Tài liệu Skkn phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa nitơ.

TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ SƠ YẾU LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN: - Họ và Tên: Võ Thị Hiệp - Ngày, tháng, năm sinh: 28/9/1967 - Nam, Nữ: Nữ - Địa chỉ thường trú: Số 145A, tổ 4, ấp 1, xã Bình Lợi, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai - Điện thoại: 0613.865022 (CQ) – 0613.971818 (NR) – 0919571975 (DĐ) - Fax: Email: [email protected] - Chức vụ: Giáo viên - Đơn vị công tác: Trường Trung học phổ thông Vĩnh Cửu II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: - Học vị (hoặc trình độ đào tạo cao nhất): Cử nhân - Năm nhận bằng: 1990 - Chuyên ngành đào tạo: Hóa-Sinh III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC: - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Hóa học - Thời gian công tác: 25 năm - Các sáng kiến đã có trong những năm gần đây: + Biện pháp nâng cao tư duy cho học sinh trong giải bài tập về kim loại tác dụng với axit; + Phương pháp giải toán về lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ; + Phương pháp giải toán về lập công thức phân tử hợp chất vô cơ; + Phương pháp giải toán hóa học có liên quan đến hiệu suất phản ứng. GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -1- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** SỞ GD VÀ ĐT ĐỒNG NAI TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ CÔNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Đồng Nai, ngày tháng năm 2015 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2014-2015 Tên sáng kiến kinh nghiệm: PHÂN DẠNG BÀI TOÁN HÓA HỌC VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ CHỨA NITƠ Họ và Tên tác giả: Võ Thị Hiệp Đơn vị: Tổ Hóa học Lĩnh vực: Quản lý giáo dục . . . . . . . Phương pháp dạy học bộ môn . . . . . . . . . x Phương pháp giáo dục . . Lĩnh vực khác . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tính mới: - Có giải pháp hoàn toàn mới . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Hiệu quả: - Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao . . . . . . . - Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại các đơn vị có hiệu quả cao . . . . . . . . . . . - Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Khả năng áp dụng: - Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách: Tốt Khá Đạt - Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiển, dễ thực hiện và dễ đi vào cuộc sống: Tốt Khá Đạt - Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả trong phạm vi rộng: Tốt Khá XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP Đạt THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký, ghi rõ họ tên) -2- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: PHÂN DẠNG BÀI TOÁN HÓA HỌC VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ CHỨA NITƠ I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong chương trình hóa học, phần hóa học hữu cơ có nhiều dạng bài tập khác nhau: phân tích định tính, phân tích định lượng, thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, giải bài tập về tính chất hợp chất hữu cơ....Đặc biệt là hợp chất hữu cơ có nhóm chức là các dạng bài tập phổ biến và xuyên suốt trong chương trình của môn học này. Để giải tốt loại toán này, giáo viên cần lưu ý cho học sinh nắm vững kiến thức về nguyên tố, phân tích định tính, định lượng, khối lượng mol nguyên tử, khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp khí, thể tích của hỗn hợp khí (đo ở điều kiện nào?), tính chất của hợp chất hữu cơ có nhóm chức – và trong đề tài này là hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. Trong đó sự gợi ý của giáo viên, phân dạng bài tập là rất cần thiết để học sinh tư duy, tự phân tích đề bài, chọn phương pháp giải phù hợp với từng bài toán của hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. Mặt khác, trên cơ sở dạy học theo định hướng phát triển năng lực, tăng cường các phẩm chất và năng lực đã hình thành thông qua môn hóa học, học sinh có được hệ thống kiến thức hóa học cơ bản, hiện đại và thiết thực hơn, từ đơn giản đến phức tạp, gồm kiến thức hóa học chung: hóa học vô cơ, hóa học hữu cơ. Đồng thời hình thành và phát triển các tiềm năng, các năng lực sẵn có và các năng lực chuyên biệt của môn hóa học như: năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học, năng lực thực hành hóa học, năng lực phát triển và giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học, năng lực tính toán, năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống. Bài toán hóa học là một phần của chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực cho học sinh. Sau khi kết thúc cấp học, học sinh có thể tiếp ở các bậc cao hơn, học nghề hoặc vào cuộc sống lao động. II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI 1. Thuận lợi: - Bài toán hóa học là một trong những nội dung được học sinh yêu thích trong môn hóa học; - Thông qua bài toán hóa học giúp học sinh định hướng phát triển năng lực: năng lực tư duy, phát triển và giải quyết vấn đề, năng lực tính toán, năng lực thực hành; - Lập công thức phân tử ngoài việc học sinh biết được thành phần mà còn giúp học sinh biết được nhiều hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên và ứng dụng của chúng; - Hợp chất hữu cơ có chứa nitơ là một trong những hợp chất hữu cơ có liên quan đến đời sống thực tiễn – có nhiều ứng dụng mà học sinh cần phải biết và có thể áp dụng vào thực tế cuộc sống. 2. Khó khăn: - Một số học sinh khi đọc đề bài chưa định hướng được cách giải, chưa phân dạng được bài toán thuộc loại nào; - Mức độ tiếp thu của học sinh còn thấp, không đồng đều trong một lớp học; - Nhiều học sinh e ngại với một số bài tập dài, chỉ thích dạng ngắn; GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -3- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ - Một số học sinh không thích lý luận nhiều, chỉ thích dạng trắc nghiệm. III. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận: - Hóa học có những nét tư duy đặc thù của nó. Phạm trù tư duy của hóa học mang tính chất thực nghiệm pha lẫn trừu tượng. Luyện tập tư duy cho học sinh dần dần tạo cho các em phương pháp để giải các dạng toán nhất định, từ đơn giản đến phức tạp; - Thực tế trong các bài toán hóa học khi học sinh làm bài thường không phân tích hết các dữ kiện và chưa có tư duy phù hợp cho mỗi dạng nên tìm ra kết quả tương đối lâu; - Phân dạng bài toán hóa học giúp học sinh phát huy tính tích cực, sáng tạo; hiểu rõ và khắc sâu kiến thức; liên hệ giữa lý thuyết với thực tiễn đời sống và sản xuất. Ngoài ra, phân dạng bài toán hóa học giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, phát triển tư duy phân tích, tổng hợp, so sánh; rèn luyện cho học sinh tính kiên trì, chịu khó, cẩn thận, chính xác, khoa học,...Làm cho các em yêu thích bộ môn, say mê khoa học. 2. Nội dung, giải pháp thực hiện các biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài 2.1. Nội dung: - Các bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa nitơ trong chương trình là những dạng cơ bản, đã được học sinh giải qua các chương trình đại cương, vô cơ, hữu cơ nhưng chưa áp dụng tư duy phù hợp; - Giáo viên đề cập vấn đề này để học sinh giải nhanh và chính xác, tìm ra đáp số; - Mỗi bài toán cần phân tích các dữ kiện của đề bài hoặc viết sơ đồ tóm tắt nội dung của đề bài, hoặc viết sơ đồ tóm tắt nội dung của đề bài. Qua đó, học sinh sẽ tìm ra ẩn ý được mô tả trong đề bài, từ đó tìm được hướng giải khi phân tích đề. Dựa vào dữ kiện đề bài các em phải tự đặt các câu hỏi: Muốn tìm…, ta phải…; Nếu dùng công thức…thì lại phải tìm…cuối cùng tìm được đáp số; - Viết phương trình phản ứng là một khâu quan trọng trong việc giải bài toán hóa học. Muốn viết được phương trình phản ứng thì học sinh phải học kỹ tính chất hóa học của các chất, viết đúng ký hiệu từng nguyên tố; - Thực hiện phép tính: thông qua các phương trình phản ứng thiết lập được mối tương quan toán học giữa các dữ kiện (gọi là phương trình hoặc hệ phương trình). Sử dụng các thủ thuật toán học để giải phương trình hoặc hệ phương trình đó. Sau cùng đưa kết quả toán học đó về kết quả hóa học với: khối lượng, thể tích là số dương; nguyên tử khối phù hợp với hóa trị của kim loại hoặc phi kim. Hiệu suất phải ≤ 100% * Kết luận: trong việc giải một bài toán hóa học, thông thường ta cần phải tuân theo một trình tự sau: - Phân tích đề bài (tư duy): tìm được mối quan hệ trong các dữ kiện bài toán; - Viết phương trình phản ứng hóa học; - Xây dựng các phương trình toán học dựa vào phương trình hóa học; - Giải các phương trình toán học để tìm được kết quả bài toán hóa học. * Với bài toán về hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, có thể phân dạng như sau: - Bài tập về lập công thức phân tử dựa vào thành phần đốt cháy; - Bài tập tìm công thức phân tử theo phần trăm khối lượng nguyên tố; - Bài tập về hỗn hợp 2 chất đồng đẳng; - Bài tập về tính theo phương trình hóa học (tính chất của hợp chất); Bài tập có liên quan đến hiệu suất và một số bài tổng hợp. GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -4- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ 2.2. Biện pháp thực hiện: Phần I: HỌC SINH NẮM VỮNG LÝ THUYẾT. A. Sơ lược về hợp chất hữu cơ: A.1. Khái niệm, phân loại: - Hợp chất hữu cơ là tập hợp chất của cacbon (trừ CO, CO 2, muối cacbonat, xianua, cacbua,…). Ngoài ra thường có hidro, oxi, nitơ, sau đó đến halogen, lưu huỳnh,…; - Hợp chất chia làm 2 loại: + Hidrocacbon: phân tử chỉ chứa C, H; + Dẫn xuất của hidrocacbon: phân tử có thêm nguyên tử của nguyên tố khác, gồm các loại như dẫn xuất halogen, ancol, phenol, ete, andehit, xeton, axit, este (chứa oxi), amin (chứa nitơ)… A.2. Đặc điểm, tính chất: - Liên kết hóa học chủ yếu là liên kết cộng hóa trị; - Hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp. Phần lớn chất hữu cơ không tan trong nước, có thể tan trong các dung môi hữu cơ; - Hợp chất hữu cơ thường kém bền nhiệt và dễ cháy; - Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm, tạo nhiều sản phẩm tùy theo điều kiện của phản ứng. B. Phân tích nguyên tố. B.1.Phân tích định tính: Xác định nguyên tố có trong hợp chất hữu cơ: B.1.1.Cacbon và hidro: Chất hữu cơ Bông tẩm CuSO4 Dung dịch CO   khan không màu Ca(OH)2 0 ,t CuO   CO2 , H 2 O 2 - Tinh thể CuSO4 hóa xanh: CuSO4 + 5H2O → CuSO4.5H2O (xanh)  có H2O: chất hữu cơ có H. - Nước vôi trong hóa đục: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O  có CO2: chất hữu cơ có C. B.1.2. Các nguyên tố khác: - Đốt cháy chất hữu cơ, sau khi hấp thụ CO2 và H2O bằng dung dịch kiềm đặc, có khí nitơ thoát ra  chất hữu cơ có N; - Đun chất hữu cơ với H2SO4 đặc, sau đó thêm kiềm, có NH3 thoát ra  chất hữu cơ có N; - Đốt cháy chất hữu cơ, khí tạo thành dẫn qua dung dịch AgNO 3 (trong HNO3) có kết tủa trắng  chất hữu cơ có Clo. Nguyên tố oxi được xác định gián tiếp bằng phân tích định lượng. B.2. Phân tích định lượng: Xác định phần trăm khối lượng mỗi nguyên tố trong chất hữu cơ. B.2.1. Tính %C và %H: Chất hút ẩm, Dung dịch CO ,t Chất hữu cơ CuO   CO , H O    H SO đặc, H O KOH, CO2 2 4 2 2 2 (a gam) được giữ lại bị giữ lại (Bình 1) (Bình 2) m1  m H O Khối lượng bình 1 tăng 0 2 2 GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -5- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU Khối lượng bình 2 tăng mH  mC  2m H 2O 18 12mCO2 44   m H 2O 9 *** m2  mCO2  3mCO2 11 Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ m H 2O 100% . a %H = 9  3mCO2 100% . a %C = 11 B.2.2.Tính %N: - Nếu N trong hợp chất hữu cơ chuyển hóa thành khí N 2 có thể tích V (lít) ở áp suất p (atm) và nhiệt độ t0C. Số mol N2  PV 100%  m N  28n N 2  % N  28n N 2 . RT a - Nếu N chuyển hóa thành khí NH3 thì: m N  14n NH 3  % N  14n NH 3 . 100% a B.2.3. Tính %C: Thường được xác định sau khi đã tìm được hết phần trăm khối lượng các nguyên tố: 100% mO = a – (mC + mH + mN + . . . . .)  %O = mO. a C. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ. C.1. Công thức đơn giản nhất (CTĐGN): Công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử các nguyên tố trong phân tử. Đặt công thức phân tử của hợp chất hữu cơ là CxHyOzNt m c m H mO m N : : : Ta có x : y : z : t = 12 1 16 14 %C % H %O % N : : : 1 16 14 Hoặc x : y : z : t = 12 x : y : z : t = a : b : c : d (với a, b, c, d là các số nguyên tối giản) Vậy công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ là : CaHbOcNd C.2. Công thức phân tử: Công thức biểu thị số nguyên tử mỗi nguyên tố trong phân tử. * Chú ý : - Chất hữu cơ có CTĐGN là CaHbOcNd và công thức phân tử là CxHyOzNt thì: x = na ; y = nb ; z = nc ; t = nd với n ≥ 1 nguyên Nếu n = 1 thì CTĐGN và công thức phân tử trùng nhau. Một chất hữu cơ xác định chỉ có một CTĐGN, nhưng có thể ứng với nhiều chất hữu cơ khác nhau. C.3. Thiết lập công thức phân tử : Có nhiều phương pháp thiết lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ : C.3.1. Dựa vào % khối lượng hoặc khối lượng các nguyên tố. Gọi CTPT của hợp chất hữu cơ là CxHyOzNt, khối lượng chất hữu cơ là a (gam) GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -6- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Áp dụng : 12 x y 16 z 14t M     mC m H mO m N a 12 x y 16 z 14t M     hoặc : %C % H %O % N 100  x, y, z, t (nguyên, dương) C.3.2. Dựa vào CTĐGN: Sau khi lập CTĐGN, ta dựa vào giá trị khối lượng mol phân tử M (hoặc khoảng giá trị của M) để suy ra hệ số n trong công thức (CaHbOcNd)n Ví dụ: CTĐGN của chất hữu cơ là CH2O có M = 60 CTPT chất hữu cơ (CH2O)n hay CnH2nOn M = 30n = 60  n = 2  CTPT là C2H4O2 C.3.3. Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng cháy: CxHyOzNt + ( x y z y t  4 2 )O2 → xCO2 + 2 H2O + 2 N2 M 44x 9y 14t (g) a mCO2 m H 2O mN2 (g) Ta có tỉ lệ: M 44 x 9y 14t    a mCO2 m H 2O m N 2 M mCO2 M m H 2O M mN2 . . . Suy ra: x = a 44 ; y = a 9 ; t = a 14 Sau khi có x, y, t và từ M = 12x + y + 16z + 14t  z * Lưu ý : Các biện pháp tính khối lượng mol phân tử M : - Từ tỉ khối hơi A so với B ( d A / B ) d A/ B  MA  M A  M B .d A / B MB (Với B thường là không khí hoặc hidro) M A  2d A / B (B là H2) M A  29d A / B ( B là không khí) - Từ phương trình trạng thái khí : pV  m mRT .RT  M A  MA pV - Tỉ lệ thể tích khí : Cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất, tỉ lệ mol hai khí A, B bằng tỉ lệ thể tích của chúng. GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -7- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU V A  k .V B  n A  k .n B  *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ mA m m M  k. B  M A  A . B MA MB mB k + Xác định CTPT từ CTĐGN. Với hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát C xHyOzNtXu (X là nhóm halogen hoặc nhóm nguyên tử hóa trị 1) thì: t chẵn (hoặc = 0)  (y + u) chẵn t lẻ  (y + u) lẻ (y + u) ≤ 2x + 2 + t Ví dụ: Xác định CTPT của chất A có CTĐGN là CH3O CTPT của chất A: (CH3O)n hay CnH3nOn Thì 3n ≤ 2n + 2  n ≤ 2; do số n phải chẵn nên n = 2 Vậy CTPT của chất A là: C2H6O2 + Phương pháp thể tích : Đốt cháy hoàn toàn V lít chất hữu cơ A (C xHyOzNt) cần V1 lít O2 và tạo ra V2 lít CO2, V3 lít H2O (các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) CxHyOzNt + ( V lít x y z y t  4 2 )O2 → xCO2 + 2 H2O + 2 N2 x y z  4 2 )V ( y 2V xV t 2V Từ các giá trị thể tích (bằng số) của CO 2, H2O, N2 sinh ra; O2, chất hữu cơ tham gia phản ứng, ta có thể lập các phương trình đại số cho phép xác địng x, y, z , t. Từ đó suy ra CTPT. - Hóa chất giữ nước: H2SO4 đặc, CaCl2 khan, P2O5 - Làm lạnh hoặc ngưng tụ: nước không còn ở thể khí - Hóa chất giữ CO2: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 - Hóa chất hấp thu khí O2 dư: photpho. D. Công thức tính hiệu suất. D.1. Một số công thức áp dụng khi giải bài toán về hiệu suất phản ứng. Tính hiệu suất theo chất phản ứng (ctg) (theo chất sẽ hết khi phản ứng xảy ra hoàn toàn) H% = Lượng chất đầu cần lấy (theo phương trình phản ứng) Lượng chất đầu thực tế đã lấy x 100 H%= mctg(LT) x 100 mctg(TT) x 100 H%= msp(TT) x 100 msp(LT) Tính hiệu suất theo sản phẩm tạo thành: H% = Lượng sản phẩm thực tế thu được Lượng sản phẩm LT(theo p.trình phản ứng) thu được Ghi chú: - Lượng lý thuyết (LT) tính theo phương trình phản ứng - Lượng thực tế (TT) là lượng đề bài cho Tính hiệu suất của cả quá trình gồm nhiều phản ứng: nếu xét cho cả quá trình gồm nhiều phản ứng liên tiếp % H % %  B H   C H  D A  Không cần tính đuổi theo từng phản ứng mà dùng công thức: H% = H1% x H2% x H3% x … - Một số phản ứng sau đây trong đa số trường hợp được xem có hiệu suất 100%: 1 GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP 2 3 -8- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ + Phản ứng giữa chất lỏng với chất lỏng; Phản ứng xảy ra trong dung dịch + Phản ứng giữa chất khí và chất lỏng; + Phản ứng giữa chất rắn với chất lỏng; + Phản ứng giữa chất khí với chất khí và tạo thành chất rắn hoặc chất lỏng. - Một số phản ứng sau đây thường phải xét để biết hiệu suất phản ứng bằng bao nhiêu, nếu đề bài không cho thì phải xét tổng quát với hiệu suất nhỏ hơn 100%: + Phản ứng giữa chất rắn với chất rắn; + Phản ứng giữa chất rắn với chất khí. D.2. Một số vấn đề chung có liên quan đến bài toán về hiệu suất phản ứng. D.2.1. Mol (n) Mol là lượng chất chứa 6,02.1023 hạt vi mô Biểu thức tính: n m m  M  ; m  n.M M n Nếu áp dụng các công thức trên cho hỗn hợp có số mol là nh2 , khối lượng là M  lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp (kí hiệu M ), với mh2 ; thì khối mh 2 nh 2 Khi dùng % mol của mỗi chất trong hỗn hợp thì công thức lại có dạng: M  x1 M 1  x 2 M 2  .......  x n M n ; trong đó: x1 , x 2 ,....., x n là % mol của mỗi chất tương ứng trong hỗn hợp gồm n chất có khối lượng mol lần lượt là M 1 , M 2 ,......., M n và đương nhiên: x1  x 2  .....  x n  1 Thể tích mol phân tử là thể tích chiếm bởi một mol phân tử khí, hay chiếm bởi 6,02.10 23 phân tử khí. D.2.2. Định luật Avogadro: Ở những điều kiện nhiệt độ, áp suất như nhau của mọi chất khí đều chứa cùng một số phân tử khí. Vận dụng khái niệm mol và kết quả thực nghiệm ta có các hệ quả quan trọng áp dụng cho chất khí để vận dụng: - Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) (00C, 1atm), V = n.22,4 (lít) hay n V 22,4 - Ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất: tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ về số mol, và ngược lại V = k.VB  nA = k.nB - Ở điều kiện bất kỳ: sử dụng phương trình Menđeleep: pV = nRT p: áp suất khí, đo bằng at (hoặc mmHg) V: thể tích khí, đo bằng lít T: nhiệt độ Kenvin, T = (t0C + 273)0K R: hằng số: GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP R 22,4 273 (khi áp suất đo bằng at) -9- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU R *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ 22,4.760.10 3 273 (khi p đo bằng mmHg, V đo bằng ml) D.2.3. Tỉ khối chất khí: Tỉ khối của chất khí A so với khí B là tỉ số khối lượng của một thể tích khí A chia cho khối lượng của cùng một thể tích khí B ở cùng nhiệt độ, áp suất. - Biểu thức: d A/ B  mA mB Ý nghĩa: Tỉ khối cho biết khí A nặng hay nhẹ hơn khí B bao nhiêu lần - Hệ quả: d A/ B  MA MB - Biểu thức mở rộng cho hỗn hợp. d hhA / hhB  MA MB D.2.4. Nồng độ dung dịch - Các loại nồng độ: + Nồng độ phần trăm(%): Số gam chất tan trong 100g dung dịch C%  mct .100 mdd + Nồng độ mol C M : Số mol chất tan trong 1 lít dung dịch C M  [ A]  n A (mol ) Vdd (lít ) - Biểu thức liên hệ: [ A]  C M  10.C %.D MA M A : phân tử khối của chất A E. Hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. E.1. Amin-Amino axit: E.1.1. Khái niệm và phân loại a) Khái niệm: Amin Amino axit Amin là hợp chất hữu cơ được tạo ra khi Amino axit là loại hợp chất hữu cơ tạp chức thay thế một hoặc nhiều nguyên tử hidro mà phân tử chứa đồng thời nhóm amino trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc (NH2) và nhóm cacboxyl (COOH). hidrocacbon. R’ Ví dụ: Ví dụ: ‫׀‬ R(NH2)x(COOH)y (với R là gốc GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -10- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ RNH2 R−NH−R’ R−N−R1 hidrocacbon; x, y ≥ 1) (bậc một) (bậc hai) (bậc ba) b) Phân loại: Amin được phân loại theo gốc hidrocacbon và theo bậc của amin. E.1.2. Đồng phân và danh pháp: a) Danh pháp : Amin Amino axit - Theo danh pháp gốc - chức : - Axit + vị trí nhóm −NH2 ankyl + amin (chữ Hi Lạp α, β,.....hoặc 1, 2,...) + amino + - Theo danh pháp thay thế : tên axit cacboxylic tương ứng. ankan + vị trí + amin - Tên thông thường (chỉ một số amin) b) Đồng phân: Amin có các loại đồng phân: Đồng phân về mạch cacbon, đồng phân về vị trí nhóm chức, đồng phân về mạch amin. Cách viết công thức cấu tạo đồng phân amin no, đơn chức (theo thứ tự amin bậc 1, bậc 2, bậc 3, các đồng phân gốc hidrocacbon). Các bước: - Bước 1: Viết các dạng mạch cacbon có thể có; - Bước 2: + Với đồng phân amin bậc 1 (R−NH 2) ta xen nhóm −NH2 vào mạch cacbon, rồi thay đổi vị trí gắn trên mạch; + Với đồng phân amin bậc 2 (R−NH−R’) ta xen nhóm −NH− vào mạch cacbon, rồi thay đổi vị trí xen trên mạch; R’ + Với đồng phân amin bậc 3 (R−N ) ta chia 3 số cacbon hiện có (thành 3 gốc cacbon) R1 rồi gắn vào 3 hóa trị của nitơ (−N ). - Bước 3: Bão hòa hóa trị cacbon cho đủ 4 bằng các nguyên tử hidro. E.1.3. Một số tính chất vật lý: Amin Amino axit - CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N và C2H5NH2 Các amino axit là các chất rắn không màu, là những chất khí, mùi khó chịu, độc, dễ tan vị hơi ngọt, nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước. Các amin đồng đẳng cao hơn là trong nước. Amino axit thiên nhiên hầu hết những chất lỏng hoặc rắn; là α – amino axit 0 - Anilin (C6H5NH2) là chất lỏng, sôi ở 184 C, không màu, ít tan trong nước, tan trong C2H5OH, C6H6. E.1.4. Một số tính chất hóa học: a) Amin và Amino axit đều có tính chất của nhóm −NH2 - Tính bazơ (do nguyên tử N trong phân tử còn đôi electron chưa liên kết). + + −C−NH2 + H → −C−NH3 * Phản ứng với HNO2: −C−NH2 + HNO2 → −C−OH↑ + H2O + N2↑ GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -11- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Lưu ý: Riêng anilin và các amin thơm bậc 1 tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp (0 0 – 50) cho muối điazoni: + 0 0 0 5 C C6H5NH2 + HNO2 + HCl   C6H5N2Cl + 2H2O Benzen điazoni clorua * Phản ứng ankyl hóa: −C−NH2 + R−X → −C−NH−R + HX b) Amino axit có tính chất của nhóm −COOH * Tính axit : H2N−R−COOH + NaOH → H2N−R−COONa + H2O + (hoặc: H3N−R−COO− + NaOH → H2N−R−COONa + H2O khí HCl * Phản ứng este hóa: H2N−CH2COOH + C2H5OH H2N−CH2COOC2H5 + H2O c) Amino axit có phản ứng do chứa đồng thời 2 nhóm −NH2 và −COOH * Tạo muối nội (ion lưỡng cực): Trong trạng thái kết tinh amino axit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực. Trong dung dịch, dạng ion lưỡng cực chuyển một phần nhỏ thành dạng phân tử: R−CH−COO R−CH−COOH ‫׀‬ + ‫׀‬ H 3N NH2 * Phản ứng trùng ngưng của các ε – và ω – amino axit tạo polime: t nH2N−[CH2]5−COOH  −NH−[CH2]5−CO−n + nH2O (axit ε-amino caproic) (policaproamit) E.2. Peptit và Protein. E.2.1. Khái niệm và phân loại: a) Liên kết peptit: là liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa 2 đơn vị α – amino axit. Ví dụ: NH2−CH−C−NH−CH−C−NH−CH−COOH ‫׀‬ ‫׀׀‬ ‫׀‬ ‫׀׀‬ ‫׀‬ R1 O R2 O (n-2) R3 (với n = 2 gọi là đipeptit, n = 3 là tripeptit) Peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α – amino axit liên kết với nhau bằng các liên kết peptit; Polipeptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α – amino axit. Polipeptit là cơ sở tạo nên protein. b) Protein là những polipeptit cao phân tử, có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu. Protein có vai trò là nền tảng về cấu trúc và chức năng của mọi cơ thể sống. E.2.2. Protein có phản ứng của nhóm peptit (−CO−NH−) a) Phản ứng thủy phân: H2N−CH−CO−NH−CH−CO−NH−CH−CO−…−NH−CH−COOH + nH2O ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ 1 2 3 + 0 R R R Rn H ,t H2N−CH−COOH + H2N−CH−COOH + H2N−CH−COOH +...+ H2N−CH−COOH (enzim) ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ ‫׀‬ 0 GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -12- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU R1 *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ R2 R3 Rn b) Phản ứng màu: - Protein phản ứng với HNO3 đặc cho kết tủa vàng; - Protein phản ứng với Cu(OH)2 (phản ứng biure) cho sản phẩm màu tím. Phần II: THỰC HÀNH. Dạng 1. Bài tập về lập công thức phân tử (CTPT) dựa vào thành phần đốt cháy. Các bước thực hiện: - Xác định thành phần định tính: C, H, O, N; - Xác định thành phần định lượng: mC, mH, mO, mN; - Xác định phân tử khối; - Lập tỉ lệ để tìm CTPT của hợp chất hữu cơ. Ví dụ 1: Đốt cháy 9g một amin đơn chức X bằng oxi vừa đủ được b gam N 2; 17,6g CO2 và 12,6g H2O. a) CTPT của X là: A. C6H7N B. C3H9N C. C2H7N D. CH5N b) Tổng số đồng phân amin có thể có của X: A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 c) Giá trị của b là: A. 1,4g B. 2,8g C. 4,2g Gợi ý: - Thành phần định tính của X? amin đơn chức : C, H, N - Thành phần định lượng? mC,H,N D. 5,6g Bài giải: a) CTPT của X: Đặt CTPT của X là: CxHyN (x ≥ 1; y ≤ 2x + 3) nC  nCO2  17,6  0,4mol 44 n H  2n H 2O  2. - Lập tỉ lệ x : y nN  - Kết luận - Xác định số lượng C → viết đồng phân theo bậc amin: bậc 1, bậc 2 - Kết luận - Dựa vào số liệu câu a. 12,6  1,4mol 18 9  (0,4.12  1,4.1)  0,2mol 14 x : y = nC : n H = 0,4 : 1,4 =2:7 CTPT của X: C2H7N b) Tổng số đồng phân: CH3−CH2−NH2 CH3−NH−CH3 Có 2 đồng phân c) Tính b: (đáp án C) (đáp án A) b  m N 2  9  (0,4.12  1,4.1)  2,8 g hoặc: GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP b  m N 2  0,2.14  2,8 g (đáp án B) -13- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Ví dụ 2: Đốt cháy a gam một amin đơn chức X bằng oxi vừa đủ thu được 10,125g H 2O; 8,4 lít CO2 và 1,4 lít N2 (các thể tích khí đo ở đktc). a) Tìm CTPT của X b) Có bao nhiêu amin đồng phân ứng với CTPT trên? c) Tính a? Gợi ý: - Thành phần định tính của X amin đơn chức : C, H, N - Thành phần định lượng? mC,H,N Bài giải: a) CTPT của X Đặt CTPT của X là: CxHyN (x ≥ 1; y ≤ 2x + 3) nC  nCO2  8,4  0,375mol 22,4 n H  2.n H 2O  2. - Lập tỉ lệ x : y n N  2. 10,125  1,125mol 18 1,4  0,125mol 22,4 - Kết luận - Xác định số lượng C → viết đồng phân x : y = nC : n H = 0,375 : 1,125 theo bậc amin: bậc 1, bậc 2, bậc 3 =3:9 CTPT của X: C3H9N b) Viết công thức cấu tạo các đồng phân. C−C−C−NH2 ; C−C−NH2 ‫׀‬ C C−C−NH−C ; C−N−C - Dựa vào số liệu câu a. ‫׀‬ C c) Tính a. a = m C + mH + mN = 0,375.12 + 1,125.1 + 0,125.14 = 7,375g Bài tập vận dụng: 3. Đốt cháy hoàn toàn p gam amin X bằng một lượng không khí vừa đủ, thu được 12,6g H2O; 8,96 lít CO2 và 69,44 lít N2. Giả thiết không khí chỉ gồm O2 và N2, trong đó oxi chiếm 20% về thể tích (các khí đều đo ở đktc). Công thức phân tử của X là: A. CH3NH2 B. C2H5NH2 C. C3H7NH2 D. C4H9NH2 4. Đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 16,8 lít CO 2; 2,8 lít N2 (các khí đều đo ở đktc) và 20,25g H2O. Công thức phân tử của amin là: A. C3H9N B. C2H7N C. C3H7N D. C4H9N 5. Amin thơm đơn chức X cháy hết cho 30,8g CO 2 và 8,1g H2O (biết ni tơ không cháy). X có phân tử khối nhỏ hơn 120đ.v.C. Vậy CTPT và tổng số đồng phân amin thơm đơn chức có thể có của X là: A. C8H11N và 9 đồng phân B. C8H11N và 7 đồng phân C. C7H9N và 4 đồng phân D. C7H9N và 5 đồng phân GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -14- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ 6. 0,2mol amino axit X cháy (hết) hoàn toàn cho 0,6mol CO 2 và 0,1mol N2. X có tỉ khối hơi đối với etan là 2,967. Xác định CTCT đồng phân Y của X. Biết Y tác dụng với dung dịch NaOH khi đun nóng tạo ancol metylic. A. CH3−CH(NH2)−COOH B. H2N−CH=CH−COOH C. CH2NH2−COOCH3 D. H4N−OOC−COOCH3 7. Chất hữu cơ X (chứa C, H, O, N) lưỡng tính và tác dụng được với nước brom. Biết 1mol X cháy hết cho 67,2 lít CO2 và 11,2 lít N2 (các thể tích khí đều đo ở đktc). Tỉ khối của X so với không khí là 3,069. CTCT thu gọn của X là: A. CH3−CH(NH2)−COOH B. H2N−CH=CH−COOH C. CH2=C(NH2)−COOH D. CH2=CH−COONH4 8. Este A được điều chế từ amino axit B (chỉ chứa C, H, O, N) và ancol metylic. Tỉ khối hơi của A so với H2 là 44,5. Đốt cháy hoàn toàn 8,9g este A thu được 13,2g CO 2; 6,3g H2O và 1,12 lít N2. Xác định CTPT và CTCT của A và B. A. CH3−CH(NH2)−CH2−COOH và CH3−CH(NH2)−CH2−COOH B. H2N−CH2−COOCH3 và H2N−CH2−COOH C. H2N−CH2−CH2−COO−CH3 và H2N−CH2−CH2−COOH D. CH3−CH2−COONH4 và CH3−CH2−COOH 9. x mol amino axit X cháy hoàn toàn cho 2x mol CO 2và 0,5x (mol) khí N2. Công thức cấu tạo của X là công thức nào trong các công thức sau. A. H2N−CH2−COOH B. H2N(CH2)3−COOH C. H2N−CH2−CH2−COOH D. H2N−CH(COOH)2 10. Đốt cháy hoàn toàn m gam một α – amino axit X thu được 0,3 mol CO 2 và 0,35 mol H2O. Nếu biết a mol X phản ứng vừa đủ với a mol NaOH hay a mol HCl thì CTCT của X là: A. HOOC−CH(NH2)−COOH B. NH2−CH2−CH2−COOH C. CH3−CH(NH2)−COOH D. H2N−CH2−COOH Dạng 2. Bài tập về tính chất hóa học của hợp chất hữu cơ chứa ni tơ Các bước thực hiện: - Xác định tính chất của hợp chất trong đầu bài có (phản ứng gì?); - Viết phương trình hóa học – Cân bằng phương trình hóa học; - Xác định chất cần tìm (về lượng: khối lượng, thể tích, số mol,...); - Tính theo phương trình đã viết để tìm đáp số. Ví dụ 1: Cho lượng dư anilin phản ứng hoàn toàn với 100ml dung dịch H 2SO4 loãng 0,5M, thu được m gam muối. Giá trị của m là: A. 9,464g B. 14,2g C. 17,04g D. 21,3g Gợi ý: Bài giải: - Tính chất của anilin là gì? - Phản ứng với H2SO4 như thế nào? - Học sinh viết phương trình hóa học – Cân Phương trình hóa học: bằng phương trình; 2C6H5NH2 + H2SO4 → (C6H5NH3)2SO4 - Với lượng dư anilin thì phản ứng diễn ra 0,5.0,1 → 0,05 như thế nào? m( C H NH ) SO  284.0,05  14,2 g - Thay các giá trị vào để tính. - Kết luận 6 GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP 5 3 2 4 -15- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Gợi ý: Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Bài giải: (đáp án B) Ví dụ 2: Cần vừa đủ 150ml dung dịch HCl 1M để trung hòa 37,5g dung dịch amin đơn chức X, nồng độ 12,4%. Công thức phân tử của amin X là: A. CH5N B. C2H7N C. C3H7N D. C3H9N Gợi ý: Bài giải: - Amin đơn chức Đặt CTPT của X là: CxHyN Tính chất của amin → Viết phương trình (x ≥ 1; y ≤ 2x + 3) Phương trình hóa học: - Tính theo phương trình; CxHyN + HCl → CxHyNHCl 0,15mol 0,15.1mol 12,4.37,5 - Giá trị cần tìm có liên quan đến Mx ; m - Áp dụng công thức: M = n . mC x H y N  Mx  - Kết luận 100  4,65 g 4,65  31 0,15  12x + y + 14 = 31  x = 1 y=5 Vậy CTPT của X là: CH5N (đáp án A) Ví dụ 3: 0,01 mol một α – amino axit X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH dư thu được 1,11g muối natri. CTCT của X là: A. CH3−CH(NH2)−COOH B. H2N−CH2−COOH C. H2N−CH2−CH2−COOH D. CH3−CH2−CH2−CH(NH2)−COOH Gợi ý: Bài giải: - Amino axit X Phương trình có dạng: R(COOH)x - Viết phương trình hóa học Phương trình hóa học: R(COOH)x+xNaOH → R(COONa)x + xH2O - Tính theo phương trình; 0,01mol 0,01mol - Giá trị cần tìm có liên quan đến Mx ; m - Áp dụng công thức: M = n . - Kết luận 1,11 Mmuối = 0,01 = 111 (g/mol)  R + 67x = 111  x=1 R = 44  R có công thức là: H2N−CH−CH3 ‫׀‬ Vậy CTCT của X là: CH3−CH(NH2)−COOH (đáp án B) Bài tập vận dụng: 4. 8,9g một α – amino axit A tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 12,55g muối. CTCT của A là: A. H2N−CH2−COOH B. H2N−[CH2]2−COOH C. CH3−CH2−CH(NH2)−COOH D. CH3−CH(NH2)−COOH GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -16- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ 5. Cho 1mol amino axit X chứa a nhóm −COOH và b nhóm −NH2 tác dụng hết với dung dịch HCl thu được 169,5g muối. Cũng 1mol X tác dụng với dung dịch NaOH lại cho 177g muối. CTPT của X là: A. C3H7O4N B. C4H6N2O2 C. C4H7O4N D. C5H7O2N 6. Cho 0,01mol amino axit A tác dụng vừa đủ với 80ml dung dịch HCl 0,125M. Cô cạn dung dịch thu được 1,835g muối. Khối lượng phân tử của A là: A. 147 B. 97 C. 150 D. 120 7. Cho 0,1mol amino axit A phản ứng vừa đủ với 100ml dung dịch HCl 2M. Mặt khác 18g A cũng phản ứng vừa đủ với 200ml dung dịch HCl trên. A có khối lượng phân tử là: A. 120 B. 90 C. 60 D. 80 8. A là một amino axit có khối lượng phân tử là 147. Biết 1 mol A tác dụng vừa đủ với 1mol HCl 0,5M; 0,5mol A tác dụng vừa đủ với 1mol NaOH. Công thức phân tử của A là: A. C5H9NO4 B. C4H7N2O4 C. C5H15NO3 D. C8H5NO2 9. 17,7g một ankyl amin tác dụng với dung dịch FeCl 3 dư thu được 10,7g kết tủa. Công thức của ankyl amin là: A. C2H5NH2 B. C4H9NH2 C. C3H9N D. CH5N 10. Trong phân tử amino axit X có 1 nhóm amino và 1 nhóm cacboxyl. Cho 15g X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 19,4g muối khan. Công thức của X là: A. H2NC3H6COOH B. H2NCH2COOH C. H2NC2H4COOH D. H2NC4H8COOH Dạng 3. Bài tập tìm công thức hợp chất hữu cơ dựa vào hàm lượng % nguyên tố Các bước thực hiện: - Xác định tính thành phần định tính (chứa nguyên tố nào? C, H, O, N); - Xác định thành phần định lượng: mC, mH, mO, mN hoặc %C, %H, %O, %N; - Phân tử khối (nếu có); - Lập tỉ lệ, tìm công thức đơn giản nhất. Ví dụ 1: Một α - amino axit X có phần trăm khối lượng các nguyên tố C, H, N lần lượt là 40,45%, 7,86%, 15,73%, còn lại là oxi. X có CTPT trùng với CTĐGN. Tìm CTCT và tên của X: Gợi ý: Bài giải: - Thành phần định tính của X; CTPT của X: CxHyOzNt - Thành phần định lượng; %O = 100-(40,45+7,86+15,73) = 35,96 40,45 7,86 35,96 15,73 - Lập tỉ lệ để thiết lập CTĐGN; : : : 1 16 14 x : y : z : t = 12 = 3,37 : 7,86 : 2,24 : 1,12 = 3 : 7 : 2 : 1  CTPT của X là: C3H7O2N Tên gọi: Ví dụ 2: Một amin đơn chức có %N = 19,178 về khối lượng. CTPT của amin là: A. C2H5N B. C2H7N C. C4H11N D. C4H9N Gợi ý: Bài giải: - Thành phần định tính: C, H, N; CTPT của amin: CxHyN amin đơn chức (x ≥ 1, y ≤ 2x + 3) - Vì CTPT trùng với CTĐGN GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -17- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Gợi ý: - Thành phần định lượng; Bài giải: 14 14 14.100  Mx    73 M % N 19 , 178 x %N = 12x + y + 14 = 73 - Dựa vào phương trình trên, lập biểu thức  12x + y = 59  x = 4 để tính x, y y = 11 CTPT amin: C4H11N - Thay giá trị x, y vào CTPT trên ta được: Ví dụ 3: Một amino axit A có 40,4%C; 7,9%H; 15,7%N và 36%O; M A = 89. Tìm CTPT của A. Gợi ý: Bài giải: - Thành phần định tính: C, H, O, N; CTPT của A: CxHyOzNt - Thành phần định lượng (đã có đủ thành phần % các nguyên tố của hợp chất hữu cơ); 12 x y 16 z 14t 89 - Lập tỉ lệ về % các nguyên tố     - Dựa vào tỉ số, tính x, y, z, t 40,4 7,9 36 15,7 100  x=3 - Thay giá trị x, y, z, t vào CTPT trên ta được: y=7 z=2 t=1 CTPT của A: C3H7O2N Bài tập vận dụng: 4. Nilon – 6, loại tơ nilon phổ biến nhất có 63,68% C; 9,8%H ; 14,14%O ; 12,38%N. Xác định CTĐGN của nilon – 6? 5. Kết quả phân tích các nguyên tố trong nicotin như sau: C(74%); H(8,65%); N(17,35%). Xác định CTĐGN, CTPT của nicotin, biết nicotin có phân tử khối là 162 (g/mol). 6. Công thức phân tử nào của amin X dưới đây là đúng, nếu biết hàm lượng %N là 15,05 về khối lượng? A. C6H7N B. C4H9N C. C2H7N D. CH5N 7. Amphetamin, một loại chất gây nghiện chứa 80% khối lượng cacbon. Biết khối lượng mol phân tử của Amphetamin < 250g/mol. CTPT của hợp chất trên là. A. C8H12N B. C9H13N C. C8H12N2 D. C18H26N2 8. Chất hữu cơ X có chứa 15,7303%N; 35,9551%O về khối lượng và còn các nguyên tố C, H. Biết X lưỡng tính và khi tác dụng với dung dịch HCl chỉ xảy ra một phản ứng. Công thức cấu tạo thu gọn của X là: A. H2N−COO−CH2−CH3 B. H2N−CH2−CH(CH3)−COOH C. H2N−CH2−CH2−COOH D. H2N−CH2−COOCH3 9. Chất X có thành phần % khối lượng các nguyên tố C, H, O, N lần lượt là 32%; 6,67%; 42,66%; 18,67%. Tỉ khối hơi của X so với không khí nhỏ hơn 3. X vừa tác dụng với dung dịch NaOH vừa tác dụng với dung dịch HCl. CTCT của X là: A. CH3−CH(NH2)−COOH B. H2N−[CH2]2−COOH C. H2N−CH2−COOH D. H2N−[CH2]3−COOH 10. Hợp chất X có CTPT trùng với CTĐGN; X vừa tác dụng với dung dịch axit vừa tác dụng với dung dịch kiềm thích hợp. Trong phân tử X, thành phần phần trăm khối lượng các GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -18- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ nguyên tố C, H, N lần lượt bằng 46,6%; 8,74%; 13,6%; còn lại là oxi. Khi cho 5,15g X phản ứng hoàn toàn với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ thu được 4,85g muối khan. Công thức cấu tạo của X là: A. H2N−CH2−COO−CH2−CH3 B. H2N−CH2−CH2−COOCH3 C. H2N−CH2−CH2−CH2−COOH D. CH3−CH2−COONH4 Dạng 4. Hỗn hợp 2 chất đồng đẳng và một số bài toán có liên quan đến hiệu suất phản ứng. Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 amin no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng n :n  11 : 23 đẳng thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó CO H O . Phần trăm khối lượng mỗi amin trong X là: A. 53,45%; 46,55% B. 62,5%; 37,5% C. 25%; 75% D. 50%; 50% Gợi ý: Bài giải: C H N - Amin no, đơn chức, kế tiếp nhau; X: n 2 n 3 (đặt điều kiện) 2 - Viết phương trình phản ứng cháy; 2 (n  n  m ; m  n 1)  6n  3   2n  3  1 O2  nCO2   H 2O  N 2 C n H 2 n 3 N      2  4   2  - Dùng dữ liệu của đề bài và phản ứng cháy, tính giá trị n n nCO2 - Dựa vào điều kiện trên xác định CTPT 2 amin - Áp dụng công thức tính: n nC  1,375 nhh  x, y - Tính % theo khối lượng; n H 2O  2n  3 2 n 11  2n  3 23 2  n  1,375 CTPT 2 amin là: CH5N C2H7N n (x mol) (y mol) x  2y x 5  1,375    x  5; y  3 x y y 3 - Kết luận: 31,5.100  53,45% %CH5N = 31,5  45,3 %C2H7N = 100-53,45 = 46,55% (đáp án A) Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 amin no, đơn chức X, Y thu được 3,36 lít CO 2 (đktc) và 5,4g H2O. Công thức có thể có của X, Y là: A. CH5N và C2H7N B. C2H7N và C3H9N C. C3H9N và C4H11N D. C5H13N và C6H15N Gợi ý: Bài giải: C H N - Amin no, đơn chức, kế tiếp nhau; X: n 2 n 3 (đặt điều kiện) GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -19- TRƯỜNG THPT VĨNH CỬU *** Gợi ý: - Viết phương trình phản ứng cháy; - Dùng dữ liệu của đề bài và phản ứng cháy, tính giá trị n - Dựa vào điều kiện trên xác định CTPT 2 amin - Kết luận: Phân dạng bài toán hóa học về hợp chất hữu cơ có chứa ni tơ Bài giải: (n  n  m )  6n  3   2n  3  1 O2  nCO2   H 2O  N 2 C n H 2 n 3 N      2  4   2  2n  3 2 n 3,36  0,15 22,4 5,4  0,3 18 mol 2n  3  0,3. n = 0,15. 2  n = 1,5 Vậy CT của 2 amin là: CH5N và C2H7N (đáp án A) Bài tập vận dụng: 3. Cho m gam hỗn hợp 2 amin no, đơn chức là đồng đẳng liên tiếp. Đốt cháy hết cho CO 2 và H2O với tỉ lệ mol tương ứng 1 : 2. Thành phần phần trăm theo số mol trong hỗn hợp 2 amin là. A. 33,33% và 66,67% B. 50% và 50% C. 40% và 60% D. 30% và 70% 4. Cho 2,28g hỗn hợp 2 amin no, đơn chức, mạch hở X, Y là đồng đẳng liên tiếp, tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu được 4,47g muối. Công thức hợp lý của X, Y là. A. C2H5NH2 và (CH3)3N B. C2H5NH2 và C3H7NH2 C. CH3−NH−CH3 và CH3−NH−C2H5 D. CH3NH2 và C2H5NH2 5. Cho 20g hỗn hợp gồm 3 amin đơn cức, no, đồng đẳng liên tiếp nhau tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch HCl 0,5M. Cô cạn dung dịch thu được 25,84g hỗn hợp muối. a) Giá trị đúng của V (ml) là: A. 32ml B. 100ml C. 160ml D. 320ml b) Nếu 3 amin trên được trộn theo tỉ lệ số mol 1 : 10 : 5 theo thứ tự phân tử khối tăng dần, thì CTPT tương ứng của chúng là: A. CH5N; C2H7N; C3H9N B. C2H7N; C3H9N; C4H11N C. C3H9N; C4H11N; C5H13N D. C3H7N; C4H9N; C5H11N 6. Cho 9,1g hỗn hợp X gồm 3 amin đơn chức, đồng đẳng liên tiếp nhau X 1, X2, X3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư rồi cô cạn dung dịch thu được 14,21g muối khan. Nếu biết trong X tỉ lệ số mol X1, X2, X3 theo thứ tự lần lượt là 1 : 2 : 4 thì công thức của X 1, X2, X3 lần lượt là: A. C3H9N; C4H11N; C5H13N B. C3H7N; C4H9N; C5H11N C. C2H7N; C3H9N; C4H11N D. CH5N; C2H7N; C3H9N 7. Cho 0,5 tấn benzen phản ứng với hỗn hợp gồm HNO 3 đặc và H2SO4 đặc. Lượng nitro benzen tạo thành được khử thành m tấn anilin. Biết hiệu suất của 2 phản ứng thuộc quá trình điều chế đều là 78%, thì giá trị của m là: A. 0,3628 tấn B. 0,465 tấn C. 0,596 tấn D. 0,615 tấn GV thực hiện: VÕ THỊ HIỆP -20-