xử lí các phương trình
đại số.
Cần tính : m = 44(3x + 3y + 3z) + 18(4x + 3y + 2z)
12
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
m = 168(x + y + z) + 18(2x + y)
m = 168.0,1 + 18 . 0,12
m = 18, 96 (gam)
Đáp án B
Cách 2. Phương pháp trung bình
Ta nhận thấy propan, propen và propin trong phân tử đều có 3 nguyên tử C. Do
đó ta có thể đặt công thức chung của hỗn hợp X là
Ta có :
M
= 36 +
x
= 42,4
C3H6,4 + 4,6O2
x
C3 H
x
(4< x <6)
= 6,4
t
3CO2 + 3,2H2O
0,1
0,3
0,32
(mol)
m = 0,3 x 44 + 0,32 x 18 = 18,96 (gam)
Đáp án B
Cách 3. Nhóm các phương pháp quy đổi
Cách 3.1. Quy hỗn hợp X về hai chất C 3H8 và C3H6 với số mol tương ứng là x, y (x, y
>0).
x mol C3H8 44
0,4
42,4
y mol C3H6
Ta có hệ:
42
1,6
4x = y
x + y = 0,1
x = 0,02 ; y = 0,08
m = (3x + 3y) x 44 + (4x + 3y) x 18 = 18,96 (gam)
Đáp án B
Cách 3.2. Quy hỗn hợp X về hai chất C 3H8 và C3H4 với số mol tương ứng là x, y (x, y
>0)
x mol C3H8 44
2,4
42,4
y mol C3H6
42
1,6
Ta có hệ:
13
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
2x = 3y
x + y = 0,1
x = 0,06 ; y = 0,04
m = (3x + 3y).44 + (4x + 3y).18 = 18,96 (gam)
Đáp án B
Đến đây HS đặt ra câu hỏi là liệu có thể quy hỗn hợp X về hai chất C 3H6 và C3H4
được không vì khi đó
M
< M1, M2.
Cách 3.3. Quy hỗn hợp X về hai chất C 3H6 và C3H4 với số mol tương ứng là x, y (x, y
>0)
x mol C3H6 42
2,4
42,4
y mol C3H4
40
-0,6
Ta có hệ:
2x = -6y
x + y = 0,1
x = 0,12 ; y = -0,02
m = (3x + 3y) . 44 + (3x + 2y) . 18 = 18,96 (gam)
Như vậy trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gă ̣p số
âm. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa
mãn.
Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một axit cacboxylic A đơn chức, cần vừa đủ V
lít khí O2 (đktc), thu được 0,3 mol CO2 và 0,2 mol H2O. Giá trị của V là
A. 11,2
B. 6,72
C. 8,96
Lời giải
Cách 1. Đặt công thức phân tử của axit cacboxylic đơn chức là CxHyOz.
CxHyOz + (x +
y
t
-1)O2
4
0,1
Ta có:
xCO2
0,3
y
1
x
2
0,1 0,3 0,2
x = 3, y = 4
14
+
y
H2O
2
0,2 (mol)
D. 4,48
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
nO2 ( x
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
y
1) 0,1 0,3 (mol)
4
V = 0,3 x 22,4 = 6,72 (lít)
Đáp án B.
Cách 2. Ta có A là một axit đơn chức và có n X nCO nH
2
2O
nên A là axit no đơn chức.
Đặt công thức tổng quát của A là CnH2nO2 (n 1, n N *) .
CnH2nO2 +
3n 3
O2 t
2
n 1 0,2
n
0,3
Ta có:
V= (
nCO2
+
(n-1)H2O
n=3
3n 3
) 0,1 22,4 6,72 (lít) Đáp án B.
2
Cách 3. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố.
nO2 ( axit ) nO (O2 ) nO (CO2 ) nO ( H 2 O )
2naxit 2nO2 2nCO2 nH 2 O
Ta có: nO
2
2 0,3 0,2 2 0,1
0,3 (mol)
2
V = 0,3 x 22,4 = 6,72 (lít) Đáp án B.
Nhận xét : Cách thứ 3 ngắn gọn và thông minh hơn cách 1 và cách 2.
Bài 6. Để trung hòa hết 12,72 gam hỗn hợp hai axit cacboxylic A và B cần vừa đủ
V ml dd NaOH 1M. Cô cạn dd sau phản ứng thu được 18 gam chất rắn. Giá trị
của V là
A. 120
B. 240
C. 150
Lời giải
D. 400
Cách 1.
Đặt công thức tổng quát của A và B là R(COOH)x
(x1)
Gọi a là số mol của hỗn hợp
R(COOH)x + xNaOH
a
ax
R(COONa)x + xH2O
a
Ta có hệ:
Ra + 45ax = 12,72 (1)
Ra + 67ax = 18
(2)
Nhiều học sinh thấy hệ trên không giải được vì hệ 3 ẩn, 2 phương trình nên rơi
15
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
vào trạng thái bế tắc. Một số học sinh khác nhận thấy để tích V chỉ cần tìm ax. Vì vậy,
lấy (2) – (1) sẽ được ax = 0,24.
Dễ dàng tính được V = 0,24 (lít) = 240 ml.
Cách 2. Phương pháp tăng giảm khối lượng
Từ phương trình phản ứng ta thấy :
Cứ 1 mol R(COOH)x phản ứng sẽ tạo ra 1 mol R(COONa) x làm khối lượng chất
rắn tăng 22x gam
Nếu có a mol R(COOH)x phản ứng thì khối lượng chất rắn tăng 22.x.a gam
Khi đó : 22.a.x = 18 – 12,72
a.x = 0,24 V = 0,24 (lít) = 240 ml.
Cách 3. Định luật bảo toàn khối lượng
R(COOH)x + xNaOH
R(COONa)x + xH2O
a
a
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m hh axit + mNaOH = m rắn + m nước 12,72 + 40.a = 18 + 18.a
a = 0,24 V = 0,24 (lít) = 240 ml.
Học sinh có tư duy làm theo cách 2 và cách 3 sẽ nhanh và ngắn gọn hơn cách 1.
Bài 7. Cho hỗn hợp X gồm hai axit cacboxylic no, mạch không phân nhánh.
Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X, thu được 11,2 lít khí CO 2 (đktc). Nếu
trung hòa 0,3 mol X cần dùng 500ml dung dịch NaOH 1M. Hai axit đó là
A. HCOOH, HOOC-CH2-COOH.
C. HCOOH, C2H5COOH.
B. HCOOH, CH3COOH.
D. HCOOH, HOOC-COOH.
Lời giải
Cách 1. Phương pháp đại số
Gọi công thức tổng quát của 2 axit là C nH2n+2-x(COOH)x và CmH2m+2-y(COOH)y với số
mol tương ứng là a và b.
Ta có các trường hợp xảy ra:
+) x = y = 1
+) x = y = 2
+) x = 1; y = 2
Các phản ứng xảy ra :
CnH2n+2-x(COOH)x + kO2
(n + x) CO2 + (n + 1) H2O
16
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
CmH2m+2-y(COOH)y + k’O2
(m + y) CO2 + (m + 1) H2O
CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
CmH2m+2-y(COOH)y + yNaOH
CnH2n+2-x(COONa)x + xH2O
CmH2m+2-y(COONa)y + yH2O
Ta có hệ :
a + b = 0,3
(1)
(n + x)a + (m + y)b = 0,5 (2)
ax + by = 0,5 (3)
Từ (1) và (3) ta thấy chỉ có trường hợp x = 1, y = 2 là thỏa mãn.
Thay vào (1) và (3) ta có hệ:
a + b = 0,3
a = 0,1
a + 2b = 0,5
b = 0,2
Thay vào (2) ta có:
0,1n + 0,2m = 0 m = n = 0
Vậy hai axit là HCOOH, HOOC-COOH. Đáp án D.
Cách 2. Phương pháp đại số kết hợp với biện luận
Học sinh thông minh hơn có thể nhận xét
+ Hai axit có tối đa 2 nhóm chức.
+
n NaOH
0,5
1,67
nX
0,3
1 axit đơn chức và 1 axit 2 chức.
Do đó có thể đặt công thức tổng quát của hai axit là : CnH2n+1COOH và
CmH2m(COOH)2
CnH2n+1COOH + NaOH
x
y
CmH2m(COOH)2 + 2NaOH
y
CnH2n+1COONa + H2O
CmH2m(COONa)2 + H2O
2y
Ta có hệ
x + y = 0,3
x = 0,1
x + 2y = 0,5
y = 0,2
CnH2n+1COOH +
kO2
0,1
CmH2m(COOH)2 + kO2
(n + 1)CO2 + (n + 1)H2O
0,1(n+1)
(m + 2)CO2 + (m + 1)H2O
17
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
0,2
Do đó:
0,2(m+2)
0,1(n+1) + 0,2(m+2) = 0,5
n + 2m = 0 n = m = 0
Vậy hai axit là HCOOH, HOOC-COOH. Đáp án D.
Cách 3. Phương pháp trung bình
Cách 3.1. Trong trường hợp học sinh chưa nhận xét ngay được số nhóm chức thì có thể
biện luận dựa vào công thức phân tử trung bình như sau :
Đặt công thức tổng quát của hai axit đó là R(COOH)n
R(COOH)n + nNaOH
Ta có:
n=
0,5
1,67
0,3
R(COONa)n + H2O
n 1 = 1 ; n2 = 2
Đến đây ta có thể áp dụng cách giải đại số như cách 2 để xác định axit
Cách 3.2. Đặt công thức chung của hỗn hợp là CnH2n+2-x(COOH)x
CnH2n+2-x(COOH)x + xNaOH
CnH2n+2-x(COOH)x + kO2
CnH2n+2-x(COONa)x + xH2O
(n + x) CO2 + (n + 1) H2O
Ta có:
x=
nNaOH
0,5
1,67
nX
0,3
n+x=
nCO2
nX
0,5
1,67
0,3
x 1 = 1 ; x2 = 2
n1 = 1 ; n2 = 2
Vậy hai axit là HCOOH, HOOC-COOH. Đáp án D.
Cách 4. Kết hợp các phương án lựa chọ để tìm ra đáp số
Nhận xét về đáp án : Các phương án lực chọn được phân làm 2 nhóm
+ Nhóm 1 : 2 axit đơn chức (B và C)
+ Nhóm 2 : 1 axit đơn chức và 2 axit 2 chức (A và D).
Mặt khác :
nNaOH
0,5
1,67 >1 nên loại nhóm 1
nX
0,3
Đến đây , ta có thể đặt công thức tổng quát theo nhóm 2 để giải. Tuy nhiên, với 2
phương án lựa chọn thì cách tốt nhất ta dùng một phương án tính toán đối chiếu kết quả,
nếu phù hợp thì ta chọn, còn không thì là phương án còn lại.
Ví dụ : Dùng phương án A để giải
Gọi x, y lần lượt là số mol của HCOOH và HOOC-CH2-COOH
Ta có hệ :
x + y = 0,3
18
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
x + 3y = 0,5
x + 2y = 0,5
Hệ này vô nghiệm. Vậy đáp án đúng là D.
Bài 8. Đốt cháy m gam hỗn hợp 2 ancol no, đơn chức mạch hở liên tiếp nhau
trong dãy đồng đẳng thu được 0,3 mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tính m.
Lời giải
Cách 1. Phương pháp thông thường
Gọi công thức của 2 ancol là CnH2n+2O và Cn+1H2n+4O với số mol lần lượt là a và b.
Các phản ứng hóa học:
CnH2n+2O
+ O2 nCO2 + (n+1)H2O
a
an
Cn+1H2n+4O + O2
a(n+1)
(n+1)CO2 + (n+2)H2O
b
b(n+1)
b(n+2)
Ta có hệ:
an + b(n+1) = 0,3
an + bn + b = 0,3 (1)
a(n+1) + b(n+2) = 0,5
an + bn + a + 2b = 0,5
(2)
Lấy (2) – (1) ta có: a + b = 0,2
Cần tính
m = (14an + 18a) + (14bn + 32b)
= 14(an + bn + b)) + 18(a+b) = 14.0,3 + 18.0,2 = 7,8 gam
Cách 2. Phương pháp trung bình
Đặt công thức chung của hai ancol là C n H2 n +2O
C n H2 n +2O + O2
a
n
CO2 + ( n +1) H2O
an
a( n +1)
Ta có hệ:
a n = 0,3
a = 0,2
a( n +1) = 0,5
n
= 1,5
Khối lượng hai ancol là:
m = (14 n + 18)a = 0,2(14.1,5 + 18) = 7,8 (gam)
Cách 3. Nhận xét 2 ancol no, đơn chức, khi đốt cháy 2 ancol no thì
19
Kinh nghiệm giảng dạy môn Hóa học
Vũ Thị Thu Hà – THPT Tiên Lữ
Số mol ancol = số mol H2O – số mol CO2 = 0,2 mol.
Vì 2 ancol đã cho là đơn chức
nO = 0,2 mol
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m = mC + mH + mO = 0,3.12 + 0,5.2 + 0,2.16 = 7,8 gam.
Học sinh nhanh nhạy sẽ nhận ra mối quan hệ giữa số mol nước và CO 2 khi đốt
cháy một hợp chất hữu cơ no bất kì để làm theo cách số 3. Học sinh học khá
có thể làm theo cách số 2. Cách này sẽ hữu ích hơn cách 3 n ếu trong m ột b ài
toán khác yêu cầu tìm công thức của 2 ancol.
Bài 9. Hỗn hợp X gồm axit HCOOH và axit CH 3COOH (tỉ lệ mol 1:1). Hỗn hợp
Y gồm hai ancol CH3OH và ancol C2H5OH (tỉ lệ mol 3:2). Lấy 11,13 gam hỗn
hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y (có xúc tác H 2SO4 đặc) thu được m gam
hỗn hợp este (Hiệu suất của các phản ứng este hóa đều đạt 80%). Tính m.
Lời giải
Có
MX
46 60
53 nX = 0,21 mol
2
MY
32.3 46.2
37,6 nY = 0,2 mol
5
Vì nY < nX ancol hết. Ta tính khối lượng este theo ancol.
Cách 1. Phương pháp trung bình
Gọi công thức chung của 2 axit là RCOOH, công thức chung của 2 ancol là R’OH.
M X 53 M R 8
M Y 37,6
M
R'
20,6
Phản ứng este hóa:
RCOOH
+
R’OH RCOOR’ +
0,2
H2O
0,2
m = 0,2.(R + R’ + 44).0,8 = 0,8. 0,2(8 + 20,6 + 44) = 11,616 gam
Cách 2. Phương pháp bảo toàn khối lượng
RCOOH
+
R’OH RCOOR’
0,2
+
0,2
H 2O
0,2
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m = 0,2.0,8.( M Y M X - 18) = 11,616 gam
Cách 3. Phương pháp tăng giảm khối lượng.
Cứ 1 mol ancol tạo thành 1 mol este thì khối lượng tăng (53-18) = 35 gam
20
- Xem thêm -