Tài liệu Skkn phương pháp giải nhanh bài tập về hiđrocacbon

Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon MỤC LỤC A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..................................................................................Trang 1 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ.................................................................................Trang 3 1. Cơ sở lý luận của đề tài...................................................................................Trang 3 2. Thực trạng của đề tài.......................................................................................Trang 3 3.Các biện pháp tổ chức thực hiện.......................................................................Trang 4 3.1.Kinh nghiệm 1: Dựa vào phản ứng đốt cháy.................................................Trang 4 3.2. Kinh nghiệm 2: Dựa vào phản ứng đề hidro hóa và phản ứng crackinh ankan .............................Trang 6 3.3. Kinh nghiệm 3 : Dựa vào phản ứng cộng H2 vào Hidrocacbon chưa no…....................................Trang 8 3.4. Kinh nghiêm 4: Áp dụng bảo toàn số mol liên kết π với bài tập cộng Hidro, Brom vào Hidrocacbon chưa no..............................................................................................................Trang 11 4. Bài tập vận dụng............................................................................................Trang 14 5.Thực nghiệm sư phạm....................................................................................Trang 16 C. KẾT LUẬN..................................................................................................Trang 17 Tài liệu tham khảo.............................................................................................Trang 18 Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 0 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon A-LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Hóa học là sự kết hợp giữa thực nghiệm với lí thuyết . Để học được hóa học, học sinh phải nghiên cứu thông tin, quan sát mô hình, thí nghiệm, thực hành…mới có thể nắm vững kiến thức, phát triển tư duy, rèn luyện kĩ năng làm việc có khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề liên quan, trong đó biết cách giải bài tập trắc nghiệm là một vấn đề hết sức quan trọng. Thông qua việc giải bài tập giúp học sinh hình thành, rèn luyện, củng cố kiến thức đã học một cách có hệ thống, đồng thời phân loại được các dạng bài tập, các dạng toán hóa học. Từ đó, vận dụng những phương pháp giải nhanh để có câu trả lời nhanh chóng, chính xác. Trong nội dung hóa học ở trường THPT, phần hóa học hữu cơ là một phần rất quan trọng, chiếm một nửa số lượng trong các đề thi đại học. Phần này bắt đầu từ học kì hai lớp 11 học sinh mới được học và tìm hiểu sâu. Do đó trong quá trình học, học sinh thường cảm thấy khó khi học hóa hữu cơ cũng như còn rất lúng túng khi giải quyết các bài tập hữu cơ. Trong quá trình dạy học môn Hóa học, bản thân tôi nhận thấy rằng: khả năng giải toán Hóa học của các em học sinh còn hạn chế, đặc biệt là giải toán Hóa học hữu cơ vì phản ứng trong hoá học hữu cơ thường xảy ra không hoàn toàn. Khi giải các bài tập dạng này học sinh thường gặp những khó khăn về việc xác định các chất trong hỗn hợp sản phẩm dẫn đến thường giải rất dài dòng, nặng nề về mặt toán học, thậm chí không giải được vì quá nhiều ẩn số. Nguyên nhân là học sinh chưa có phương pháp giải hợp lý. Trong hóa học hữu cơ, phần hiđrocacbon là nội dung các em được học đầu tiên. Xuất phát từ thực tiễn phần nhiều học sinh còn “sợ” học hóa hữu cơ tôi mạnh dạn đưa ra đề tài “ Phương pháp giải nhanh bài tập về hiđrocacbon”. Tôi viết đề tài này dựa trên những kinh nghiệm tích lũy được trong quá trình dạy học với mục đích giúp các em ngay từ đầu có cái nhìn dễ hiểu hơn về hóa học hữu cơ. Cũng như góp phần giúp các em phát triển tư duy, rèn trí thông minh, đặc biệt năng lực tư duy linh hoạt, nhanh nhẹn, kỉ năng và kỉ thuật để giải nhanh bài tập trắc nghiệm Hóa học. Chính điều đó giúp tôi hoàn thành sáng kiến này. Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 1 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon 2. Nhiệm vụ của đề tài Nghiên cứu phương pháp giảng dạy để giúp học sinh rèn luyện tư duy, khả năng giải bài tập hữu cơ nhanh, chính xác, nhằm nâng cao chất lượng bộ môn Hóa học. 3. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu này áp dụng giảng dạy cho học sinh khối 11 của trường THCS&THPT Hà Trung. - Các dạng bài tập về chương Hidrocacbon trong các đề thi tuyển sinh đại học-cao đẳng trong các năm vừa qua. 4. Phương pháp nghiên cứu 1. Nghiên cứu lí thuyết Nghiên cứu sách giao khoa, sách bài tập hóa học phổ thông, sách tham khảo. 2. Tổng kết kinh nghiệm và thủ thuật giải bài tập hóa học. 3. Trao đổi với đồng nghiệp trong quá trình nghiên cứu. Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 2 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Cơ sở lý luận của đề tài. Trong thời gian qua các phương pháp giải nhanh các bài toán hoá học không ngừng phát triển để phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm khách quan do Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đưa ra và để không ngừng phát triển tư duy hoá học cho học sinh. Yêu cầu mới đòi hỏi giáo viên phải hiểu thấu đáo các phương pháp, các thủ thuật giải nhanh và học sinh phải dần hoàn thiện kĩ năng sử dụng các phương pháp đó. Mỗi bài toán hoá học có thể giải bằng nhiều cách khác nhau nhưng quan trọng là phải nắm bắt được phương pháp nào là tối ưu cho bài toán đó. Ví dụ như với dạng toán đốt cháy Hidrocacbon thay vì phải viết phương trình hóa học, đặt ẩn để giải thì chúng ta chỉ cấn nắm được mối tương quan giữa số mol của CO2 và H2O, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, và định luật bảo toàn khối lượng thì có thể giải bài toán rất nhẹ nhàng. Với dạng toán đề hidro hóa và phản ứng crackinh ankan, thông thường với dạng toán này học sinh sẽ rất rối khi đọc đề, và phải viết rất nhiều phản ứng. Nhưng cái cốt lõi mà học sinh cần nắm ở đây đó là sự tăng thể tích, số mol chất khí, kết hợp với sử dụng định luật bảo toàn khối lượng thì bài toán sẽ đơn giản hơn nhiều. Với dạng toán cộng H2 và Br2 vào Hidrocacbon không no, ban đầu khi đọc bài tập dạng này, ta nghĩ đến việc viết phương trình phản ứng, xác định số mol các chất sau phản ứng với hiđro để từ đó xác định số mol brom phản ứng với hỗn hợp sản phẩm. Khi đó chúng ta sẽ lúng túng trong việc xác định sản phẩm cũng như lập cách giải. Trong khi đó thực tế của cả quá trình là thực hiện phản ứng no hóa hiđrocacbon hay nói cách khác là phá vỡ hết các liên kết  trong hiđrocacbon. Do đó, chúng ta chỉ cần quan tâm đến số mol  trong hiđrocacbon để từ đó giải quyết vấn đề bài toán yêu cầu. Và trong đề tài sáng kiến kinh nghiệm này chúng ta cùng đưa ra phương pháp để giải quyết các vấn đề trên. 2. Thực trạng của đề tài. Với xu thế “ đổi mới phương pháp dạy học”, hình thức trắc nghiệm khách quan đã được đưa vào thay thế hình thức thi tự luận trong một số môn học, trong đó có môn Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 3 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Hóa học. Với hình thức thi trắc nghiệm, trong một khoảng thời gian ngắn học sinh phải giải quyết được một lượng khá lớn các câu hỏi, bài tập. Điều này không những yêu cầu học sinh phải nắm vững, hiểu rõ kiến thức mà còn phải thành thạo trong kĩ năng giải bài tập và đặc biệt là có phương pháp giải giải bài tập hợp lí. Thực tế cho thấy nhiều học sinh nhiều học sinh có kiến thức vững vàng nhưng trong kì thi vẫn không giải quyết hết các yêu cầu của đề ra, lí do chủ yếu là do các em giải bài tập theo cách truyền thống, việc này làm mất nhiều thời gian nên không tạo được hiệu quả cao trong việc làm bài thi trắc nghiệm. 3. Các biện pháp tổ chức thực hiện. 3.1. Kinh nghiệm 1: Dựa vào phản ứng đốt cháy Nhận xét: * Khi làm bài tập đốt cháy hiđrocacbon chúng ta cần chú ý đến tỉ lệ số nguyên tử hiđro và cacbon trong các phân tử cũng như chú ý đến tỉ lệ số mol H 2O và CO2 để xác định loại hiđrocacbon. Ta có: n H-C = n CO2 - n H 2O k-1 ( k: là số liên kết  trong phân tử H-C ) + Ankan: n H2O > n CO2 ; n ankan = n H 2O - n CO 2 + Anken : n CO2 = n H2O + Ankin hoặc ankadien: n CO2 > n H2O ; n ankin,ankadien = n CO2 - n H 2O * Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 2 H-C mạch hở. + Nếu n H 2O > n CO2 thì hỗn hợp có ankan. + Nếu n CO2 > n H2O thì hỗn hợp có ankin hoặc ankadien. + Nếu n CO2 = n H 2O → 2 anken → ankan, ankin trong đó nankan= nankin * Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp ankan và anken thì n ankan = n H 2O - n CO 2 * Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp ankin và anken thì n ankin = n CO2 - n H 2O * Các công thức cần nhớ khi tính toán: Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 4 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon - Số Cacbon = mCO2  mH 2O n CO2 ; Số cacbon � n H-C 62.n H-C ( Công thức này có thể áp dụng với các hợp chất hữu cơ) - Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố oxi: nO  2 2nCO2  nH 2O 2 - Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mH C  mC (CO2 )  mH ( H 2O ) Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm C 2H2 và H-C X thu được 2(l) CO 2 và 2(l) hơi H2O (cùng đk). Xác định CTPT của X ? [TSĐH KB-2008] A. CH4. B. C2H4 C. C2H6 D. C3H6 HD: VCO2 = VH 2O � hỗn hợp gồm 1 ankin( C2H2) và 1 ankan Ta có số C trung bình C = VCO2 Vhh = 2 = 2 � C2H2 và X: C2H6 1 Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm: CH 4, C2H4, C2H6, C3H8 thu được 6,16 gam CO2 và 4,14 gam H2O. Số mol C2H4 trong hỗn hợp trên là: A. 0,08 mol. B. 0,09 mol. C. 0,01 mol. D. 0,02 mol. HD: Trong bài này ta nhận thấy C2H4 là anken, còn lại là ankan Số mol hỗn hợp = 0,1 mol n ankan = n H 2O - n CO2 = 4,14:18 - 6,16:44 = 0,09 mol nC2H4 = 0,1 – 0,09 = 0,01 mol Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 1 ankan và 1 anken, tỉ khối của X so với khí Hidro là 11,25. Đốt cháy hoàn toàn 4,48(l) X thu được 6,72 (l) CO 2. Biết tất cả các khí đều đo ở đktc. Xác định CTPT của X? A. CH4 và C4H8 B. C2H6 và C2H4 C. CH4 và C2H4 D. CH4 và C3H6 HD: nX = 0,2 mol ; nCO2 = 0,3 mol Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 5 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon mX  11, 25 �2 �0, 2  4,5 g mC = 0,3 x 12 = 3,6 g � mH = 4,5 - 3,6 = 0,9 g � nH2O = 0.45 mol Vì hỗn hợp X gồm 1 ankan và anken nên: nankan= 0,45 - 0,3 = 0,15 mol � nanken= 0,2-0,15 = 0,05 mol. _ Số C  nCO2 nX  0,3  1,5 � hỗn hợp X có CH4 0,2 Đặt CTPT anken: CnH2n n 0,3  0,15 3 0,05 Vậy anken là: C3H6 Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol 1 ankin X , sau phản ứng thu được 25,2 gam hỗn hợp CO2 và H2O. Xác định CTPT của ankin? A. C2H2 B. C3H4 C. C4H6 D. C5H8 HD: Áp dụng công thức tính nhanh mCO  mH 2O 25, 2   2, 7 �3 Số cacbon � 2 62 �0,15 62.n H-C Vậy CTPT của X là: C3H4 3.2. Kinh nghiệm 2 : Phản ứng đề hidro hóa và crackinh ankan Nhận xét: A : C n H 2 n2 C m H 2 m 2    B C q H 2 q  H 2 crackinh * Sau phản ứng thì thể tích, số mol chất khí tăng. * Gọi n1 , m1 là số mol và khối lượng ankan ban đầu; n 2, m2 là số mol và khối lượng hỗn hợp khí sau phản ứng thì: + nanken= n2 - n1 + nankan phản ứng= n2 - n1 (với phản ứng crackinh chỉ tạo ra 1 ankan và 1 anken) Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 6 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon + nH2 = n2 - n1 ( với phản ứng đề hidro hóa) _ Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m1 = m2 � n1× M1 = n 2× M 2 - Hiệu suất phản ứng H= n M � 1 = _2 n2 M1 n 2 - n1 n M1 = 2 -1= - 1 (áp dụng cho trường hợp n1 n1 M2 crackinh ankan chỉ tạo ra 1 ankan và 1 anken). Lưu ý: Với trường hợp crakinh ankan thu được 1 anken và 1 ankan mới, sau đó ankan mới tiếp tục crackinh thì không áp dụng công thức nankan phản ứng= n2 - n1 * Lượng CO2 và H2O thoát ra khí đốt cháy A bằng lượng CO 2 và H2O thoát ra khi đốt cháy B Ví dụ 1: Khi crakinh hoàn toàn 1 thể tích ankan X thu được 3 thể tích hỗn hợp Y, các thể tích khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Biết d Y/H  12 , xác định CTPT của 2 ankan? [ TSĐH KA 2008] A. C6H14 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12 HD: Ta có: VX n M = X = Y � M X = 3 × 24 = 72 VY nY MX Vậy CTPT của X là: C5H12 Ví dụ 2: Cho Butan qua xúc tác ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp X gồm C 4H10, C4H8, C4H6 và H2. Tỉ khối của X so với Butan là 0,4. Nếu cho 0,6 mol X vào dung dịch Brom dư thì số mol Brom tối đa phản ứng là? [TSĐH KB 2011] A. 0,48 mol B. 0,24 mol C. 0,36 mol D. 0,6 mol HD: MX = 0,4 x 58= 23,2 Mbutan= 58 Ta có: n butan MX 23,2 = = = 0,4 � n Butan = 0,4 × 0,6 = 0,24 mol nX M butan 58 � n H2 = n Br2 = 0,6 - 0,24 = 0,36 mol Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 7 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Ví dụ 3: Crakinh 560 (l) C4H10 thu được 1036 (l) hỗn hợp gồm nhiều H-C khác nhau. Các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Tính Hiệu suất phản ứng crackinh? A. 75% B. 80% C. 85% D. 90% HD: Áp dụng công thức tính nhanh H n2  n1 n2 1036  1   1  0,85  85% n1 n1 560 Ví dụ 4: Crakinh 22,4 (l) C4H10 ở đktc thu được hỗn hợp Y gồm các H-C. Đốt cháy hoàn toàn Y thu được x(g) CO2 và y(g) H2O. Tính giá trị x,y? A. 176 và 180 B. 44 và 18 C. 44 và 72 D. 176 và 90 HD: Đốt cháy hỗn hợp Y chính là đốt cháy C4H10 t0 2 C4 H10 +13 O 2 � 8 CO 2 +10 H 2O n C4H10 =1 mol � mCO2  x  1 �4 �44  176 g � m H 2O  y  1 �5 �18  90 g 3.3. Kinh nghiệm 3: Cộng H2 vào Hidrocacbon không no Nhận xét: Trong phản ứng cộng Hidro vào các hiđrocacbon không no ta thấy tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng là không đổi, số mol các nguyên tố không đổi, chỉ thay đổi về số mol hỗn hợp và khối lượng mol trung bình. Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 8 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon  C n H 2 n 2 CnH2n Ni,to  A    BCnH2n (du)  H2  H (du) 2 CnH2n + H2 o  Ni, t  CnH2n + 2 Cn H 2n (anken) A  Cn H 2n 2 (ankin) Ni,to Cn H 2n2 (ankan)    B  Cn H 2n 2du  H2 H 2 du CnH2n-2 + 2H2dư  CnH2n+2 + nH2(pư) = n A - nB _ _ + Theo ĐLBTKL : m = m � n ×M A = n ×M B A B A B _ MA _ MB = nB nA + Theo ĐLBT nguyên tố: khối lượng C và H trong A và B bằng nhau. Do đó đốt cháy hỗn hợp B cũng là đốt cháy hỗn hợp A. Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm C2H4, C3H6 và H2. Cho 3,36 lit hỗn hợp A qua bình đựng Ni nung nóng thu được hỗn hợp B (các pư xảy ra hoàn toàn). Đốt cháy hỗn hợp B thu được 5,6 lit CO2 ở đktc và 5,4 g nước. Thành phần phần trăm theo thể tích của H 2 trong hỗn hợp A là: A. 15% B. 33,33% HD: nA = 0,15 mol, Nguyễn Thị Phương Ly C. 50% nH2O = 0,3 mol, D. 75% nCO2 = 0,3 mol Trường THCS&THPT Hà Trung 9 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta thấy lượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt A hay B đều bằng nhau. Khi đốt C2H4, C3H6 thì n H 2O = n CO2 Độ chênh lệch số mol CO2 và H2O chính là số mol H2O sinh ra khi đốt H2 Vậy: n H 2 = n H2O - n CO2 = 0,3 - 0,25 = 0,05 mol %VH 2 = 0,05 ×100 = 33,33% 0,15 Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm H2, C2H4 và C3H6 có tỉ khối so với H2 là 9,25. Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn một ít bột Ni. Đun nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Tổng số mol H2 đã phản ứng là? [TSĐH KA 2013] A. 0,070 mol B. 0,015 mol C. 0,075 mol D. 0,050 mol HD: Ta có M X n Y 9,25×2 = = = 0,925 M Y n X 10×2 � n Y = 0,925×1= 0,925 mol Số mol H2 phản ứng là: n H2 = 1- 0,925 = 0,075 mol Ví dụ 3: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C 2H2 và 0,03 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni), thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau khi kết thúc các phản ứng, khối lượng bình tăng m gam và có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra. Tỉ khối của Z so với H2 là 10,08. Giá trị của m là?[TSĐH KA 2010] A. 0,585. B. 0,620. C. 0,205. D. 0,328. HD: Theo định luật bảo toàn khối lượng mY = mX = 0,02. 26 + 0,03.2 = 0,58g nZ = 0,28: 22,4 = 0,0125 mol Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 10 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon ` M Z 10,08 2 20,16    mZ 0,0125 20,16 0,252g Khối lượng bình tăng chính là khối lượng hiđrocacbon bị giữ lại m = mY – mZ = 0,58 – 0,252 = 0,328 g Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol. Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C 2H4, C2H6, C2H2 và H2. Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H 2 là 8. Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là: A. 33,6 lít. HD: B. 22,4 lít. C. 26,88 lít. D. 44,8 lít. mY = Khối lượng khí pư với Br2 + khối lượng khí thoát ra m Y = 10,8 + 4,48 × 8 × 2 = 14 g 22,4 Theo định luật bảo toàn khối lượng mY = mX =14g Gọi số mol mỗi chất trong X là a: 26a + 2a = 14 → a = 0,5 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố C và H. Số mol O 2 dùng để đốt Y cũng bằng số mol O2 dùng để đốt X: t0 C + O2 � CO2 t0 4H + O2 � 2H2O 1 4 1 4 nO2 = n C + n H = 0,5 × 2 + (0,5 × 2 + 0,5 × 2) = 1,5 mol VO2 = 1,5 × 22,4 = 33,6(l) 3.4. Kinh nghiêm 4: Áp dụng bảo toàn số mol liên kết π với bài tập cộng Hidro, Brom vào Hidrocacbon chưa no. Tính chất cơ bản của hiđrocabon không no là tham gia phản cộng để phá vỡ liên kết pi. Đối với hiđrocacbon mạch hở số liên kết π được tính theo công thức: CxHy: Số liên kết π = Nguyễn Thị Phương Ly 2x  2  y 2 Trường THCS&THPT Hà Trung 11 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Ta xem số mol liên kết π được tính bằng = số mol phân tử  số liên kết π VD: Có a mol CnH2n+2-2k thì số mol liên kết π = a.k Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay halogen thì: CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Số liên kết π = k) CnH2n+2-2k + kBr2 → CnH2n+2-2k Br2k Ta thấy số mol liên kết π bằng số mol H 2 hay Br2 phản ứng. Dựa vào điều này ta có thể giải quyết nhiều bài toán một cách nhanh chóng. Phương pháp này thường áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng H 2 sau đó cộng brom. n π = n H 2 + n Br2 Khi đó Ví dụ 1 : Hỗn hợp X gồm 0,1mol axetilen, 0,2 mol etylen và 0,3 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 2 bằng 11. Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch. Tính a? [TSĐH KA 2014] A. 0,1 B. 0,3 C. 0,4 D. 0,2 HD: Ta có nX = 0,6 mol ; mX = 8,8 gam MY = 22 � n Y = 8,8:22 = 0,4 mol Số mol hỗn hợp giảm là số mol H2 phản ứng = 0,6 – 0,4 = 0,2 mol n π = n H2 + n Br2 = 0,1×3 + 0,2 = 0,5 mol � n Br2 = 0,5 - 0,3 = 0,2 mol Ví dụ 2 : Trong một bình kín chứa 0,35 mol C 2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H 2 bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br 2 trong dung dịch? [TSĐH KA 2013] A. 0,20 mol. B. 0,15 mol. C. 0,25 mol. D. 0,10 mol. HD : Số mol hỗn hợp ban đầu = 0,35 + 0,65 = 1 mol Khối lượng hỗn hợp ban đầu = 0,35. 26 + 0,65.2 = 10,4 gam Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 12 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Số mol liên kết π = 0,35.2=0,7 mol Số mol X = 10,4 = 0,65 mol 2×8 → số mol giảm = số mol H2 phản ứng = 0,35 mol Số mol C2H2 dư = n Ag C 0,05mol 2 2 Số mol liên kết π trong Y = n π - n H 2 - 2 n C2H 2 du Vậy số mol Br2 pư với Y = nπ - n H2 - 2n C2H2du = 0,7 - 0,35 - 0,05.2 = 0,25 mol Ví dụ 3 : Một bình kín chỉ chứa các chất sau: axetilen (0,5 mol), vinylaxetilen (0,4 mol), hidro (0,65 mol), và một ít bột Niken. Nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 19,5. Khí X phản ứng vừa đủ với 0,7 mol AgNO3 trong NH3 thu được m gam kết tủa và 10,08 lít hỗn hợp khí Y (điều kiện tiêu chuẩn). Khí Y phản ứng tối đa với 0,55 mol brom trong dung dịch. Giá trị của m là? [TSĐH KB 2014] A. 76,1. B. 92,0. C. 75,9. D. 91,8. HD: Khối lượng hỗn hợp ban đầu: mC2H2 + m C4H4 + m H2 = 0,5 × 26 + 0,4 × 52 + 0,65 × 2 = 35,1 gam nX = 35,1 :39 = 0,9 mol nH2(pư) = (0,5 + 0,4 + 0,65) – 0,9 = 0,65 mol → H2 hết Các chất tác dụng với AgNO3/NH3 là : C2H2 dư : a mol C4H4 dư : b mol C 4 H6 : a + b+ c = 0,9 – 0,45 = 0,45(1) c mol Áp dụng bảo toàn mol π ta có: 2a + 3b + 2c = n π(hh ban đầu) – nBr2 – nH2 = 0,5 x 2 + 0,4 x3 – 0,55-0,65 =1 → 3a + 3b + 2c = 1 (2) n AgNO3 = 0,7 mol � 2a + b + c = 0,7 (3) Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 13 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon a + b + c = 0,45 a = 0,25 � � � � 2a + b + c = 0,7 � � b = 0,1 � � 2a + 3b + 2c = 1 � c = 0,1 � � m= mC2Ag 2 + mCAg�C-CH=CH 2 + mCAg �C-CH2 -CH3 = 0,25×240 + 159×0,1 + 161×0,1= 92 gam Ví dụ 4: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 và 0,3 mol ankin X. Nung A một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp B có tỉ khối so với H 2 bằng 16,25. Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là 32 gam. X là ? A. axetilen . B. propilen. C. propin. D. but – 1 – in. HD: Gọi CTTQ của X là C2H2n-2 , n 2 nguyên Ta có mB = mA = 2.0,5 + 0,3.(14n - 2) = 0,4 + 4,2n và nBr 2 = 32:160 = 0,2 mol nH 2 p.ư =0,3.2 – 0,2 = 0,4 mol (vì ankin có 2 liên kết  )  nB = 0,5 + 0,3 – 0,4 = 0,4 mol  mB = 0,4.2.16,25 = 0,4 + 4,2n  n = 3 Vậy CTPT của X là C3H4 , tên gọi của X là propin. 4. CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 1 ankan và 1 anken. Cho sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P2O5 dư và bình 2 đựng KOH rắn, dư thấy bình 1 tăng 4,14g, bình 2 tăng 6,16g. Số mol ankan có trong hỗn hợp là: A. 0,06 B. 0,09 C. 0,03 D. 0,045 Câu 2. Crackinh butan thu được 25 lit hỗn hợp A gồm 5 hiđrocacbon. Cho hỗn hợp A qua dd nước brom dư thu được 15 lit khí bay ra khỏi bình. Hiệu suất phản ứng crackinh là: A. 40% B. 50% Nguyễn Thị Phương Ly C. 60% D. 66,67% Trường THCS&THPT Hà Trung 14 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Câu 3: Khi tiến hành crakinh 22,4 lít khí C 4H10 (đktc) thu được hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư. Đốt cháy hoàn toàn A thu được x gam CO 2 và y gam H2O. Giá trị của x và y tương ứng là: A. 176 và 180. B. 44 và 18. C. 44 và 72. D. 176 và 90. Câu 4: Crakinh n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại 20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x mol CO2. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là A. 57,14%. B. 75,00%. C. 42,86%. D. 25,00%. Câu 5: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H 2 bằng 12. Công thức phân tử của X là: A. C6H14 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12 Câu 6: Crakinh m gam n-butan thu được hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam H 2O và 17,6 gam CO2. Giá trị của m là: A. 5,8 B. 11,6 C. 2,6 D. 23,2 Câu 7: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H 2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch Brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là: A. 16,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 32,0 Câu 8: Cho 5,04 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm C 2H2 và H2 qua bột niken nung nóng thu được hỗn hợp Y chỉ chứa 3 hiđrocacbon. Y có tỉ khối so với H 2 là 14,25. Cho Y tác dụng với dung dịch nước brom dư. Số mol brom phản ứng là: A. 0,075 B. 0,0225 Nguyễn Thị Phương Ly C. 0,75 D. 0,225 Trường THCS&THPT Hà Trung 15 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Câu 9: Trộn một thể tích H2 với một thể tích anken thu được hỗn hợp X. Tỉ khối của X so với H2 là 7,5. Dẫn X đi qua Ni nung nóng thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 9,375. Phần trăm khối lượng ankan trong Y l A. 25% B. 20% C. 60% D. 40% Câu 10: Một hỗn hợp X gồm 0,07 mol axetilen, 0,05 mol vinyl axetilen, 0,1 mol H 2 và một ít bột Ni trong một bình kín. Đun nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp Y gồm 7 hiđrôcacbon có tỉ khối hơi so với H 2 là 19,25. Cho toàn bộ hỗn hợp Y qua bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 dư, thu được m gam kết tủa màu vàng nhạt và 1,568 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm 5 hiđrocacbon thoát ra khỏi bình. Để làm no hoàn toàn Z cần dùng vừa đúng 60 ml dung dịch Br2 1M. Giá trị của m là : A. 11,97 B. 9,57 C. 16,8 D. 12 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. Khi nghiên cứu đề tài tôi đã cho áp dụng giảng dạy vào lớp 11B1 năm học 2013– 2014 tại trường THCS & THPT Hà Trung. Kết quả là học sinh nắm vững được kiến thức và giải nhanh các bài tập trắc nghiệm của chương Hidrocacbon. So sánh với kết quả của lớp 11B1 khóa 2012-2013 khi chưa áp dụng sáng kiến kinh nghiệm này ta được kết quả cụ thể như sau: Năm học 20132014 20122013 Lớp Sỹ số Loại giỏi SL % Loại khá SL % Loại TB SL % Loại yếu SL % Loại kém SL % 11B1 32 8 25 15 46,9 9 28,1 0 0 0 0 11B1 31 5 16,1 12 38,7 14 45,1 0 0 0 0 Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 16 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon C. KẾT LUẬN. Trên đây tôi đã đề xuất “ Phương pháp giải nhanh bài tập hiđrocacbon”. Vấn đề của tôi nêu ra trong tài liệu này rất thiết thực và có nhiều ứng dụng cho giáo viên, học sinh. Sáng kiến kinh nghiệm này giúp cho giáo viên bộ môn Hóa học có thêm tài liệu để giảng dạy và bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, ôn thi đại học – cao đẳng, giúp các em học sinh giải được nhanh hơn, thành thạo hơn các bài tập về hiđrocacbon không no. Học sinh không cần phải lập các phương trình toán học (vốn là điểm yếu của học sinh, mất nhiều thời gian) mà vẫn nhanh chóng tìm ra kết quả đúng, đặc biệt là dạng câu hỏi TNKQ mà dạng toán này đặt ra. Từ đó tạo nên niềm hứng thú, say mê trong học tập cho học sinh, chất lượng bộ môn Hóa học tăng lên đáng kể. Kinh nghiệm này được tôi đúc rút trong quá trình hướng dẫn học sinh giải các bài toán. Sử dụng các cách làm này không khó nhưng học sinh phải biết cách nhận dạng bài toán. Do đó việc nhận dạng và sử dụng thành thạo các phương pháp này không những rèn luyện kĩ năng tính toán mà còn giúp học sinh phát triển tư duy, giải quyết bài toán trong thời gian ngắn, phù hợp với câu trả lời dưới dạng trắc nghiệm khách quan. Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 17 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Với đối tượng nghiên cứu của đề tài chỉ là một mảng kiến thức tương đối hẹp so với toàn bộ chương trình hoá học hữu cơ nhưng tôi hi vọng nó sẽ giúp ích cho các em học sinh và các thầy cô giáo trong việc học, giảng dạy phần hiđrocacbon. Trên đây là một số ý kiến của bản thân tôi. Những kinh nghiệm giải toán này còn có thể áp dụng linh hoạt cho nhiều bài toán hữu cơ ở các chương tiếp theo, tuy nhiên trong giới hạn đề tài tôi chỉ đề cập đến một số dạng tiêu biểu trong phần hiđrocacbon mà các em hay gặp trong quá trình làm toán hoá. Rất mong được sự đóng góp, bổ sung và sửa đổi của các thầy cô. Xin chân thành cảm ơn ! Huế, ngày 01 tháng 3 năm 2015 Người thực hiện Nguyễn Thị Phương Ly TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Cao Cự Giác, Những viên kim cương trong hóa học, nhà xuất bản đại học sư phạm, 2011. [2] Nguyễn Phước Hòa Tân, Phương pháp giải toán hóa học, nhà xuất bản đại học quốc gia Hồ Chí Minh, 2001. [3] Các đề thi tuyển sinh đại học cao đẳng khối A, B môn Hóa học từ năm 2007 – 2014. Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 18 Phương pháp giải nhanh bài tập Hidrocacbon Nguyễn Thị Phương Ly Trường THCS&THPT Hà Trung 19