Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng giá trị trung bình để giải bài tập Hóa Học 9

Nội dung tóm tắt: Sáng kiến kinh nghiệm Sử dụng giá trị trung bình để giải bài tập Hóa Học 9

1. 1. PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài: Tham gia dạy bồi dưỡng HSG nhiều năm, để đạt được kết quả cao bản thân tôi đã phải tích cực nghiên cứu, tìm tòi tự tích lũy cho mình các kiến thức bộ môn phục vụ cho việc giảng dạy. Trong quá trình tìm tòi ấy, tôi phát hiện ra có một dạng BT rất hay với cách giải rất độc đáo, thú vị mà thấp thoáng đâu đó trong các đề thi HSG, sách tham khảo, nâng cao hóa học THCS ta thường bắt gặp. Đó là dạng BT giải bằng phương pháp sử dụng giá trị trung bình. Đây là một dạng BT hay, phát huy được sự nhanh nhạy của HS, nó không chỉ dừng lại ở chương trình THCS mà còn là một trong những phương pháp giải bài tập nhanh trong chương trình THPT. Tuy nhiên khi tìm hiểu thực tế về việc giải các BT dạng này của các em HS thì đa số các em tỏ ra rất lúng túng, không biết giải như thế nào, mặc dù dạng BT này không quá khó so với một số các dạng BTHH khác mà các em đã được học. Với những lí do trên, cùng với sự ham học hỏi, muốn có cơ hội tích lũy thêm kiến thức, kinh nghiệm cho bản thân đã thôi thức tôi chọn đề tài với nội dung “Sử dụng giá trị trung bình để giải bài tập hóa học ” làm sáng kiến kinh nghiệm của mình, với mong muốn góp phần thiết thực vào việc nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG môn hóa học lớp 9, qua đó nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng HSG của huyện nhà nói chung. 1.2. Điểm mới của đề tài: Qua tìm hiểu nhiều sách tham khảo môn hoá học, tôi thấy rằng có khá nhiều sách tham khảo của một số tác giả đề cập đến dạng BT giải bằng phương pháp sử dụng giá trị trung bình Tuy nhiên đa số sách tham khảo ấy đều đề cập đến dạng BT trên còn quá sơ sài, có sách thì đưa ra một vài BT về khối lượng mol trung bình, có sách chỉ đưa ra một vài BT về sử dụng số nguyên tử Cacbon trung bình, nội dung các BT đơn lẻ, không tổng hợp cho người đọc một cách tổng quát về phương pháp giải BTHH bằng cách sử dụng giá trị trung bình. Như vậy chưa có một quyển sách tham khảo nào trên thị trường hướng dẫn cho GV, HS THCS phương pháp giải các BT sử dụng giá trị trung bình theo chương trình THCS một cách chi tiết, đầy đủ, rõ ràng. Vì thế khi HS gặp các BT giải bằng cách sử dụng giá trị trung bình thì các em HS dù là HS khá, giỏi cũng khó mà tiếp nhận phương pháp giải BTHH trên một cách được đầy đủ, chắc chắn. Đó là một vấn đề mà bản thân tôi, người GV đang trực tiếp giảng dạy bồi dưỡng HSG môn hoá học THCS phải trăn trở, suy nghĩ. Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích khi tiếp xúc với các em HS trong đội tuyển HSG môn hóa học 9 , tôi nhận thấy đa số các em tỏ ra rất lúng túng, không xác định được cách giải, không tự tin khi giải các BT có sử dụng giá trị trung bình. Vậy làm thế nào để giúp các em có kỹ năng giải quyết tốt dạng bài tập trên, tạo cho các em hứng thú và niềm yêu thích mãnh liệt vào môn học? Trả lời cho băn khoăn, trăn trở ấy, tôi đã nghiên cứu và mạnh dạn đưa ra phương pháp sử dụng các giá trị trung bình như khối lượng mol trung bình, số nguyên tử Cacbon trung bình, số nguyên tử Hiđro trung bình áp dụng giải một số BTHH thuộc chương trình THCS với mong muốn đưa dạng BT trên phổ biến trong dạy và học môn hóa học, góp phần nâng cao chất lượng công tác bồi dưỡng HSG môn Hóa học cấp THCS.  - 1 -
2. 2. PHẦN NỘI DUNG 2.1. Thực trạng trước khi thực hiện các giải pháp của đề tài 2.1.1. Số liệu thống kê Thực trạng trước khi thực hiện đề tài, qua trực tiếp giảng dạy bồi dưỡng HSG và tham khảo ý kiến của các đồng nghiệp tôi nhận thấy đa số HS không biết cách giải các bài tập có sử dụng giá trị trung bình. Qua khảo sát chất lượng học sinh lớp bồi dưỡng HSG hoá học 9 với các BT giải bằng cách sử dụng giá trị trung bình, kết quả như sau: Điểm Điểm Điểm Điểm TB trở lên Tổng 9 – 10 7 - 8 5 - 6 0 - 4 số HS SL % SL % SL % SL % SL % 25 0 0 1 4 5 20 19 76 6 24 2.1.2. Tình hình trước khi thực hiện các giải pháp của đề tài. Qua thực tế giảng dạy lớp bồi dưỡng HSG hoá 9, tôi thấy việc giải BT bằng cách sử dụng giá trị trung bình của các em HS còn rất hạn chế: - Rất ít HS vận dụng và giải quyết tốt các BTHH giải bằng cách sử dụng giá trị trung bình, dù với các BT đơn giản theo chương trình hóa học THCS. - Đa số HS không nắm được các kiến thức cơ bản về các giá trị trung bình: khối lượng mol trung bình, số nguyên tử cacbon trung bình, các công thức tính nên các em không vận dụng được vào giải BT, kết quả là không giải được BT, dẫn đến làm giảm sút niềm yêu thích, sự hứng thú của HS khi học tập bộ môn hóa học. 2.1.3. Nguyên nhân dẫn đến tình hình trên: Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu cho thấy việc sử dụng giá trị trung bình vào giải các BTHH còn có nhiều bất cập do các nguyên nhân sau: * Về giáo viên: - Trong quá trình dạy học, GV chỉ mới dừng lại ở kiến thức cơ bản sách giáo khoa (SGK), chưa chú trọng mở rộng, nâng cao kiến thức cho các em. - GV chưa truyền thụ hoặc truyền thụ chưa kỹ phương pháp giải BTHH bằng các giá trị trung bình. GV chưa đào sâu mở rộng kiến thức cho HS, để các em HS nắm chắc chắn, từ đó vận dụng linh hoạt vào việc giải quyết các BT tương tự. - Nhiều GV hầu như không hề tiếp xúc với dạng BT này. Vì thế trong quá trình giảng dạy, GV không hề đề cập đến lý thuyết cũng như bài tập về dạng này cho HS. Đó cũng là nguyên nhân chính dẫn đến việc đa số HS không biết cách sử dụng giá trị trung bình vào việc giải một số BT hóa học. Mặc dù đây là một phương pháp giải BT rất hay và rất đặc trưng mang màu sắc riêng của môn hóa học. * Về học sinh: - Đa số HS học tập môn hoá học theo phương pháp áp đặt như các bộ môn học thuộc lòng khác, do đó các em không có sự sáng tạo, không hiểu rõ bản chất của vấn đề nên dễ quên, lúng túng khi vận dụng kiến thức vào việc giải BTHH. - Đa số các em chỉ mới dừng lại ở việc học tập theo sự hướng dẫn của giáo viên giảng dạy, chưa chịu khó tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu các dạng bài tập mới. - 2 -
3. - Các sách tham khảo đề cập đến dạng bài tập giải bằng cách sử dụng giá trị trung bình còn sơ sài, chưa đủ để các em nắm được phương pháp giải các BT dạng này một cách trọn vẹn, chắc chắn. 2.2. Các giải pháp Từ tình hình thực tế trên và thực trạng giảng dạy môn hoá học ở các trường THCS, tôi có một số giải pháp sau để giúp HS nắm chắc kiến thức và vận dụng linh hoạt, sáng tạo phương pháp sử dụng giá trị trung bình để giải nhanh, chính xác một số BTHH cấp THCS. 2.2.1. Các giải pháp 1.1. Giải pháp 1: GV trang bị cho HS những kiến thức cơ bản về lý thuyết cho HS áp dụng để giải các bài tập sử dụng giá trị trung bình 1.1.1. Phương pháp khối lượng mol trung bình Nội dung phương pháp: a. Hỗn hợp A gồm 2 chất M1, M2: mhh a1M1 a2M 2 Khối lượng mol trung bình:M tb = = (1) nhh a1 a2 Với: a1, a2 lần lượt là số mol của các chất M1, M2 M1, M2 lần lượt là khối lượng mol của các chất M1, M2 Nếu:M 1 < M2  M1 < M tb < M2 b. Hỗn hợp B gồm có n chất M1, M2 Mn: a1M1 a2M 2 a3M 3 Mn Khối lượng mol trung bình:M tb = (2) a1 a2 a3 a n Với: a1, a2, a3 lần lượt là số mol của các chất có trong hỗn hợp. M1, M2, M3, lần lượt là khối lượng mol của các chất có trong hỗn hợp. c. Với hỗn hợp các chất khí: Vì trong cùng điều kiện, nhiệt độ , áp suất, tỉ lệ số mol (n) bằng tỉ lệ thể tích (V). Nên khối lượng mol trung bình có thể được xác định theo thể tích (V). Khi tính M tb áp dụng CT (1), (2) và thay giá trị số mol (n) bằng giá trị thể tích (V) ) mhh V1M1 V2M 2 M tb = = (3) ( với hh gồm 2 chất M1, M2) Vhh V1 V2 V1M1 V2M 2 V3M 3 M tb = (4) ( với hh gồm n chất M1, M2, M3 ) V1 V2 V3 1.1.2. Phương pháp số nguyên tử Cacbon trung bình Nội dung phương pháp: a. Hỗn hợp A gồm 2 chất hữu cơ X, Y: Số nguyên tử cacbon trung bình: a1n1 a2n2 nC ntb = = a1 a2 nhchc Với: n1, n2 lần lượt là số nguyên tử Cacbon trong phân tử X, Y a1, a2 lần lượt là số mol của X, Y Nếu:n 1 < n2  n1 < ntb < n2 b. Hỗn hợp B gồm có n hợp chất hữu cơ(HCHC) : a1n1 a2n2 annn Số nguyên tử cacbon trung bình:ntb = a1 a2 an - 3 -
4. Với:n 1, n2, n3 nn lần lượt là số nguyên tử Cacbon trong phân tử các HCHC a1, a2, a3 an lần lượt là số mol của các HCHC c. Với các phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ ( không tạo thành muối cacbonat): n Số nguyên tử cacbon trung bình:n = CO2 ( vì theo PT cháy n n ) tb CO2 C nhchc d. Theo giá trị khối lượng mol trung bình: mhh M tb =  ntb nhh Ngoài ra, có thể tính ntb từ các PT toán học hoặc hệ PT toán học thiết lập được. 1.2. Giải pháp 2: GV tiến hành phân loại BT và áp dụng giải một số BT mẫu 1.2.1. Bài tập áp dụng phương pháp khối lượng mol trung bình - Phương pháp thường sử dụng để giải các bài tập có sử dụng M tb trong hóa vô cơ và hóa hữu cơ. - Thay thế một số chất bằng chất trung bình trong tính toán giúp ta rút gọn còn ít PT phản ứng và tính toán dễ dàng, chứa ít ẩn số. - Mặt khác, nếu bài toán cho ít dữ kiện, không đủ để thiết lập các phương trình toán học để tìm yêu cầu bài ra thì ta có thể sử dụng phương pháp này để biện luận ra được kết quả cần tìm. Lưu ý: Khi thay thế các chất nào đó bằng một chất trung bình thì: + Số mol của chất trung bình bằng tổng số mol các chất mà nó thay thế. + Khối lượng chất trung bình chính bằng tổng khối lượng các chất mà nó thay thế. a. Hóa vô cơ Áp dụng cho trường hợp hỗn hợp gồm 2 hay nhiều kim loại liên tiếp trong cùng 1 nhóm, 2 hay nhiều kim loại có cùng hóa trị hoặc hợp chất có chứa 2 hay nhiều nguyên tố trong cùng nhóm hay có cùng hóa trị. Khi đó ta thay thế các kim loại hoặc các chất đó bằng một kim loại trung bình hoặc một chất trung bình, dựa vào giá trị trung bình và bất đẳng thức: Mmin < Mtb < Mmax Trong đó Mmin chính là khối lượng mol của chất có M nhỏ nhất, Mmax là khối lượng mol của chất có M lớn nhất. Từ đó, ta tìm được các kim loại hay nguyên tố trong cùng nhóm thõa mãn điều kiện bài toán. Ngoài ra, phương pháp này còn sử dụng cho hỗn hợp khí hoặc kết hợp thêm một số phương pháp khác nữa để giải toán hoặc nó được sử dụng ở một giai đoạn nhỏ trong quá trình giải toán. Bài tập 1: hh X gồm 2 kim loại kiềm A, B nằm kế tiếp nhau. Lấy 3 g X hòa tan hoàn toàn vào nước thu được 2,24 lít H2 (đktc).Biết MA<MB, xác định các kim loại A,B. Hướng dẫn giải: - Thay 2 kim loại kiềm trên bằng 1 kim loại trung bình R, tìm MR. - Viết PTHH, từ n n H2 R - Từ nRMR, vì MA < MR < MB MA, MB Giải: Thay 2 kim loại kiềm A, B bằng 1 kim loại trung bình R 2,24 PTHH: 2 R + 2 H2O 2 ROH + H2 n 0,1(mol) H2 22,4 - 4 -
5. Mol: 0,2 0,1 3 MR = 15 (g) Vậy 2 kim loại kiềm liên tiếp có khối lượng mol thỏa mãn 0,2 MA < 15 < MB là Liti (MLi=7 g) và Natri (MNa = 23 g). Bài tập 2: Hòa tan hoàn toàn 2,84 g hh 2 muối cacbonat của 2 kim loại kiềm thổ và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn bằng dd HCl ta thu được dd X và 672 ml CO2 (ở đktc). a. Xác định tên các kim loại. b. Cô cạn dd X thì thu được bao nhiêu g muối khan. Hướng dẫn giải: - Thay 2 kim loại kiềm thổ trên bằng 1 kim loại trung bình M, tìm MM. - Viết PTHH, từ n n CO2 MCO3 - Từ n M , vì M < M < M M , M MCO3 M 1 M 2 1 2 Giải: a. Gọi công thức chung của 2 muối cacbonat cần tìm là MCO3 0,672 PTHH: MCO3 + 2HCl MCl2 + CO2 +H2On = 0,03(mol) CO2 22,4 Mol: 0,03 0,03 0,03 2,84  M = M 94,67(g) M = 94,67 - 60 = 34,67 MCO3 0,03 Ta có: M1 < 34,67 < M2 ( với M1, M2 là 2 kim loại kiềm thổ) Vì M1, M2 thuộc 2 chu kỳ liên tiếp nên 2 kim loại kiềm thổ cần tìm là Magie (M Mg=24 g) và Canxi (MCa = 40 g). b. Khối lượng muối khan thu được là: m 0,3.105,67 3,17(g) MCl2 b. Hóa hữu cơ Áp dụng phương pháp này để biện luận xác định hợp chất có M nhỏ nhất trong dãy đồng đẳng hay trong hỗn hợp Thay thế 1 hỗn hợp các chất trong dãy đồng đẳng bằng một chất trung bình. Như vậy, có rất nhiều bài tập hóa học, nếu giải theo PT thông thường thì số ẩn nhiều hơn số PT toán học thiết lập được, chính vì vậy ta không thể tìm được nghiệm hoặc nếu biện luận theo các ẩn thì mất rất nhiều thời gian và phức tạp. Tuy nhiên nếu ta áp dụng phương pháp M tb thì việc giải quyết bài tập sẽ rất đơn giản và ngắn gọn hơn nhiều. Bài tập 3: hh khí X gồm H2 và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất, tỉ khối của X so với H2 bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi pư xãy ra hoàn toàn, thu được hh khí Y không làm mất màu dd Br2, tỉ khối của Y so với H 2 bằng 13. Xác định CTPT, CTCT của an ken. Hướng dẫn giải: - Công thức chung của anken: CnH2n - Dựa vào các giá trị d X , d Y M X, MY H2 H2 - Viết PTHH, theo định luật bảo toàn khối lượng  mX= mY  nY - Theo PTHH, từ nX, nYn  Mn CT anken Cn H2n Cn H2n - 5 -
6. Giải: Ta có: d X = 9,1  MX = 9,1.2 = 18,2 (g) H2 d Y = 13  MY = 13.2 = 26 (g) H2 Gọi công thức của anken cần tìm là CnH2n ( n ≥ 2) Ni,to PTHH: CnH2n+ H2  CnH2n+2 Xét 1 mol X, mX = 18,2 g 18,2 Theo định luật bảo toàn khối lượng: mY=mX= 18,2 nY = 0,7(mol) 26 Ta thấy: M 2 M 26 M M (M 14n 14.2 28 (g)) H2 Y Cn H2n Cn H2n 2 Cn H2n  Trong Y có chứa H2, vì phản ứng xảy ra hoàn toàn, nên trong phản ứng trên C nH2n hết, H2 dư. Theo PT trên: n n 0,7(mol) H2pư Cn H2n  n = 1- 0,3 = 0,7 (mol) H2 (ban đầu) 0,7.2 0,3.14n 16,8 Ta có: M 18,2 n 4 X 1 4,2 CTPT của anken là C4H8. Vì anken C4H8 có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất, nên CTCT của anken là: CH3 - CH = CH - CH3 PTHH: CH3 - CH = CH - CH3 + HBr CH3 - CH2 - CHBr - CH3 Bài tập 4: Để đốt cháy hoàn toàn m g hh X gồm A và B là các axit cacboxylic no, đơn chức cần 8,4 lít O2 đktc thu được 6,72 lít CO2 đktc và 5,4 g H2O. a. Tính khối lượng mol trung bình của hh X. b. Cho biết khối lượng mol phân tử của B lớn hơn khối lượng mol phân tử của A là 28 g. Hãy xác định CTPT của A và B, viết các đồng phân của chúng. Hướng dẫn giải: - Công thức chung của 2 axit cacboxylic no, đơn chức : CnH2nO2 ( n >1), số mol x - Viết PTHH, dựa vào các giá trị ,n , m giải hệ PT tìm ẩn x, nx M CO2 X X - Từ x, xn  n  CTPT, CTCT A, B Giải: 8,4 6,72 5,4 a. Ta có:n 0,375(mol) , n 0,3(mol) , n 0,3(mol) O2 22,4 CO2 22,4 H2O 18 Công thức chung 2 axit cacboxylic no, đơn chức A, B là CnH2nO2(n >1) với số mol là x. 3n 2 to PTHH: CnH2nO2 + O2  n CO2 + n H2O 2 Mol: x 3n 2 . x nx nx 2 Ta có: n nx 0,3(mol) (I) CO2 Theo định luật bảo toàn khối lượng: m m m m  m = 0,3.44+ 5,4 - 0,375.32 = 6,6 (g) X O2 CO2 H2O X (14n +32)x = 6,6 g 14nx +32x = 6,6 (II) Giải hệ PH I, II ta có: nx = 0,3, x = 0,075n = 4 - 6 -
7. 6,6 Vậy khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X là: MX = 88(g) 0,075 b. Theo bài ra: MB = MA + 28  B hơn A 2 nhóm CH2, ta có số nguyên tử C trong A, B thõa mãn: nC(A) < 4 < nC(B)= nC(A) +2  nC(A) = 3, nC(B)= 5 Vậy CTPT A, B lần lượt là: C3H6O2, C5H10O2 Các đồng phân của A, B: A: Có 2 đồng phân CH3-CH2- COOH (1) CH3 - CH(COOH)- CH3 (2) B: Có 4 đồng phân CH3 - (CH2)3- COOH (1) CH3 - CH2 - CH(COOH) - CH3 (2) CH3 - CH (CH3)- COOH (3) CH3 - C(CH3)(COOH)- CH3 (4) * Một số BT giải tương tự: Bài 1: Hòa tan 4,59 g Al bằng lượng vừa đủ dd HNO 3 1,5M thì thu được dd X chứa Al(NO3)3 và 3,36 (l) hh khí NO, N2O có tỉ khối hơi so với hiđro là 16,75. a. Tính khối lượng các chất có trong dd X b. Tính thể tích dd HNO3 1,5M đã dùng? Đáp án: a. m = 36,21 g Al(NO3 )3 b.V = 398,3 l ddHNO3 Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và kim loại M (hóa trị II) vào dung dịch HCl dư thu được 6,72 lít khí (đktc). Mặt khác, cho 3,6 g M tác dụng với 400 ml H 2SO4 1M thấy axit còn dư. Xác định tên kim loại M? Đáp án: Kim loại M là Magie ( 9 < MMg= 24 < 40) Bài 3: Hoà tan hoàn toàn 3,1 gam hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào nước, để trung hoà dd thu được phải dùng 50 ml dd HCl 2M, sau phản ứng thu được dd A. a. Cô cạn dd A sẽ thu được bao nhiêu gam muối khan? b. Xác định tên kim loại kiềm biết số mol của 2 kim loại trong hỗn hợp là như nhau? Đáp án: a. m muối khan = 6,65 g b. 2 kim loại kiềm là Natri, Kali ( MNa < Mtb< MK , 23 < 31 < 39) Bài 4: Hòa tan 174 g hh gồm 2 muối cacbonat và sunfat của cùng một kim kiềm vào dd HCl dư. Toàn bộ khí thoát ra được hấp thụ tối thiểu bởi 500 ml dd KOH 3M. Xác định kim loại kiềm. Đáp án: Kim loại kiềm là Natri ( 18 < MNa= 23 < 28) 1.2.2. Bài tập áp dụng phương pháp số nguyên tử cacbon trung bình Phương pháp thường sử dụng để giải các bài tập xác định công thức phân tử của các chất hữu cơ trong hỗn hợp của chúng với các chất hữu cơ khác. Lưu ý: Khi thay thế các chất nào đó bằng một chất có số nguyên tử Cacbon trung bình thì: + Số mol của chất trung bình bằng tổng số mol các chất mà nó thay thế. + Khối lượng chất trung bình chính bằng tổng khối lượng các chất mà nó thay thế. - 7 -
8. a. Hỗn hợp gồm các chất trong cùng dãy đồng đẳng - Dùng hợp chất có số nguyên tử cacbon trung bình thay cho hỗn hợp các chất trong cùng dãy đồng đẳng. Công thức trung bình thay thế cho các chất chính là công thức tổng quát của dãy đồng đẳng mà nó thay thế. Ankan: CnH2n+2( n ≥ 1) Anken: CnH2n (n ≥ 2) Ankin: CnH2n-2 (n ≥ 2) Aren: CnH2n-6 (n ≥ 6) Rượu no đơn chức: CnH2n+2O (n ≥ 1) Axit no, đơn chức: CnH2nO2 (n ≥ 1) - Nếu hỗn hợp gồm 2 chất A, B thì: + Xét trường hợp A, B là đồng đẳng liên tiếp: Cn, Cn+1 với n < n tb < n+1 + Xét trường hợp A, B là đồng đẳng không liên tiếp: Cn, Cm với n < n tb < m thường tìm n trước, tìm m sau. Ta luôn có nmin < ntb < n max, kết hợp với các dữ kiện khác của bài toán như các chất liên tiếp trong dãy đồng đẳng, hay các chất cách nhau k nguyên tử C, ta có thể xác định được n min, n max. Bài tập 5: Dẫn 4,48 lít hh X ( đktc ) gồm 2 anken A và B liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng vào nước brom dư thấy khối lượng bình đựng nước brom tăng 10,5 g. a. Xác định CTPT của A, B. b. Tính tỉ khối của hh so với Hiđro Hướng dẫn giải: - Công thức chung của 2 anken : CnH2n ( n ≥ 2), với số mol là a. - từ nhhX, khối lượng bình đựng dd Br2 tăngnhhX 4,48 - Từ nhhX, mhhXMhhX 0,2 n  CT 2 anken 22,4 4,48 Giải: a. nhhX = 0,2 (mol) 22,4 Gọi công thức chung của 2 anken cần tìm là CnH2(n ≥ 2, n là số nguyên tử C trung bình ) Vì khối lượng bình đựng nước brom tăng 10,5 gmhhX = 10,5 g 10,5 MhhX = 52,5 (g)= 14n n = 3,75. 0,2 Vì 2 anken liên tiếp trong dãy đồng đẳngCTPT của 2 anken: C3H6, C4H8 hhX 52,5 b. Tỉ khối của hh X so với H2: d 26,25 H2 2 b. Hỗn hợp gồm các chất không cùng dãy đồng đẳng - Dùng hợp chất có số nguyên tử Cacbon trung bình thay thế các chất khác nhau có số nguyên tử Cacbon khác nhau nhưng không thuộc cùng một dãy đồng đẳng. - Ngoài ra, ta có thể sử dụng thêm đại lượng số nguyên tử Hiđro trung bình với công thức tính đặt hoàn toàn tương tự như số nguyên tử Cacbon trung bình. a1n1 a2n2 Số nguyên tử Hiđro trung bình: ntb = a1 a2 Với: n1, n2 lần lượt là số nguyên tử Hiđro trong phân tử X, Y a1, a2 lần lượt là số mol của X, Y - 8 -
9. Nếu hỗn hợp các chất có cùng số nguyên tử Cacbon nhưng khác nhau số nguyên tử Hiđro thì chúng ta gọi công thức chứa đại lượng số nguyên tử Hiđro trung bình. Bài tập 6: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít hh khí Y gồm C3H8 và HC A mạch hở ( có chứa liên kết kém bền) thu được 22 g CO2 và 10,8 g H2O. a. Tính thể tích không khí cần dùng để đốt cháy hết hh Y. ( biết các khí đều đo ở đktc, oxi chiếm 20% thể tích không khí ). b. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A. Hướng dẫn giải: - Công thức chung của HC A : CxHy ( x ≥ 2), a, b lần lượt là số mol của C3H8, CxHy - Viết PTHH, theo n , n , n n V hhY CO2 H2O O2 kk - Xác định số nguyên tử Cacbon trung bình của hh Y theo CT: n CO2 ntb x < ntb< 3xCT HC A nhhY Giải: a. PTHH: t0 C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O (1) y t0 y CxHy + x O2  xCO2 + H2O (2) 4 2 Gọi a, b lần lượt là số mol của C3H8, CxHy Ta có: nhhY = a + b = 0,2 (I) 22 Theo PT 1,2 : n = 3a + xb = = 0,5 (II) CO2 44 n = 4a + y/2 b = 10,8/ 18 = 0,6 8a + yb = 1,2 (III) H2O n = 5a + (x+y/4 )b = 5a + xb + yb/4 = 5a + 0,5 -3a + ( 1,2 - 8a)/ 4 = 0,8 mol O2 Vậy thể tích không khí cần dùng: V = 5 V = 5. 0,8. 22,4 = 89,6 (l) kk O2 b. Số nguyên tử Cacbon trung bình của hh Y: n CO2 3a xb 0,5 ntb 2,5 nhhY a b 0,2 Ta có: 2 ≤ x< 2,5< 3  x = 2. CT A: C2H4 CTCT A: CH2 = CH2 * Một số BT giải tương tự: Bài 1: Một hh X gồm 2 anken A, B hơn kém nhau 28 đvC, có d X = 16,625. H2 a. Xác định CTPT của A, B và thành phần % thể tích của hh X. b. Cho hh Y gồm 26,6 g X và 2 g H2 vào bình có dung tích V. Tính V, biết các khí đo ở đktc. Đáp án: a. C2H4, C4H8. 82,5% C2H4, 17,5% C4H8 b. 40,32 (l) Bài 2: Đốt cháy V lít hh khí X đktc gồm 2 HC tạo thành 4,4 g CO2 và 1,8 g H2O. a. Cho biết 2 HC trên thuộc dãy đồng đẳng nào trong các dãy: ankan, anken, ankin. - 9 -
10. b. Nếu 2 HC thuộc cùng một dãy đồng đẳng trong các dãy đồng đẳng trên và cũng lấy V lít hh X thực hiện pư hiđro hoá hoàn toàn rồi đốt cháy sp thì thu được 2,34 g H2O. Xác định CTPT của 2 HC. Đáp án: a. n n , nên 2 HC: + Là anken nếu cùng dãy đồng đẳng. CO2 H2O + Gồm 1 an kan, 1 ankin nếu khác dãy đồng đẳng. b.Vì 2 HC thuộc cùng 1 dãy đồng đẳng  2 HC là anken CT CnH2n  n = 3,3CT 2 anken: C2H4, C3H6 hoặc C2H4, C4H8 Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp 2 rượu no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 4,48 lít khí CO2 đktc và 4,95 g nước. a. Tìm CTPT, viết CTCT 2 rượu. b. Xác định % m mỗi rượu trong hh ban đầu. Đáp án: a. CTPT: C2H6O, C3H8O; CTCT: C2H5OH và C3H7OH b. 33,33% C2H5OH và 66,67% C3H7OH Bài 4: Hai hợp chất hữu cơ A và B mạch hở (chỉ chứa các nguyên tố C,H,O,M A<MB ) đơn chức, đều tác dụng với NaOH, không tác dụng với Na. Để đốt cháy hoàn toàn m g hh A gồm A và B cần 8,4 lít O2 đktc thu được 6,72 lít CO2 đktc và 5,4 g H2O. a. Cho biết A, B thuộc loại hợp chất gì ? Chứng minh A, B không làm mất màu dd Br2. b. Tính khối lượng mol trung bình của hh X. c. Cho biết khối lượng mol phân tử của B lớn hơn khối lượng mol phân tử của A là 28 g. Hãy xác định CTPT của A và B, viết các đồng phân của chúng. Đáp án: a. A, B là các este no, đơn chức, mạch hở, CT CnH2nO2 A, B có gốc HC là gốc no, mạch hở A, B không làm mất màu dd Br2. b. n = 4 MhhX = 88 g c. n C(A) < 4 < n C(A) + 2  n C(A) = 3 CTPTA, B: C3H6O2, B: C5H10O2 Các đồng phân: A có 2 đồng phân, B có 9 đồng phân. Bài 5: Cho một hh X gồm một anken A và ankin B. Đốt cháy m g hh X rồi hấp thụ toàn bộ sp cháy vào bình đựng dd nước vôi trong được 25 g kết tủa và một dd có khối lượng giảm so với ban đầu 4,56 g. Khi thêm KOH dư lại thu được 5 g kết tủa nữa. Biết 50ml hh X pư tối đa với 80 ml H 2 ( các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Xác định CTPTA, B. Đáp án: CT anken: CnH2n, CT ankin CmH2m-2 2n + 3m = 15 m = n = 3  CTPT A, B: C3H6, C3H4 Bài 6: 2. Hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A, B có tỉ khối hơi đối với H 2 là 14,5. Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít X đktc. Toàn bộ sp thu được chỉ gồm CO 2 và H2O hấp thụ hết vào bình 1 đựng 1 lít dd Ca(OH)2 0,2 M tạo ra 10 g  và dd Y. a. Tính thể tích dd NaOH 1M đủ để pư với dd Y. b. Tìm CT phân tử của A, B. Biết hh A và oxi ( oxi lấy dư bằng lượng oxi dùng để đốt cháy hết A) có tỉ khối hơi đối với H2 là 15,875. Đáp án: a. Vdd NaOH = 200 ml b. CTPT A: C2H6, CTPT B: CH4 - 10 -
11. Như vậy: Khi tiếp xúc với một BTHH, các em HS cần phải đọc kỹ đề bài, tìm ra các dấu hiệu quan trọng trong BT, xét xem đó có phải là BT sử dụng giá trị trung bình hay không? Từ đó xác lập cách giải và tiến hành giải chính xác BT. * Một số dấu hiệu của BT sử dụng giá trị trung bình: - BT đề cập đến giá trị khối lượng mol trung bình, tỉ khối của chất khí. - BT về hỗn hợp các chất tương tự nhau ( cùng hóa trị, cùng loại hợp chất, ), ta có thể thay thế các chất trong hỗn hợp bằng một chất tương đương ( chất trung bình). - BT xác định kim loại, muối, hiđrocacbon, hợp chất hữu cơ có trong hỗn hợp. - BT mới đọc HS sẽ cảm giác thiếu dữ kiện, nếu HS giải bằng cách đặt ẩn, thiết lập các phương trình toán học theo phương pháp thông thường thì sẽ sẽ gặp phải rắc rối là số ẩn nhiều hơn số phương trình, kết quả là không thể giải quyết được BT. Khi giải các BT sử dụng giá trị trung bình, ngoài việc nắm chắc phương pháp giải, để giải quyết tốt BT HS cần phải có sự cẩn thận, nhanh nhạy, nắm chắc các kiến thức hóa học có liên quan, viết đúng các PTHH của các phản ứng, vận dụng khéo léo phương pháp thì mới có thể đi đến kết quả chính xác. 2.2.2. Kết quả đạt được: Sau khi triển khai áp dụng các nội dung và biện pháp đã nêu ở trên vào việc dạy và học các BT hóa học giải bằng cách sử dụng giá trị trung bình với HSG hoá 9, tôi nhận thấy rằng HS tỏ ra rất hứng thú khi học tập, đa số các em đã nắm được phương pháp giải, vận dụng nhanh, chính xác vào giải các BTHH tương tự. Tiến hành khảo sát kết quả học tập của các em HS đã được khảo sát ban đầu về mức độ hiểu, nắm kiến thức, vận dụng linh hoạt, nâng cao, kết quả thu được thật đáng mừng, số lượng HS yếu kém giảm xuống, số lượng HS khá giỏi tăng cao. Điều đó thể hiện rất rõ qua các bảng số liệu sau: Tổng Điểm Điểm Điểm Điểm TB trở lên số HS 9 – 10 7 - 8 5 - 6 0 - 4 SL % SL % SL % S % SL % L 25 7 28,0 9 36,0 7 28,0 1 4,0 24 96,0 Qua đây ta có thể nhận xét rằng: - Chất lượng học tập của HS qua kiểm tra có sự tiến bộ hẳn. Số lượng HS khá giỏi tăng lên từ 4% lên 64% , số lượng HS yếu, kém giảm xuống, từ 76% xuống còn 4% so với ban đầu. Khi áp dụng các nội dung và phương pháp ở trên vào quá trình dạy học, tôi nhận thấy rằng các em nắm chắc kiến thức và vận dụng tốt kiến thức đã có vào việc giải quyết các BT tương tự. Nhiều em còn biết vận dụng kiến thức ấy để giải quyết rất tốt các BT khó và phức tạp hơn. Đó chính là cơ sở, là động lực mạnh mẽ giúp các em tiếp cận và nắm bắt những kiến thức, những dạng bài tập hóa học hay, bổ ích khác trong quá trình học tập.  - 11 -
12. 3. PHẦN KẾT LUẬN 3.1. Ý nghĩa của đề tài: Trong quá trình giảng dạy bồi dưỡng HSG môn hoá học cấp THCS, tôi phát hiện ra rằng đa số các em HS không giải được các BTHH có sử dụng giá trị trung bình.Vì thế sau một thời gian suy nghĩ, tìm tòi, nghiên cứu, tôi đã tìm cách hệ thống lại dạng BT này về lý thuyết cũng như bài tập thành chuyên đề, từ đó tìm cách truyền thụ lại cho các em HS, giúp các em có đủ kiến thức, kỹ năng giải quyết tốt các BT. Trong phạm vi đề tài này, tôi đã đưa ra phương pháp giải một số bài tập sử dụng phương pháp giá trị trung bình trong chương trình hoá học THCS. Sau khi GV hướng dẫn cho HS thật kỹ phần kiến thức lý thuyết về khối lượng mol trung bình, số nguyên tử cacbon trung bình, công thức tính, đưa ra một số BT đơn giản áp dụng giá trị trung bình, phân tích, giải mẫu cho HS để HS nắm kỹ hơn phương pháp giải các BT dạng này. GV tiếp tục đưa ra cho HS các BT sử dụng giá trị trung bình từ dễ đến khó để HS từ từ nghiên cứu và đưa ra hướng giải quyết, phát huy sự tích cực chủ động của HS trong quá trình giải BT, GV chỉ là người theo dõi các em học tập và chốt lại cách làm, kết quả đúng. Khi nhận thấy HS đã cơ bản nắm được và giải quyết khá tốt một số BT sử dụng giá trị trung bình đơn giản, GV tiếp tục đưa ra một số BT khó hơn, đòi hỏi sự tư duy, sáng tạo của HS, kích thích sự say mê, tìm tòi kiến thức học tập của các em về dạng BT mà các em đã được học. Việc giải BT hoá học bằng các giá trị trung bình sẽ giúp các em HS giải đơn giản và nhanh hơn nhiều so với cách giải thông thường theo PTHH, phương pháp tỏ rõ hiệu lực vô cùng với những bài tập xác định hỗn hợp kim loại, hỗn hợp hiđro cacbon, hỗn hợp các chất hữu cơ cùng dãy hay không cùng dãy đồng đẳng Đặc biệt khi học xong chuyên đề sử dụng các giá trị trung bình để giải BTHH, các em HS tỏ rõ sự yêu thích, hứng thú cao với môn học. Không chỉ dừng lại giải các BT hóa học trong chương trình THCS, các em còn có thể áp dụng phương pháp trên để giải một số BT hóa học của chương trình THPT, đề thi đại học, cao đẳng. Tôi thiết nghĩ, người GV ngoài việc trang bị cho các em HS về kiến thức cơ bản của bộ môn thì việc ôn luyện để nâng cao, mở rộng kiến thức là một vấn đề hết sức quan trọng nhằm nâng cao chất lượng mũi nhọn HSG. Nội dung của đề tài sáng kiến kinh nghiệm mà tôi đã nghiên cứu và áp dụng rất có hiệu quả trong công tác dạy học. Những kết quả đạt được đã khẳng định tính khả thi của vấn đề đưa ra. Rất mong nhận sự góp ý chân thành của đồng nghiệp để sáng kiến ngày càng hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ vào phong trào bồi dưỡng HSG, đào tạo nhân tài của giáo dục huyện nhà trong giai đoạn hiện nay. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường cùng các bạn đồng nghiệp đã quan tâm góp ý, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện sáng kiến này./. - 12 -