SKKN Phương pháp phân tích hệ số cân bằng để giải nhanh bài toán đốt cháy hiđrocacbon và dẫn xuất chứa oxi
Mục tiêu cao nhất của việc dạy học là nhằm phát triển tư duy cho học sinh, rèn luyện trí thông minh và các kĩ năng khi áp dụng vào thực tiễn. Cùng với xu hướng đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới kiểm tra đánh giá học sinh thì hình thức thi trắc nghiệm được được Bộ giáo dục đưa vào làm hình thức thi chính trong các kì thi Quốc gia. Ưu điểm của hình thức thi này rất lớn như: Số lượng câu hỏi nhiều nên phương pháp trắc nghiệm khách quan có thể kiểm tra nhiều nội dung kiến thức bao trùm gần cả chương, nhờ vậy buộc học sinh phải học kĩ tất cả các nội dung kiến thức trong chương trình, tránh được tình trạng học tủ, học lệch của học sinh; Thời gian làm bài từ 1 cho đến 3 phút 1 câu hỏi, hạn chế được tình trạng quay cóp và sử dụng tài liệu; Làm bài trắc nghiệm khách quan học sinh chủ yếu sử dụng thời gian để đọc đề, suy nghĩ, không tốn thời gian trình bày cách làm như bài thi tự luận, do vậy có tác dụng rèn luyện kĩ năng nhanh nhẹn, phát triển tư duy cho học sinh. Để đáp ứng được yêu cầu của một bài thi trắc nghiệm, ngoài những kiến thức cơ bản học sinh cần có những phương pháp giải bài tập phù hợp cho từng dạng bài tập để nhanh tìm ra kết quả.
Trong quá trình giảng dạy phần hóa học hữu cơ ở trường THPT Như Thanh. Tôi nhận thấy dạng bài tập về phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ chiếm một phần không nhỏ. Để giải bài tập này học sinh thường viết phương trình hóa học, đặt ẩn số và tính toán theo tỉ lệ phản ứng của các chất để lập phương trình toán học, trong đó có nhiều phương trình toán học phức tạp. Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi đưa ra nội dung “Phương pháp phân tích hệ số cân bằng để giải nhanh bài toán đốt cháy hiđrocacbon và dẫn xuất chứa oxi”. Với mong muốn giúp học sinh hiểu được các quá trình biến đổi hóa học và rèn luyện kỹ năng giải nhanh bài tập trắc nghiệm.
I. MỞ ĐẦU 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Mục tiêu cao nhất của việc dạy học là nhằm phát triển tư duy cho học sinh, rèn luyện trí thông minh và các kĩ năng khi áp dụng vào thực tiễn. Cùng với xu hướng đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới kiểm tra đánh giá học sinh thì hình thức thi trắc nghiệm được được Bộ giáo dục đưa vào làm hình thức thi chính trong các kì thi Quốc gia. Ưu điểm của hình thức thi này rất lớn như: Số lượng câu hỏi nhiều nên phương pháp trắc nghiệm khách quan có thể kiểm tra nhiều nội dung kiến thức bao trùm gần cả chương, nhờ vậy buộc học sinh phải học kĩ tất cả các nội dung kiến thức trong chương trình, tránh được tình trạng học tủ, học lệch của học sinh; Thời gian làm bài từ 1 cho đến 3 phút 1 câu hỏi, hạn chế được tình trạng quay cóp và sử dụng tài liệu; Làm bài trắc nghiệm khách quan học sinh chủ yếu sử dụng thời gian để đọc đề, suy nghĩ, không tốn thời gian trình bày cách làm như bài thi tự luận, do vậy có tác dụng rèn luyện kĩ năng nhanh nhẹn, phát triển tư duy cho học sinh... Để đáp ứng được yêu cầu của một bài thi trắc nghiệm, ngoài những kiến thức cơ bản học sinh cần có những phương pháp giải bài tập phù hợp cho từng dạng bài tập để nhanh tìm ra kết quả. Trong quá trình giảng dạy phần hóa học hữu cơ ở trường THPT Như Thanh. Tôi nhận thấy dạng bài tập về phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ chiếm một phần không nhỏ. Để giải bài tập này học sinh thường viết phương trình hóa học, đặt ẩn số và tính toán theo tỉ lệ phản ứng của các chất để lập phương trình toán học, trong đó có nhiều phương trình toán học phức tạp. Trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi đưa ra nội dung “Phương pháp phân tích hệ số cân bằng để giải nhanh bài toán đốt cháy hiđrocacbon và dẫn xuất chứa oxi”. Với mong muốn giúp học sinh hiểu được các quá trình biến đổi hóa học và rèn luyện kỹ năng giải nhanh bài tập trắc nghiệm. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết lập và vận dụng một số công thức giải nhanh các bài tập về phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ, với mong muốn giúp học sinh hiểu được các quá trình biến đổi hóa học giữa các chất và rèn luyện kỹ năng giải nhanh bài tập về phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố C, H, O thông qua 3 dạng bài tập: - Dạng 1: Phân tích hệ số tìm số nguyên tử cacbon trong hiđrocacbon và dẫn xuất chứa oxi. - Dạng 2: Phân tích hệ số cân bằng tìm độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ. - Dạng 3: Phân tích tỉ lệ số mol CO2 và H2O tìm dãy đồng đẳng. Hệ số phương trình phản ánh định luật bảo toàn nguyên tố. 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Phương pháp trong đề tài được áp dụng vào các tiết luyện tập, tự chọn và ôn luyện cho học sinh thi Đại học – cao đẳng khi dạy bài tập về phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố C, H và hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố C, H, O – Chương trình Hóa học THPT 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để hoàn thành nhiệm vụ đặt ra tôi sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: - Nghiên cứu lí thuyết - Giải các bài tập vận dụng II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 1.1. Hệ số phương trình hóa học: Hệ số phương trình hóa học chính là hệ số cân bằng của phản ứng, là một bộ số tối giản thu được sau khi cân bằng một phản ứng hóa học. Hệ số phương trình hóa học biểu hiện đầy đủ mối quan hệ giữa các thành phần có mặt trong phản ứng. Có thể xem nó là kết quả của một loạt những định luật hóa học như: định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích, bảo toàn electronđồng thời cũng phản ánh sự tăng giảm khối lượng, thể tích, số mol khítrước và sau phản ứng. Do đó, ứng dụng hệ số phương trình hóa học vào giải toán có thể làm cho bài toán trở nên đơn giản, dễ hiểu. 1.2. Học sinh nắm vững tính chất hóa học chung của các hợp chất hữu cơ, trong đó có tính chất bị oxi hóa hoàn toàn bằng oxi (phản ứng cháy) Phương trình hóa học tổng quát phản ứng đốt cháy các hợp chất hữu cơ X chứa C, H, O. CxHyOz + O2 → xCO2 + H2O CnH2n+2-2kOz + O2 → nCO2 + (n + 1 – k)H2O (k là độ bất bão hòa bằng số vòng + số liên kết pi) Một số phản ứng cụ thể + Khi z = 0, ta có X là hiđrocacbon Phương trình hóa học đốt cháy hiđrocacbon: CxHy+ O2 → xCO2 + H2O CnH2n+2-2k+ O2 → nCO2 + (n + 1 –k)H2O An kan: CnH2n+2 + O2 → nCO2 + (n+1)H2O Anken: CnH2n+ O2 → nCO2 + nH2O Ankin, ankađien: CnH2n-2 + O2 → nCO2 + (n-1)H2O + Khi z khác 0, X là dẫn xuất chứa oxi của hiđrocacbon Ancol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+2O + O2 → nCO2 + (n+1)H2O Ancol no, đa chức, mạch hở: CnH2n+2Oz + O2 → nCO2 + (n+1)H2O Anđehit no, đơn chức, mạch hở; xeton no đơn chức, mạch hở CnH2nO + O2 → nCO2 + nH2O Axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở; este no, đơn chức mạch hở:. CnH2nO2 + O2 → nCO2 + nH2O 2. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Oxi hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ bằng oxi (phản ứng đốt cháy) là tính chất hóa học chung của các hợp chất hữu cơ. Bài tập về phản ứng cháy là bài tập phổ biến. Qua tài liệu tham khảo học sinh thường tiếp cận cách giải như sau: Viết đầy đủ các phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong bài tập, sau đó dựa vào số liệu bài ra để xác định lượng chất tham gia phản ứng và lượng tạo thành sau phản ứng. Khi áp dụng phương pháp giải này học sinh dễ hiểu, phù hợp với kiến thức mà các em được học. Tuy nhiên, phải mất nhiều thời gian để viết phương trình hoá học, lập các phương trình toán hóa học và giải bài tập. Việc làm này sẽ mất nhiều thời gian làm bài thi trắc nghiệm. 3. GIẢI PHÁP VÀ TỔ CHỨC THỰC HIỆN 3.1. Giải pháp chung: Xuất phát từ những hạn chế nêu trên, tôi đưa ra một cách giải đơn giản hơn, phù hợp với kiến thức hoá học mà học sinh sẵn có như sau: Gọi công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ X là CnH2n+2-2kOz. (k là độ bất bão hòa bằng tổng số liên kết pi và số vòng) PTHH: CnH2n+2-2kOz + O2 → nCO2 + (n+1-k)H2O - Phân tích hệ số cân bằng phương trình hóa học ta thấy: ( nX là số mol hợp chất hữu cơ; k khác 1) (*) (Khi k =1 ) - Vận dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nguyên tố oxi ta thấy: (**) + Áp dụng với (*) với X là ankan; ancol no, mạch hở hoặc ete no, mạch hở. Khi đó k = 0, ta có: + Áp dụng với (*) với X là ankin, akađien; anđehit, axit, este đơn chức, không no có 1 liên kết pi trong gốc hiđrocacbon, mạch hở. Khi đó k = 2, ta có: + Áp dụng (**) với X là ancol R(OH)z; anđehit R(CHO)z, ta có: Nếu là ancol, anđehit đơn chức thì z = 1, ta có: + Áp dụng (**) với X là axit R(COOH)z; este (RCOO)zR’ hoặc R(COOR’)z. Nếu là axit, este đơn chức thì z = 1, ta có: 3.2. Vận dụng phương pháp phân tích hệ số cân bằng tôi giải một số dạng bài toán minh họa: 3.2.1. Dạng 1: Phân tích hệ số tìm số nguyên tử cacbon trong hiđrocacbon và dẫn xuất chứa oxi. Thiết lập công thức: PTHH đốt cháy các hợp chất hữu cơ X chứa C, H, O CnH2n+2-2kOz + O2 → nCO2 + (n+1-k)H2O - Phân tích hệ số cân bằng phương trình hóa học ta thấy: ( nX là số mol hợp chất hữu cơ; k khác 1) (Khi k =1 ) Từ hệ số cân bằng phương trình ta thấy: Số nguyên tử C - Nếu k = 0 thì X là ankan, hoặc ancol no mạch hở hoặc ete no mạch hở. Khi đó: - Nếu k = 1 - Nếu k = 2 Và - Nếu k = 4 (ta xét dãy đồng đẳng của benzen). Khi đó : Như vậy : Khi đốt cháy các hợp chất hữu cơ X - Nếu thì X có dạng CnH2n+2Oz - Nếu thì X có dạng CnH2nOz - Nếu thì X có dạng CnH2n-2Oz - Nếu thì X có dạng CnH2n+2-2kOz Các ví dụ minh hoạ: Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon kế tiếp thuộc cùng dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X, sản phẩm cháy thu được cho lội qua bình (1) đựng H2SO4 đặc, sau đó qua bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)2 dư. Khi kết thúc phản ứng, khối lượng bình (1) tăng 8,1 gam và bình (2) có 35 gam kết tủa xuất hiện. CTPT của hai hiđrocacbon trong X là : A. CH4 và C4H10. B. C2H6 và C4H10. C. C3H8 và C4H10. D. A hoặc B hoặc C. Hướng dẫn: Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng H2O Kết tủa trong bình 2 là CaCO3 Vì nên X có dạng Vậy X gồm C3H8 và C4H10 . Đáp án C Kinh nghiệm khi giải bài tập này: So sánh số mol CO2 và số mol H2O để tìm dãy đồng đẳng của hiđrocacbon, sau đó áp dụng công thức nhanh đã thiết lập ở phần chung. Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn ancol X được CO2 và H2O có tỉ lệ mol tương ứng là 3 : 4, thể tích oxi cần dùng để đốt cháy X bằng 1,5 lần thể tích CO2 thu được (đo cùng đk). CTPT của X là : A. C3H8O. B. C3H8O2. C. C3H8O3. D. C3H4O. Hướng dẫn: Do nên X là ancol no, mạch hở; Và: Gọi CTPT của X là CnH2n+2Ox Giả sử số mol CO2 là 3 mol thì số mol H2O là 4 mol số mol O2 là 4,5 mol và số mol X là 1 mol Ta có: x.1+ 2.4,5 = 2.3 + 4x = 1 CnH2n+2Ox → nCO2 1mol 3mol . Vậy X là C3H8O. Đáp án A Kinh nghiệm khi giải bài tập này: So sánh số mol CO2 và số mol H2O để tìm dãy đồng đẳng của ancol, sau đó áp dụng định luật bảo toàn đối với nguyên tố oxi để xác định số nhóm chức của ancol, cuối cùng dựa vào tỉ lệ mol của CO2 và ancol để tìm số nguyên tử cacbon. Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn x mol axit cacboxylic E, thu được y mol CO2 và z mol H2O (với z = y – x). Cho x mol E tác dụng với NaHCO3 (dư) thu được y mol CO2. Tên của E là A. axit acrylic. B. axit oxalic C. axit ađipic. D. axit fomic. (Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2011”) Hướng dẫn: Với z = y – x x = y – z = nCO- nHO E có độ bất bão hoà bằng 2. Như vậy E có dạng CnH2n-2Ox ta dễ dàng loại đáp án D Mặt khác ta có x mol E tác dụng với NaHCO3 (dư) thu được y mol CO2 = số mol CO2 tạo thành từ phản ứng đốt cháy. Vậy chỉ có thể là axit oxalic. Đáp án B Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Dựa vào mối liên hệ giữa số mol CO2, H2O và axit để xác định độ bất bão hoà, từ đó suy ra công thức chung của axit. Ví dụ 4: Để đốt cháy hết 10 mol một hợp chất hữu cơ X cần dùng 30 mol O2, sản phẩm thu được chỉ gồm CO2 và H2O có số mol bằng nhau và đều số mol O2 đã phản ứng. CTPT của A là : A. C2H4O2. B. C3H6O3. C. C3H6O2. D. C4H8O2. Hướng dẫn: Vì nên X có dạng CnH2nOz Áp dụng bảo toàn nguyên tố oxi ta có : Vậy CTPT của X là C3H6O3. Đáp án B Kinh nghiệm khi giải bài tập này: So sánh số mol CO2 và số mol H2O để tìm dãy đồng đẳng của X, sau đó dựa vào tỉ lệ mol của CO2 và X để tìm số nguyên tử cacbon, cuối cùng áp dụng định luật bảo toàn đối với nguyên tố oxi để xác định số nguyên tử oxi trong X. 3.2.2. Dạng 2: Phân tích hệ số cân bằng tìm độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ. Thiết lập công thức: Độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ là đại lượng đặc trưng cho độ không no của phân tử hợp chất hữu cơ, được tính bằng tổng số liên kết л và số vòng. Độ bất bão hòa có thể được ký hiệu là k. Giả sử một hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử là CxHyOz CxHyOz + O2 → xCO2 + H2O Đối với hợp chất CxHyOz, ta có : (1) Từ hệ số trên phương trình hoá học và công thức (*) ta thấy: (2) Các ví dụ minh hoạ: Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất béo, thu được lượng CO2 và H2O hơn kém nhau 6 mol. Mặt khác, a mol chất béo trên tác dụng tối đa với 600ml dung dịch Br2 1M. Giá trị của a là: A. 0,2 B. 0,3 C. 0,18 D. 0,15 (Câu 14. mã đề 825 – Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2014”) Hướng dẫn: Chất béo là trieste nên khi đốt cháy ta thu được số mol CO2 nhiều hơn H2O Kết hợp với bài ra ta có: Áp dụng công thức (2) ta có: Chất béo là trieste nên có 3 liên kết pi trong nhóm chức. Vậy số liên kết pi trong các gốc hiđrocacbon là 4. Số mol Br2 phản ứng với a mol chất béo = 4a 4a = 0,6 a = 0,15. Đáp án D Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Phân tích mối liên hệ giữa số mol CO2, H2O và este để tìm ra độ bất bão hoà, từ đó tính được số liên kết pi trong nhóm chức và trong gốc hiđrocacbon. Ví dụ 2: Hợp chất hữu cơ X mạch hở có công thức CxHyO . khi đốt cháy hoàn toàn a mol X thu được b mol CO2 và c mol H2O. Biết (b – c) = 3a. Khi hiđro hóa hoàn toàn 0,1 mol X thì thể tích H2 (đktc) cần là: A. 2,24lit B. 6,72 lit C. 8,96 lit D. 4,48 lit Hướng dẫn: Áp dụng công thức (2) ta có: Vì X mạch hở nên số liên kết pi trong X bằng k =4. . Đáp án C Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Phân tích mối liên hệ giữa số mol CO2, H2O và X để tìm ra độ bất bão hoà, từ đó tính được số liên kết pi trong hợp chất. Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít một hiđrocacbon X mạch hở X. Sau phản ứng hoàn toàn thu được 22,4 lít khí CO2 (đktc) và 14,4 gam H2O. Hỏi lượng X trên làm mất màu tối đa bao nhiêu gam Br2? A. 32 gam. B. 64 gam. C. 16 gam. D. 24gam. Hướng dẫn: ; ; Áp dụng công thức (2) ta có: Vì X mạch hở nên số liên kết pi trong X bằng 2 Vậy 0,2 mol X làm mất màu tối đa 0,4 mol Br2 hay 64 gam Br2. Đáp án B Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Phân tích mối liên hệ giữa số mol CO2, H2O và hiđrocacbon để tìm ra độ bất bão hoà, từ đó tính được số liên kết pi trong hiđrocacbon Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,3 mol axit cacboxylic X mạch hở. Sau phản ứng thu được số mol CO2 nhiều hơn số mol H2O là 0,6 mol. Biết X làm mất màu vừa đủ 300ml dung dịch Br2 1M. X là: A. axit no, 3 chức B. axit đơn chức, không no có 2 liên kết đôi trong gốc hiđrocacbon C. axit đơn chức, không no có 1 liên kết đôi trong gốc hiđrocacbon D. axit 2 chức, không no có 1 liên kết đôi trong gốc hiđrocacbon Hướng dẫn: Áp dụng công thức (2) ta có: X chứa 1 liên kết pi ở gốc hiđrocacbon Mặt khác X mạch hở nên có tổng số liên kết pi bằng độ bất bão hòa bằng 3. Vậy X là axit cacboxylic 2 chức, không no có 1 liên kết đôi trong gốc hiđrocacbon. Đáp án D. Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Phân tích mối liên hệ giữa số mol CO2, H2O và axit để tìm ra độ bất bão hoà, từ đó tính được số liên kết pi trong gốc hiđrocacbon. Ví dụ 5: a mol chất béo X có thể cộng hợp tối đa 5a mol Br2. Đốt cháy hoàn toàn a mol X thu được b mol H2O và V lít khí CO2 (đktc). Biểu thức liên hệ giữa V với a, b là: A. V = 22,4 (b + 7a) B. V = 22,4 (4a - b) C. V = 22,4 (b + 3a) D. V = 22,4 (b + 4a) Hướng dẫn: trong các gốc hiđrocacbon của X chứa 5 liên kết pi. Mặt khác X là chất béo X là este 3 chức nên số liên kết pi trong nhóm chức bằng 3 Độ bất bão hòa của X, k = 8. Áp dụng công thức (2) ta có: V = 22,4 (b + 7a). Đáp án A Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Dựa vào tỉ lệ số mol Br2 và số mol chất béo để xác định số liên kết pi trong gốc hiđrocacbon, sau đó áp dụng công thức đã thiết lập về mối liên hệ giữa độ bội liên kết với số mol CO2, H2O và số mol X để tìm ra đáp số. 3.2.3. Dạng 3: Phân tích tỉ lệ số mol CO2 và H2O tìm dãy đồng đẳng. Hệ số phương trình hóa học phản ánh định luật bảo toàn nguyên tố. Thiết lập công thức: Phương trình đốt cháy hợp chất hữu cơ: CxHyOz + () O2x CO2 + H2O Phân tích hệ số trên phương trình hoá học ta thấy: (1) (1) là phương trình bảo toàn nguyên tố oxi Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng đối với phản ứng trên: (2) Các ví dụ minh hoạ: Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp A gồm buta-1,3-đien và propin cần vừa đủ V1 lít O2 (đktc) thu được 0,9 mol CO2 và 0,7 mol nước. Giá trị của V và V1 lần lượt là : A. 4,48 lít và 29,12 lít. B. 2,24 lít và 33,6 lít. C. 3,36 lít và 26,88 lít. D. 6,72 lít và 29,12 lít. Hướng dẫn: buta-1,3-đien và propin đều chứa 2 liên kết pi trong phân tử. Áp dụng công thức (2) ở dạng 2 ta có: Áp dụng công thức (1) ta có: Đáp án A Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Từ độ bất bão hoà đã biết ta tìm được số mol X theo số mol CO2 và H2O, sau đó áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nguyên tố oxi để tính thể tích O2. Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm các ancol metylic, ancol etylic, ancol propylic, ancol butylic và nước. Cho a gam X tác dụng với Na dư, thu được 0,7 mol H2. Nếu đốt cháy hoàn toàn a gam X thu được b mol CO2 và 2,6 mol H2O. Giá trị của a, b là: A. 42 gam và 1,2mol B. 19,6 gam và 1,9 mol C. 19,6 gam và 1,2 mol D. 28 gam và 1,9 mol Hướng dẫn: Các phản ứng của ancol và H2O với Na có thể viết chung là: 2ROH + 2Na → 2RONa + H2 Do đó: = 1,4 mol Hỗn hợp X no, mạch hở nên độ bất bão hòa k = 0 Áp dụng công thức (2) ở dạng 2 ta có: Áp dụng công thức (1) ta có: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: . Đáp án A Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Từ độ bất bão hoà đã biết ta tìm được số mol X theo số mol CO2 và H2O, sau đó áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nguyên tố oxi để tính khối lượng O2, cuối cùng áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính a. Ví dụ 3: Một hỗn hợp gồm anđehit acrylic và một anđehit no, đơn chức mạch hở X. Đốt cháy hoàn toàn 1,72 gam hỗn hợp trên cần vừa đủ 2,296 lít O2 (đktc). Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 8,5 gam chất kết tủa. Công thức cấu tạo của X là: A. HCHO B. C2H5CHO C. CH3CHO D. C3H5CHO Hướng dẫn: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: = 1,72 + 0,1025.32 – 0,085.44 = 1,26 gam Áp dụng công thức (1) ta có: = 2.0,085 + 0,07 – 2.0,1025 = 0,035 mol Anđehit acrylic có M = 56 anđehit còn lại có M<49,14 Mặt khác: Anđehit acrylic (C3H4O) không no có 1 nối đôi, anđehit X là no đơn chức mạch hở nên của X là CH3CHO. Đáp án C Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính khối lượng H2O,định luật bảo toàn nguyên tố tính số mol anđehit, và mối liên hệ giữa độ bội liên kết với số mol CO2, số mol H2O, số mol X để tìm số mol X. Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn 29,6 gam hỗn hợp X gồm CH3COOH, CxHyCOOH, và (COOH)2 thu được 14,4 gam H2O và m gam CO2. Mặt khác, 29,6 gam hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với NaHCO3 dư thu được 11,2 lít (đktc) khí CO2. Giá trị của m là : A. 33 gam. B. 48,4 gam. C. 44 gam. D. 52,8 gam. Hướng dẫn: PTHH tổng quát : R(COOH)n + nNaHCO3 → R(COONa)n + nCO2 + nH2O Phân tích hệ số ta có: Gọi a là số mol O2 để đốt cháy hết X, b là số mol CO2 thu được. Áp dụng công thức (1) ta có: 1 + 2a = 2b + 0,8 (1) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng với quá trình đốt cháy X: 29,6 + 32a = 44b +14,4 (2) Giải hệ phương trình gồm (1) và (2) ta được a = 0,9 ; b =1 Vậy m =44 gam. Đáp án C Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Phân tích hệ số phản ứng ddeeer tìm mối liên hệ giữa số nhóm chức với số mol CO2. Sau đó áp dụng bảo toàn nguyên tố oxi và định luật bảo toàn khối lượng để thiết lập hệ phương trình. Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol hỗn hợp X gồm 1 ancol đơn chức và một anđehit đơn chức cần 76,16 lít O2 (đktc) tạo ra 54 gam H2O. Tỉ khối hơi của X đối với H2 là : A. 32,4. B. 36,5. C. 28,9. D. 25,4. Hướng dẫn: ; Áp dụng công thức (1) ta có: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: Vậy . Đáp án D Kinh nghiệm khi giải bài tập này: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với oxi và định luật bảo toàn khối lượng để giải toán. 3.3. Bài tập vận dụng: Bài tập 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp X (đktc) gồm CH4, C2H6, C3H8, C2H4 và C3H6, thu được 11,2 lít khí CO2 (đktc) và 12,6 gam H2O. Tổng thể tích của C2H4 và C3H6 (đktc) trong hỗn hợp A là : A. 5,60. B. 3,36. C. 4,48. D. 2,24. Bài tập 2: Đốt cháy 13,7 ml hỗn hợp A gồm metan, propan và cacbon (II) oxit, ta thu được 25,7 ml khí CO2 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Thành phần % thể tích propan trong hỗn hợp A: A. 43,8% B. 43,8 % C. 43,8 %. D. 87,6 % Bài tập 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A gồm CH4, C2H2, C3H4, C4H6 thu được x mol CO2 và 18x gam H2O. Phần trăm thể tích của CH4 trong A là : A. 30%. B. 40%. C. 50%. D. 60%. Bài tập 4: Đốt cháy hoàn hoàn một hiđrocacbon A thu được 0,3 mol CO2 và 0,4 mol H2O. Xác định công thức phân tử của A. Tính thể tích O2 (đktc) để đốt cháy hoàn toàn A? A. C3H4 ; 11,2 lít B. C3H8; 11,2 lít C. C3H6 ; 15,68 lít C. CH4 ; 8,96 lít Bài tập 5: Đốt cháy 400ml hỗn hợp gồm hiđrocacbon và N2 với 900ml O2 (có dư), thể tích khí thu được là 1,4 lít. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ còn 800ml. Cho hỗn hợp này lội qua dung dịch KOH đặc thì còn 400mol, các khí đo cùng điều kiện. Tìm công thức phân tử của hiđrocacbon. A. C2H6 B. C2H4 C. C4H10 D. C3H6 Bài tập 6: Đốt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp A gồm buta-1,3-đien và propin cần vừa đủ V1 lít O2 (đktc) thu được 0,9 mol CO2 và 0,7 mol nước. Giá trị của V và V1 lần lượt là : A. 4,48 lít và 29,12 lít. B. 2,24 lít và 33,6 lít. C. 3,36 lít và 26,88 lít. D. 6,72 lít và 29,12 lít. Bài tập 7: Đốt cháy hoàn toàn 100 ml hơi chất A, cần đúng 250ml oxi chỉ tạo ra 200 ml CO2 và 200ml hơi H2O (các thể tích khí đo cùng điều kiện). Công thức phân tử đúng của A là: A. C2H4 B. C2H6O C. C2H4O D.
Tài liệu đính kèm:
- skkn_phuong_phap_phan_tich_he_so_can_bang_de_giai_nhanh_bai.doc
- Bìa SKKN.doc
- Mục lục SKKN.doc