SKKN Bồi dưỡng học sinh giỏi về hợp chất CXHYOXNT cấp THPT

SKKN Bồi dưỡng học sinh giỏi về hợp chất CXHYOXNT cấp THPT

 Ngày nay, cả thế giới và Việt Nam đang tiến vào cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Cuộc cách mạng này sẽ biến đổi cách sống, làm việc và giao tiếp của toàn nhân loại theo cách hoàn toàn mới. Do đó, các quốc gia muốn tiến vào cuộc cách mạng công nghiệp này đòi hỏi phải có một nguồn nhân lực chất lượng cao có khả năng ứng dụng những tiến bộ khoa học công nghệ của cuộc cách mạng vào thực tiễn sản xuất để có thể đáp ứng được yêu cầu phát triển đặt ra. Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ tạo ra sự thay đổi vô cùng lớn trong đời sống, kinh tế xã hội và đây chính là thách thức của ngành giáo dục trong việc đào tạo nguồn nhân lực theo nhu cầu mới của thời đại, thúc đẩy sự phát triển kinh tế bền vững của đất nước. Để tạo ra được nguồn nhân lực đó thì giáo dục phải đặt trọng tâm vào việc khơi dậy sự say mê, hứng thú trong học tập, kích thích sự tò mò và phát huy tính sáng tạo, tư duy lôgic của học sinh, mang đến cho học sinh niềm khao khát được vươn tới những chân trời mới của tri thức với một niềm tin mãnh liệt rằng mình có thể thực hiện được khát vọng đó, giúp các em nhận ra được những năng lực trí tuệ của mình để đi tìm tiếp những lời giải cho những vấn đề chưa hẳn hoàn toàn đã biết theo con đường phù hợp nhất với năng lực trí tuệ của cá nhân, để các em thực sự thấy rằng mỗi ngày đến trường là một ngày có ích, một ngày vui.

doc 16 trang thuychi01 7640
Bạn đang xem tài liệu "SKKN Bồi dưỡng học sinh giỏi về hợp chất CXHYOXNT cấp THPT", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1. Mở đầu 
1.1. Lí do chọn đề tài
Trong quá trình giảng dạy cho các em học sinh cấp THPT và các em học sinh ôn luyện thi vào các trường Đại học và Cao đẳng hàng năm, phần Hóa học hữu cơ chiếm 50% lượng kiến thức của một cấu trúc đề thi Đại học và Cao đẳng. Trong đó việc tìm ra công thức phân tử của hợp chất hữu cơ CxHyOzNt đóng vai trò quan trọng trong quá trình trả lời các đòi hỏi của một bài toán về axit-amin nói riêng và các hợp chất chứa các nguyên tố C, H, O, N nói chung. Tuy nhiên, để tìm ra công thức phân tử của một hợp chất hữu cơ bằng nhiều phương pháp trong đó có phương pháp biện luận, sẽ đòi hỏi người học sinh phải có kiến thức thực sự vững chắc, có khả năng tư duy hợp lý cũng như đòi hỏi phải có tính sáng tạo. Các đòi hỏi đó phải được “hòa quyện” lẫn nhau mà học sinh phải thấy được và phải vận dụng một cách linh hoạt trong suốt quá trình học tập, rèn luyện của bản thân. 
	 Bản thân là giáo viên cũng đã được tham gia định hướng và trực tiếp giảng dạy, ôn luyện cho các em học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi của nhà trường hàng năm tôi thấy việc bồi dưỡng kiến thức cho các em học sinh giỏi đòi hỏi người giáo viên thực sự phải có kiến thức chắc chắn, sâu, rộng: Vì vậy, với “Bồi dưỡng học sinh giỏi về hợp chất CxHyOzNt cấp THPT” là một trong những phương pháp giải toán hóa học hữu cơ hay, tâm huyết do tự bản thân rút ra trong quá trình công tác (có thể nói trong chương trình sách giáo khoa không đề cập). Do đó tôi mạnh dạn đưa ra một số suy nghĩ về phương pháp giải toán hóa học với hợp chất hữu cơ CxHyOzNt, những phương pháp giải toán đó đã giúp được phần nào cho các em học sinh giải quyết bài toán về việc tìm công thức phân tử và có cơ sở suy ra công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ một cách nhanh gọn, dễ hiểu...và phù hợp với xu thế đề thi ra dạng trắc nghiệm như hiện nay.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Hiện nay vấn đề học bộ môn hóa học của các em học sinh ở các trường THPT tương đối nặng về chương trình, đòi hỏi tính tự giác của các em ngày càng cao trong học tập. Đặc biệt là vấn đề các em tự nghiên cứu để trang bị cho mình một lượng kiến thức vững vàng để có kỹ năng giải toán một cách thành thạo. 
Điều này, sự vất vả đối với các em là không nhỏ, trong quá trình giảng dạy bản thân tôi thấy với việc dạy về hợp chất CxHyOzNt mà tôi đã thực hiện thì cũng đã giúp cho các em phần nào về cách tư duy cũng như cách giải quyết một bài toán nhanh gọn, dễ hiểu. Ngoài ra còn tạo cho các em tính tư duy tổng hợp ở mức độ cao hơn trước đó nhiều nữa. Có thể nói phương pháp biện luận tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ là một công cụ giải toán hóa hữu cơ đắc lực trong quá trình ôn thi THPT Quốc gia và Đại học, Cao đẳng.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này tôi đã tự rút ra kinh nghiệm trong thời gian 4 năm gần đây nhất đối với phần lớn là các em học sinh giỏi của đội tuyển nhà trường. Bên cạnh đó là việc trao đổi kinh nghiệm trực tiếp với các đồng nghiệp để có được những kết quả tốt nhất việc giải được các bài toán khó hữu cơ về hợp chất CxHyOxNt. 
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Bằng phương pháp kiểm chứng thực tế thông qua các năm trực tiếp giảng dạy tại trường (đặc biệt là các năm từ 2014-2018), bên cạnh đó bản thân luôn không ngừng tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức về hợp chất CxHyOxNt để có được cho bản thân một lượng kiến thức vững chắc. 
Với việc đánh giá chất lượng giảng dạy của các đồng nghiệp trong cùng nhóm chuyên môn đối với các em học sinh giỏi thì việc vận dụng kiến thức về hợp chất CxHyOxNt để truyền thụ là có khác nhau (kết quả được thể hiện qua sự hiểu biết, vận dụng của các em học sinh). Đây chính là sự thể hiện năng lực rõ ràng của từng cá nhân là giáo viên trong quá trình giảng dạy. 
1.5. Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm
Trên cơ sở tính k (độ bất bão hòa) của hợp chất CxHyOxNt có thể suy ra được (hoặc định hướng) cách giải quyết cho các bài toán về hợp chất CxHyOxNt. Với vấn đề xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ CxHyOzNt bằng phương pháp biện luận thì đòi hỏi một học sinh cần có được sự trang bị một cách đầy đủ về kiến thức từ cơ bản đến nâng cao; điều đó người giáo viên trong quá trình giảng dạy cần phải có sự chuẩn bị thật sự kỹ lưỡng về kiến thức, đáp ứng tối thiểu những trường hợp do học sinh đưa ra phương pháp giải hay hơn, dở hơn thì người giáo viên phải hiểu và chỉ ra được cách này là giải hay, cách kia chưa hay. Khi đó giáo viên sẽ tổng hợp, phân tích và kết luận rồi đưa ra phương pháp giải của mình để học sinh hiểu và so sánh.
2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm
	2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
Với những vấn đề, mục đích của đề tài được đưa ra ở trên thì để thực hiện được, bản thân người giáo viên phải trang bị cho mình những kiến thức vững chắc, thành thạo về chuyên môn luôn, hiểu sâu về kiến thức, có sự suy nghĩ mỗi khi tự đọc, tự học một vấn đề kiến thức về phương pháp giải toán hóa học Hữu cơ cũng như phương pháp biện luận tìm công thức phân tử của hợp chất hữu cơ từ đó suy ra công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ trong quá trình giảng dạy cho các em học sinh ở cấp THPT. 
Để giải quyết được đề tài này tôi xin trình bày một số phương pháp áp dụng cách biện luận dựa trên cơ sở của một số kiến thức như: Điều kiện ràng buộc giữa các nguyên tử trong phân tử...một số định luật trong Vật lý, các định luật trong Hóa học (như định luật bảo toàn khối lượng; định luật bảo toàn nguyên tố; định luật thành phần không đổi, cũng như dựa trên cơ sở về các thuyết lai hóa hay thuyết hóa trị,...); bên cạnh đó là việc tính k (độ bất bão hòa của một phân tử CxHyOzNt) phải vận dụng một các thành thạo và linh hoạt. 
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 
Trong quá trình dạy học của bản thân với thời gian khá dài thì thực sự việc giải một bài tập có chiều sâu về việc xác định công thức phân tử viết công thức cấu tạo đối với hợp chất CxHyOzNt quả là một khó khăn và mất nhiều thời gian, tuy nhiên với quá trình tích lũy trong giảng dạy cũng như tự tìm hiểu các tài liệu, tổng hợp, phân loại, vận dụng sao cho phù hợp với trình độ của học sinh cũng như áp dụng trong quá trình công tác của bản thân. 
Với đề tài sáng kiến kinh nghiệm đã được viết ở trên trước khi áp dụng thì các kiến thức của các em học sinh trong đội tuyển như các mảnh ghép rời rạc chưa có một hệ thống kiến thức xuyên suốt và tính vận dụng cao trong quá trình xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ, khả năng tư duy trong khi tính toán. 
Hiện nay tâm lí của một bộ phận học sinh thường ỷ lại vào giáo viên. Hơn nữa trong quá trình giảng dạy trên lớp giáo viên chưa thực sự chú ý phát triển năng lực tự học cho học sinh. Do đó, không tạo ra được hứng thú học tập cũng như phát triển được tư duy cho các em.
Vì vậy, với cách truyền thụ cũng như vận dụng giải pháp tính k cho hợp chất CxHyOzNt nói riêng, các hợp chất hữu cơ nói chung thì các em học sinh đã có khả năng tư duy ở mức độ cao và sâu, hệ thống được kiến thức cơ bản trong chương trình hóa học phổ thông. 
Cụ thể trong 4 năm gần đây đội tuyển học sinh giỏi của nhà trường cũng đã đạt được khả quan về chất lượng giải.
2.3. Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 
Để giải quyết sâu hơn vấn đề nêu trên ta có thể dẫn dắt cho học sinh lần lượt theo từng nội dung từ dễ đến khó. 
	2.3.1. Viết đồng phân của hợp chất hữu cơ CxHyOzNt và xác định công thức cấu tạo. 
	Việc viết công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ dạng CxHyOzNt ta có thể tiến hành theo các bước sau đây:
	Bước 1: Xác định độ bất bão hòa k của hợp chất hữu cơ CxHyOzNt. Mục đích để biết được tổng số liên kết π có trong phân tử. 
	Bước 2: Căn cứ vào số lượng nguyên tử O và N có trong phân tử để có thể chuyển chúng về các dạng nhóm chức đặc trưng cho phân tử hợp chất hữu cơ. Các nhóm đó có thể là:
	- Chức axit: COOH
	- Chức amin: Bậc 1 (NH2); Bậc 2 (NH); Bậc 3 (N)
	- Ngoài ra còn có thể xuất hiện thêm một số nhóm chức khác như: Nitro (-NO2); Nitrit (-O-N=O) hoặc nhóm chức dạng muối của amoni (NH4+) hoặc muối amin của axit hữu cơ dạng RCOONH3R'...
	Bước 3: Căn cứ vào số k để biết được mạch cacbon có chứa liên kết π hay không. Tuy nhiên trong quá trình viết các đồng phân phải luôn chú ý các nhóm chức có chứa liên kết π như: andehit, xeton, axit, este, nitro, nitrit, nitrat. 	Bước 4: Viết các đồng phân mạch C (tương tự như việc viết đồng phân hidrocacbon). Để cho nhanh trong việc viết các đồng phân thì ta có thể gán cho các nhóm chức có hóa trị I là một nguyên tử thế có hóa trị I (áp dụng việc viết các đồng phân dẫn xuất halogen).
	Chẳng hạn: Viết đồng phân của hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là: C4H8(COOH)(NH2). Khi đó nhóm COOH và NH2 đều là nhóm có hóa trị I, nên có trể quy nhóm COOH là A và NH2 là B. Vậy công thức C4H8(COOH)(NH2) được viết thành C4H8AB và có k = 0.
	Bước 5: Thêm H vào để C đủ hóa trị IV. Sau đó xem xét với các đồng phân có liên kết đôi C = C chúng có đồng phân hình học hay không. 
	Các ví dụ cụ thể: 
Ví dụ 1: Viết các đồng phân (mạch hở) có thể có chứa các nhóm chức -COOH, -NH2, -COO-, -NO2, -ONO...của phân tử hợp chất hữu cơ sau: C3H7O2N và C3H9O2N. 
* Nhận xét: Với hợp chất C3H9O2N có . 
Ta có thể loại trừ không thể có đồng phân về hợp chất axit amin. Vì vậy khi chuyển về dạng hợp chất ion. Chuyển một nguyên tử N thành một ion NH4+ (amoni) thì xuất hiện một liên kết π (trong nhóm COO). 
CH3-CH2-COONH4: Muối amoni propionat.
Hoặc dưới dạng hợp chất muối amin của axit hữu cơ dạng RCOONH3R’: 
H-COONH3C2H5 (etyl amoni fomat) – Muối của amin bậc 1.
CH3COONH3CH3 (metyl amoni axetat) – Muối của amin bậc 1.
H-COONH2(CH3)2 (đimetyl amoni fomat) – Muối của amin bậc 2.
Nhận xét: Với hợp chất C3H7O2N có . 
Ta có thể viết được các loại hợp chất sau: 
* Axit amin: CH3-CH(NH2)-COOH; CH2(NH2)-CH2-COOH (amin bậc 1).
CH3-NH-CH2-COOH (amin bậc 2); (CH3)2N-COOH (amin bậc 3).
* Hợp chất chứa nhóm –NO2 (nitro); -O-N=O (nitrit) 
CH3-CH2-CH2-NO2; (CH3)2CH-NO2...hợp chất nitro. 
CH3-CH2-CH2-ONO; (CH3)2CH-ONO...hợp chất nitrit. 
* Hợp chất chứa nhóm amoni (NH4) thì khi đó mạch C sẽ xuất hiện thêm 1 liên kết pi (πC=C) ứng với 1 nguyên tử N được chuyển về dạng ion amoni (NH4).
CH2=CH-COONH4...amoni acrylat.
* Hợp chất muối amin của axit hữu cơ dạng RCOONH3R’.
HCOONH3CH=CH2...vinyl amoni fomat. 
Ví dụ 2: Hãy viết các đồng phân chứa các nhóm chức COOH, COO, NO2, ONO, muối amin của axit hữu cơ, muối amoni,...của hợp chất có công thức phân tử sau đây: C4H8N2O4. 
* Nhận xét: Với hợp chất C4H8O4N2 có 
Ta thấy hợp chất C4H8O4N2 có k = 2, trong phân tử có 4 nguyên tử O và 2 nguyên tử N thì có thể suy nghĩ tới phân tử này có thể có 2 nhóm COOH và 2 nhóm NH2. Các đồng phân có thể là: 
	* Đồng phân axit-amin, este
	HOOC-CH(NH2)-CH(NH2)-COOH (2,3-điamino butanđioic)
	HOOC-C(NH2)2-CH2-COOH (2,2-điamino butanđioic)
	HOOC-C(NH2)2-COOCH3 (2,2-điamino metyl propanđioat) 
	* Đồng phân muối amoni của axit hữu cơ 
- Khi một nguyên tử N được chuyển về dạng nhóm amoni thì trong mạch C xuất hiện thêm một liên kết pi π. 
H4NOOC-CH=C(NH2)-COOH hay H4NOOC-C(NH2)(COOH)=CH2.
- Khi hai nguyên tử N được chuyển về dạng nhóm amoni thì trong mạch C xuất hiện thêm hai liên kết pi π. 
H4NOOC-C≡C-COONH4 (Muối điamoni butinđioat). 
* Đồng phân về hợp chất chứa nhóm nitro (-NO2), nitrit (-O-N=O)
O2N-CH2-CH2-CH2-CH2-NO2; O2N-CH2-CH2-CH(CH3)-NO2; 
O2N-CH2-CH(CH3)-CH2-NO2; O2N-CH(CH3)-CH(CH3)-NO2;
...
Như vậy: Để cho đơn giản ta có thể quy ước nhóm nitro (-NO2) là A và nhóm nitrit (-ONO) là B. Khi đó công thức C4H8O4N2 có thể viết dạng:
C4H8A2 (chứa 2 nhóm nitro)
C4H8B2 (chứa 2 nhóm nitrit) 
C4H8AB (chứa 1 nhóm nitro và 1 nhóm nitrit) 
Lúc này việc viết các đồng phân chỉ cần áp dụng tương tự như việc viết các đồng phân của hợp chất dẫn xuất halogen mà thôi. 
Như vậy, bằng cách truyền thụ kiến thức này ta có thể vừa ôn lại những phần kiến thức trước đó (đồng phân về hiđrocacbon), vừa có thể phát triển thêm những kiến thức mới nhất là các em học sinh trong đội tuyển Hóa Học của nhà trường trong những năm học qua. 
2.3.2. Một số dạng bài tập xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ CxHyOzNt và hợp chất hữu cơ chứa nguyên tử nguyên tố S thông qua định lượng hoặc phải dựa vào một số tính chất hóa học đặc trưng. 
Bài toán về hợp chất hữu cơ chứa C, H, O, N là một dạng bài tập mới và thường gây không ít khó khăn cho các bạn học sinh. Một số ví dụ về dạng bài tập có tính toán định lượng về các hợp chất chứa các nguyên tố C, H, O, N. 
Ví dụ 1: Cho 0,1 mol chất X (CH6O3N2) tác dụng với dung dịch chứa 0,2 mol NaOH đun nóng thu được chất khí làm xanh quỳ tím ẩm và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y ta thu được m gam chất rắn. Hãy xác định công thức cấu tạo của X và tính m. 
* Nhận xét: 
	Ta có độ bất bão hòa k của hợp chất X là: 
	Dễ thấy trong phân tử X có 2 nguyên tử N và 3 nguyên tử O. Nên ta có thể nghĩ tới phân tử chất X có thể chứa nhóm NO3 (gốc nitrat). Mặt khác, nguyên tử N còn lại chuyển về dạng muối amin của axit vô cơ. Vậy trong phân tử phải xuất hiện thêm 1 liên kết pi (π). Để thỏa mãn, liên kết π đó phải thuộc liên kết giữa N và nguyên tử O. 
Khí làm giấy quỳ tím ẩm hóa xanh có thể là amin (có 1 hoặc 2 nguyên tử C) hoặc khí NH3. Nhưng theo công thức của chất X là (CH6O3N2) thì trong trường hợp này khí làm xanh quỳ tím ẩm phải là amin. Khi đó công thức cấu tạo của chất X thỏa mãn là: metyl amoni nitrat CH3NH3NO3. 
Phản ứng của X với NaOH xảy ra như sau:
CH3NH3NO3 + NaOH → CH3NH2‹ + NaNO3 + H2O	(1)
 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol
Theo (1) ta thấy số mol NaOH tham gia phản ứng là: 0,1 mol.
Suy ra số mol của NaOH dư: 0,2 – 0,1 = 0,1 mol
Số mol của NaNO3 tạo ra là: 0,1 mol. 
Vậy trong dung dịch Y thu được sau phản ứng gồm: NaOH (0,1 mol); NaNO3 (0,1 mol). Đem cô cạn thì chất rắn thu được có khối lượng là: 
m = 0,1.85 + 0,1.40 = 12,5 gam. 
Ví dụ 2: Cho hợp chất hữu cơ X (C3H12O3N2) tác dụng với dung dịch NaOH dư sau đó cô cạn dung dịch thu được chất hữu cơ đơn chức Y và phần rắn chỉ chứa các chất vô cơ. Nếu cho X tác dụng với dung dịch HCl dư sau đó cô cạn dung dịch thu được phần rắn và giải phóng khí Z. Hãy xác định công thức cấu tạo của chất X và chất Y. Cho biết khối lượng mol của Y và Z. [1]
* Nhận xét
	Ta có độ bất bão hòa k của hợp chất X là: 
Lại có trong phân tử X có 3 nguyên tử O và 2 nguyên tử N. Trong khi k(X) = -1. Nên có thể nghĩ tới chuyển 2 nguyên tử N về dạng muối amoni hoặc 2 nguyên tử N chuyển về dạng muối của amin. 
Theo giả thiết, vì khi X tác dụng với NaOH tạo ra chất hữu cơ đơn chức Y sau khi cô cạn và phần rắn chỉ gồm các chất vô cơ. Mặt khác X tác dụng với HCl tạo khí Z, chứng tỏ X phải chứa gốc cacbonat. 
Vì X có 3 nguyên tử C thì phải dùng ít nhất 2 nguyên tử C để tạo ra 2 gốc của amin trong muối, khi đó còn lại 1 nguyên tử C tồn tại dưới dạng gốc của một axit vô cơ và k lúc này phải tăng lên 2. Vậy số liên kết π trong phân tử X phải được biểu diễn là: -1 + 2 = 1.
	Công thức cấu tạo của X phải là (CH3NH3)2CO3 metyl amoni cacbonat.
	Phản ứng của X với NaOH: 
	(CH3NH3)2CO3 + 2NaOH → 2CH3NH2 + Na2CO3 + 2H2O 
	 (X)	 (Y)
	Phản ứng của X với HCl: 
	(CH3NH3)2CO3 + 2HCl (dư) → 2CH3NH3Cl + H2O + CO2‹
	 (X)	 	 (Z)
Vậy công thức cấu tạo của X và Y là: 
	Khối lượng mol của Y và Z là: MY = Mmetylamin = 31; MZ = Mcacbonic = 44. 
Ví dụ 3: Cho 3,6 gam chất X có công thức CH4ON2 tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH. Sau phản ứng thu được dung dịch Y và khí Z làm xanh giấy quỳ tím ẩm. Cô cạn dung dịch Y thu được m gam chất rắn. Hãy xác định công thức cấu tạo của X và tính khối lượng m (g) chất rắn. [2]
* Nhận xét
	Ta có độ bất bão hòa k của hợp chất X là: . 
Theo giả thiết chất X tác dụng được với dung dịch KOH sau phản ứng thu được chất khí Z làm xanh quỳ tím ẩm và dung dịch Y, cô cạn thu được chất rắn. Chứng tỏ trong dung dịch Y phải chứa muối của kali. 
Trong trường hợp này dễ thấy 2 nguyên tử N được chuyển về dạng nhóm chức amino (NH2), vì vậy 1 liên kết π phải tồn tại ở liên kết đôi C=O (trong nhóm cabonyl). Nên công thức cấu tạo của chất X thỏa mãn là: (NH2)2CO.
	Phản ứng của X với KOH: 
	(NH2)2CO + H2O → (NH4)2CO3 	(1) 
 0,06 mol	 0,06 mol
	(NH4)2CO3 + 2KOH → K2CO3 + 2H2O + 2NH3‹	(2) 
	 0,06 mol	 0,06 mol
	Theo giả thiết ta có số mol của X là: 
Theo (1) và (2) ta có số mol muối K2CO3 là: 0,06 mol. 
Vậy khối lượng chất rắn thu được sau khi cô cạn: 
Ví dụ 4: Cho 0,1 mol X (C2H12N2SO4) tác dụng với 300 ml dung dịch KOH 1M thu được chất khí có khả năng làm xanh quỳ tím ẩm và dung dịch A chứa muối vô cơ. Cô cạn dung dịch A thu được m gam chất rắn khan. Xác định công thức cấu tạo của X và tính giá trị của m. [3]
* Nhận xét: 	
Vì khi hợp chất X (C2H12N2SO4) tác dụng với dung dịch KOH ta thu được muối vô cơ, chứng tỏ muối đó có thể là K2SO4. Mặt khác còn thu được chất khí có khả năng làm xanh quỳ tím ẩm. Khí đó có thể là NH3 hoặc một khí của amin. Vậy công thức cấu tạo thỏa mãn trong điều kiện này là: (CH3NH3)2SO4 metyl amoni sunfat. 
Phản ứng của X với KOH xảy ra như sau: 
C2H12N2SO4 + 2KOH → 2CH3NH2 + K2SO4 + 2H2O	(1) 
 0,1 0,2 0,1
Theo giả thiết: Số mol của KOH ban đầu có trong dung dịch là: 0,3.1 = 0,3 mol. 
Theo phản ứng (1): Số mol của KOH tham gia phản ứng là 0,1.2 = 0,2 mol. Vậy số mol của KOH dư là: 0,3 – 0,2 = 0,1 mol. 
Khi đó trong dung dịch A thu được sau phản ứng gồm: 0,1 mol K2SO4 và 0,1 mol KOH dư. Vì vậy, sau khi cô cạn dung dịch A thì chất rắn thu được có khối lượng là: . 
Ví dụ 5: Chất X có công thức phân tử C4H14O3N2. Khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được hỗn hợp Y gồm hai khí ở điều kiện thường và đều có khả năng làm xanh quỳ tím ẩm. Hãy xác định công thức cấu tạo đúng của X. 
* Nhận xét: 
Ta có độ bất bão hòa k của hợp chất X là: . 
Vì thu được hỗn hợp hai khí đều có khả năng làm xanh quỳ tím ẩm, nên hai nguyên tử N trong phân tử của hợp chất hữu cơ A phải tồn tại dưới dạng NH4 hoặc muối amin của axit hữu cơ hoặc axit vô cơ. 
Khi đó trong phân tử phải tương được về giá trị k tăng lên 2. Tức X phải có cấu tạo muối amin hoặc aminiac của axit cacbonic. 
Nghĩa là: Khi biểu diễn công thức cấu tạo của phân tử X chỉ xuất hiện thêm một liên kết π. 
Vậy công thức cấu tạo của A có thể là: 
CH3-NH3CO3NH3-C2H5 + 2NaOH → CH3-NH2 + C2H5-NH2 + Na2CO3 + 2H2O. 
	(A1)	
CH3-NH3CO3NH(CH3)2 + 2NaOH → CH3-NH2 + (CH3)2NH + Na2CO3 + 2H2O. 
	(A2)
(CH3)3NHCO3NH4 + 2NaOH → (CH3)3N + NH3 + Na2CO3 + 2H2O. 
	(A3)
Tuy nhiên, trong trường hợp bài toán dạng này người giáo viên đòi hỏi sự suy nghĩ của học sinh cần phải có chiều sâu hơn, để thấy được ngoài những công thức cấu tạo đã xác định ở trên thì cần gợi ý cho học sinh cần nghĩ được ra một số công thức cấu tạo khác. Tuy nhiên những công thức cấu tạo đó là không phù hợp với điều kiện bài toán đã cho. Vì tạo ra chất lỏng chứ không phải là khí. 
(C2H5)(CH)3(NH2)CO3NH4 	(4)
CH3-CH2-CH2-NH3CO3NH4 	(5)
(CH3)2CHNH3CO3NH4 	(6)
2.3.3. Dạng bài tập xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ dạng CxHyOzNt có áp dụng một số định luật của Vật lý.
Ngoài các định luật của môn Vật lí như: Boiler-Marios; Gayluytsac; Sacler...thì với biểu thức tính của phương trinh Clapearon – Mendeleep có thể nói dùng nó để chứng minh cho các định luật Vật lí ở trên. Hay nói một cách khác phương trình Clapearon – Mendeleep (PV = nRT) là cơ sở cho nhiều sự nhìn nhận và chứng minh cho các định luật khác trong Vật Lí. 
Tuy nhiên, ta còn có thể gặp nhiều bài toán hóa học được áp dụng nhiều kiến thức Vật lí. Như bài toán hóa học thu khí bằng cách đẩy nước từ một một ống úp ngược trong chậu đựng nước, các bài toán tính toán với một hỗn hợp khí hoặc hơi ở một điều kiện không tiêu chuẩn,...
Với cách tính áp suất khí trong một ống úp ngược trong một chậu đựng nước, thì học sinh không những nắm chắc các kiến thức hóa học mà còn phải hiểu sâu về kiến thức của môn Vật lí để tạo cho việc giải quyết một bài toán hóa học nhanh hơn. 
Cách tính áp suất khí gây ra bởi hỗn hợp khí hoặc hơi trong một ống úp ngược như sau: 
	Khi đốt một hợp chất hữu cơ A CxHyOzNt hoặc một hợp chất hữu cơ bất kì thì thông thường các nguyên tố kim loại bị chuyển về dạng hợp chất ở thể rắn, các nguyên tố C, H, N...thường chuyển về dạng hợp c

Tài liệu đính kèm:

  • docskkn_boi_duong_hoc_sinh_gioi_ve_hop_chat_cxhyoxnt_cap_thpt.doc
  • docBìa - Mục lục - Tài liệu tham khảo - KQ SKKN các năm - Phụ lục - Lê Đắc Lợi - 2018.doc