Hướng dẫn học sinh trường THPT xây dựng một số phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập hỗn hợp este và hợp chất hữu cơ

Nội dung text: Hướng dẫn học sinh trường THPT xây dựng một số phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập hỗn hợp este và hợp chất hữu cơ

1. MỤC LỤC NỘI DUNG CHÍNH TRANG 1. Đặt vấn đề .. 3 1.1. Lí do chọn sáng kiến .. 3 1.2. Tính mới, tính sáng tạo của sáng . 4 2. Nội dung sáng kiến .. 5 2.1. Thực trạng tình hình về vấn đề . .. 5 2.2. Giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề . 6 2.2.1. Các khái niệm cơ bản .. 6 2.2.2. Đối với giáo viên .. 7 2.2.3. Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và hiđrocacbon mạch hở . 7 2.2.4. Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và ancol mạch hở . 10 2.2.5. Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và amin mạch hở .. 13 2.2.6. Bài tập luyện tập .................................. 18 3. Hiệu quả mang lại .................... 23 4. Đánh giá phạm vi ảnh hưởng .... 25 5. Tài liệu tham khảo .................... 27 Sáng kiến môn Hóa học 12 1
2. Sáng kiến môn Hóa học 12 2
3. SÁNG KIẾN “Hướng dẫn học sinh trường THPT xây dựng một số phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập hỗn hợp este và hợp chất hữu cơ” Tác giả: Lê Văn Mạnh Chức vụ: Bí thư Đoàn trường, giáo viên bộ môn Hoá học Đơn vị công tác: Trường PT DTNT Sơn Động 1. Đặt vấn đề. 1.1. Lí do chọn sáng kiến Trong những năm qua toàn nghành giáo dục đã, đang chuyển mình để đổi mới giáo dục, một trong những bước đổi mới đó là đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực và đổi mới kiểm tra đánh giá. Hiện nay để đáp ứng yêu cầu của xã hội, quá trình dạy học đặc biệt chú ý đến vai trò của người học: người học tăng tính độc lập, tư duy trong học tập. Từ đó bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy, năng lực tự học tập, nghiên cứu để phù hợp với sự phát triển tư duy của học sinh trong xã hội mới và tiếp cận với các nền giáo dục tiên tiến trong khu vực và trên thế giới. Quá trình dạy - học là một hoạt động phức tạp, trong đó chất lượng, hiệu quả cơ bản phụ thuộc vào chủ thể nhận thức - người học. Điều này lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: năng lực nhận thức, động cơ học tập, sự quyết tâm... (các yếu tố chủ quan); nó còn phụ thuộc vào: môi trường học tập, người tổ chức quá trình dạy học, sự hứng thú trong học tập. Sự hứng thú học tập của học sinh là một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng dạy và học. Nhìn chung người học có hứng thú học tập hay không là do mối quan hệ tương tác của người dạy đối với người học. Trong trường học hiện nay đa số các em học sinh “ sợ” môn hóa học, các em còn chưa biết học hóa học có ý nghĩa gì trong đời sống. Kiến thức hóa học lại khá trừu tượng, khó học, lượng kiến thức nhiều. Hóa học lại là môn khoa học thực nghiệm, các em cần có thời gian và cơ sở vật chất để thực hành. Nhưng hiện nay trong trường phổ thông khó có thể thực hiện được nhu cầu đó. Điều đó Sáng kiến môn Hóa học 12 3
4. làm cho học sinh không có hứng thú trong học tập. Mặt khác, với phương pháp dạy – học cũ, học sinh tiếp thu kiến thức một cách thụ động, dẫn đến tình trạng nhàm chán, mệt mỏi trong các giờ học, đặc biệt trong các giờ ôn tập, việc tiếp thu kiến thức chưa đạt hiệu quả cao. Khi có hứng thú say mê trong học tập thì việc lĩnh hội tri thức trở nên dễ dàng hơn; Khi được tự mình xử lý thông tin thì học sinh sẽ ghi nhớ lâu hơn, hứng thú hơn trong quá trình học tập, nghiên cứu. Có nhiều cách để tạo hứng thú học tập cho học sinh trong giờ học hóa học, mỗi phương pháp có lợi thế riêng. Vì vậy người giáo viên cần phải biết cách tổ chức lớp học một cách linh hoạt, phù hợp với từng tiết học. Bằng kinh nghiệm và thực tế giảng dạy Hoá THPT những năm qua tôi xin mạnh dạn xây dựng đề tài: “Hướng dẫn học sinh trường THPT xây dựng một số phương pháp quy đổi giải nhanh bài tập hỗn hợp este và hợp chất hữu cơ” từ đó gây hứng thú trong học tập bộ môn Hoá của học sinh nhằm nâng cao chất lượng bộ môn hóa học và hướng tới nâng cao kết quả môn hóa trong kỳ thi tốt nghiệp THPT hiện nay. Giúp các em chủ động trong học tập và tăng hứng thú trong giờ học, tạo hiệu quả cao trong tiết học. Đồng thời xây dựng và phát triển các kĩ năng mềm cho các em như thuyết trình, làm việc nhóm Khi các kĩ năng hình thành và có sự chủ động trong nghiên cứu, học tập thì việc học của các em diễn ra rất tự nhiên, có hiệu quả cao và giáo viên cũng đỡ vất vả hơn, hứng thú hơn trong công việc của mình. 1.2. Tính mới, tính sáng tạo của sáng kiến - Sáng kiến chỉ ra được cách sử dụng phương pháp mới trong học tập Hóa học. - Tạo bước chuyển mới trong giảng dạy môn Hóa học, phá bỏ lối mòn trong phương pháp dạy học truyền thống từ trước đến nay. - Đề ra được giải pháp giải nhanh cho học sinh lớp 12 bằng phương pháp quy đổi mà không cần giải bằng phương pháp cổ truyền (mất nhiều thời gian). - Xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm mới phục vụ cho việc ôn thi tốt nghiệp THPT năm 2022. Sáng kiến môn Hóa học 12 4
5. 2. Nội dung sáng kiến 2.1. Thực trạng tình hình về vấn đề Việc đổi mới phương pháp dạy học trong trường THPT nhằm tạo mọi điều kiện cho học sinh tiếp thu kiến thức một cách tích cực và biết vận dung sáng tạo để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Trong nhiều năm qua việc nâng cao chất lượng dạy học môn Hóa học ở trường phổ thông đã được chú trọng, tuy nhiên hiệu quả của việc dạy và học môn này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới giáo dục. Với thực tế đó, nhiệm vụ đặt ra cho giáo viên là phải tích cực đổi mới phương pháp dạy học, mục tiêu là từ trang bị kiến thức sang trang bị phẩm chất và năng lực người học, để cho người học không những chủ động lĩnh hội được kiến thức mà thông qua đó khơi dậy cho các em hứng thú học tập, rèn tính tự giác tích cực chủ động góp phần phát triển tiềm lực trí tuệ, phát triển năng lực nhận thức cho các em học sinh. Trong thực tế hóa học để tạo hứng thú trong học tập cho học sinh đặc biệt ở bộ môn Hóa học - bộ môn mà học sinh cho rằng khô khan, khó học... là một việc làm tương đối khó khăn. Hơn thế nữa từ trước đến nay học sinh thường được học theo các phương pháp truyền thống giáo viên truyền giảng, học sinh là người lĩnh hội kiến thức. Chính bởi vậy kiến thức mà học sinh nhận được là thụ động, mau quên, khả năng vận dụng vào các dạng bài tập vận dụng không linh hoạt. Trong quá trình thực hiện đổi mới phương pháp dạy học và thực tiễn dạy học môn Hóa học ở trường THPT năm học 2020-2021 tôi nhận thấy bài tập về hỗn hợp este và hợp chất hữu cơ (ancol , hiđrocacbon, amin...) thuộc chương trình Hóa học 12 là một chủ đề gây ra nhiều khó khăn cho việc tiếp thu kiến thức của học sinh cũng như truyền thụ của giáo viên, hệ thống bài tập vận dụng cao có thể phân hóa được năng lực học sinh. Trong năm 2020-2021 và những năm trước đề thi tốt nghiệp THPT có ra dạng bài tập về hỗn hợp este với một chất hữu cơ khác cũng gây khó khăn cho nhiều học sinh khi giải quyết dạng bài tập này chính vì thể tôi muốn thông qua sáng kiến nhỏ của mình nhằm định hướng giúp học sinh tự tin hơn khi bắt gặp dạng bài tập này. Sáng kiến môn Hóa học 12 5
6. 2.2. Giải pháp sử dụng để giải quyết vấn đề 2.2.1. Các khái niệm cơ bản A. Định luật bảo toàn electron. Trong phản ứng oxi hóa khử thì tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận (tổng số mol electron nhường bằng tổng số mol electron nhận) B. Amin. * Khi thay thế nguyên tử H trong phân tử NH 3 bằng gốc hiđrocacbon ta thu được amin * Công thức tổng quát amin: CnH2n +2 – 2k –x(NH2)x (n là số nguyên tử C; k là số liên kết pi và vòng, x là số nhóm amin) C. Ancol * Ancol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm hiđroxyl (- OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no. * Công thức tổng quát ancol: CnH2n +2 – 2k –x(OH)x (n là số nguyên tử C; k là số liên kết pi và vòng ,x là số nhóm OH) D. Hiđrocacbon. * Hiđrocacbon là những hợp chất hữu cơ trong thành phần phân tử chỉ có nguyên tố C và H. * Công thức tổng quát Hiđrocacbon: CnH2n +2 – 2k (n là số nguyên tử C; k là số liên kết pi và vòng ) E. Este. * Khi thay thế nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR thì được este. * Công thức tổng quát este: CnH2n +2 – 2k –2xO2x (n là số nguyên tử C; k là số liên kết pi và vòng ,x là số nhóm chức este) F. Kỹ thuật đồng đẳng hóa. Chất hữu cơ A và chất hữu cơ B là hai chất thuộc cùng dãy đồng đẳng (MA < MB). Khi đó ta có thể biến đổi tương đương B : A  B   CH2  Sáng kiến môn Hóa học 12 6
7. G. Kỹ thuật Hiđro hóa. Chất hữu cơ A có thể cộng H2 tạo ra chất hữu cơ B theo phương trình : A + k H2  B. Khi đó ta có thể biến đổi tương đương A: B  A  H2  2.2.2. Đối với giáo viên Để tạo hiệu quả cho học sinh trong giờ ôn tập trước hết người giáo viên phải yêu thích công việc giảng dạy ở trường bởi vì khi giáo viên yêu công việc sẽ dồn vào đó quyết tâm, sự tâm huyết, say mê nhiệt tình, từ đó nảy sinh nhiều ý tưởng sáng tạo. Thứ hai, giáo viên lựa chọn được phương pháp phù hợp sử dụng trong giờ ôn tập, khéo léo tạo tình huống đẩy học sinh đến nhu cầu giải quyết vấn đề mà giáo viên đưa ra, để từ đó học sinh tự xử lý thông tin, chủ động trong hoạt động học, sau khi nhiệm vụ hoàn thành cũng là lúc các em lĩnh hội được nội dung kiến thức mà giáo viên muốn các em đạt được, tiết học không bị nhàm chán, học sinh yêu thích môn học hơn. Để sử dụng phương pháp quy đổi hiệu quả trong tiết ôn tập này, ngoài việc cần chuẩn bị kỹ càng học liệu, giáo án, bản thân giáo viên phải biết vận dụng linh hoạt các phương pháp, kĩ thuật vào tiết học một cách phù hợp để tiết học có hiệu quả cao nhất trong việc lĩnh hội kiến thức, hình thành kỹ năng cho các em, giúp các em tự tin vào bản thân. 2.2.3. Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và hiđrocacbon mạch hở ESTE MẠCH HỞ x mol CnH2n+2-2k-2aO2a x mol Cn-aH(2n-2a)+2-2k(COO)a HIĐROCACBON MẠCH HỞ y mol CmH2m+2-2k’ y mol CmH2m+2-2k’ COO x.a x mol Cn’H2n’+2-2k(COO)a CH2 y mol CmH2m+2-2k’ H2 (tổng số mol – số mol pi) Phương pháp giải: Dùng phương pháp quy đổi kết hợp phương pháp bảo toàn electron và biện luận toán học Sáng kiến môn Hóa học 12 7
8. Câu 1 (Tham khảo BGD- 2021). Đốt cháy hoàn toàn 0,26 mol hỗn hợp X (gồm etyl axetat, metyl acrylat và hai hiđrocacbon mạch hở) cần vừa đủ 0,79 mol O 2, tạo ra CO2 và 10,44 gam H2O. Nếu cho 0,26 mol X vào dung dịch Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là A. 0,16 mol. B. 0,18 mol. C. 0,21 mol. D. 0,19 mol. Hướng dẫn giải Gọi số mol liên kết pi trong các gốc hiđrocacbon là t. Sơ đồ quy đổi và biến hóa: ESTE ĐƠN CHỨC MẠCH HỞ COO x mol O2 0,79 mol CO2 HIĐROCACBON MẠCH HỞ CH2 u mol H2O 0,58 mol H2 (0,26-t) + Bảo toàn H ta có: u + (0,26 – t) = 0,58 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,26 – t ).2 = 0,79.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : t = 0,18 . Chọn B Câu 2 (Xây dựng -2022). Hỗn hợp T gồm axetilen, vinylaxetilen và hai este (trong đó có một este đơn chức và một este hai chức đều mạch hở và không có phản ứng tráng bạc). Biết 9,58 gam T tác dụng được vừa đủ với 250 ml dung dịch NaOH 0,4M. Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol T cần vừa đủ 23,968 lít khí O2 (đktc) thu được H 2O và 42,24 gam CO2. Mặt khác, 7,664 gam T tác dụng được với tối đa với p mol Br 2/CCl4. Giá trị của p gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 0,18. B. 0,35. C. 0,240. D. 0,5. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: ESTE ĐƠN CHỨC MẠCH HỞ COO (0,96 – u) BT C O2 1,07 mol CO2 0,96 mol HIĐROCACBON MẠCH HỞ CH2 u mol H2O H2 (0,3-t) + Tính giá trị m =(0,96-u).44 + 14 u + 0,6 – 2t = 42,84 – 30u – 2t + Dựa vào phần trăm khối lượng COO: 0,1.44 44.(0,96 u)  6,58u 0,2.t 4,9128 (1) 9,58 42,84 – 30u – 2t + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,3 -t) .2 = 1,07.4 (2) Từ (1)(2) ta có u = 0,76; t=0,44 → m= 19,16 gam . Cứ 19,16 gam hỗn hợp phản ứng với 0,44 mol Br2 Vậy 7,664 gam hỗn hợp phản ứng với 0,176 mol Br2 Câu 3 (Xây dựng - 2022). Hiđrohóa hoàn toàn 0,3 mol hỗn hợp X (gồm metylaxetat, đimetyl axetat và hai hiđrocacbon mạch hở) thu được 25,5 gam hỗn Sáng kiến môn Hóa học 12 8
9. hợp Y. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn X cần vừa đủ 1,8 mol O 2, tạo ra CO 2 và 23,4 gam H2O. Nếu cho 0,3 mol X vào dung dịch NaOH dư thì số mol NaOH phản ứng tối đa là A. 0,15 mol. B. 0,2 mol. C. 0,3 mol. D. 0,25 mol. Hướng dẫn giải Gọi số mol liên kết pi trong các gốc hiđrocac bon là t. Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: ESTE MẠCH HỞ COO x mol O2 1,8 mol CO2 HIĐROCACBON MẠCH HỞ CH2 u mol H2O 1,3 mol H2 (0,3-t) + Bảo toàn H ta có: u + (0,3 – t) = 1,3 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,3 – t ).2 = 1,8.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : u= 1,15; t = 0,15 . + Theo dữ kiện 25,5 gam ta có: 44.x + 14.u + 0,3.2 = 25,5 → x= 0,2 Chọn B Câu 4 (Xây dựng - 2022). Hiđro hóa hoàn toàn 5,31 gam hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, etyl acrylat và hai hiđrocacbon mạch hở đồng đẳng kế tiếp) bởi H 2 vừa đủ ( Ni, t0) thu được 0,06 mol hỗn hợp Y. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn X cần vừa đủ 0,4275 mol O2, tạo ra CO2 và 5,13 gam H2O. Phần trăm khối lượng của hiđrocacbon có khối lượng mol phân tử nhỏ trong X là A. 23,73 %. B. 27,68 %. C. 16,20 %. D. 32,39 %. Hướng dẫn giải Gọi số mol liên kết pi trong các gốc hiđrocacbon là t. Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: CH3COOCH=CH2 COO x mol CO2 CH2=CH-COOCH3 CH2 u mol O2 0,4275 mol HIĐROCACBON H2 (0,06-t) H2O 0,285 + Bảo toàn H ta có: u + (0,06 – t) = 0,285 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,06 – t ).2 = 0,4275.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : u= 0,285; t = 0,06 . + Theo dữ kiện 5,31 gam ta có: 44.x + 14.u + (0,06 – t).2 = 5,31 → x= 0,03 + Bảo toàn mol pi ( mạch hở) ta xác định được hai hi đrocacbon thuộc anken. (số mol hai an ken là: 0,06 – x = 0,03 mol) + Gọi số nguyên tử C trung bình của hai hiđrocacbon là n Bảo toàn C ta có: 4.x + 0,03. n = x + u → n = 6,5 → hai anken là C6H12 (0,015 mol) và C7H14 (0,015 mol) → %C6H12 = 23,73% Câu 5 (Xây dựng -2022). Hỗn hợp T gồm butin, vinylaxetilen và hai este đơn chức mạch hở được tạo từ axit axetic với hai ancol đồng đẳng kế tiếp. Biết 3,21 gam T tác dụng được vừa đủ với 50 ml dung dịch NaOH 0,4M. Nếu đốt cháy Sáng kiến môn Hóa học 12 9
10. hoàn toàn 0,06 mol T cần vừa đủ 0,291 mol O2 thu được CO2 và 3,132 gam H2O. Phần trăm khối lượng của este có phân tử khối lớn hơn trong T là A. 23,05 %. B. 27,68 %. C. 24,30 %. D. 27,41 %. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: Este mạch hở COO x mol CO2 C4H4 CH2 u mol O2 0,291 mol C4H6 H2 (0,06-t) H2O 0,174 mol m gam + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,06 -t) .2 = 0,291.4 (1) + Bảo toàn H: u + (0,06 –t) = 0,174 (2) Từ (1)(2) ta có u = 0,204 ; t=0,09 → m= 44.x + 14 u + 0,12 – 2t = 44x + 2,796 0,02.44 44.x + Dựa vào phần trăm khối lượng COO:  x 0,024mol 3,21 44x 2,796 → Tổng số mol butin và vinyl axetilen là 0,036 mol ; m=3,852 gam + Ghép chất: - Gọi số liên kết pi trung bình ở gốc hiđrocacbon của este và hiđrocacbon lần lượt là k và k* Bảo toàn pi ta có: 0,09 = 0,024.k + 0,036.k* 0,09 0,024.k 2 k* 3  k 0,075 (chọn k = 0) 0,036 - Gọi số nguyên tử C trung bình hai este là n , bảo toàn C ta dễ có: 0,024. n + 0,036.4 = x + u = 0,228 → n =3,5 → hai este là CH3COOCH3 (0,012 mol) và CH3COOC2H5 ( 0,012 mol)  %CH3COOC2 H5 27,41% 2.2.4. Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và ancol mạch hở ESTE MẠCH HỞ x mol CnH2n+2-2k-2aO2a x mol Cn-aH(2n-2a)+2-2k(COO)a ANCOL MẠCH HỞ y mol CmH2m+2-2k’Ob y mol CmH2m+2-2k’Ob O y.b x mol Cn’H2n’+2-2k(COO)a COO x.a y mol CmH2m+2-2k’Ob CH2 H2 (tổng số mol – số mol pi) Câu 1 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,07 mol hỗn hợp X (gồm metyl acrylat, etyl axetat và hai ancol đơn chức mạch hở đồng đẳng kế tiếp nhau) cần vừa đủ 0,295 mol O2, tạo ra CO2 và 4,5 gam H2O. Biết 0,07 mol X phản ứng với Sáng kiến môn Hóa học 12 10
11. Na dư thu được 0,448 lít H 2 (đktc).Phần trăm khối lượng của ancol có phân tử khối nhỏ trong X là A. 14,95 %. B. 21,50%. C. 85,05%. D. 19,41%. . Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: O 0,04 mol Este đơn chức mạch hở COO 0,03 mol O2 0,295 mol CO2 Ancol mạch hở CH2 u mol H2O 0,25 mol H2 (0,07-a) + Bảo toàn H ta có: u + (0,07 – a) = 0,25 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,07 – a ).2 = 0,295.4 + 0,04.2 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : u= 0,19; a = 0,01 → mX =4,74 gam *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trung bình của ancol là n , Bảo toàn C 0,19 = 0,03.3 + 0,04. n → n = 2,5 → 2 ancol là ( C2H5OH 0,02 mol ; C3H7OH 0,02 mol ) → % C2H5OH = 19,41 % (Chọn D). Câu 2 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,07 mol hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, metyl metacrylat và hai ancol đơn chức mạch hở) cần vừa đủ 0,24 mol O2, tạo ra H2O và 0,19 mol CO2. Biết 0,07 mol X phản ứng được tối đa a mol NaOH và làm mất màu tối đa a mol Br2. Giá trị của a là A. 0,02 mol. B. 0,01 mol. C. 0,03 mol. D. 0,07 mol. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: O (0,07-a) mol Este đơn chức mạch hở COO a mol O2 0,24 mol CO2 0,19 mol Ancol đơn chức mạch hở CH2 u mol H2O H2 (0,07-a) + Bảo toàn C ta có: u + a = 0,19 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,07 – a ).2 = 0,24.4 + (0,07 – a).2 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : a = 0,03 . Chọn C Câu 3 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, etylaxetat và hai ancol đơn chức mạch hở) cần vừa đủ 0,215 mol O2, tạo ra CO2 và 0,17 mol H2O . Biết 0,05 mol X phản ứng với Na dư thu được 0,224 lít H2 (đktc). Nếu cho 0,08 mol X vào dung dịch Br 2 dư thì số mol Br 2 phản ứng tối đa là A. 0,032 mol. B. 0,012 mol. C. 0,03 mol. D. 0,026 mol. Sáng kiến môn Hóa học 12 11
12. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: O 0,02 mol Este đơn chức mạch hở COO 0,03 mol O2 0,215 mol CO2 Ancol đơn chức mạch hở CH2 u mol H2O 0,17 mol H2 (0,05-a) + Bảo toàn H ta có: u + (0,05 – a) = 0,17 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,05 – a ).2 = 0,215.4 + 0,02.2 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : a = 0,02 . Cứ 0,05 mol X làm mất màu 0,02 mol Br2 Vậy 0,08 mol X làm mất màu 0,032 mol Br2 Câu 4 (Xây dựng- 2022). Hỗn hợp E gồm hai ancol X, Y đồng đẳng kế tiếp và hai este hai chức cùng có 5 nguyên tử các bon (MX < MY, các chất hữu cơ đều ở dạng mạch hở). Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol E cần vừa đủ 0,2125 mol O 2, thu được CO2 và 0,185 mol H2O. Biết 0,06 mol E phản ứng với Na vừa đủ thu được H2 và hỗn hợp F có khối lượng tăng 0,66 gam so với E. Phần trăm khối lượng của X trong E là A. 90,61 %. B. 86,50 %. C. 13,50%. D. 9,39 %. Hướng dẫn giải Sử lý số liệu 0,66 gam → số mol ancol đơn chức là 0,03 mol Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: O 0,03 mol Este hai chức mạch hở COO 0,06 mol O2 0,2125 mol CO2 Ancol đơn chức mạch hở CH2 u mol H2O 0,185 mol H2 (0,06-a) + Bảo toàn H ta có: u + (0,06 – a) = 0,185 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,06 – a ).2 = 0,2125.4 + 0,03.2 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : u= 0,135; a = 0,01 . → mE =5,11 gam *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trung bình của ancol là n , Bảo toàn C 0,135 = 0,03.3 + 0,03. n → n =1,5 → 2 ancol là ( CH3OH 0,015 mol ; C2H5OH 0,015 mol ) → % CH3OH = 9,39 % (Chọn D). Câu 5 (Xây dựng- 2022). Hỗn hợp E gồm hai este đơn chức mạch hở X, Y đồng đẳng kế tiếp (M X < MY) và etilen glicol. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol E cần vừa đủ 0,235 mol O2, thu được CO2 và 3,06 gam H2O. Biết 0,05 mol E phản ứng với Na vừa đủ thu được 0,224 lít H2(đktc). Phần trăm khối lượng của X trong E là A. 46,08 %. B. 39,63 %. C. 53,92%. D. 60,37%. Sáng kiến môn Hóa học 12 12
13. Hướng dẫn giải Sử lý số liệu 0,224 lít H2 → số mol C2H6O2 là 0,01 mol Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: O 0,02 mol Este đơn chức mạch hở COO 0,04 mol O2 0,235 mol CO2 C2H4(OH)2 CH2 u mol H2O 0,17 mol H2 (0,05-a) + Bảo toàn H ta có: u + (0,05 – a) = 0,17 (*) + Bảo toàn E ta có : 6u + (0,05 – a ).2 = 0,235.4 + 0,02.2 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : u= 0,16; a = 0,04 . → mE =4,34 gam *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trung bình của este là n , Bảo toàn C 0,16 + 0,04 = 0,01.2 + 0,04. n → n =4,5 → 2 este là (C 4H6O2 0,02mol; C5H8O2 0,02 mol) → % C4H6O2 = 39,63 % ( Chọn B). 2.2.5 .Quy đổi hỗn hợp este mạch hở và amin mạch hở ESTE MẠCH HỞ x mol CnH2n+2-2k-2aO2a x mol Cn-aH(2n-2a)+2-2k(COO)a AMIN MẠCH HỞ y mol CmH2m+2-2k’-b(NH2)b y mol CmH2m+2-2k’-b(NH)b NH y.b x mol Cn’H2n’+2-2k(COO)a COO x.a y mol CmH2m+2-2k’-b(NH)b CH2 H2 (tổng số mol – số mol pi) Phương pháp giải: Dùng phương pháp quy đổi kết hợp phương pháp bảo toàn electron và biện luận toán học Câu 1 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp X (gồm vinyl axetat, etyl axetat và hai amin mạch hở) cần vừa đủ 0,2375 mol O 2, tạo ra CO2, 0,195 mol H2O và 0,015 mol N2. Biết 0,06 mol X phản ứng với dung dịch Br 2 thì làm mất màu tối đa a mol Br2.Giá trị của a là mm A. 0,04. B. 0,06. C. 0,01. D. 0,02. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: NH 0,03 CO2 ESTE MẠCH HỞ COO O2 0,2375 H2O 0,195 AMIN MẠCH HỞ CH2 b N2 0,015 H2 (0,06-a) Sáng kiến môn Hóa học 12 13
14. + Bảo toàn H ta có: (0,06 – a) + b + 0,015 = 0,195 (*) + Bảo toàn E ta có : (0,06 – a ).2 + 6.b + 0,03.1 = 0,2375.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : b= 0,14; a = 0,02 . Câu 2 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,07 mol hỗn hợp X (gồm metyl propionat, propyl axetat và hai amin no mạch hở) cần vừa đủ 0,3325 mol O2, tạo ra H2O, 0,23 mol CO2 và 0,025 mol N2. Biết 0,07 mol X phản ứng với dung dịch NaOH thì số mol NaOH phản ứng tối đa là a mol .Giá trị của a là A. 0,04. B. 0,06. C. 0,01. D. 0,02. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: NH 0,05 CO2 0,23 ESTE MẠCH HỞ COO a O2 0,3325 H2O AMIN MẠCH HỞ CH2 b N2 0,025 H2 0,07 + Bảo toàn C ta có: a + b = 0,23 (*) + Bảo toàn E ta có : 0,07.2 + 6.b + 0,05.1 = 0,3325.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : b= 0,19; a = 0,04 . Câu 3 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp X (gồm etyl axetat, propyl axetat và hai amin no mạch hở) cần vừa đủ 0,2825 mol O 2, tạo ra CO2, N2 và 0,245 mol H2O. Biết 0,07 mol X phản ứng được tối đa a mol HCl .Giá trị của a là A. 0,04. B. 0,16. C. 0,05. D. 0,02. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: NH a CO2 ESTE NO MẠCH HỞ COO O2 0,2825 H2O 0,245 AMIN NO MẠCH HỞ CH2 b N2 0,5.a H2 0,06 + Bảo toàn H ta có: 0,5.a + b + 0,06 = 0,245 (*) + Bảo toàn E ta có : 0,06.2 + 6.b + a.1 = 0,2825.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : b= 0,16; a = 0,05 . Câu 4 (Xây dựng- 2022). Đốt cháy hoàn toàn 0,08 mol hỗn hợp X (gồm vinyl axetat, metyl acrilat và hai amin đơn chức mạch hở đồng đẳng kế tiếp nhau) cần vừa đủ 0,36 mol O2, tạo ra CO2, 0,01 mol N2 và 0,26 mol H2O. Phần trăm khối lượng của amin có phân tử khối nhỏ trong X là A. 14,95 %. B. 7,26 %. C. 9,52%. D. 19,41%. Sáng kiến môn Hóa học 12 14
15. Hướng dẫn giải Sơ đồ Quy đổi và biến hóa: NH 0,02 CO2 ESTE ĐƠN CHỨC MẠCH HỞ COO 0,06 O2 0,36 H2O 0,26 AMIN MẠCH HỞ CH2 b N2 0,01 H2 (0,08-a) + Bảo toàn H ta có: 0,01 + b + (0,08 –a) = 0,26 (*) + Bảo toàn E ta có : (0,08 – a).2 + 6.b + 0,02 = 0,36.4 (**) Từ (*)(**) giải hệ tìm được : b= 0,23; a = 0,06 . → mE = 6,2 gam . *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trung bình của amin là n , Bảo toàn C 0,06 + 0,23 = 0,06.4 + 0,02. n → n =2,5 → 2 amin là ( C2H5NH2 0,01 mol ; C3H7NH2 0,01 mol) → % C2H5NH2 = 7,26 % ( Chọn B). Câu 5. ( Xây dựng -2022): Hỗn hợp E gồm amin X (no, mạch hở) và este đơn chức Y (số mol X lớn hơn số mol Yvà số nguyên tử C nhỏ hơn 6). Đốt cháy hết 0,05 mol E cần dùng vừa đủ 0,265 mol O 2 thu được N2, CO2 và 0,23 mol H2O. Mặt khác, nếu cho 0,05 mol E tác dụng với dung dịch HCl dư thì lượng HCl phản ứng tối đa là 0,06 mol. Khối lượng của Y trong 0,05 mol E là A. 2,22 gam. B. 1,32 gam. C. 1,76 gam. D. 0,88 gam. Hướng dẫn giải Gọi a là số nhóm NH2 trong amin ; x và y là số mol của amin và este Ta dễ có : + x + y = 0,05 ( vì x > y nên 0,025 < x < 0,05 ) + a.x = 0,06 Từ hai phương trình trên ta dễ có : a= 2 → x =0,03 ; y = 0,02 Phân tích theo sơ đồ biến hóa : NH 0,06 CO2 0,17 0,03 R(NH2)2 COO 0,02 O2 0,265 H2O 0,19 0,02 Este CH2 0,15 N2 H2 (0,05-t) Sáng kiến môn Hóa học 12 15
16. Áp dụng ĐLBT E: 0,06.1 + 0,15.6 + 2(0,05 –t) =0,265.4 → t =0 * Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trong amin và hiđrocacbon lần lượt là n và m Bảo toàn C ta có: n.0,03 + m.0,02 = 0,17 → 3n + 2.m = 17 → chọn được cặp nghiệm n = 3 ; m =4 0,03 mol C3H6(NH2)2 mY = 1,76 gam 0,02 mol C4H8O2 Câu 6. ( Xây dựng -2022): Hỗn hợp E gồm amin X (không no có một liên kết đôi, đơn chức, mạch hở) và este Y (có số nguyên tử C là số chẵn và số mol X nhỏ hơn số mol Y ). Đốt cháy hết 0,05 mol E cần dùng vừa đủ 0,305 mol O 2 thu được N2, H2O và 0,23 mol CO2. Mặt khác, nếu cho 0,05 mol E tác dụng với dung dịch NaOH dư thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,03 mol. Khối lượng của X trong 0,05 mol E là A. 2,22 gam. B. 1,42 gam. C. 2,13 gam. D. 0,88 gam. Hướng dẫn giải Gọi a là số nhóm COO trong este ; x và y là số mol của amin và este Ta dễ có : + x + y = 0,05 ( vì x < y nên 0,025 < y < 0,05 ) + a.y = 0,03 Từ hai phương trình trên ta dễ có : a= 1 → x =0,02 ; y = 0,03 Phân tích theo sơ đồ biến hóa : NH 0,02 CO2 0,23 0,02 RNH2 COO 0,03 O2 0,305 H2O 0,21 0,03 Este đơn chức CH2 0,2 N2 H2 (0,05-t) Áp dụng ĐLBT E: 0,02.1 + 0,2.6 + 2(0,05 –t) =0,305.4 → t =0,05 → (este không no có 1 liên đôi ) * Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trong amin và este lần lượt là n và m Bảo toàn C ta có: n.0,02 + m.0,03 = 0,23 → 2n + 3.m = 23 Sáng kiến môn Hóa học 12 16
17. → chọn được cặp nghiệm n = 4 ; m =5 0,02 mol C4H7NH2 mX = 1,42 gam 0,03 mol C5H10O2 Câu 7: ( Xây dựng -2022): Hỗn hợp E gồm amin X (đơn chức, mạch hở) và este Y (số mol X nhỏ hơn số mol Y ). Đốt cháy hết 0,07 mol E cần dùng vừa đủ 0,2975 mol O2 thu được N2, H2O và 0,25 mol CO2. Mặt khác, nếu cho 0,07 mol E tác dụng với dung dịch NaOH dư thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,08 mol. Khối lượng của Y trong 0,07 mol E là A. 2,22 gam. B. 1,42 gam. C. 2,13 gam. D. 4,72 gam. Hướng dẫn giải Gọi a là số nhóm COO trong este ; x và y là số mol của amin và este Ta dễ có : + x + y = 0,07 ( vì x < y nên 0,035 < y < 0,07 ) + a.y = 0,08 Từ hai phương trình trên ta dễ có : a= 2 → x =0,03 ; y = 0,04 Phân tích theo sơ đồ biến hóa : NH 0,03 CO2 0,25 0,03 RNH2 COO 0,08 O2 0,2975 H2O 0,255 0,04 Este hai chức CH2 0,17 N2 H2 (0,07-t) Áp dụng ĐLBT E: 0,03.1 + 0,17.6 + 2(0,07 –t) =0,2975.4 → t =0 → (este no và amin no ) *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trong amin và este lần lượt là n và m Bảo toàn C ta có: n.0,03 + m.0,04 = 0,25 → 3n + 4.m = 25 → chọn được cặp nghiệm n = 4 ; m =4 0,03 mol C3H7NH2 mY = 4,72 gam 0,02 mol C4H6O4 Sáng kiến môn Hóa học 12 17
18. Câu 8: (Xây dựng -2022): Hỗn hợp E gồm điamin X và este Y ( số mol X nhỏ hơn số mol Y ). Đốt cháy hết 0,09 mol E cần dùng vừa đủ 0,53 mol O 2 thu được N2, CO2 và 0,44 mol H2O. Mặt khác, nếu cho 0,09 mol E tác dụng với dung dịch NaOH dư thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,1 mol. Khối lượng của Y trong 0,09 mol E là A. 6,6 gam. B. 1,42 gam. C. 2,13 gam. D. 4,72 gam. Hướng dẫn giải Gọi a là số nhóm COO trong este ; x và y là số mol của amin và este Ta dễ có : + x + y = 0,09 ( vì x < y nên 0,045 < y < 0,09 ) + a.y = 0,1 Từ hai phương trình trên ta dễ có : a= 2 → x =0,04 ; y = 0,05 Phân tích theo sơ đồ biến hóa : NH 0,08 CO2 0,41 mol 0,04 R(NH2)2 COO 0,1 O2 0,53 mol H2O 0,44 mol 0,05 Este hai chức CH2 0,31 N2 H2 (0,09-t) Áp dụng ĐLBT E: 0,08.1 + 0,31.6 + 2(0,09 –t) =0,53.4 → t =0 → (este no và amin no ) *Ghép chất: Gọi số nguyên tử C trong amin và este lần lượt là n và m Bảo toàn C ta có: n.0,04 + m.0,05 = 0,41 → 4.n + 5.m = 41 → chọn được cặp nghiệm n = 4 ; m =5 0,04 mol C4H8(NH2)2 mY = 6,6 gam 0,05 mol C5H8O4 2.2.6. Bài tập luyện tập Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn 0,169 mol hỗn hợp X (gồm etyl axetat, metyl acrylat và hai hiđrocacbon mạch hở) cần vừa đủ 0,5135 mol O 2, tạo ra CO 2 và 6,786 Sáng kiến môn Hóa học 12 18
19. gam H2O. Nếu cho 0,169 mol X vào dung dịch Br 2 dư thì số mol Br 2 phản ứng tối đa là A. 0,165 mol. B. 0,180 mol. C. 0,215 mol. D. 0,117 mol. Câu 2. Hỗn hợp T gồm axetilen, vinylaxetilen và hai este (trong đó có một este đơn chức và một este hai chức đều mạch hở và không có phản ứng tráng bạc). Biết 2,395 gam T tác dụng được vừa đủ với 250 ml dung dịch NaOH 0,1M. Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,075 mol T cần vừa đủ 5,992 lít khí O2 (đktc) thu được H2O và 10,56 gam CO2. Mặt khác, 1,916 gam T tác dụng được với tối đa với a mol Br2/CCl4. Giá trị của a gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 0,018. B. 0,035. C. 0,024. D. 0,045. Câu 3. Hiđrohóa hoàn toàn 0,075 mol hỗn hợp X (gồm metylaxetat, Đimetyl axetat và hai hiđrocacbon mạch hở) thu được 6,375 gam hỗn hợp Y. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn X cần vừa đủ 0,45 mol O2, tạo ra CO2 và 5,85 gam H2O. Nếu cho 0,075 mol X vào dung dịch NaOH dư thì số mol NaOH phản ứng tối đa là A. 0,015 mol. B. 0,05 mol. C. 0,03 mol. D.0,025 mol. Câu 4. Hiđrohóa hoàn toàn 2,124 gam hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, etyl acrylat 0 và hai hiđrocacbon mạch hở đồng đẳng kế tiếp) bởi H 2 vừa đủ ( Ni, t ) thu được 0,024 mol hỗn hợp Y. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn X cần vừa đủ 0,171 mol O2, tạo ra CO2 và 2,052 gam H2O. Phần trăm khối lượng của hiđrocacbon có khối lượng mol phân tử lớn trong X là A. 23,73 %. B. 27,68 %. C. 16,20 %. D. 32,39 %. Câu 5. Hỗn hợp T gồm butin, vinylaxetilen và hai este đơn chức mạch hở được tạo từ axit axetic với hai ancol đồng đẳng kế tiếp. Biết 1,926 gam T tác dụng được vừa đủ với 30 ml dung dịch NaOH 0,4M. Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,036 mol T cần vừa đủ 0,1746 mol O 2 thu được CO2 và 1,8792 gam H2O. Phần trăm khối lượng của este có phân tử khối nhỏ hơn trong T là A. 23,05 %. B. 27,68 %. C. 24,30 %. D. 27,41 %. Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 0,056 mol hỗn hợp X (gồm metyl acrylat, etyl axetat và hai ancol đơn chức mạch hở đồng đẳng kế tiếp nhau) cần vừa đủ 0,236 mol O2, tạo ra CO2 và 3,6 gam H2O. Biết 0,056 mol X phản ứng với Na dư thu được Sáng kiến môn Hóa học 12 19
20. 0,3584 lít H2 (đktc).Phần trăm khối lượng của ancol có phân tử khối lớn hơn trong X có giá trị là A. 14,95 %. B. 25,32%. C. 85,05%. D. 19,41%. Câu 7. Đốt cháy hoàn toàn 0,028 mol hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, metyl metacrylat và hai ancol đơn chức mạch hở) cần vừa đủ 0,096 mol O2, tạo ra H2O và 0,076 mol CO2 . Biết 0,028 mol X phản ứng được tối đa a mol NaOH và làm mất màu tối đa a mol Br2 .Giá trị của a là A. 0,02 mol. B. 0,012 mol. C. 0,03 mol. D. 0,028 mol. Câu 8. Đốt cháy hoàn toàn 0,56 mol hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, metyl metacrylat và hai ancol đơn chức mạch hở) cần vừa đủ 1,92 mol O 2, tạo ra H2O và 1,52 mol CO2 . Biết 0,56 mol X phản ứng được tối đa a mol NaOH và làm mất màu tối đa a mol Br2 .Giá trị của a là A. 0,16 mol. B. 0,12 mol. C. 0,24 mol. D. 0,56 mol. Câu 9. Đốt cháy hoàn toàn 0,25 mol hỗn hợp X (gồm vinylaxetat, etylaxetat và hai ancol đơn chức mạch hở) cần vừa đủ 1,075 mol O 2, tạo ra CO2 và 0,85 mol H2O . Biết 0,25 mol X phản ứng với Na dư thu được 1,12 lít H 2 (đktc). Nếu cho 0,4 mol X vào dung dịch Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là A. 0,032 mol. B. 0,120 mol. C. 0,160 mol. D.0,026 mol. Câu 10. Hỗn hợp E gồm hai ancol X, Y đồng đẳng kế tiếp và hai este hai chức cùng có 5 nguyên tử các bon (MX < MY, các chất hữu cơ đều ở dạng mạch hở). Đốt cháy hoàn toàn 0,24 mol E cần vừa đủ 0,85 mol O 2, thu được CO2 và 0,74 mol H2O. Biết 0,24 mol E phản ứng với Na vừa đủ thu được H 2 và hỗn hợp F có khối lượng tăng 2,64 gam so với E. Phần trăm khối lượng của Y trong E là A. 90,61 %. B. 86,50 %. C. 13,50%. D. 9,39 %. Câu 11. Hỗn hợp E gồm hai este đơn chức mạch hở X, Y đồng đẳng kế tiếp (MX < MY) và etilen glicol. Đốt cháy hoàn toàn 0,35 mol E cần vừa đủ 1,645 mol O2, thu được CO2 và 21,42gam H2O. Biết 0,35 mol E phản ứng với Na vừa đủ thu được 1,568 lít H2(đktc). Phần trăm khối lượng của Y trong E là A. 46,08 %. B. 39,63 %. C. 53,92%. D. 60,37%. Sáng kiến môn Hóa học 12 20