SKKN Hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng nhằm nâng cao chất lượng đại trà, bồi dưỡng học sinh khá giỏi
Trong số các môn khoa học tự nhiên mà học sinh được học trong chương trình THCS thì Hoá học là môn khoa học mà học sinh được tiếp cận muộn nhất. Đây là môn khoa học thực nghiệm có tính lôgic cao, yêu cầu người học phải có phương pháp học, phương pháp t¬ư duy thì mới có kết quả cao.
Nhằm giúp học sinh có thể tự nghiên cứu, tự học tập và áp dụng cho những trư¬ờng hợp khác nhau, biết xử lí tình huống và những dữ kiện của đề bài, để tìm ra kết quả cuối cùng một cách nhanh và chính xác. Khi giảng dạy đại trà môn Hoá học cho học sinh ở bậc THCS cũng nh¬ư bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã tìm hiểu phần kiến thức, các dạng bài th¬ường gây khó khăn cho học sinh. Tìm ra nguyên nhân cản trở học sinh tiếp thu và sử dụng kiến thức hoá học vào giải bài tập hoá học. Từng b¬ước tháo gỡ khó khăn cho học sinh và nghiên cứu phương pháp giúp học sinh học tập và giải bài tập hoá học đơn giản và hiệu quả nhất. Bài tập hoá học giữ vai trò quan trọng trong ph¬ương pháp dạy bộ môn Hoá học. Giải được bài tập có ý nghĩa rất lớn đối với việc học hóa học. Như¬ng trong quá trình giải phải làm thế nào để chọn được cách làm hay nhất, ngắn gọn nhất để rút ngắn thời gian là điều tôi luôn đặt ra cho học sinh đối với giải bài tập hoá học.
Trong cấu trúc của chương trình, các bài kiểm tra, đề thi thì bài tập hóa học chia 2 loại: bài tập định tính và bài tập định lượng, trong đó bài tập định lượng luôn chiếm phần không nhỏ. Học sinh thường gặp khó khăn trong việc xác định dạng và phương pháp giải của từng dạng bài tập định lượng, điều này có ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng đại trà và mũi nhọn. Ở những năm học trước tôi đã dạy học theo hướng phân loại các bài tập hóa học vô cơ và thu được kết quả khả quan. Trong năm học này, tôi thử nghiệm dạy học “Hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng nhằm nâng cao chất lượng đại trà, bồi dưỡng học sinh khá giỏi”.
PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong số các môn khoa học tự nhiên mà học sinh được học trong chương trình THCS thì Hoá học là môn khoa học mà học sinh được tiếp cận muộn nhất. Đây là môn khoa học thực nghiệm có tính lôgic cao, yêu cầu người học phải có phương pháp học, phương pháp tư duy thì mới có kết quả cao. Nhằm giúp học sinh có thể tự nghiên cứu, tự học tập và áp dụng cho những trường hợp khác nhau, biết xử lí tình huống và những dữ kiện của đề bài, để tìm ra kết quả cuối cùng một cách nhanh và chính xác. Khi giảng dạy đại trà môn Hoá học cho học sinh ở bậc THCS cũng như bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã tìm hiểu phần kiến thức, các dạng bài thường gây khó khăn cho học sinh. Tìm ra nguyên nhân cản trở học sinh tiếp thu và sử dụng kiến thức hoá học vào giải bài tập hoá học. Từng bước tháo gỡ khó khăn cho học sinh và nghiên cứu phương pháp giúp học sinh học tập và giải bài tập hoá học đơn giản và hiệu quả nhất. Bài tập hoá học giữ vai trò quan trọng trong phương pháp dạy bộ môn Hoá học. Giải được bài tập có ý nghĩa rất lớn đối với việc học hóa học. Nhưng trong quá trình giải phải làm thế nào để chọn được cách làm hay nhất, ngắn gọn nhất để rút ngắn thời gian là điều tôi luôn đặt ra cho học sinh đối với giải bài tập hoá học. Trong cấu trúc của chương trình, các bài kiểm tra, đề thi thì bài tập hóa học chia 2 loại: bài tập định tính và bài tập định lượng, trong đó bài tập định lượng luôn chiếm phần không nhỏ. Học sinh thường gặp khó khăn trong việc xác định dạng và phương pháp giải của từng dạng bài tập định lượng, điều này có ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng đại trà và mũi nhọn. Ở những năm học trước tôi đã dạy học theo hướng phân loại các bài tập hóa học vô cơ và thu được kết quả khả quan. Trong năm học này, tôi thử nghiệm dạy học “Hướng dẫn học sinh lớp 9 làm bài tập xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng nhằm nâng cao chất lượng đại trà, bồi dưỡng học sinh khá giỏi”. 2. Mục đích nghiên cứu Hóa học hữu cơ là phân môn mới và khá khó đối với học sinh lớp 9. Tôi đã tập trung nghiên cứu phần bài tập “Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng”. Đây là vấn đề nhiều học sinh đang còn lúng túng, không xác định được hướng đi, thậm chí cả những học sinh khá giỏi cũng thấy khó khăn khi gặp phải, hay nhầm lẫn. Từ đó hướng dẫn học sinh làm đúng dạng bài xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng. 3. Đối tượng nghiên cứu Tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng bài tập “ Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng” giúp học sinh phân biệt rõ ràng các trường hợp, dễ hiểu, giải quyết vấn đề chính xác đầy đủ và gọn gàng hơn. Đồng thời giúp học sinh có khả năng tư duy độc lập, vận dụng linh hoạt trong từng trường hợp khác nhau. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết. - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế. - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu. PHẦN THỨ HAI: NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Như chúng ta đã biết các bài tập hóa học rất phong phú và đa dạng. Mỗi dạng bài tập đều có nguyên tắc riêng và phương pháp giải đặc trưng. Tuy nhiên việc phân loại chỉ mang tương đối, vì vậy trong loại bài tập này lại chứa đựng một vài yếu tố của loại bài tập kia. Điều đó giải thích tại sao nhiều bài toán hóa học giải được bằng nhiều cách khác nhau. Đề giải được một bài toán không đơn thuần là giải ra đáp số mà việc biết giải khéo léo, nhanh mà vẫn cho kết quả chính xác mới là điều thực sự quan trọng. Theo tôi bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ là dạng bài tập rất hay, ở chương trình hóa học hữu cơ lớp 9 bài tập này tập trung ở dạng: dựa vào thành phần định lượng. Để học sinh có cơ sở giải dạng bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng đạt kết quả tốt, trước hết tôi trang bị cho học sinh các kiến thức lí thuyết cơ bản như sau: 1. Công thức tổng quát của một số hợp chất hữu cơ thường gặp trong chương trình hóa học 9 Hợp chất hữu cơ Hiđrocacbon ( Phân tử chỉ có 2 nguyên tố C và H ) CTTQ: CxHy Hiđrocacbon no (ankan): CnH2n + 2 (n) Hiđrocacbon không no: - Anken: CnH2n (n) - Ankin: CnH2n -2 (n) Hiđrocacbon thơm ( aren): CnH2n-6 (n) Dẫn xuất của hiđrocacbon ( Ngoài C, H còn có nguyên tố khác như:O, N...) CTTQ: CxHyOzN t Ancol no đơn chức (ankanol): CnH2n+1OH (n) Axit no đơn chức (ankanoic): CnH2n+1COOH (với n) Chất béo: (RCOO)3C3H5 (với R là gốc hiđrocacbon ) Glucozơ: C6H12O6 Saccarozơ: C12H22O11 2. Khi đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ A (CxHyOz) định lượng được CO2 và H2O, khi đó hàm lượng H, C tính như sau: ; và %O = 100% - (%C+%H) 3. Cách xác định khối lượng mol của hợp chất hữu cơ A (MA) MA = 29. dA/KK - Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A đối với khí B (dA/B) hay không khí (dA/KK) MA = MB . dA/B - Dựa vào khối lượng (mA) của một thể tích (VA) khí A ở đktc: mA (g) khí A chiếm thể tích VA (lít) ở đktc MA (g)................................. 22,4 (lít)......... - Dựa vào khối lượng của chất A: MA = mA: nA. 4. Khi biện luận theo sản phẩm cháy để chỉ ra CTPT của A cần chú ý phương trình phản ứng cháy của một số hợp chất hữu cơ như sau: a. Phương trình phản ứng cháy của hiđrocacbon A : CxHy + () O2 xCO2 + H2O Phương trình cháy của ankan: CnH2n +2 + ()O2 n CO2 + (n + 1) H2O Phương trình cháy của anken: CnH2n + O2 n CO2 + n H2O Phương trình cháy của ankin: CnH2n -2 + ()O2 n CO2 + (n - 1) H2O Phương trình cháy của aren: CnH2n -6 + ()O2 n CO2 + (n - 3) H2O -So sánh và suy ra hiđrocacbon A : Nếu hay x A là ankan Nếu x = A là anken; nếu x A là ankin hoặc aren. b. Phương trình phản ứng cháy dẫn xuất của hiđrocacbon B: CxHyOz + () O2 x CO2 + H2O (1) Hoặc: CxHyOzNt + (-)O2 xCO2+ H2O + N2 (2) Ankanol (ancol no đơn chức) cháy: CnH2n + 1OH+ O2 n CO2 + (n +1) H2O Ankanoic(axit no đơn chức) cháy:Cn+1H2n +2O2+()O2(n+1)CO2+ (n+1) H2O II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Dạng toán lập công thức phân tử các hợp chất hữu cơ là dạng toán khá khó đối với học sinh lớp 9. Các tài liệu, sách viết về dạng bài tập này nhiều nhưng chồng chéo làm cho học sinh rối trí không biết theo sách nào. Trước khi thực hiện đề tài tôi đã khảo sát học sinh khối 9 trường THCS Tây Đô vào tiết 44 (phần đầu của hóa hữu cơ)trong thời gian 15 phút với đề bài sau: Câu 1: Một hợp chất hữu cơ A có % khối lượng các nguyên tố như sau: 81,818%C; còn lại là %H. Lập CTPT của A biết rằng dA/KK = 1,5172? Câu 2: Hợp chất hữu cơ X có 2 nguyên tố C, H. Đốt cháy hoàn toàn 3,0 gam X thu được 5,4g H2O. Hãy xác định công thức phân tử của X, biết MX = 30g. Sau khi chấm bài tôi thống kê được kết quả như sau: Số bài kiểm tra Giải đúng Giải sai hoặc để gấy trắng SL % SL % 84 15 15,8 69 84,2 Khi được hỏi tại sao em không làm được bài tập này thì đa số học sinh trả lời không biết cách làm hoặc chỉ làm được các bài lập CTHH của chất vô cơ và một số em nói bài khó quá. Đây là dạng bài toán lập công thức phân tử thông thường mà chỉ có rất ít học sinh giải được, nguyên nhân nào dẫn đến tình trạng trên? Phải chăng là học sinh sợ dạng bài tập này hay học sinh không biết cách làm? Từ thực trạng trên, để công việc giảng dạy đạt hiệu quả tốt hơn, tôi đã mạnh dạn thử nghiệm phương pháp riêng của mình là “Hướng dẫn học sinh lớp 9 phân loại và làm bài tập xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng” III. CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ A. CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 1. Đối với giáo viên: Nắm vững thực trạng về trình độ, thái độ và điều kiện học tập của từng học sinh trong trường. Đặt ra yêu cầu về bộ môn, hướng dẫn cách sử dụng sách tham khảo và giới thiệu một số sách hay để những học sinh có điều kiện tìm mua, các học sinh khó khăn sẽ mượn sách bạn để học tập. Sưu tầm tài liệu, trao đổi kinh nghiệm cùng các đồng nghiệp. Nghiên cứu kĩ các dạng bài tập để phân loại bài tập sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh và từng phần kiến thức cụ thể. Sử dụng tối đa đồ dùng - thiết bị hiện đại phục vụ giảng dạy để học sinh nắm vững lý thuyết và hiểu được bản chất vấn đề nhằm tạo hứng thú học tập và niềm say mê với môn hoá học. Đầu tư thời gian làm các thí nghiệm để giải các bài tập định tính. Tích cực chữa bài tập, khéo léo lồng ghép bài tập trong các tiết học. Trong quá trình giảng dạy phải quan tâm đến từng đối tượng học sinh, giải đáp các thắc mắc và động viên khuyến khích các em học tập, đặc biệt là học sinh cá biệt và học sinh yếu kém. Để hình thành kĩ năng cho học sinh, cần một thời gian tương đối dài. Với học sinh đại trà, cần tiến hành theo kiểu “mưa dầm thấm lâu”. Kết hợp giữa việc dạy lí thuyết trên lớp với các bài tập giải mẫu và giao thêm bài tập về nhà những bài tập tương tự hoặc với mức độ cao hơn cho học sinh làm bài tập, hình thành kĩ năng. Đối với mỗi dạng bài, tôi đều tiến hành theo 3 bước: - Bước 1: Cho học sinh tiến hành tìm hiểu đề, nêu những giả thiết, yêu cầu của bài tập, từ đó xác định được dạng toán và định hướng cách giải(trên cơ sở của cách giải tổng quát đã được tìm hiểu, xây dựng). - Bước 2: Giải mẫu những bài cơ bản cho học sinh nắm được trình tự các bước để làm bài tập. - Bước 3: Ra thêm các bài tập tương tự hoặc với mức độ cao hơn để học sinh làm ở nhà. (có thể thu vở của vài học sinh để chấm lấy điểm, tạo hưng phấn cho học sinh học tâp, đồng thời giúp các em rèn kĩ năng). 2. Đối với học sinh: Khơi dậy ở học sinh niềm say mê học hoá học. Biết cách tự học, tự nghiên cứu tài liệu, đầu tư thời gian chuẩn bị bài. Nắm vững kiến thức lý thuyết về hợp chất hữu cơ. Nhớ và vận dụng đúng các công thức tính toán. Tích cực học và vận dụng sáng tạo các phương pháp giải bài toán hóa học. B. CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH 1. Rèn luyện kĩ năng giải các bài tập cơ bản a, Kĩ năng giải bài tập cơ bản về CTHH b, Kĩ năng giải bài tập cơ bản về mol, khối lượng mol, thể tích mol. c, Kĩ năng giải bài tập cơ bản về nồng độ dung dịch. d, Kĩ năng giải bài tập cơ bản về PTHH. 2. Rèn luyện kĩ năng giải một bài toán tổng quát. Học sinh nắm được các bước làm bài toán tổng quát: Bước 1: Viết tất cả các PTHH. Bước 2: Chuyển đổi khối lượng(m) hoặc thể tích(V) ra lượng chất(n). Bước 3: Dựa vào PTHH để tìm ra lượng chất(n) cần tìm từ lượng chất (n) đã cho. Bước 4: Tính khối lượng (m), thể tích (V), CM, C%. 3. Hướng dẫn học sinh phương pháp chung khi giải bài tập xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào thành phần định lượng: - Bước 1: Xác định các nguyên tố có trong hợp chất hữu cơ A. - Bước 2: Đặt công thức của A là CxHyOzNt - Bước 3: Tìm chỉ số x, y, z, t. - Bước 4: Kết luận CTPT của A. 4. Các dạng cụ thể : 4.1. Dạng 1 : Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A theo thành phần % khối lượng các nguyên tố. a. Phương pháp giải - Bước 1: Đặt CTTQ của A là CxHyOzNt (x, y, z, t N*) - Bước 2: Xác định khối lượng mol của hợp chất hữu cơ A (MA) - Bước 3: Ta có : từ đó rút ra x, y, z, t. - Bước 4: Kết luận CTPT của A. b. Ví dụ Ví dụ 1: Một hợp chất hữu cơ A có % khối lượng các nguyên tố như sau: 81,818%C; còn lại là %H. Lập CTPT của A biết rằng dA/KK = 1,5172? Giải Ta có: %H = 100% - 81,818% = 18,182%. Đặt CTTQ của A là CxHy (x, y N*) Từ dA/kk = 1,5172 MA = 44(g/mol) Khi đó ta có: = = = 0,44 x = 3 ; y = 8. Vậy CTPT của A là: C3H8. Ví dụ 2: Một hợp chất hữu cơ A có % khối lượng các nguyên tố như sau: 49,4%C; 9,8%H; 19,1%N và còn lại là %O. Lập CTPT của A biết rằng dA/KK = 2,52? Giải Ta có : %O = 100% - ( 49,40% + 9,80% + 19,10% ) = 21,70%. Vì trong A có C, H, O, N nên đặt CTTQ của A là CxHyOz Nt (x, y, z, t N*) Từ dA/kk = = 2,52 MA = 73 (g/mol) Khi đó ta có: = = = = = 0,73 x = 3 ; y = 7 ; z = 1 ; t = 1. Vậy CTPT của A là: C3H7ON. Ở ví dụ 1,2 đề bài cho đầy đủ các dữ kiện nên ta xác định được các giá trị cụ thể của x, y, z, t công thức phân tử của A. Nhận xét 1: Ở ví dụ 3 dưới đây, đề bài chỉ cho % các nguyên tố, không cho MB nên ta chỉ xác định được tỉ lệ tối giản của x:y:z:t = a:b:c:d suy ra công thức đơn giản nhất công thức thực nghiệm của B, chưa thể kết luận ngay đó là công thức phân tử của B (phải biện luận theo dữ kiện khác). Ví dụ 3: Một hợp chất hữu cơ B có % khối lượng các nguyên tố như sau: 52,17%C; 13,04%H; và 34,79%O. Xác định công thức của B ? Giải Đặt CTTQ của B là CxHyOz (x, y, z, N*).Ta có: x: y : z = : : = 2:6:1Công thức đơn giản nhất của B là: C2H6O. Công thức thực nghiệm của B là: (C2H6O)n - Chú ý : Nếu đề bài ví dụ 3 có thêm dữ kiện khác như B là ancol no đơn chức thì ta biện luận để tìm CTPT của B như sau: Vì B là ancol no đơn chức nên 6n 2.2n + 2 n = 1. Vậy CTPT của B là C2H6O. 4.2. Dạng 2 : Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A dựa vào sản phẩm phản ứng cháy. Bài toán: Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ A thu được g ; và . Biết khối lượng mol của A là MA. Lập công thức phân tử của A? a. Trường hợp 1: Xác định CTPT hợp chất hữu cơ bằng phương pháp khối lượng. - Dấu hiệu : Đề bài cho biết khối lượng, thể tích (đktc) các chất trong phản ứng cháy. a.1. Phương pháp giải: Đặt công thức của A là CxHyOzNt . Có 2 cách giải: * Cách 1 : Tính x, y, z, t từ số mol CO2, H2O. . Bước1: Tính khối lượng mol của hợp chất hữu cơ A (MA). Tính ; . Bước 2: Xác định thành phần nguyên tố trong hợp chất hữu cơ A đem đốt: - Phản ứng cháy: A + O2 CO2 + H2O suy ra trong A có C, H, N và có thể có O. Tính khối lượng các nguyên tố trong A: mC = mC (trong ) = 12.; mH = mH (trong ) = ; mN = - Tính tổng khối lượng ( mC + mH + mN ) rồi so sánh với mA: Nếu ( mC + mH + mN ) = mA A không chứa oxi. Nếu (mC+ mH+ mN ) mA A chứa oxi và mO(trong A) = mA - ( mC +mH + mN ) . Bước 3 : Xác định công thức của chất hữu cơ A: Tìm x , y , z , t công thức phân tử của hợp chất A. Hoặc Công thức thực nghiệm của A: Từ MA n CTPT của A. *Cách 2 : Tính trên phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A CxHyOzNt + (-)O2 xCO2 + H2O + N2 Theo PTHH: MA (g) 44x 9y 14t Theo đề bài : mA (g) => => x , y , t Từ MA = 12x + y + 16z + 14t => z = . Kết luận CTPT của A. a.2. Ví dụ Ví dụ 1 (BT5 tr112 sgk): Hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố C, H. Khi đốt cháy hoàn toàn 3,0g A thu được 5,4g H2O. Hãy xác định công thức phân tử của A, biết khối lượng mol của hợp chất A là 30g. Giải Do hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố C, H nên đặt công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ A là : CxHy (x, y N*) Cách 1: Ta có = 5,4:18 = 0,3 (mol) nH = 2. = 0,6 (mol) và mH = 0,6g nên mC = mA - mH = 2,4g x = 2; y = 6 Vậy CTPT của A là: C2H6 Cách 2: Phương trình phản ứng cháy: CxHy + ()O2 x CO2 + H2O Theo PTHH : 30g 9y g Theo đề bài: 3g 5,4g Ta có tỉ lệ: 9y : 5,4 = 30 : 3 y = 6 mà MA = 12x + 6 = 30 x = 2 Vậy CTPT của A là: C2H6. Nhận xét 2: Ở ví dụ 1, đề bài cho mA, MA, biết A có 2 nguyên tố C, H và cho khối lượng H (tính được từ khối lượng nước), ta phải tính khối lượng C. Ở ví dụ 2 sau đây, đề cho các dữ kiện tương tự ví dụ 1 nhưng khác là cho khối lượng C (thông qua lượng CO2), ta phải tính khối lượng H. Ở ví dụ 3 thì đề chỉ cho mA không cho MA nên ta phải biện luận để chỉ ra công thức phân tử của A. Cụ thể:+ x = 2; y = 6 Ví dụ 2: Hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố C, H. Khi đốt cháy hoàn toàn 4,0g A thu được 5,6 lit CO2 ở đktc. Hãy xác định công thức phân tử của A, biết tỉ khối hơi của A so với khí H2 là 8. Giải Ta có: MA = 8 . 2 = 16(g). Do hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố C, H nên đặt công thức của hợp chất hữu cơ A là: CxHy (x, y N*). Ta có = 5,6:22,4 = 0,25 (mol) nC = 0,25 (mol); mC = 3g nên mH = mA - mH = 1,0g x = 1 ; y = 4. Vậy CTPT của A là: CH4. Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,96 gam một hiđrocacbon A thu được 6,048 lit khí CO2 ở đktc. Xác định công thức phân tử của A ? Giải Đặt công thức tổng quát của A : CxHy (x, y N*). Trong A có: mC =(6,048:22,4).12 = 3,24 (g) và mH= 3,96 - 3,24 = 0,72(g) nC = 0,27; nH= 0,72 Ta có tỉ lệ : x : y = 0,27 : 0,72 = 3 : 8. Công thức thực nghiệm của A là: (C3H8)n hay C3nH8n. Vì A là hiđrocacbon nên: 8nvà n N* n = 1. Vậy A là C3H8. Nhận xét 3: Ở ví dụ 4 dưới đây, đề bài cho mA, MA nhưng không cho biết trong hợp chất A có những nguyên tố hóa học nào. Từ các dữ kiện của đề bài ta phải chỉ ra các nguyên tố có trong A và khối lượng của chúng là bao nhiêu. Từ đó lập công thức phân tử của A.ủa đề bài ta phải chỉ ra Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ A cần vừa hết 7,2g O2 thu được 6,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O. Biết tỉ khối hơi của A so với khí H2 là 30. Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A? Giải Ta có: mA = ( + ) - = ( 6,6 + 3,6 ) - 7,2 = 3,0 (g) Cách 1 : Sơ đồ phản ứng cháy: A + O2 CO2 + H2O Nên trong A có C, H và có thể có O. Khối lượng các nguyên tố trong A: mC = ; mH =. Ta thấy: mC + mH = 1,8 + 0,4 = 2,2g < mA = 3,0g mO = 3 – 2,2 = 0,8 (g). Và: x = 3, y = 8, z = 1. Vậy CTPT của A là : C3H8O. Cách 2 : Đặt công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ A là: CxHyOz (x, y, z N*) Phương trình phản ứng cháy: CxHyOz+ ( - )O2 x CO2 + H2O Theo PTHH : 60g 44x g 9y g Theo đề : 3g 6,6g 3,6g x = 3, y = 8. Mà MA = 12x + y + 16z z = . Vậy CTPT của A là: C3H8O. Nhận xét 4 : Sang ví dụ 5, đề bài cho mA, MA, lượng các sản phẩm cháy không cho trực tiếp như những bài trước mà phải tính toán qua phản ứng hóa học khác. Chú ý: Sản phẩm cháy thường được hấp thụ vào bình 1 chứa dung dịch H2SO4 đặc (hấp thụ nước), bình 2 đựng nước vôi trong (hấp thụ CO2), khi đó: - Khối lượng dung dịch H2SO4 đặc tăng thêm mg thì: = m - Khối lượng dung dịch nước vôi tăng thêm xg thì: = x Ví dụ 5 : Đốt cháy hoàn toàn 4,6g chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa H2SO4 đậm đặc và bình 2 chứa nước vôi trong dư; thấy khối lượng bình 1 tăng 5,4g; ở bình 2 xuất hiện 20g kết tủa trắng. Biết 1,0g hơi A (đktc) có thể tích là 0,486 lít. Xác định công thức phân tử của A? Giải Sơ đồ phản ứng cháy: A + O2 CO2 + H2O. Nên A có C, H và có thể có O. Theo đề, H2O bị H2SO4 đậm đặc giữ lại; CO2 phản ứng với Ca(OH)2 dư theo PTHH: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (1) Theo (1) ta có: = = 20:100 = 0,2 (mol) nC = 0,2 (mol) = mB1(tăng) = 5,4(g); = 5,4:18 = 0,3 (mol) nH = 2 = 0,6 (mol) Trong A có: mC + mH = 0,2.12 + 0,6 = 3,0g < mA=4,6g Trong A có chứa oxi: mO = 4,6 – 3,0 = 1,6(g) nên nO = 1,6:16 = 0,1 (mol) Đặt công thức của A là: CxHyOz. Ta có: x : y : z = 0,2 : 0,6 : 0,1 = 2 : 6 : 1 Công thức thực nghiệm của A là: (C2H6O)n. Biết 1,0 (g) hơi A chiếm thể tích 0,486 lít ở đktc MA (g)................................. 22,4 lít............. Tức là: 46n = 46 n = 1. Vậy CTPT của A là: C2H6O. Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 18g chất hữu cơ A cần vừa đủ 18lit khí O2, hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 và H2O có tỉ lệ thể tích . Xác định công thức phân tử của A. Biết các khí đo ở điều kiện thường, tỉ khối hơi của A so với khí NO là 2,4. Nhận xét 5 : Ở ví dụ 6, đề bài cho mA, MA, nhưng không cho lượng cụ thể các sản phẩm cháy như những ví dụ trước mà cho dưới dạng tỉ lệ thức. Trường hợp này, giáo viên cần nhắc cho học sinh nhớ rằng ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, tỉ lệ thể tích của chất khí cũng chính là tỉ lệ số mol. Giải Sơ đồ phản ứng cháy: A + O2 CO2 + H2O. Nên A có C, H và có thể có O. Do các khí đo ở đktc nên từ tỉ lệ: : = 3 : 2 Khi đó: . Theo đề bài: phản ứng = Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: + = mA + = 18+24 = 42(g) = và = 42 - 33 = 9(g). Khối lượng các nguyên tố trong A: mC = ; mH = . Ta thấy: mC + mH = 9+1 = 10(g)< mA = 18 (g) chất (A) chứa oxi và mO = 18 – 10 = 8(g). Mặt khác: MA = dA/NO.MNO= 30.2,4= 72(g). Đặt A là: CxHyOz . Ta có: x = 3; y = 4; z = 2. Vậy A là: C3H4O2 b. Trường hợp 2: Xác định CTPT hợp chất hữu cơ bằng phương pháp thể tích. - Dấu hiệu: Đề bài cho biết thể tích hoặc tỉ lệ thể tích của các chất trong phản ứng cháy không ở đktc (mà cho ở cùng điều kiện nhiệt độ và
Tài liệu đính kèm:
- skkn_huong_dan_hoc_sinh_lop_9_lam_bai_tap_xac_dinh_cong_thuc.doc