SKKN Một số phương pháp giải bài tập đồng phân trong Hóa hữu cơ - Bùi Thị Nhung

Nội dung text: SKKN Một số phương pháp giải bài tập đồng phân trong Hóa hữu cơ - Bùi Thị Nhung

1. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỒNG PHÂN TRONG HÓA HỮU CƠ Quảng Bình, tháng 01 năm 2019 i
2. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CỘNG HÒAĐộc lậpXÃ -HỘI Tự do CHỦ - Hạnh NGHĨA phúc VIỆT NAM Độc lập - Tự do Hạnh phúc  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: MỘT SỐ PHƯƠNGĐề tài: PHÁP PHƯƠNGGIẢI BÀI PHÁP TẬP GIẢIĐỒNG BÀI PHÂN TẬP ĐỒNG TRONGPHÂN TRONG HÓA HỮUHÓA CƠHỮU CƠ Họ và tên: Bùi Thị Nhung Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Hoàng Hoa Thám Quảng Bình, tháng 01 năm 2019 ii
3. MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv Phần 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Lý do chọn đề tài 1 1.2. Điểm mới của đề tài 1 Phần 2: NỘI DUNG 3 2.1. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CẦN GIẢI QUYẾT .3 2.1.1. Cơ sở lí luận 3 2.1.2. Cơ sở thực tiễn 3 2.2. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: “MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỒNG PHÂN TRONG HÓA HỮU CƠ” 5 2.2.1. Tóm tắt lí thuyết đồng phân 5 2.2.1.1. Khái niệm 5 2.2.1.2. Phân loại 5 2.2.2. Một số phương pháp giải bài đồng phân trong hóa hữu cơ 6 2.2.2.1. Cách 1: Áp dụng các công thức tính nhanh số đồng phân của các hợp chất hữu cơ 6 2.2.2.2. Cách 2: Viết các đồng phân dựa vào yêu cầu của bài tập 9 2.2.2.3. Một số lưu ý 10 2.2.3. Bài tập vận dụng 13 2.2.4. Đáp án 19 Phần 3: KẾT LUẬN 20 3.1. Ý nghĩa của đề tài sáng kiến kinh nghiệm 20 3.2. Kiến nghị, đề xuất 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 iii
4. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ Viết tắt học sinh HS giáo viên GV trung học phổ thông THPT hợp chất hữu cơ HCHC công thức phân tử CTPT công thức cấu tạo CTCT điều kiện tiêu chuẩn đktc dung dịch dd hướng dẫn HD tuyển sinh đại học TSĐH tuyển sinh cao đẳng TSCĐ trung học phổ thông quốc gia THPTQG giáo dục và đào tạo GD & ĐT iv
5. Phần 1: MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi tốt nghiệp, Đại học và Cao đẳng, bài tập đồng phân của hợp chất hữu cơ là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên các bài tập về chủ đề này thường có mặt trong các kì thi lớn của quốc gia. Dạng bài tập đồng phân thường gặp là tìm số đồng phân của hợp chất hữu cơ hoặc tìm số công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ thỏa mãn đề bài. Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán Hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học; yêu cầu tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, đi bằng con đường ngắn nhất không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học. Trong thực tế tài liệu về chuyên đề bài tập đồng phân của hợp chất hữu cơ ít nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu còn hạn chế, điều này dẫn đến việc cung cấp kiến thức và kĩ năng giải các bài tập đồng phân cho học sinh chưa được nhiều. Vì vậy, khi gặp các bài tập tìm số đồng phân của các hợp chất hữu cơ các em thường lúng túng trong việc tìm ra đáp án đúng. 1.2. Điểm mới của đề tài Qua quá trình tìm hiểu, tham khảo thêm tài liệu cộng với sự tích lũy kinh nghiệm trong nhiều năm luyện thi tốt nghiệp THPT và các kì thi Đại học, Cao đẳng tôi đã đưa ra hai phương pháp giải dạng bài tập đồng phân. Sau thời gian giảng dạy, hướng dẫn cho học sinh về chuyên đề này tôi đã nhận được sự phản ánh tích cực từ phía các em. Các em cho rằng đây là một chuyên đề hay, dễ hiểu, có nhiều phương pháp giải ngắn gọn để tìm ra kết quả. Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài “ Một số phương pháp giải bài tập đồng phân trong hóa hữu cơ” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình với hy vọng đề tài 1
6. này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp. 2
7. Phần 2: NỘI DUNG 2.1. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CẦN GIẢI QUYẾT 2.1.1. Cơ sở lí luận Bài tập đồng phân là một dạng bài tập xuyên suốt trong các chương của hóa hữu cơ. Vì khi tìm hiểu về một loại hợp chất hữu cơ (như ankan, anken, ancol, ) học sinh sẽ được tìm hiểu về dãy đồng đẳng, đồng phân, danh pháp, cấu tạo, tính chất vật lí và tính chất hóa học của hợp chất đó. Trong sách giáo khoa hóa học, phần đồng phân các tác giả thường giới thiệu về các loại đồng phân của hợp chất hữu cơ sau đó đưa ra một ví dụ minh họa. Thực tế, bài tập đồng phân rất đa dạng, từ những bài dễ học sinh có thể biết ngay đáp án đúng đến những bài phức tạp, học sinh phải tìm công thức phân tử của hợp chất hữu cơ rồi sau đó tìm số đồng phân. Vì vậy, để làm tốt dạng bài tập này học sinh cần có tài liệu để tham khảo và rèn luyện nhiều về kỹ năng viết đồng phân hoặc áp dụng công thức tính số đồng phân. 2.1.2. Cơ sở thực tiễn Qua nhiều năm giảng dạy cho học sinh THPT, đặc biệt là luyện thi học sinh 12 tôi nhận thấy khi giải bài tập đồng phân trong hóa hữu cơ thường gặp các trường hợp sau: • Trường hợp 1: Học sinh không viết được công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ do không nắm được thuyết cấu tạo hóa học. Rơi vào trường hợp này là một số học sinh có tư duy nhận thức yếu hoặc ham chơi, lười học không nắm được bài. • Trường hợp 2: Học sinh biết được số đồng phân /số công thức cấu tạo thỏa mãn do học thuộc bài hoặc học thuộc các công thức giải nhanh và đưa ra áp dụng. • Trường hợp 3: Học sinh viết được công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ nếu bài toán yêu cầu rõ viết đồng phân của loại hợp chất gì. Trường hợp này thường gặp là các học sinh có học lực trung bình và trung bình khá. Ví dụ 1: X là ancol có công thức phân tử là C3H8O. Số đồng phân cấu tạo của X là 3
8. A. 2. B. 1. C. 3. D. 4. Đối với bài này nhiều em đã định hướng được ancol là hợp chất có nhóm OH liên kết trực tiếp với C no, hơn nữa C 3H8O thuộc loại ancol no, đơn chức, mạch hở nên trong phân tử này chỉ có các liên kết đơn. Mặt khác, với loại ancol này thì sẽ có hai loại đồng phân là đồng phân mạch cacbon và đồng phân về vị trí nhóm OH. Khi đã suy nghĩ được như vậy thì học sinh sẽ viết được các đồng phân cấu tạo của ancol theo yêu cầu của đề bài. Cụ thể: CH3-CH2-CH2OH ; CH3-CH(OH)-CH3 => Số đồng phân cấu tạo của X thỏa mãn là 2 (đáp án A) • Trường hợp 4: Đa số các học sinh khá giỏi làm tốt các bài tập xác định số đồng phân hoặc số công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ thỏa mãn những tính chất mà giả thiết đã đặt ra. Những bài tập này người ra không yêu cầu rõ viết đồng phân của loại hợp chất hữu cơ gì, chỉ đưa ra một số tính chất của chất đó rồi đặt câu hỏi “Số đồng phân cấu tạo /Số công thức cấu tạo thỏa mãn là” Ví dụ 2: Hợp chất A mạch hở có công thức phân tử là C 3H6O2 và có phản ứng với dung dịch NaOH. Số công thức cấu tạo của A thỏa mãn là A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. Đối với bài tập này, nhiều em đã định hướng được A là axit cacboxylic (có nhóm COOH) hoặc este (có nhóm –COO-) và cả hai loại hợp chất này đều thuộc loại no, đơn chức. Khi đã định hướng được như vậy thì học sinh sẽ viết được các công thức cấu tạo thỏa mãn và trả lời được câu hỏi “Số công thức cấu tạo của A thỏa mãn là” Cụ thể: Đồng phân axit: CH3-CH2-COOH Đồng phân este: H-COO-CH2-CH3 ; CH3-COO-CH3 => Số công thức cấu tạo của A thỏa mãn là 3 (đáp án C) Lưu ý rằng đối với trường hợp 2 và 3 các em cũng có thể gặp sai sót đó là viết không hết số đồng phân của hợp chất dẫn đến việc lựa chọn đáp án đúng sai. Điều này rất 4
9. đáng tiếc. Vì vậy để hạn chế những sai sót đó trong sáng kiến kinh nghiệm này tôi đã đưa ra nhiều bài tập trắc nghiệm khách quan (40 câu) với nhiều mức độ để các em có cơ hội rèn luyện kĩ năng giải dạng bài tập này. 2.2. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: “MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỒNG PHÂN TRONG HÓA HỮU CƠ” 2.2.1. Tóm tắt lí thuyết đồng phân 2.2.1.1. Khái niệm Đồng phân là hiện tượng các chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử. Ví dụ: Hai chất CH3CH2OH (etanol) và CH3OCH3 (đimetyl ete) là hai chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử C2H6O nên chúng là đồng phân của nhau. 2.2.1.2. Phân loại Trong chương trình phổ thông, đồng phân được chia làm hai loại: đồng phân cấu tạo và đồng phân lập thể. a, Đồng phân cấu tạo * Khái niệm: Đồng phân cấu tạo là những chất có công thức cấu tạo khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử. * Phân loại: có 4 loại - Đồng phân mạch cacbon: do sự khác nhau về mạch cacbon (mạch nhánh, mạch không nhánh, mạch vòng, mạch không vòng). - Đồng phân vị trí của liên kết bội: liên kết đôi C=C, liên kết ba C≡C. - Đồng phân nhóm chức: do sự khác nhau về nhóm chức, chức ancol - ete, anđehit - xeton, axit - este, phenol - ancol thơm - ete thơm, - Đồng phân vị trí của nhóm chức: vị trí nhóm –OH, -NH2, NO2, Ngoài ra, đối với các hợp chất có vòng như hợp chất thơm, còn có đồng phân về vị trí tương đối của các nhóm thế trong vòng benzen: đồng phân ortho, meta, para. b, Đồng phân lập thể * Khái niệm: Đồng phân lập thể là những đồng phân có công thức cấu tạo như nhau nhưng khác nhau về sự phân bố trong không gian của các nguyên tử trong phân tử. 5
10. * Đồng phân hình học cis-trans Đối với chương trình phổ thông, hợp chất có đồng phân hình học là hợp chất có liên kết đôi C=C và hai nguyên tử hoặc hai nhóm nguyên tử liên kết với C liên kết đôi phải khác nhau. Nếu mạch chính nằm cùng một phía của liên kết C=C thì gọi là đồng phân cis, khác phía là đồng phân trans. 2.2.2. Một số phương pháp giải bài đồng phân trong hóa hữu cơ Để làm tốt dạng bài tập này nói riêng và các bài tập khác nói chung, cần đọc kĩ yêu cầu của đề bài. Thường có 2 cách để làm bài này: 2.2.2.1. Cách 1: Áp dụng các công thức tính nhanh số đồng phân của các hợp chất hữu cơ Cách này yêu cầu người làm cần nhớ được công thức. Ưu điểm lớn nhất của nó là tiết kiệm thời gian, tuy nhiên không có nhiều bài tập viết đồng phân thuộc dạng này. Dưới đây là một số công thức hay gặp để tính nhanh số đồng phân của HCHC. a, Số đồng phân ancol đơn chức no CnH2n+2O n-2 Số đồng phân ancol CnH2n+2O = 2 (với 1 < n < 6) Ví dụ 1: Số đồng phân ancol đơn chức no có công thức phân tử là C 3H8O; C4H10O và C5H12O lần lượt là bao nhiêu ? A. 2, 4 và 8. B. 2, 3 và 6. C. 2, 4 và 6. D. 3, 4 và 8. HD giải 3-2 4-2 Số ancol C3H8O = 2 = 2. Số ancol C4H10O = 2 = 4. 5-2 Số ancol C5H12O = 2 = 8 (Đáp án A) b, Số đồng phân anđehit đơn chức no CnH2nO n-3 Số đồng phân anđehit CnH2nO = 2 (với 2 < n < 7) Ví dụ 2: Có bao nhiêu anđehit đơn chức no có công thức phân tử lần lượt là C4H8O; C5H10O và C6H12O ? 6