Tài liệu Skkn tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán mức độ vận dụng caovề peptit để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học thpt

I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................2 2. Mục đích nghiên cứu......................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu.....................................................................................2 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu................................................................3 5. Phạm vi nghiên cứu........................................................................................3 6. Giả thuyết khoa học........................................................................................3 7. Những đóng góp của đề tài.............................................................................4 8. Phương pháp nghiên cứu................................................................................4 II. NỘI DUNG 5 II.1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5 II.1.1. Cơ sở lí luận 5 II.1.2. Cơ sở thực tiễn 6 II.2. TUYỂN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TOÁN MỨC ĐỘ VẬN DỤNGCAO VỀ PEPTIT ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC 12 TRƯỜNG THPT 6 II.2.1. Cơ sở xây dựng hệ thống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao vềPeptit” hóa học lớp 12 THPT 6 II.2.2. Hệ thống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” hóa học lớp12 THPT 9 II.2.3. Sử dụng hệ thống bài tập mới xây dựng để rèn luyện các con đường tư duy choHS 17 II.2.4.Bài tập rèn luyện 21 III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 21 IV.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH.....................................................................22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 DANH MỤC VIẾT TẮT 25 PHỤ LỤC 25 I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Luật giáo dục 2005 của nước ta đã khẳng định: “ Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài”. Như vậy, vấn đề bồi dưỡng nhân tài nói chung và đào tạo học sinh giỏi nói riêng đang được nhà nước ta đầu tư và hướng đến. Trong mỗi trường học thì việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi là một trong những nhiệm vụ giáo dục được quan tâm hàng đầu. Bài toán mức độ vận dụng cao về peptit khá mới ở bậc phổ thông và là một trong những dạng toán khó nhất trong đề thi THPT quốc gia. Những năm gần đây, trong các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh và đề thi THPT quốc gia đã xuất hiện bài toán mức độ vận dụng cao về peptit( đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh năm 2016, 2017 tỉnh Hà Tĩnh và đề thi THPT quốc gia các năm từ 2015 đến nay). Học sinh khi gặp bài toán này đa phần đều có tâm lý sợ, dễ dàng chấp nhận bỏ qua và mất điểm ở câu hỏi này. Mặt khác, tài liệu về hệ thống bài toán và phương pháp giải bài toán mức độ vận dụng cao về peptit là chưa nhiều nên giáo viên cũng có phần lúng túng và khó khăn khi dạy chuyên đề về hợp chất peptit. Trên tinh thần đó tôi đã lựa chọn đề tài : “ Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán mức độ vận dụng caovề peptit để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học THPT” nhằm giúp các em học sinh khắc phục khó khăn và tự tin khi giải bài toán mức độ vận dụng caovề peptit để đạt mục tiêu hướng đến điểm 10 trong kì thi THPT quốc gia và đạt kết quả cao trong kì thi học sinh giỏi cấp tỉnh, cũng như giúp bản thân và đồng nghiệp có thêm tài liệu để giảng dạy một chủ đề mới và khó. 2. Mục đích nghiên cứu Tuyển chọn - xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán mức độ vận dụng cao về peptit trong chương trình hóa học 12 trường THPT để bồi dưỡng học sinh giỏi với mục đích là đạt kết quả cao trong kì thi học sinh giỏi cấp tỉnh và số lượng học sinh đạt điểm cao môn hóa(điểm >= 9.0) trong kì thi THPT quốc gia ngày càng tăng, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trong giai đoạn hiện nay. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng cơ sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống bài tập; - Tuyển chọn và biên soạn để xây dựng hệ thống bài tập về chủ đề “ Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” trong chương trình hóa học 12 trường THPT có tác dụng bồi dưỡng học sinh giỏi; - Tìm hiểu tình hình sử dụng hệ thống BTHH bồi dưỡng học sinh giỏi trong quá trình dạy học; - TNSP đánh giá tính hiệu quả của những nội dung mang tính phương pháp luận và hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi. Đối chiếu kết quả TN với kết quả điều tra ban đầu, rút ra kết luận về khả năng ứng dụng những nội dung và biện pháp đã nêu vào quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn thi THPT quốc gia môn hóa học ở trường THPT; - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống BTHH chủ đề “ Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit”, hóa học 12 trường THPT có tác dụng bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn thi điểm9 - 10 trong kì thi THPT quốc gia. 5. Phạm vi nghiên cứu - Nội dung: Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit”, hóa học 12 trường THPT có tác dụng bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn thi điểm 9 - 10 trong kì thi THPT quốc gia; - Địa bàn: Trường THPT ở Hà Tĩnh; - Thời gian: Từ 09/2016 đến 09/2018. 6. Giả thuyết khoa học Nếu tuyển chọn, xây dựng được hệ thống bài tập của chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit”, hóa học 12 trường THPT đảm bảo được yêu cầu, chất lượng, có tác dụng bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn thi điểm 9 – 10 trong kì thi THPT quốc gia và sử dụng chúng một cách hợp lí, có hiệu quả thì sẽ nâng cao được kết quẩ trong các kì thi và đặc biệt là sẽ rèn luyện được tư duy, sáng tạo cho học sinh. 7. Những đóng góp của đề tài - Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit”, hóa học 12 trường THPT để hình thành, rèn luyện, phát triển tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo cho HS; - Giúp HS THPT có phương pháp rèn luyện các kĩ năng giải BTHH khó, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trong giai đoạn hiện nay; - Đề tài sẽ là nguồn tài liệu hữu ích để GV, HS tham khảo trong quá trình đổi mới phương pháp giảng dạy và học tập. 8. Phương pháp nghiên cứu 8.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học, tâm lí học, GD học, phương pháp dạy học hóa học và các tài liệu về bồi dưỡng học sinh giỏi, các đề thi học sinh giỏi các tỉnh và đề thi THPT quốc gia; - Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách tham khảo hóa học trường THPT, đặc biệt là những vấn đề liên quan đến hợp chất Peptit ở trường THPT; - Truy cập tài liệu và các thông tin liên quan đến đề tài trên internet. 8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Quan sát, trò chuyện với HS để đánh giá thực trạng về việc HS tiếp cận và giải quyết các bài toán mức độ vận dụng cao về peptit hiện nay; - Trao đổi với các nhà GD, các bạn đồng nghiệp về kinh nghiệm dạy học; - Nghiên cứu thực tiễn dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT; - TNSP đánh giá tính hiệu quả, tính khả thi của hệ thống bài tập và các biện pháp đã đề xuất để bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạybồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn thi THPT quốc gia. 2. NỘI DUNG 2.1. Tổng quan về cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 2.1.1. Cơ sở lí luận a. Bài tập hóa học Thực tế dạy học cho thấy, bài tập hoá học giữ vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo. Bài tập cung cấp cho học sinh cả kiến thức, con đường dành lấy kiến thức và cả niềm vui sướng của sự phát hiện - tìm ra đáp số - một trạng thái hưng phấn - hứng thú nhận thức - một yếu tố tâm lý góp phần rất quan trọng trong việc nâng cao tính hiệu quả của hoạt động thực tiễn của con người. b. Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT - Những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi hóa học + Có kiến thức hóa học cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống. + Có trình độ tư duy hóa học phát triển. Tức là biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, có khả năng sử dụng phương pháp đoán mới: qui nạp, diễn dịch, loại suy. + Có khả năng quan sát, nhận thức, nhận xét các hiện tượng tự nhiên. + Có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã có để giải quyết các vấn đề, các tình huống.Đây là phẩm chất cao nhất cần có ở một học sinh giỏi. - Những năng lực giáo viên cần có khi bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học Một giáo viên khi dạy bồi dưỡng HSG HH đòi hỏi phải có khá nhiều các kỹ năng và năng lực quan trọng như năng lực chuyên môn, năng lực sư phạm, khả năng xây dựng bài tập, kỹ năng thực hành, khả năng quan sát phát hiện,…Tuy nhiên, tựu trung lại chúng tôi nhận thấy giáo viên cần có các năng lực sau : + Yêucầu đầu tiên và đặt lên hàng đầu đó chính là năng lực trí tuệ, bởi muốn có trò giỏi thì người thầy trước tiên phải giỏi; + Năng lực trình độ chuyên môn, khi người thầy có chuyên môn sâu và vững thì mới có thể truyền đạt đến trò một cách chính xác và cặn kẽ; + Cách dạy và hướng dẫn học trò học, cũng như cách xây dựng bài tập giảng dạy bồi dưỡng; + Đặc biệt, giáo viên dạy bồi dưỡng học sinh giỏi muốn đạt kết quả cao thì nhất thiết phải có phẩm chất đạo đức như học hỏi ở đồng nghiệp, sách vở và cả ở học sinh; phải có tình cảm với học sinh, biết hi sinh công sức cho mục tiêu giáo dục chung cũng như dám dũng cảm thừa nhận mình dốt, … II.1.2. Cơ sở thực tiễn Điểm nhấn của các trường là chất lượng giáo dục. Việc bồi dưỡng học sinh giỏi được duy trì thường xuyên, liên tục và có chất lượng và làm nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng tài năng trẻ, đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước trong thời kỳ đổi mới và hội nhập”. Tuy nhiên công tác bồi dưỡng HSG của hệ thống các trường THPT vẫn có những hạn chế, khó khăn nhất định, cụ thể: - Hầu như trong thư viện các trường đều có rất ít tài liệu dạy bồi dưỡng HSG; - Đa số các giáo viên không có nhiều tài liệu, sức ép phải có HSG luôn đè nặng trên vai và tâm trí của người thầy khi tham gia dạy bồi dưỡng HSG, sự đầu tư chuyên môn và công sức bỏ ra rất tốn kém thời gian và trí lực; - Việc phát hiện năng khiếu ở lứa tuổi bậc THPT là quá chậm trong công tác đào tạo và bồi dưỡng HSG; - Học sinh không muốn tham gia vào các đội tuyển HSG vì học tập vất vả, tốn kém rất nhiều thời gian mà hầu như không được một quyền lợi nào về học tập khi đạt một giải nào đó trong các kỳ thi HSG tỉnh. Tâm lý của các em HSG là học để thi đậu vào một trường đại học nào đó mà các em và gia đình lựa chọn; - Kinh phí đầu tư cho công tác bồi dưỡng HSG còn nhiều bất cập đáng phải suy nghĩ Nhưng dù có khó khăn thế nào thì việc bồi dưỡng HSG với ý nghĩa và tầm quan trọng của nó cũng cần được phát triển. Hiện nay, công việc ấy đang được thực hiện bởi những giáo viên đầy tâm huyết, những HS có năng khiếu và có niềm đam mê thực sự, rất cần được sự cổ vũ mạnh mẽ từ phía gia đình, nhà trường và cộng đồng. II.2. Tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit để bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học 12 trường THPT II.2.1. Cơ sở xây dựng hệ thống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” hóa học lớp 12 THPT a. Nguyên tắc xây dựng khi xây dựng hệ thống bài tập bồi dưỡng HSG bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit”: - Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính chính xác, khoa học; - Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính hệ thống, tính đa dạng; - Hệ thống bài tập phải đảm bảo tính vừa sức; - Hệ thống bài tập phải mở rộng kiến thức, vốn hiểu biết của HS; - Hệ thống bài tập phải phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện kỹ năng hóa học cho học sinh; Tôi xây dựng hệ thống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” theo 5 con đường tư duy và 4 dạng bài toán, cụ thể như sau: 5 con đường tư duy: gồm 5 ví dụ và 10 bài tập rèn luyện + Tư duy giải các bài toán về liên kết peptit thuần túy; + Tư duy dồn biến giải bài toán peptit tạo bởi các α – aminoaxit chứa 1 nhóm – NH2, và một nhóm - COOH (Gly, Ala, Val); + Tư duy giải bài toán hỗn hợp chứa các peptit và hợp chất hữu cơ; + Tư duy giải bài toán liên quan tới sự biện luận số liên kết peptit; + Tư duy giải bài toán liên quan tới kết peptit được tạo bởi Glu, Lys, Tyr, Phe. 4 dạng toán cơ bản: gồm 9 ví dụ và 40 bài tập rèn luyện. + Dạng 1: Bài toán thủy phân peptit; + Dạng 2: Bài toán đốt cháy peptit; + Dạng 3:Bài toán peptit sử dụng kỹ thuật dồn biến để giải; + Dạng 4: Bài toán biện luận peptit sử dụng một số kỹ thuật cao để giải. b. Quy trình xây dựng hệ thống bài tập Buớc 1: Xác định mục đích của hệ thống bài tập: Mục đích xây dựng hệ thống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” nhằm phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện kỹ năng hóa học cho học sinh giỏi hóa học. Bước 2: Xác định nội dung hệ thống bài tập: nội dung của hệ thống bài tập phải bao quát được kiến thức phần peptit mức độ vận dụng cao trong chương trình hoá 12 Buớc 3: Xác định loại bài tập, các kiểu bài tập: với chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” tôi chỉ đưa loại bài tập định lượng và với hình thức bài tập trắc nghiệm. Tuỳ thuộc vào đặc điểm của từng bài tập cụ thể mà chúng được giải theo nhiều cách khác nhau, các phương pháp hay gặp là: phương pháp sử dụng định luật bảo toàn (bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng), phương pháp sử dụng kỹ thuật dồn biến… Buớc 4: Thu thập thông tin để soạn hệ thống bài tập: gồm các bước cụ thể sau - Nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn nội dung thi chọn HSG cấp tỉnh của Sở GD – ĐT và thi THPT quốc gia của Bộ GD – ĐT; - Sưu tầm, phân tích các đề thi chọn HSG của các tỉnh/thành phố môn hóa học từ năm 2003 đến 2017; đề thi THPT quốc gia từ năm 2007 đến 2018; - Thu thập các sách bài tập, các tài liệu liên quan đến hệ thống bài tập cần xây dựng.; - Tham khảo sách, báo, tạp chí… có liên quan; Buớc 5: Tiến hành xây dựng hệ thống bài tập: Chẳng hạn từ bài toán 1 là bài toán gốc , tôi xây dựng thêm được 3 bài toán: bài toán 2, bài toán 3, bài toán 4: Bài toán 1:Hỗn hợp E chứa 3 peptit X, Y, Z (MX< MY< MZ) đều mạch hở, được cấu tạo từ glyxin và alanin, có tổng số liên kết peptit là 8 và số mol của X chiếm 50% số mol của hỗn hợp E. Đốt cháy 15,465 gam hỗn hợp E cần dùng 13,356 lít (ở đktc) O2, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch Ca(OH) 2 dư thấy khối lượng dung dịch giảm 19,605 gam, đồng thời có một khí duy nhất thoát ra. Phần trăm khối lượng của X có trong hỗn hợp E gần nhất là A. 15%. B. 43%. C. 42%. D. 28% Bài toán 2: Hỗn hợp E chứa 3 peptit X, Y, Z (MX< MY< MZ) đều mạch hở, được cấu tạo từ glyxin và alanin, có tổng số liên kết peptit là 8 và số mol của X chiếm 50% số mol của hỗn hợp E. Đốt cháy 15,465 gam hỗn hợp E cần dùng 13,356 lít (ở đktc) O2, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch Ca(OH) 2 dư thấy khối lượng dung dịch giảm 19,605 gam, đồng thời có một khí duy nhất thoát ra. Phần trăm khối lượng của Y có trong hỗn hợp E gần nhất là A. 43%. B. 15%. C. 42%. D. 28%. Bài toán 3: Hỗn hợp E chứa 3 peptit X, Y, Z (MX< MY< MZ) đều mạch hở, được cấu tạo từ glyxin và alanin, có tổng số liên kết peptit là 8 và số mol của X chiếm 50% số mol của hỗn hợp E. Đốt cháy 15,465 gam hỗn hợp E cần dùng 13,356 lít (ở đktc) O2, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch Ca(OH) 2 dư thấy khối lượng dung dịch giảm 19,605 gam, đồng thời có một khí duy nhất thoát ra. Phần trăm khối lượng của Z có trong hỗn hợp E gần nhất là A. 28%. B. 42%. C. 43%. D. 15%. Bài toán 4: Hỗn hợp E chứa 3 peptit X, Y, Z (MX< MY< MZ) đều mạch hở, được cấu tạo từ glyxin và alanin, có tổng số liên kết peptit là 8 và số mol của X chiếm 50% số mol của hỗn hợp E. Đốt cháy 15,465 gam hỗn hợp E cần dùng 13,356 lít (ở đktc) O2, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch Ca(OH) 2 dư thấy khối lượng dung dịch giảm 19,605 gam, đồng thời có một khí duy nhất thoát ra. Phần trăm khối lượng của nguyên tố Oxi trong Z gần nhất là A. 28%. B. 42%. C. 43%. Bước 6: Tham khảo, trao đổi ý kiến với đồng nghiệp. Bước 7: Thực nghiệm, chỉnh sửa và bổ sung. D. 15%. II.2.2. Hệthống bài toán chủ đề “Bài toán mức độ vận dụng cao về Peptit” hóa học lớp 12 THPT a. Dạng 1: Bài toán thủy phân peptit Để làm tốt và nhanh các bài toán về peptit các bạn cần phải nhớ các aminoaxit quan trọng để tạo nên các peptit bao gồm: Gly : NH2CH2COOH có M = 75 Ala : NH2CH(CH3)COOH có M = 89 Val : CH3CH(CH3)CH(NH2)COOH có M = 117 Lys : NH2(CH2)4CH(NH2)COOH có M = 146 Glu : HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH có M = 147 Để giải quyết tốt các bài toán về liên kết peptit thuần túy các bạn chỉ cần tư duy đơn giản như sau : - Đầu tiên 1 phân tử peptit có n liên kết peptit (–CO – NH – ) sẽ kết hợp với n phân tử nước để biến thành (n+1) phân tử aminoaxit; - Sau đó mới xảy ra quá trình phản ứng giữa các aminoaxit với KOH, NaOH hoặc HCl; - Cần hết sức chú ý nếu peptit được tạo bởi Glu hoặc Lys; - Với các bài toán thủy phân không hoàn toàn chúng ta thường sử dụng bảo toàn số mol mắt xích (aminoaxit) tạo lên peptit hoặc dùng bảo toàn khối lượng. Ví dụ 1: Khi thủy phân hoàn toàn 0,04 mol peptit X mạch hở (X tạo bởi các amino axit có một nhóm amino và 1 nhóm cacboxyl) bằng lượng dung dịch NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp chất rắn tăng so với khối lượng của X là 8,88 gam. Số liên kết peptit trong X là A. 7. B. 6. C. 5. D. 8. Định hướng tư duy giải Gọi số liên kết peptit có trong X là n, khối lượng peptit X là m  BTKL   m .18  (n  1).0,04.40 m  8,88  (n  1).0,04.18    0,04   n       a min oaxit → đáp án C NaOH   n 5 Ví dụ 2: Khi thủy phân hoàn toàn 0,1 mol peptit A mạch hở (A tạo bởi các amino axit có một nhóm amino và 1 nhóm cacboxyl) bằng lượng dung dịch NaOH gấp đôi lượng cần phản ứng, cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp chất rắn tăng so với khối lượng của A là 78,2 gam. Số liên kết peptit trong A là A. 19. B. 9. C. 20. D. 10. Định hướng tư duy giải Gọi số liên kết peptit là n. Khối lượng peptit là m. Ta sẽ tư duy từng bước như sau: Khối lượng aminoaxit là:m + 0,1.n.18 Số mol NaOH phản ứng và dư là : 2.0,1.(n+1) Số mol nước sinh ra (bằng số mol NaOH phản ứng): 0,1.(n+1) Vậy khối lượng chất rắn sau phản ứng là : m   0,1.18n     0,1.2.(n      1).40    0,1.18(n     1) m  8(n  1)  1,8 a min oaxit NaOH H2O BTKL Khi đó    m m  8(n  1)  1,8  m 8(n  1)  1,8 78,2   n 9 → Chọn đáp án B b. Dạng 2: Bài toán đốt cháy peptit Với bài toán đốt cháy các bạn cần chú ý là số mol O 2 cần để đốt peptit bằng số mol O2 cần để đốt cháy các aminoaxit tương ứng và cũng bằng số mol oxi cần để đốt cháy muối RCOONa hay RCOOK tương ứng → Khi đốt cháy peptit chúng ta cũng có thể quy về đốt cháy amino axit. Bên cạnh đó chúng ta cũng có thể áp dụng các định luật bảo toàn hoặc dồn biến cũng cho kết quả rất tốt Ví dụ 1: Y là một aminoaxit, no, mạch hở, trong phân tử có 1 nhóm –NH 2 và 1 nhóm –COOH (không còn nhóm chức nào khác). Tripeptit X mạch hở trong phân tử chứa 3 mắt xích Y. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol X thì thu được 36,3 gam hỗn hợp gồm CO2 và H2O. Công thức phân tử của amino axit Y là A.C2H5NO2. B. C3H7NO2. C. C3H9NO2. D. C6H11N3O4. Định hướng tư duy giải Cách 1: Sử dụng tư duy dồn biến. Ta dồn X thành các mắt xích và H2O. CO2 : 0,3n C n H 2n  1NO : 0,3     2n  1 .0,3  H 2 O : 0,1  H 2 O : 0,1  2  Ta có:  BTKL   44.0,3n  18(0,1  0,3 2n  1 ) 36,3    n 2 2 Cách 2: Chuyển đốt peptit thành đốt aminoaxit Để biến X thành các aminoaxit ta phải thêm vào X 0,2 mol H2O CO : a   n Y 0,3  Chay   39,9  2  BTKL   a 0,6    n 2 H 2 O : a  0,15 Ví dụ 2: Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm peptit X và peptit Y bằng dung dịch chứa a mol KOH (vừa đủ) thu được 87,08 gam hỗn hợp các muối K của Gly, Ala, Val. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X, Y ở trên cần dùng 54,432 lít khí O2 (đktc) thu được 86,68 gam CO2. Giá trị của a là A. 0,9. B. 0,7. C. 0,6. D. 0,8. Định hướng tư duy giải Chú ý khi đốt muối và đốt peptit thì số mol O 2 cần là như nhau. Nên ta sẽ quy từ đốt cháy peptit ra đốt cháy muối. Đặt n C n H2 n NOONa a(mol)  BTNT.C    na n CO2 1,97   BTNT.Na    K 2 CO3 : 0,5a  BTNT.C  CO2 :1,97  0,5a      BTNT    BTNT.H  H 2 O :1,97      BTNT.N  N 2 : 0,5a     Muối cháy  BTKL   87,08  2, 43.32 138.0,5a  44(1,97  0,5a)  1,97.18  0,5a.28   a 0,7 c. Dạng 3: Bài toán peptit sử dụng kỹ thuật dồn biến để giải Ta nhận thấy các peptit đều được cấu tạo từ các aminoaxit với Gly, Ala, Val chúng đều có công thức chung dạng C nH2n+1NO2 nếu chúng ta tách bớt 1 phân tử H 2O trong các aminoaxit này ta sẽ có các mắt xích aminoaxit để hình thành nên peptit. Do đó với các peptit được hình thành từ Gly, Ala, Val chúng ta có thể dồn hỗn hợp peptit theo các cách sau: C n H2n  1ON  H O Cách 1: Dồn về  2 . Tại sao chúng ta dồn được như vậy? Đơn giản là các mắt xích là các đồng đẳng của nhau đều có chung công thức là CnH2n-1ON. C 2 H3 ON  CH 2 H O Cách 2: Chúng ta cũng có thể dồn hỗn hợp peptit về  2 lý do là vì aminoaxit nhỏ nhất là Glixyl (C2H5NO2) còn các axit amin đồng đẳng khác sẽ hơn Glixyl một vài nhóm – CH2 – . Cách 3: Chúng ta tưởng tượng như cho thêm H 2O vừa đủ vào hỗn hợp peptit để nó  C n H 2n 1NO2    H 2 O (n H 2O  0) biến thành các axit amin. Dồn hỗn hợp về  Cách 4:Nếu peptit được hình thành từ các aminoaxit có sự tham gia của Glu hay Lys thì thì ta sẽ nhấc nhóm COO trong Glu và nhóm NH trong Lys ra. Như vậy chúng ta có thể dồn thành: C n H 2n  1ON  NH  COO H O Dồn hỗn hợp peptit về  2 Cách 5: Nếu trong hỗn hợp, các peptit mà chứa cùng một số mắt xích thuộc một loại aminoaxit nào đó thì ta cũng có thể dồn lại thành một peptit. Ví dụ: Hỗn hợp chứa Ala – Ala; Ala – Gly – Ala; Ala – Ala – Gly – Gly; Gly – Gly – Ala – Ala – Gly – Gly. Nhận thấy hỗn hợp trên chứa các peptit đều chứa 2 mắt xích Ala nên ta có thể dồn  Ala  2 thành C2 H 3 NO : a(2  x)   Gly x : a(mol)    CH 2 : 2a H O : a  2 Ví dụ 1:Cho hỗn hợp A chứa hai peptit X và Y tạo bởi các amino acid no mạch hở, phân tử chứa 1 nhóm – COOH, 1 nhóm – NH2. Đun nóng 0,7 mol A trong KOH thì thấy 3,9 mol KOH phản ứng và thu được m gam muối. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 66,075 gam A rồi cho sản phẩm hấp thụ vào bình chứa Ca(OH) 2 dư thấy khối lượng bình tăng 147,825 gam. Giá trị của m là A. 490,6. B. 560,1. C. 470,1. D. 520,2. Trích đề thi thử Nguyễn Anh Phong - 2015 Định hướng tư duy giải Nhìn thấy có số mol hỗn hợp peptit và số mol KOH. CO : 3,9nx C n H 2n  1NO : 3,9x(mol) ch¸y  2 66,075    2n  1 3,9x H 2 O : 0,7x(mol) H 2 O : 0,7x  2  Dồn A về 33  3,9x(14 n  29)  0,7x.18 66,075 n         13 3,9x(62 n  9)  0,7x.18 147,825 x 0,25 BTKL  BTKL   m 3,9(14 n  47  38) 470,1(gam) Ví dụ 2: Thủy phân m gam hỗn hợp hai peptit mạch hở Gly 3Ala3 và Ala2Val5 với số mol tương ứng là 1:2 thu được hỗn hợp X gồm Ala; Ala-Gly; Gly-Ala và Gly-AlaGly, Val, Ala-Ala-Val. Đốt cháy hoàn toàn X cần vừa đủ 3,015 mol O 2. Giá trị của m là A. 51,36. B. 53,47. C. 48,72. D. 56,18. Định hướng tư duy giải Gly3 Ala 3 : a C n H 2n  1 NO : 20a  BTNT.N     Ala 2 Val5 : 2a H 2 O : 3a Ta sẽ dồn peptit về:  Cn H 2n  3 N : 20a   H 2 O : 24a Dồn tiếp về:  BTNT.C    a(3.2  3.3)  2a(3.2  5.5) 20n a   n 3,85 O2   C3,85 H 4,7 CO 2 : 20a.3,85    4,7  H 2 O : 20a. 2  BTNT.O    20.3,85a  47a 3,015    a 0, 03(mol)    m 51,36 2 d. Dạng 4: Bài toán biện luận peptit sử dụng một số kỹ thuật cao để giải - Biện luận số liên kết peptit dựa vào tư duy dồn biến Để xử lý các bài toán dạng này các bạn cần dồn hỗn hợp peptit đã cho về dạng C2 H3 NO  CH 2 H O  2 sau đó dựa vào các dữ kiện của bài toán để biện luận số nhóm CH 2 thừa ra của Ala hoặc Val. Ví dụ 1: Hỗn hợp T gồm tetrapeptit X và pentapeptit Y (đều mạch hở, tạo bởi glixyl và alanin). Đun nóng m gam T trong dung dịch NaOH vừa đủ thu được (m+7,9) gam muối Z. Đốt cháy hoàn toàn Z thu được Na 2CO3 và hỗn hợp Q gồm CO2, H2O, N2. Dẫn toàn bộ Q vào bình đưng nước vôi trong dư thấy khối lượng bình tăng 28,02 gam và còn lại 2,464 lít (đktc) một khí duy nhất. Phần trăm khối lượng của X trong T là A. 55,92%. B. 35,37%. C. 30,95%. D. 53,06%. Định hướng tư duy giải  X  : a m 4 & n N 2 0,11  BTNT.N   4a  5b 0,22  Y  5 : b Ta có Khi thủy phân chúng ta xem như các peptit sẽ biến thành các aminoaxit sau đó các aminoaxit này sẽ tác dụng với NaOH. a 0,03  BTKL   m   3a  4b  .18  0,22.40  m  7,9  0,22.18                b 0,02 H2 O NaOH H 2O Na 2 CO3 : 0,11  n C n H2 n NO2 Na 0,22(mol)    CO 2 : 0,22n  0,11 H O : 0,22n  2 Có ngay BTNT  BTKL   28,02 44(0,22 n  0,11)  18.0,22 n  n  53 22 C H NO : 0,22 BTKL 53   m  n 2n  1    m 0,22(14.  29)  0,05.18 14,7(gam) 22 H 2 O : 0,05 X :  Gli  4  k1CH 2 : 0,03(mol)  Y :  Gli  5  k 2 CH2 : 0,02 Ta quy T về   BTNT.C   0,03(4.2  k1 )  0,02(5.2  k 2 ) 0,22. 53 22  k 1 0,03(75.4  18.3  14)   3k1  2k 2 9    1   %X  53,06% 14,7  k 2 3 - Biện luận số liên kết peptit khi đề cho biết tổng số liên kết peptit Ví dụ 2: Peptit X và peptit Y có tổng liên kết peptit bằng 8 và tỷ lệ mol tương ứng là 1:3. Nếu thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp chứa peptit X và Y thu được 6,75 gam Gly và 4,45 gam Ala. Giá trị của m là A. 9,2. B. 9,4. C. 9,6. D. 9,8. Phân tích tư duy giải 0,14  BTNT.N  a(n1  3n 2 ) 0,14    n1  3n 2  7k X : a       a  Y : 3a n1  n 2 8  Ta có: k 2    n1 5    a 0,01  BTKL   m 6,75  4, 45  0,1.18 9, 4(gam) n 3  2 Chú ý: Để tìm được n và a chúng ta phải biện luận. Để biện luận thuận lợi các bạn phải biến biểu thức tổng quát k n i sẽ giải thích qua ví dụ trên. Ta có i  n mat xich a n1  3n 2  nk (n là số nguyên tố nhỏ nhất). Tôi 0,14 14  a 100a vì n1 + 3n2 phải là số nguyên nên 14 phải chia hết cho 100a hay 100a 7 hoặc 100a = 14. Tổng quát hóa nên ta sẽ được biểu thức toán học như trên. - Bài toán biện luận tổng hợp Ví dụ 3: X, Y, Z (MX< MY< MZ) là ba peptit mạch hở, được tạo từ các αaminoaxit như glyxin, alanin, valin; trong đó 3(MX + MZ) = 7MY. Hỗn hợp T chứa X, Y, Z với tỉ lệ mol tương ứng là 6:2:1. Đốt cháy hết 56,56 gam T trong oxi vừa đủ, thu được nCO2:nH2O=48:47. Mặt khác, đun nóng hoàn toàn 56,56gam T trong 400ml dung dịch KOH 2M (vừa đủ), thu được 3 muối. Thủy phân hoàn toàn Z trong dung dịch NaOH, kết thúc phản ứng thu được a gam muối A và b gam muối B (M A< MB). Tỉ lệ a : b là A. 0,843. B. 0,874. C. 0,698. D. 0,799. Định hướng tư duy giải   BTNT.K   C n H 2n  1NO : 0,8(mol) 56,56   H 2 O : a(mol) Ta dồn T về   BTNT.C   CO 2 : 0,8n     BTNT.H 2n  1  H2O : a  .0,8     2  Đôt cháy T (14n  29).0,8  18a 56,56  11, 2n  18a 33,36 0,8n 0,8n 48         0,8n  48a 19, 2  a  2n  1 .0,8 a  0,8n  0, 4 47  2 n X 0, 24  n 2, 4   T n Y 0,08    n 0,04  Z a 0,36 vì n X 0, 24 → X chỉ có thể là đipeptit  X 2 , Y2 , Z 4 T X ,Y ,Z Do đó T có hai trường hợp là  2 3 2 Gọi số C trong X, Y, Z lần lượt là CX, CY, CZ Khi đó ta có 0, 24CX  0,08CY  0,04C Z 2, 4.0,8   6C X  2C Y  C Z 48 Từ 3(MX + MZ) = 7MY → Y phải chia hết cho 3 nên Y phải được cấu tạo từ Gly và C X 4  C 7 Val. Như vậy ta có  Y Với C X 4   C Z 10  Gly  Gly  Ala  Ala  C Y 7 Với C X 5   C Z 4   Gly  Gly  C Y 7 phải chứa hai loại mắt xích khác nhau. Vô lý vì khi đó Y có 3 mắt xích hơn nữa Z   a 74  23  0,874 b 88  23 II.2.3. Sửdụng hệ thống bài tập mới xây dựng để rèn luyện các con đường tư duy cho HS a. Tư duy giải các bài toán về liên kết peptit thuần túy Chúng ta cần hiểu thực tế hơn, đơn giản hơn để có những suy luận tốt hơn. Peptit là một hỗn hợp các α– aminoaxit bị mất đi một ít nước. Ví dụ 1: Hỗn hợp M gồm một peptit mạch hở X và một peptit mạch hở Y (mỗi peptit được cấu tạo từ một loại α-aminoaxit, tổng số nhóm –CO–NH– trong 2 phân tử X, Y là 5) với tỉ lệ số mol nX : nY = 1 : 3. Khi thủy phân hoàn toàn m gam M thu được 81 gam glyxin và 42,72 gam alanin. Giá trị của m là A. 104,28. B. 116,28. C. 109,5. D. 110,28. Trích đề thi chọn HSG Thái Bình - 2015 Định hướng tư duy giải 81  n Gly  75 1,08(mol)  1,08 0,48 n  42,72 0,48(mol) : 0,36 : 0,12 3 :1 Ala 89 4 Ta có :  Nhận thấy 3  X : Ala  Ala  Ala  Ala : 0,12  Dễ dàng tìm ra ngay  Y : Gly  Gly  Gly : 0,36  BTLK.peptit    n H2 O 0,12.3  0,36.2 1,08(mol)  BTKL   m 81  42,72  1,08.18 104,28(gam) b. Tư duy dồn biến giải bài toán peptit tạo bởi các α – aminoaxit chứa một nhóm – NH2, và một nhóm - COOH (Gly, Ala, Val) (1). Các α- aminoaxit (Gly, Ala, Val) hơn kém nhau một hay nhiều nhóm -CH2 (2). Khi đốt cháy hỗn hợp các α- aminoaxit, muối natri, muối kali tương ứng hay đốt cháy hỗn hợp peptit thì số mol O2 cần là như nhau. (3). Peptit thì có hai đầu phải không ? – Vậy nếu một đầu ta xén đi – OH còn một đầu C n H 2n  1ON  HO ta xén đi – H thì peptit sẽ biến thành gì ? – Đương nhiên là  2 (*). Các bài toán về peptit chỉ xoay quanh hai vấn đề là thủy phân trong môi trường kiềm và đốt cháy. Và cách thức thường thấy của người ra đề là phần mang đi đốt cháy và phần thủy phân không bằng nhau. (4). Cần phải luyện tập để lời giải hiện ra từ câu hỏi của bài toán. Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm nhiều peptit mạch hở chỉ được tạo bởi Ala và Gly. Người ta lấy 0,2 mol X cho vào dung dịch chứa NaOH dư thì thấy có 0,55 mol NaOH tham gia phản ứng. Đồng thời dung dịch có chứa m gam muối. Mặt khác, lấy 53,83 gam X rồi đem đốt cháy thì thu được 1,89 mol khí CO 2. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là A. 56,85. B. 65,72. C. 58,64. D. 62,24. Định hướng tư duy giải Có số mol NaOH và số X nên quy ngay X về C n H 2n  1ON : 0,55(mol)  H 2 O : 0,2(mol) C H ON : 0,55k(mol) 53,83  n 2n  1  H 2 O : 0,2k(mol) Khi đó có ngay BTNT.C  0,55kn 1,89        BTKL     (14 n  29).0,55k  18.0, 2 k  53,83   BTNT   m m Cn H2 n NO2 Na 0,55(14.  k 1, 4   27  n  11 27  69) 56,85(gam) 11 c. Tư duy giải bài toán hỗn hợp chứa các peptit và hợp chất hữu cơ Với những hỗn hợp chứa nhiều chất nói chung thì các bạn cần phải tỉnh táo xem xét sự đặc biệt của các hỗn hợp. Thường thì đề bài sẽ có những dấu hiệu khá đặc trưng để các bạn bám vào đó. Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai peptit (được tạo bởi Gly, Ala, Val), metylamin và axit glutamic. Đốt cháy hoàn toàn m gam X (trong đó số mol của metylamin và axit glutamic bằng nhau ) thu được 0,25 mol CO 2, 0,045mol N2 và 0,265 mol H2O. Giá trị của m gần nhất với A. 7,1. B. 7,2. C. 7,3. D. 7,4. Trích đề thi thử Nguyễn Anh Phong – Lần 10 – 2015 Định hướng tư duy giải : + Vì số mol metylamin và axit glutamic bằng nhau nên dồn X về : Cn H 2n  1 NO : a(mol) 25   BTNT.N   a 0,09(mol)  BTNT.C  n H O : b(mol)  2 9 .  BTNT.H  b Vậy 0,53  0,09(2. 2 m 0, 09(14. 25  1) 9 0,06(mol) 25  1  14  16)  0,06.18 7,19(gam) 9 d. Tư duy giải bài toán liên quan tới sự biện luận số liên kết peptit Ví dụ 4: Hỗn hợp gồm ba peptit X đều mạch hở có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 1 : 3. Thủy phân hoàn toàn m gam X, thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 14,24 gam alanin, và 8,19 gam valin. Biết tổng số liên kết peptit trong phân tử của ba peptit nhỏ hơn 13. Giá trị của m là A. 18,47 B. 18,83 C. 18,29 Trích đề thi khối B – 2014 – Bộ Giáo Dục Định hướng tư duy giải n Ala 0,16(mol) C H NO : 0, 23  X  n 2n  1  n 0,07(mol) H 2 O : 5a(mol) Ta có  Val với Tìm n: Có ngay n A a(mol)  n B a(mol) n 3a(mol)  C  BTNT.C   0,23n 0,16.3  0,07.5  n  BTKL 83 23 + Nếu a = 0,01    m 0,01.5.18  0,23(14n  29) 19,19(gam) Như phân tích 0,07:a phải là số nguyên. Do đó n A  n B  n C  13  3 16    0, 23 n A  n B  3n C  0, 005 46 + Cho a = 0,005  D. 19,19