Tài liệu Phương pháp nghiên cứu bài tập về hợp chất muối amoni của axit cacboxylic và aminoaxit

MỤC LỤC Mục Trang 1. MỞ ĐẦU 1 1.1 Lý do chọn đề tài. 1 1.2 Mục đích yêu cầu. 1 1.3 Đối tượng nghiên cứu. 1 1.4 Phương pháp nghiên cứu. 1 2. NỘI DUNG 2 2.1. Cơ sở lý luận. 2 2.2. Thực trạng của vấn đề. 2 2.3. Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp, biện pháp. 2 2.3.1. Muối amoni của axit cacboxylic. 2 2.3.2. Muối amoni của aminoaxit. 7 2.3.3. Bài toán hỗn hợp muối amoni với peptit. 9 2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 12 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 14 3.1. Kết luận. 3.2. Đề xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 0 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài. Trong quá trình dạy học môn Hóa học lớp 12 và qua nghiên cứu xu hướng ra đề thi của Bộ Giáo dục thì bài tập về các hợp chất chứa N trong phần hóa học hữu cơ đang được khai thác rất nhiều. Đây là phần bài tập rất đa dạng và đòi hỏi khả năng tư duy cao của học sinh. Việc định hướng cách xử lý về loại bài tập này là rất quan trọng. Thông qua đó hình thành cho các em học sinh những kỹ năng phân tích, tư duy dạng và nhận biết được cấu tạo của các hợp chất chứa N để giải quyết bài toán một cách nhanh gọn nhất. Với hợp chất chứa N trong phần hóa hữu cơ thì rất rộng và nhiều dạng kiến thức. Qua quá trình dạy học tôi thấy nội dung về hợp chất muối amoni của axít cacboxylic, aminoaxit là một dạng khá phức tạp luôn tạo sự khó khăn cho học sinh và kể cả cho giáo viên giảng dạy chưa có kinh nghiệm phần này. Với những lý do trên và qua kinh nghiệm nhiều năm ôn luyện và nghiên cứu tôi mạnh dạn trình bày đề tài ‘‘Phương pháp nghiên cứu bài tập về hợp chất muối amoni của axit cacboxylic và aminoaxit ’’ chỉ với một mong muốn: học trò của tôi sẽ yêu môn hoá và không sợ môn hoá nữa 1.2. Mục đích nghiên cứu. Các dạng bài tập về hợp chất muối amoni của axit cacboxylic và aminoaxit sẽ cung cấp cho học sinh cái nhìn tổng quát, phân biệt được dạng và tìm ra cách giải quyết bài toán một cách ngắn gọn và khoa học. Nhiệm vụ của đề tài: + Khảo sát các bài tập về hợp chất muối amoni của axit cacboxylic và aminoaxit của học sinh trường THPT. + Thực trạng và phân tích thực trạng + Đề ra các giải pháp và đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả làm bài tập của học sinh 1.3. Đối tượng nghiên cứu. Các hợp chất muối amino của axit cacboxylic và aminoaxit. 1 Để học sinh nắm vững kiến thức tôi chọn đề tài nghiên cứu giới hạn trong phạm vi học sinh khối 12 trường THPT . 1.4. Phương pháp nghiên cứu. Nghiên cứu tư liệu và sản phẩm hoạt động sư phạm. Phương pháp quan sát thực tế: quan sát phản ứng của học sinh khi gặp loại bài tập này. Phương pháp hỏi đáp: trao đổi trực tiếp với giáo viên, học sinh về những vấn đề liên quan đến nội dung đề tài. Phương pháp thống kê, phân tích số liệu. 2. NỘI DUNG 2.1. Cơ sở lý luận. Bài tập về hợp chất muối amoni của axit cacboxylic và aminoaxit là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải phân tích được cấu tạo thông qua dữ kiện bài toán ( qua công thức phân tử, qua tính chất hóa học …) từ đó xác định được sản phẩm thu được và sau đó là xử lý số liệu để giải quyết yêu cầu của bài tập. 2.2. Thực trạng của vấn đề. Vấn đề muối amoni là dạng toán trong những năm trở lại đây rất thường xuất hiện trong các đề thi thử và đề thi chính thức của Bộ. Đặc biệt trong năm 2019, đề thi thử từ các trường, Sở đều ra một câu dạng toán về hợp chất chứa C, H, O, N và theo xu hướng dự đoán, nó sẽ là phần kiến thức thay thế cho câu peptit vẫn đang là vấn đề khó khăn của học sinh và ngay cả các Thầy cô giảng dạy. Dạng này có thể thay thế những câu peptit với những lý do chính sau: + Thứ nhất: câu peptit đa số là câu nặng về kỹ năng tính toán hơn là bản chất hóa học, mà xu hướng Bộ Giáo Dục muốn tăng lượng kiến thức bản chất và liên quan thực nghiệm thay cho các dạng toán nặng về tính toán. + Thứ hai: Hướng ra đề của dạng C, H, N, O rộng hơn dạng peptit (có thể bao gồm cấu trúc peptit vào) + Thứ ba: Muốn làm được dạng này thì người học phải có sự hiểu rõ cấu tạo các dạng chất. Tất nhiên cũng sẽ có nhiều loại hợp chất C, H, O, N được xem là quá khó để dự đoán công thức cấu tạo cũng như nhiều học sinh sẽ đặt câu hỏi làm sao để viết được các dạng công thức cấu tạo đó. Qua đó chúng ta thấy được tầm quan trọng trong việc định hướng phương pháp xác định dạng hợp chất và tư duy cách giải quyết bài toán cho học sinh. 2.3. Nội dung và cách thức thực hiện giải pháp, biện pháp. 2.3.1. Muối amoni của axit cacboxylic. - Cơ sở lý thuyết. Muối amoni của axit cacboxylic được hình thành khi cho axit cacboxylic tác dụng với NH3 hoặc Amin. Trong phân tử của muối tồn tại cả liên kết cộng hóa trị và liên kết ion. 2 + Với axit đơn chức, mạch hở khi hình thành muối với NH 3 hoặc amin đơn chức mạch hở : CxHyO2 + CmHnN Cx + mHy + n O2N Đặc biệt với axit no, đơn chức mạch hở với NH 3 hoặc amin no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO2 + CmH2m + 3N Cn + mH2n + 2m + 3 O2N hay CpH2p + 3O2N ( với p = n + m ) => Dấu hiệu nhận biết qua công thức phân tử : Dạng CxHyO2N + Với muối của axit 2 chức, mạch hở với NH3 hoặc amin đơn chức mạch hở: CxHyO4 + 2CmHnN Cx + 2mHy + 2n O4N2 Chia thành các dạng : R(COONH4)2 hoặc R(COOHNR’)2 hoặc NH4OOCRCOOHNR’ Đặc biệt với axit no, 2 chức mạch hở với NH 3 hoặc amin no, đơn chức mạch hở : CnH2n – 2O4 + 2CmH2m+3N Cn + 2mH2n + 4m + 4O4N2 hay CpH2p+4O4N2 ( Với p = n + 2m) => Dấu hiệu nhận biết qua công thức phân tử : Dạng CxHyO4N2 Về mặt tính chất hóa học : Do được hình thành từ axit cacboxylic (axit yếu) và NH3 hoặc amin nên chúng có tính lưỡng tính (vừa tác dụng với axit mạnh, vừa tác dụng với kiềm) RCOONH4 + HCl RCOOH + NH4Cl ’ RCOOHNR + HCl RCOOH + R’NHCl R(COONH4)2 + 2HCl R(COOH)2 + 2NH4Cl ’ R(COOHNR )2 + 2HCl R(COOH)2 + 2R’NHCl NH4OOCRCOOHNR’ + 2HCl R(COOH)2 + R’NHCl + NH4Cl RCOONH4 + NaOH RCOONa + NH3 + H2O ’ RCOOHNR + NaOH RCOONa + R’N + H2O R(COONH4)2 + 2NaOH R(COONa)2 + 2NH3 + 2H2O ’ R(COOHNR )2 + 2NaOH R(COONa)2 + 2R’N + 2H2O NH4OOCRCOOHNR’ + 2NaOH R(COONa)2 + R’N + NH3 + 2H2O Như vậy thông qua dấu hiệu phản ứng của hợp chất với kiềm ta có thể nhận ra các hợp chất muối này (có khí mùi khai, thoát ra làm xanh quỳ ẩm). - Các dạng bài tập vận dụng : Dạng 1. Muối amoni của axit hữu cơ đơn chức. Câu 1. X có công thức phân tử là C2H7O2N. Cho 7,7 gam A tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch X và khí Y, tỉ khối của Y so với H 2 nhỏ hơn 10. Cô cạn dung dịch X thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 12,2 gam. B. 14,6 gam. C. 18,45 gam. D. 10,7 gam. 3 Phân tích - hợp chất X tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni CTPT C2H7O2N có dạng CnH2n+3O2N  muối của axit cacboxylic MY < 20  Y là NH3  CT có dạng RCOONH4 Bước 1. Xác định dạng CT của hợp chất Theo đề thì CTCT của X: CH3COONH4 Bước 2. Giải quyết bài toán Phương trình hóa học : CH3COONH4 + NaOH CH3COONa + NH3 + H2O n =0,1 mol n =0,2 mol Ta có: X và NaOH => NaOH dư BTKL: 7,7 + 0,2.40 = m + 0,1.17 + 0,1.18 => m = 12,2 gam Câu 2. Cho 1,82 gam hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở X có CTPT C 3H9O2N tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, đun nóng thu được khí Y và dung dịch Z. Cô cạn Z thu được 1,64 gam muối khan. CTCT thu gọn của X là A. CH3CH2COONH4 B. CH3COONH3CH3 C. HCOONH2(CH3)2 D. HCOONH3CH2CH3 Phân tích: - Hợp chất X tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni CTPT C3H9O2N có dạng CnH2n+3O2N  muối amoni của axit cacboxylic Bước 1. Xác định dạng CT của hợp chất Dạng công thức: RCOOHNR’ Bước 2. Giải quyết bài toán Phương trình hóa học : RCOOHNR’ + NaOH RCOONa + R’N + H2O Ta có: n X =0,02 mol => n RCOONa =0,02 mol => 0,02.(R + 67) = 1,64 => R = 15 (CH3) => Cấu tạo : CH3COOH3NCH3 Câu 3. X là một dẫn xuất của benzen, có công thức phân tử là C 7H9NO2. Cho 13,9 gam X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 14,4 gam muối khan Y. Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư, thu được chất hữu cơ Z. Khối lượng phân tử của Z là A. 122. B. 143,5. C. 144. D. 161,5. Phân tích: - Với dạng công thúc phân tử trên và tác dụng được với NaOH ta có thể dự đoán đó là muối amoni của các hợp chất đơn chức. Giải quyết bài toán : X + NaOH RCOONa + R’N + H2O => n RCOONa =0,1 mol => 0,1.(R + 67) = 14,4 => R = 77 (C6H5) C6H5COONa + HCl C6H5COOH + NaCl => Z là C6H5COOH ( 0,1 mol ) => MZ = 122 Dạng 2. Muối amoni của axit cacboxylic đa chức. 4 Câu 1. Hợp chất hữu cơ X có công thức C2H8N2O4. Khi cho 12,4 gam X tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được 4,48 lít (đktc) khí X làm xanh quỳ tím ẩm. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là A. 17,2. B. 13,4. C. 16,2. D. 17,4. Phân tích: -Tác dụng NaOH tạo khí làm xanh quỳ tím  muối amoni CTPT C2H8N2O4 có dạng CnH2n+4N2O4 có k =0 và N2O4  muối của axit đa chức CTCT của X là : (COONH4)2 Giải quyết bài toán : (COONH4)2 + 2NaOH (COONa)2 +2NH3 + 2H2O n =0,1 mol n =0,3 mol Ta có: X và NaOH => NaOH dư Chất rắn thu được : (COONa)2 ( 0,1 mol ) và NaOH dư ( 0,1 mol) => m = 0,1.134 + 0,1.40 = 17,4 gam Câu 2. Hợp chất hữu cơ X có công thức C3H10N2O4. Khi cho X tác dụng với 50 ml dung dịch NaOH 1,5M thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí Y làm xanh quỳ tím ẩm, có tỷ khối so với H2 là 12. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là A. 3,35. B. 4,05. C. 4,3. D. 4,35. Phân tích: - Tác dụng NaOH tạo khí làm xanh quỳ tím  muối amoni CTPT C3H10N2O4 có dạng CnH2n+4N2O4 có k =0 và N2O4  muối của axit đa chức Vì có Ḿ Y = 24  chứa khí có M < 24  NH3, khí còn lại là amin CTCT của X là : NH4OOC – COOH3NCH3 Giải quyết bài toán : - Phương trình : NH4OOC–COOH3NCH3 + 2NaOH (COONa)2 + NH3 + + 2H2O Ta có: n N H =0,025 mol ; nCH NH =0,025 mol => NaOH dư Chất rắn thu được gồm : (COONa)2 ( 0,025 mol ) và NaOH dư ( 0,025 mol) => m = 0,025.134 + 0,025.40 = 4,35 gam Câu 3. Hợp chất hữu cơ X có công thức C 2nH6nN2O2n. Đem đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol X thì thu được 4,48 lít khí CO 2 (dktc). Mặt khác, nếu cho 11,4 gam X tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH 1M thì thu được một amin dạng khí duy nhất làm quỳ tím ẩm hóa xanh và dung dịch Y. Đem cô cạn dung dịch Y thì thu được m gam rắn khan. Giá trị của m là A. 12,05. B. 14,15. C. 10,25. D. 8,3. Phân tích: - tác dụng NaOH tạo amin làm xanh quỳ tím  muối của amin Giải quyết bài toán : BTNT C: 0,05.2n = 0,2 => n = 2 => CTPT : C4H12N2O4 3 3 2 5  muối của axit đa chức tạo từ 1 amin duy nhất. COONH 3CH 3 CTCT của X là COONH 3CH 3 COONH3CH3  2NaOH    (COONa) 2  2CH 3 NH 2  2H 2O COONH3CH3 n X =0,075 mol ; n NaOH =0,2 mol => NaOH dư Chất rắn thu được : (COONa)2 ( 0,075 mol) và NaOH dư ( 0,05 mol) => m = 0,075.134 + 0,05.40 = 12,05 gam Dạng 3. Hỗn hợp muối amoni của axit cacboxylic Câu 1. Hỗn hợp E gồm chất X (CmH2m+4O4N2, là muối của axit cacboxylic hai chức) và chất Y (CnH2n+3O2N, là muối của axit cacboxylic đơn chức). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol E cần vừa đủ 0,26 mol O 2, thu được N2, CO2 và 0,4 mol H2O. Mặt khác, cho 0,1 mol E tác dụng hết với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được hỗn hợp hai chất khí đều làm xanh quỳ tím ẩm và a gam hỗn hợp hai muối khan. Giá trị của a là A. 9,44. B. 11,32. C. 10,76. D. 11,60. Phân tích bài toán - cho tác NaOH thì thu khí làm quý hóa xanh  muối amoni Giải quyết bài toán Bước 1. Tìm CTCT của các chất Giả sử : n X =x mol và nY = y mol . Khi đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp E ta có : n H O=¿ x (m + 2) + y (n + 1,5) = 0,4 (2) n E=¿x + y = 0,1 (1) nCO =¿ x.m + y.n => theo BTNT (O) : 4x + 2y + 0,26.2 = 2x.m + 2y.n + 0,4 => x.m + y.n = 2x + y + 0,12 (3) Từ (1), (2) và (3) : x = 0,06; y = 0,04 ; x.m + y.n = 0,22 => 3m + 2n = 11. Sử dụng phương trình nghiệm nguyên => m = 3 ; n = 1 Vậy : X là C3H10O4N2 có cấu tạo là NH4OOC- COOH3NCH3 Y là CH5O2N có cấu tạo HCOONH4 Bước 2. Sử dụng phương trình hóa học NH4OOC- COOH3NCH3 + 2NaOH (COONa) 2 + NH3 + CH3NH2 + 2H2O HCOONH4 + NaOH HCOONa + NH3 + H2O => Muối gồm : (COONa)2 (0,06 mol) và HCOONa (0,04 mol) => a = 0,06.134 + 0,04.68 = 10,76 gam Câu 2. Hỗn hợp X gồm hai chất có công thức phân tử là C2H7NO2 và C2H8N2O4. Cho 17,75 gam X phản ứng vừa đủ với dung dịch KOH (đun nóng), cô cạn dung 2 2 6 dịch sau phản ứng, thu được 20,9 gam muối và hỗn hợp hai khí đều làm xanh quỳ ẩm, có tỉ khối so với H2 là a. Giá trị của a là A. 11,30 B. 13,75 C. 10,25 D. 12,70 Phân tích bài toán - cho tác dụng NaOH thì thu 2 khí làm quý hóa xanh  đều là muối amoni Y có CTPT C2H7O2N dạng CnH2n+3O2N (k=0)=> muối axit hữu cơ HCOOH3NCH3 Z có CTPT C2H8O4N2 dạng CnH2n+4O4N2 (k=0) => Muối (COONH4)2 Giải quyết bài toán HCOOH3NCH3 + KOH HCOOK + CH3NH2 + H2O (COONH4)2 + 2KOH (COOK)2 + 2NH3 + 2H2O HCOONH 3CH 3 x mol   (COONH 4 ) 2 y mol  Ta có: 77x  124y 17, 75   84x  166y 20,9  x 0,15   y 0, 05 => Hỗn hợp khí gồm : CH3NH2 (0,15 mol) và NH3 (0,1 mol) => a = 0,15.31+ 0,1.17 =12,7 0,25.2 2.3.2. Muối amoni của aminoaxit. - Cơ sở lý thuyết. Tương tự axit cacboxylic, muối amoni của aminoaxit được tạo nên từ nhóm chức – COOH với NH3 hoặc amin. Tuy nhiên bản thân trong phân tử aminoaxit còn có sẵn nhóm NH2 nên số nguyên tử N sẽ có sự khác biệt. Vậy chúng ta phải nhận dạng theo đặc điểm của các chất tạo nên muối. + Với aminoaxit chứa 1 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH. Muối có dạng: H2NRCOONH4 hoặc H2NRCOOHNR’ => Dạng : CxHyO2N2 + Với aminoaxit khác : Glutamic : H2NC3H5(COONH4)2 hoặc H2NC3H5(COOHNR’)2 => Dạng : CxHyO4N3 Lysin : (H2N)2C5H9COONH4 hoặc (H2N)2C5H9COOHNR’ => Dạng : CxHyO2N3 Như vậy có thể qua CTPT nhận dạng ban đầu các chất. Về mặt tính chất hóa học : Các muối amoni của aminoaxit cũng tương tự muối của axit cacboxylic cũng có tính lưỡng tính. Tác dụng với dung dịch axit ( Vd : HCl ) H2NRCOONH4 + 2HCl ClH3NRCOOH + NH4Cl ’ H2NRCOOHNR + 2HCl ClH3NRCOOH + R’NHCl H2NC3H5(COONH4)2 + 3HCl ClH3NC3H5(COOH)2 + 2NH4Cl ’ H2NC3H5(COOHNR )2 + 3HCl ClH3NC3H5(COOH)2 + 2R’NHCl (H2N)2C5H9COONH4 + 3HCl (ClH3N)2C5H9COOH + NH4Cl ’ (H2N)2C5H9COOHNR + 3HCl (ClH3N)2C5H9COOH + R’NHCl Tác dụng với dung dịch kiềm ( Vd : NaOH ) H2NRCOONH4 + NaOH H2NRCOONa + NH3 + H2O 7 H2NRCOOHNR’ + NaOH H2NRCOONa + R’N + H2O H2NC3H5(COONH4)2 + 2NaOH H2NC3H5(COONa)2 + 2NH3 + 2H2O ’ H2NC3H5(COOHNR )2 + 2NaOH H2NC3H5(COONa)2 + 2R’N + 2H2O (H2N)2C5H9COONH4 + NaOH (H2N)2C5H9COONa + NH3 + H2O ’ (H2N)2C5H9COOHNR + NaOH (H2N)2C5H9COONa + R’N + H2O Thông qua sản phẩm khi cho các hợp chất tác dụng với axit hoặc kiềm là một cơ sở để chúng ta xác định đúng cấu tạo của hợp chất. - Các bài tập vận dụng. Câu 1. Cho hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ có cùng công thức phân tử C 3H10N2O2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nóng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) hơn kém nhau một nguyên tử C. Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cô cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là A. 16,5 gam. B. 20,1 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam. Phân tích. - hợp chất X tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni CTPT C3H10O2N2 có dạng CxHyO2N2  muối của aminoaxit -theo đề thì M 27,5  chứa khí có M < 27,5  hỗn hợp Z có NH3. Mặt khác 2 chất trong Z cách nhau 1C nên chất còn lại là CH3NH2  NH 2  C2 H 4  COONH 4  CTCT của các chất trong X là  NH 2  CH 2  COONH3CH3 Giải quyết bài toán.  NH 3 x mol   CH 3 NH 2 y mol  Theo đề  x  y 0, 2   (17  27,5)x  (31  27,5)y 0  x 0,05   y 0,15  NH 2  C2 H 4  COONH 4 0, 05 mol  NH 2  C2 H 4  COONa 0, 05 mol  NaOH     NH 2  CH 2  COONa 0,15 mol Ta có:  NH2  CH 2  COONH3CH3 0,15 mol => m = 0,15.97 + 0,07.111 = 20,1 gam Câu 2. Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử là C5H15O4N3 (là muối của axit glutamic). Cho m gam X tác dụng với 150 ml dung dịch KOH 0,24M. Sau phản ứng thu được dung dịch Y, cô cạn dung dịch Y thu được 3,681 gam chắn rắn khan và khí Z duy nhất. Mặt khác nếu cho toàn bộ dung dịch Y trên tác dụng với HCl vừa đủ thì số mol HCl cần dùng là A. 0,045 mol B. 0,050 mol C. 0,051 mol D. 0,054 mol. 8 Phân tích: - theo đề đã cho là muối của axit glutamic có CTPT là C5H15O4N3, có 3N  CTCT của X là NH 2  C3H 5  (COONH 4 ) 2 Giải quyết bài toán : Phương trình hóa học NH 2  C3 H5  (COONH 4 ) 2  2KOH    2NH 3  NH 2  C3H5  (COOK) 2  2H 2O Nếu KOH hết. => n H O=n KOH = n NH = 0,036 mol . Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có : m X + mKOH = mchất rắn + mNH + mH O => m X = 2,925 gam => n X = 0,01616 mol ( không phù hợp) - Vậy KOH dư 2 3 3 2  NH 2  C3 H 5  (COOK) 2 x mol Y  KOH y mol  =>   BTNT  K  2x  y 0, 036   223x  56y 3, 681  x 0, 015   y 0, 006 Khi cho Y tác dụng với dung dịch HCl ta có : H2NC3H5(COOK)2 + 3HCl ClH3NC3H5(COOH)2 + 2KCl KOH + HCl KCl + H2O => n HCl= 3.0,015 + 0,006 = 0,051 mol 2.3.3. Bài toán hỗn hợp muối amoni với peptit - Cơ sở lý thuyết. Đây là dạng bài toán khá phức tạp, về cơ bản chúng ta vẫn phải xác định cấu tạo qua công thức phân tử và sản phẩm tham gia phản ứng của chúng với kiềm để xác định cấu tạo và giải quyết bài toán. - Một số bài tập vận dụng. Câu 1. Hỗn hợp X gồm chất Y (C2H8N2O4) và chất Z (C4H8N2O3); trong đó, Y là muối của axit đa chức, Z là đipeptit mạch hở. Cho 25,6 gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu được 0,2 mol khí. Mặt khác, 25,6 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được m gam chất hữu cơ. Giá trị của m là A. 20,15. B. 31,30. C. 23,80. D. 16,95. Phân tích: -Tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni Bước 1. Xác định CT của hợp chất Y là muối của axit đa chức có CTPT C2H8N2O4 => CTCT của Y : H4NOOC – COONH4 Z là đipeptit có CTPT C4H8O3N2 => Z là Gly - Gly Bước 2. Giải quyết bài toán 9 Gly  Gly 0, 2  NaOH  0, 2 mol NH 3  n (COONH4 )2  0,1  2 (COONH 4 ) 2 132n Gly  Gly  0,1.124 25,6  n Gly  Gly 0,1mol Ta có: Khi tác dụng HCl: H4NOOC – COONH4 + 2HCl (COOH)2 + 2NH4Cl Gly – Gly + 2HCl + H2O 2ClH3NCH2COOH => Chất hữu cơ thu được : (COOH)2 (0,1 mol) và ClH3NCH2COOH (0,2 mol) => m = 0,1.90 + 0,2.111,5 = 31,3 gam Câu 2. Cho hỗn hợp X gồm chất Y (C3H10N2O4) và chất Z (C4H8N2O3), trong đó Y là muối của axit đa chức, Z là dipeptit mạch hở. Cho 27 gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu được 0,2 mol hỗn hợp khí. Mặt khác 27 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được m gam chất hữu cơ. Giá trị của m là A. 38,05 gam B. 22,30 gam C. 29,05 gam D. 33,80 gam Phân tích: - Tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni Bước 1. Xác định CT của hợp chất Z là đipeptit có CTPT C4H8O3N2 => Z là Gly - Gly Y là muối của axit đa chức có CTPT C 3H10N2O4 tạo hỗn hợp khí nên có công thức cấu tạo : NH4OOC – COOH3NCH3 Bước 2. Giải quyết bài toán - Khi tác dụng với NaOH chỉ có Y tạo khí là NH 3 và CH3NH2 (có số mol bằng nhau và bằng 0,1 mol ) => nY = 0,1 mol Mặt khác : 132.n Z + 0,1.138 = 27 => n Z = 0,1 mol Khi tác dụng HCl: H4NOOC – COOH3NCH3 + 2HCl (COOH)2 + NH4Cl + CH3NH3Cl Gly – Gly + 2HCl + H2O 2ClH3NCH2COOH Chất hữu cơ thu được chứa : (COOH) 2 0,1 mol; CH3NH3Cl 0,1 mol và ClH3NCH2COOH 0,2 mol => m = 0,1.90 + 0,1.67,5 + 0,2.111,5 = 38,05 gam Câu 3. Hỗn hợp X gồm các chất Y (C 5H14O4N2) và chất Z (C4H8N2O3); trong đó Y là muối của axit đa chức, Z là đipeptit mạch hở. Cho 21,5 gam X tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng, thu được 0,1 mol hỗn hợp khí đều làm xanh quỳ tím ẩm, 10 tỷ khối của mỗi khí so với không khí đều lớn hơn 1. Mặt khác, cho 21,5 gam X tác dụng với dung dịch HCl dư đun nóng thu được m gam chất hữu cơ. Giá trị gần nhất của m là A. 37 B. 26 C. 34 D. 32 Phân tích: - tác dụng NaOH tạo khí  muối amoni mà tỷ khối mỗi khí với không khí > 1  muối của amin Bước 1. Xác định CT của hợp chất Z là đipeptit có CTPT C4H8O3N2 => Z là Gly - Gly Y là muối của axit đa chức có CTPT C 5H14N2O4 =>Y : CH3NH3OOC – COOHNC2H7 Bước 2. Giải quyết bài toán Ta có : 2 khí tạo ra đều là amin có số mol bằng nhau và bằng 0,05 mol => nY = 0,05 mol Mặt khác : 132n Gly  Gly  0, 05.166 21,5  n Gly  Gly 0,1mol Khi tác dụng HCl: CH3NH3OOC – COONHC2H7 + 2HCl (COOH) 2 + CH3NH3Cl + C2H7NH3Cl Gly – Gly + 2HCl + H2O 2ClH3NCH2COOH Chất hữu cơ thu được chứa : 0,05 mol (COOH)2 ; 0,05 mol CH3NH3Cl ; 0,05 mol C2H7NH3Cl và 0,2 mol ClH3NCH2COOH => m = 0,2.111,5 + 0,05.90 + 0,05.67,5 + 0,05.81,5 = 34,25 gam Câu 4. Chất X (CnH2n+4O4N2) là muối amoni của axit cacboxylic đa chức; chất Y (CmH2m-4O7N6) là hexapeptit được tạo bởi một amino axit. Biết 0,1 mol E gồm X và Y tác dụng tối đa với 0,32 mol NaOH trong dung dịch, đun nóng, thu được metylamin và dung dịch chỉ chứa 31,32 gam hỗn hợp muối. Phần trăm khối lượng của X trong E gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 49. B. 22. C. 77. D. 52. Bước 1. Xác định CT của hợp chất X có CTPT CnH2n+4O4N2 mà tạo CH3NH2  muối amoni axit hai chức Y có CTPT CmH2m-4O7N6, lại là hexapeptit có 6N,7O  peptit tạo từ amino axit đồng đẳng của Gly. Bước 2. Giải quyết bài toán 11 X + 2NaOH Muối + 2CH3NH2 + 2H2O Y + 6NaOH Muối + H2O Đặt n X = x mol ; nY = y mol Theo đề ra : x + y = 0,1 và 2x + 6y = 0,32 => x = 0,07 ; y = 0,03. Do đó : nCH NH = 2.n X = 0,14 mol và n H O = 2.n X + nY = 0,17 mol BTKL: mE = 31,32 + 0,14.31 + 0,17.18 – 0,32.40 = 25,92 gam => 0,07.(14n + 96) + 0,03.(14m + 192) = 25,92 => 7n + 3m = 96 (1) Do : n ≥ 4, m ≥ 12 và m = 6k nên (1) có nghiệm nguyên duy nhất là : n = 6 , m = 18 Vậy X là : C6H16O4N2 3 2 2 0,07.180 % mX = 25,92 = 48.61 % 2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm - Sau khi giảng dạy chuyên đề trên lớp thử nghiệm và kiểm tra trên 3 lớp : Lớp 12C1 (Lớp thử nghiệm) và lớp 12C2, 12C9 (Lớp đối chứng). - Nội dung kiểm tra : 10 câu bài tập trong thời gian 30 phút. - Đề kiểm tra: Câu 1. Cho 2,73 gam hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở X có công thức phân tử C3H9O2N tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, đun nóng thu được khí Y và dung dịch Z. Cô cạn Z thu được 2,46 gam muối khan. CTCT thu gọn của X là A. HCOONH3CH2CH3 B. CH3COONH3CH3 C. CH3CH2COONH4 D. HCOONH2(CH3)2 Câu 2. Một chất hữu cơ X có công thức phân tử là C4H11NO2. Cho X tác dụng hoàn toàn với 200 ml dung dịch NaOH 1M, sau phản ứng thu được dung dịch X và 2,24 lít khí Y (đktc). Nếu trộn lượng khí Y này với 3,36 lít H 2 (đktc) thì được hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 là 9,6. Khối lượng chất rắn thu được khi cô cạn dung dịch X là A. 8,62 gam. B. 12,3 gam. C. 8,2 gam. D. 12,2 gam. Câu 3. Hỗn hợp X chứa 2 chất hữu cơ có cùng công thức phân tử C 3H9O2N thủy phân hoàn toàn hỗn hợp X bằng lượng vừa đủ dung dịch NaOH thu được hỗn hợp X gồm 2 muối và hỗn hợp Y gồm 2 amin. Biết phân tử khối trung bình X bằng 73,6 đvC, phân tử khối trung bình Y có giá trị là A. 38,4. B. 36,4. C. 42,4. D. 39,4. 12 Câu 4. Cho hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ có cùng CTPT C 2H7NO2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nóng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (đkc) gồm 2 khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm). tỷ khối hơi của Z đối với H 2 = 13,75. cô cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là A. 16,5 gam B. 14,3 gam C. 8,9 gam D. 15,7 gam Câu 5. Hợp chất hữu cơ X có công thức C2H8N2O4. Khi cho 24,8 gam X tác dụng với V ml dung dịch NaOH 1,5M, thu được 8,96 lít (đktc) khí X làm xanh quỳ tím ẩm. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 28,8 gam chất rắn khan. Giá trị của V là A. 100. B. 400. C. 250. D. 300. Câu 6. Hợp chất hữu cơ X có công thức C3H10N2O4. Khi cho X tác dụng với 50 ml dung dịch NaOH 1,5M thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí Y làm xanh quỳ tím ẩm, có tỷ khối so với H2 là 12. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là A. 3,35. B. 4,05. C. 4,3. D. 4,35. Câu 7. Cho hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ có cùng công thức phân tử C 3H10N2O2 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH và đun nóng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm) hơn kém nhau một nguyên tử C. Tỉ khối hơi của Z đối với H2 bằng 13,75. Cô cạn dung dịch Y thu được khối lượng muối khan là A. 16,5 gam. B. 20,1 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam. Câu 8. Đun nóng 41,49 gam hỗn hợp E gồm chất X (C 2H8O2N2) và tripeptit Y (C7H13N3O4) trong 350 ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch T chứa ba muối và HCl dư. Cho dung dịch T tác dụng vừa đủ với 508 ml dung dịch NaOH 2,5M được dung dịch chứa m gam muối. Giá trị m là A. 100,15 B. 93,06 C. 98,34. D. 100,52 Câu 9. Hỗn hợp E gồm chất X (C3H10N2O4) và chất Y (C7H13N3O4), trong đó X là muối của axit đa chức, Y là tripeptit. Cho 27,2 gam E tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng thu được 0,1 mol hỗn hợp 2 khí. Mặt khác, cho 27,2 gam E phản ứng với dung dịch HCl dư, thu được m gam chất hữu cơ. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 42,7. B. 39,3. C. 40,9. D. 45,4. Câu 10. Chất X (CnH2n+4O4N2) là muối amoni của axit cacboxylic đa chức, chất Y (CmH2m-3O6N5) là pentapeptit được tạo bởi một aminoaxit. Cho 0,26 mol E gồm X và Y tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,7 mol NaOH, đun nóng thu được ety13 lamin và dung dịch T chỉ chứa 62,9 gam hỗn hợp muối. Phần trăm khối lượng của X trong E có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 63,42%. B. 51,78%. C. 46,63%. D. 47,24%. - Đáp án : 1B 2D 3D 4B 5D 6D 7B 8C 9A 10A - Kết quả kiểm tra. Lớp thử nghiệm 12C2 12C9 12C1 Số lượng Tỉ lệ % Số lượng Tỉ lệ % Số lượng Tỉ lệ % 8 – 10 2 4,440% 3 7.50% 10 25,0% 6–8 5 11,11% 6 15,0% 20 50,0% 4–6 25 55,55% 27 67,5% 9 22,5% 2–4 7 15,56% 3 7,50% 1 2,50% 0–2 6 13,34% 1 2,50% 0 0,00% Tổng 45 100% 40 100% 40 100% Từ bảng trên ta có thể rút ra kết luận với lớp thử nghiệm tỉ lệ học sinh đạt điểm giỏi, khá cao hơn so với lớp đối chứng. Qua đó ta thấy với việc định hướng về cách tư duy các dạng bài tập về muối amoni đã góp phần giúp các em học sinh có cách nhìn tổng quát nhất về dạng bài tập, giúp các em không còn phải ngần ngại khi gặp những bài tập tương tự. Trong quá trình giảng dạy, tôi còn yêu cầu học sinh tự ra các bài tập tương tự theo hướng thay đổi dữ kiện và cách hỏi nhằm giúp các em nắm sâu kiến thức và không bị máy móc bởi 1 kiểu bài. Nói chung chất lượng và tinh thần học tập của các em ở lớp thử nghiệm đã có chuyển biến tích cực. Khoảng điểm Lớp đối chứng 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 3.1. Kết luận. Muốn thành công trong công tác giảng dạy trước hết đòi hỏi người giáo viên phải có tâm huyết với công việc, phải đam mê tìm tòi học hỏi, phải nắm vững các kiến thức cơ bản, phổ thông, tổng hợp các kinh nghiệm áp dụng vào bài giảng. Phải thường xuyên trau dồi, học tập nâng cao trình độ chuyên môn của bản thân, phải biết phát huy tính tích cực chủ động chiếm lĩnh tri thức của học sinh. Trong quá trình giảng dạy phải coi trọng việc hướng dẫn học sinh con đường tìm ra kiến thức mới, khơi dậy óc tò mò, tư duy sáng tạo của học sinh, tạo hứng thú trong học tập, dẫn dắt học sinh từ chỗ chưa biết đến biết, từ dễ đến khó. Đối với học sinh cần phải thường xuyên rèn luyện, tìm tòi, học hỏi nhằm củng cố và nâng cao vốn kiến thức cho bản thân. 3.2. Đề xuất. 14 Trên đây là một số kỹ năng giúp học sinh nhận biết các dạng bài tập về muối amoni của axit hữu cơ và aminoaxit đồng thời kết hợp với các hợp chất khác trong chương trình hóa học hữu cơ 12. Là một giáo viên trẻ kinh nghiệm giảng dạy chưa có nhiều nên trong quá trình làm sáng kiến không tránh khỏi sai sót kính mong Hội đồng khoa học có những đóng góp ý kiến để sáng kiến được hoàn thiện hơn. Hi vọng sáng kiến kinh nghiệm của tôi sẽ được phổ biến rộng rãi cho các đồng nghiệp nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học trong trường THPT. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 10 tháng 6 năm 2020 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan đây là SKKN của HIỆU TRƯỞNG mình viết, không sao chép nội dung của người khác. Người thực hiện Ngô Trọng Bình TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sách giáo khoa Hoá học 12 2. Chuẩn kiến thức kỹ năng môn Hoá học trung học phổ thông 3. Sách bài tập Hoá học 12 4. Sách giáo viên Hóa học 12 5. Các đề thi THPT Quốc Gia năm 2018, 2019 và các đề thi thử THPT Quốc Gia của các trường THPT trên toàn quốc. 15