Nội dung

Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn LỜI MỞ ðẦU Phương pháp trắc nghiệm khách quan là một hình thức kiểm tra ñã ñược sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. ðây là một phương pháp ño lường kiến thức toàn diện. Với hệ thống câu hỏi với nhiều lựa chọn, phương pháp này ñã loại bỏ ñược tình trạng học tủ, học lệch, quay cóp sử dụng tài liệu trong lúc thi cử, tránh ñược tiêu cực trong việc coi thi, chấm thi. Tuy nhiên, ñại ña số học sinh chúng ta vẫn chưa quen với cách làm bài thi trắc nghiệm, vẫn chưa có cách giải nhanh gọn một bài toán hoá học trong khi thời gian làm một bài thi quá ngắn. ðể giúp các bạn nắm vững phương pháp giải toán, cho phép giải nhanh chóng các bài toán phức tạp, chúng tôi xin giới thiệu với các bạn " Một số phương pháp giải nhanh các bài toán hoá học hữu cơ " mà chúng tôi trích luỹ ñược trong quá trình học. BAN BIÊN TẬP - 11 HOÁ http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH Phương pháp 1: ðỊNH LUẬT BẢO TOÀN Nguyên tắc : Sử dụng ñịnh luật bảo toàn vật chất ñể tính khối lượng các chất. I/ Phương pháp bảo toàn khối lượng 1. Cơ sở : ðịnh luật bảo toàn khối lượng Trong phản ứng hoá học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng các khối lượng các chất tạo thành. Phản ứng hoá học : A + B
C + D
mA + mB = mC + mD 2. Phạm vi áp dụng : Áp dụng cho tất cả các trường hợp cần tính khối lượng của một chất mà có thể biết hoặc biết ñược khối lượng các chất còn lại. 3. Ví dụ minh hoạ : VD1 : Cho 2,83 g hỗn hợp 2 rượu 2 chức tác dụng vừa ñủ với Na thì thoát ra 0,896 lit H2 (ñktc) và m g muối khan. Giá trị m (g) là : A. 5,49 B. 4,95 C. 5,94 D. 4,59 Giải : +) Cách giải thông thường : Gọi CT của rượu thứ nhất là : R(OH)2 ( a mol ) rượu thứ hai là : R'(OH)2 ( b mol ) PTPƯ : R(OH)2 + 2Na
R(ONa)2 + H2 (mol) a a a R'(OH)2 + 2Na
R'(ONa)2 + H2 (mol) b b b Theo giả thiết ta có : (R+34)a + (R'+34)b = 2,83 và a + b = 0,04
Ra + R'b = 2,83 - 34(a+b) = 1,47 Khối lượng muối tạo thành là : m = (R+78)a + (R'+78)b = Ra + R'b + 78(a+B) = 4,59 (g) +) Cách giải nhanh : Gọi CT chung của 2 rượu là : R(OH)2 R(OH)2 + 2 Na → R(ONa)2 +H2 0,08 0,04 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có : m = 2,83 + 0,08.23 - 0,04.2 = 4,59 (g) VD2 : Cho 4,2 g hỗn hợp gồm CH3OH, C6H5OH và CH3COOH tác dụng với Na vừa ñủ thấy thoát ra 0,672 lit H2 (ñktc) và 1 dung dịch X. Cô cạn dung dịch X ta thu ñược chất rắn Y. Khối lượng (g) Y là : A. 2,55 B. 5,52 C. 5,25 D. 5,05 Giải : Do cả 3 chất trên ñều chưa 1 nguyên tử H linh ñộng nên : 0,672 nNa= 2nH2 = 2. =0,06 mol 22,4 Áp dụng ñịnh luật bảo toàn khối lượng ta có : mY = 4,2 + 0,06.23 - 0,03.2 = 5,52 (g) http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn II/ Phương pháp bảo toàn nguyên tố 1.Cơ sở : ðịnh luật bảo toàn nguyên tố Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố ñó ở sau phản ứng. 2. Phạm vi ứng dụng: Có thể áp dụng trong nhiều trường hợp, nhưng thường dùng nhất trong các bài toán ñốt cháy. 3. Ví dụ minh hoạ : VD1 : ðốt cháy hoàn toàn m g hỗn hợp các hiñrocacbon : C3H4, C2H6, C4H8 thì thu ñược 12,98g CO2 và 5,76g H2O. Vậy m (g) có giá trị : A. 1,48 B. 8,14 C. 4,18 D. Không xác ñịnh Giải : +) Cách giải thông thường : C2H6 + 7/2 O2
2CO2 + 3H2O (mol) x 3,5x 2x 3x C3H4 + 4O2
3CO2 + 2H2O (mol) y 4y 3y 2y C4H8 + 6O2
4CO2 + 4H2O (mol) z 6z 4z 4z Theo PTPƯ và ñề bài ta có hệ: 2x + 3y +4z = 12,98 : 44 = 0,295 3x + 2y + 4z =5,76 : 18 = 0,32 30x + 40y + 56 z + 32( 3,5x + 4y + 6z) = 12,98 + 5,76 Giải hệ phương trình ta có : x = 0,05 ; y = 0,025 ; z = 0,03 Khối lượng hỗn hợp là : m = 0,05.30 + 0,025.40 + 0,03.56 = 4,18 (g) +) Cách giải nhanh : Áp dụng ñịnh luật bảo toàn nguyên tố : 5,76 12,98 .2 + .12 =4,18g mY = mC + mH = 18 44 VD2 : Tách nước hoàn toàn từ hỗn hợp Y gồm rượu A, B ta ñược hỗn hợp X gồm các olefin. Nếu ñốt cháy hoàn toàn Y thì thu ñược 0,66g CO2. Khi ñốt cháy hoàn toàn X thì tổng khối lượng CO2 và H2O (g) là : A. 0,903 B. 0,39 C. 0,94 D. 0,93 Giải : Y tách nước tạo thành X : nC(X) =nC(Y) ⇒ nCO2(X)=nCO2(Y)=0,66/44 =0,015 mol Mà khi ñốt cháy X thì nCO2 = nH2O = 0,015 (mol) Tổng khối lượng CO2 và H2O là : m = 0,66 + 0,015.18 = 0,93(g) http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn Phương pháp 2 : QUY ðỔI NHIỀU CHẤT THÀNH MỘT CHẤT Nguyên tắc : ðưa hỗn hợp các chất về một chất có công thức trung bình sau ñó dựa vào giá trị trung bình vừa tìm ñược ñể kết luận về chất cần xác ñịnh. I/ Phương pháp khối lượng mol trung bình M m 1. Cơ sở : Sử dụng công thức : M = hh nhh rồi sau ñó dùng M ñể xác ñịnh M của các chất ban ñầu M1< M < M2 với M1 < M2. 2. Phạm vi ứng dụng : Áp dụng rộng rãi cho các bài tập hoá hữu cơ 3. Ví dụ minh hoạ : VD1 : Hỗn hợp A gồm 2 ankanal X, Y có tổng số mol là 0,25mol. Khi cho hỗn hợp A tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thì tạo ra 86,4g kết tủa và khối lượng dung dịch AgNO3 giảm 77,5g. Biết Mx nCO2 nên hiñrocacbon là ankan. Gọi CT chung của 2 ankan là : Cn H 2 n+ 2 3n + 1 O2 → nCO2 + (n + 1) H 2O 2 0,2 0,3 n 0 ,2 Vậy n1 = 1 và n2 = 3. CT của 2 hiñrocacbon là CH4 và C3H8. = ⇒ n = 2 0 ,3 n +1 Cn H 2 n+ 2 + III/ Phương pháp gốc hiñrocacbon trung bình : R 1. Cơ sở : ðặt CT của các hợp chất cần tìm dưới dạng công thức có chứa R . Sau ñó tiến hành xác ñịnh gốc R . Biện luận R1 ,R2 theo : R1 < R < R2 2. Phạm vi ứng dụng : Thường dùng cho bài toán vể R chứa nhóm chức, ñặc biệt là axit, este. 3. Ví dụ minh hoạ : VD1 : Hỗn hợp X gồm 2 este A, B ñồng phân với nhau và ñều tạo ra từ axit ñơn chức và rượu ñơn chức. Cho 2,2g hỗn hợp X bay hơi ở 136,5oC và 1atm thì thu ñược 840ml hơi este. Mặt khác, ñem thuỷ phân hoàn toàn 26,4g hỗn hợp X bằng 100ml dung dịch NaOH 20% (d=1,2g/ml) rồi ñem cô cạn thì thu ñược 33,8g chất rắn khan. Vậy CTPT của este là : B. C3H6O2 C. C4H8O2 D. C5H10O2 A. C2H4O2 Giải : A, B là este ñơn chức. 0,84 nX = = 0,025(mol ) 0,082(273 + 136,5) 2,2 M este = = 88( g / mol ) 0,025 neste thuỷ phân = 26,4 : 88 = 0,3 (mol) 100.20.1,2 nNaOH = = 0,6(mol )
NaOH dư 100.40 mmuối = 33,8 - (0,6-0,3).40 = 21,8 (g) 21,8 M muoi = ≈ 72,66 = R + 68 → R = 5,66 → R1 < 5,66 < R2 → R1 = 1 0,3
R1 ứng với -H mà R1 + 44 + R1' = 88
R1' = 43 ứng với C3H7CTPT của este là : HCOOC3H7 hay C4H8O2 VD2 : Cho 3,55 g hỗn hợp các amin ñơn chức tác dụng vừa ñủ 0,1 mol HCl. Xác ñịnh CT của amin có phân tử khối bé nhất. A. CH3NH2 B. C2H5NH2 C. CH3NHCH3 D. Kết quả khác Giải : Gọi CT chung là : RNH 2 RNH 2 + HCl → RNH 3Cl 3,55 M RNH 2 = = 35,5 → R = 19,5 → R1 < R = 19,5 → R1 = 15 0,1
R1 ứng với CH3Ngoài ra phương pháp trung bình còn ñược mở rộng ñể tính toán cho cả hỗn hợp các chất thuộc dãy ñồng ñẳng khác nhau, ñể tính số liên kết π trung bình, hoá trị trung bình ... http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn Phương pháp 3 : QUY ðỔI MỘT CHẤT THÀNH NHIỀU CHÁT Nguyên tắc : Chuyển chất cần xác ñịnh thành 2 hay nhiều chất ñể xác ñịnh ñược, rồi sau ñó viết phương trình phản ứng bình thường, ñể xác ñịnh yếu tố cần tìm... Ví dụ : VD1 : Khi ñốt cháy hoàn toàn một polime X (tạo thành do ñồng trùng hợp 2,3-ñimetyl butañien và acrilo nitrin CH2=CH-CN) với lượng O2 vừa ñủ thấy tạo thành một hỗn hợp khí ở nồng ñộ áp suất xác ñịnh chứa 57,69% CO2 về V. Tỉ lệ 2 loại monome là A. 3/5 B. 3/3 C. 1/3 D. 3/2 Giải : +) Cách 1: Tách polime thành 2 monome ban ñầu : 17 C6 H 10 + O2 → 6CO2 + 5 H 2O PƯ cháy : 2 x 6x 5x CH 2 = CH − CN + y 15 3 1 O2 → 3CO2 + H 2O + N 2 4 2 2 3y 3/2y y/2 Ta có: : 6 x + 3 y 57,69 = ⇔ 600 x + 300 y = 634,59 x + 288,45 y 11x + 5 y 100 ⇔ 11,55 y = 34,59 x ⇔ y = 3x x 1 ⇔ = y 3 +) Cách 2: Tách polime thành các nguyên tố rồi viết sơ ñồ cháy : (- CH2 - C(CH3) = C(CH3) - CH2 -)x(- CH2 - CH(CN) - )y
(6x + 3y) CO2 (6x + 3y) C (10x + 3y) H
(5x + 3y/2) H2O y N
y/2 N2 x 1 %CO2 57,69 6x + 3y Do ñó : = = ⇒ = y y 3 y 3 100 100 + 6 x + 3 y + 5x + 2 2 http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn Phương pháp 4 : TĂNG GIẢM KHỐI LƯỢNG Nguyên tắc : Dựa vào tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang chất khác ñể xác ñịnh khối lượng một hỗn hợp hay một chất. Cụ thể : - Dựa vào phương trình tính ñộ thay ñổi khối lượng khi 1 mol A
1 mol B - Dựa vào sự thay ñổi khối lượng trong bài ñể tính số mol của A, B - Dùng số mol ñể tính các phản ứng khác. Phạm vi : Dùng cho nhiều bài toán hữu cơ nhưng chủ yếu là các hợp chất có nhóm chức axit, rượu, anñehit, este, amino axit. Cụ thể :  ðối với rượu : Xét phản ứng với NaOH : R(OH)x + xK
R(OK)x + x/2 H2 Hay ROH + K
ROK + ½ H2
khối lượng tăng 39 - 1 = 38 g  ðối với axit : Xét phản ứng với NaOH : R(COOH)x + xNaOH
R(COONa)x + xH2O Hay RCOOH + NaOH
RCOONa + H2O
khối lượng tăng 22 g  ðối với anñehit : Xét phản ứng tráng gương : RCHO+Ag2O
RCOOH+ 2Ag
khối lượng tăng 16 g  ðối với este : Phản ứng xà phòng hoá : RCOOR' + NaOH
RCOONa + R'OH  ðối với amin : Xét phản ứng với HCl RNH2 + HCl
RNH3Cl
khối lượng tăng 36,5 g Ví dụ minh hoạ : VD1 : Cho 20,15 g hỗn hợp 2 axit no ñơn chức tác dụng vừa ñủ với dung dịch Na2CO3 thì thu ñược V(l) CO2 và dung dịch muối. Cô cạn dung dịch thu ñược 28,95 g muối. Giá trị V(l) ở ñktc là : A. 4,84 B. 4,48 C. 2,24 D. 2,42 Giải : Vận dụng phương pháp tăng giảm khối lượng : Gọi CTTQ trung bình của 2 axit là : RCOOH PTPƯ : 2 RCOOH + Na 2CO3 → 2 RCOONa + CO 2 + H 2O Theo ptpư ta có : 2 mol axit tạo ra 2 muối thì có 1 mol CO2 bay ra và m tăng 2.(23-1)=44 (g) . 8,8 Theo ñề bài : mtăng = 28,95 - 20,15 = 8,81 (g)
nCO2 = = 0,2(mol ) → VCO2 = 4,48l 44 VD2 : Khi thuỷ phân hoàn toàn 0,05 mol este của 1 axit ña chức với 1 rượu ñơn chức tiêu tốn hết 5,6 g KOH. Mặt khác, khi thuỷ phân 5,475g este ñó thì tiêu tốn hết 4,2g KOH và thu ñược 6,225g muối. Vậy CTCT của este là : B. (COOCH3)2 C. (COOC3H7)2 D. Kq khác A. (COOC2H5)2 Giải : nKOH = 5,6 / 56 = 0,1 mol. nKOH = 2neste
este 2 chức tạo từ axit 2 chức và rượu ñơn chức. Gọi CT este là : R(COOR')2 R(COOR')2 + 2KOH
R(COOK)2 + 2R'OH (mol) 1 2 1 (mol) 0,0375 0,075 mtăng = 2 (39 - R') g
m tăng = 6,225 - 5,475 = 0,75 g http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn
0,0375 (78 - 2R') = 0,75
R' = 29
R' là C2H5 5,475 M este = = 146 ⇔ R + (44 + 29).2 = 146 ⇔ R = 0 0,0375 ⇒ CT ñúng là : (COOC2H5)2 http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn Phương pháp 5 : GIẢI PHƯƠNG TRÌNH NGHIỆM NGUYÊN Nguyên tắc : - Xác ñịnh số mol của các chất sau ñó ñưa về dạng phương trình nghiệm nguyên an1 + bn2 = c (a, b, c là hệ số nguyên; n1, n2 : số nguyên tử C của các chất) - Dựa vào ñiều kiện tồn tại của các chất ñể kết luận về nghiệm Phạm vi : ðược áp dụng rộng rãi trong giải toán hoá học Ví dụ minh hoạ : VD1 : Một hỗn hợp gồm 2 hiñrocacbon mạch hở. Cho 1,68 l hỗn hợp ñi qua dung dịch Br2 dư thì còn lại 1,12l khí và khối lượng Br2 phản ứng là 4g. Nếu ñốt cháy 1,08g hỗn hợp rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì có 12,5g kết tủa. CT của 2 hiñrocacbon là : A. C2H6 , C2H4 B. C3H6 , CH4 C. C3H6 , C2H6 D. C2H4 , CH4 Giải : nh/c ko no = (1,68-1,12)/22,4 = 0,025(mol) nBr2 = 4/ 160 = 0,025 (mol)
nh/c ko no = nBr2
h/c ko no là anken nankan = 1,12 / 22,4 = 0,05 (mol). Gọi m, n lần lượt là số nguyên tử C trong ankan và anken (m ≥ 1, n ≥ 2). Trong qua trình ñốt cháy thì : nC
nCO2 mC
mCO2 0,05m 0,05m 0,025n 0,025n CO2 + Ca(OH)2
CaCO3 + H2O (mol) 0,125 0,125
0,05m + 0,025n = 0,125
2m + n = 5
n không chia hết cho 2 mà n ≥ 2 và n < 5
n = 3 và m = 1. Vậy 2 chất cần tìm là : C3H6 và CH4 VD2 : Hồn hợp A gồm một hiñrocacbon no mạch hở và một ankin có tổng số mol là 0,3 mol. Khi cho hỗn hợp qua dung dịch Br2 thì thấy lượng Br2 phản ứng là 32 gam, tổng khối lượng của 0,15 mol hỗn hợp ban ñầu là 4,3 gam. Xác ñịnh công thức phân tử của các chất trong hỗn hợp. Giải: nBr2=32:160=0,2(mol) Gọi công thức của hai hiñrocacbon là CnH2n+2 và CmH2m-2 Phản ứng với Br2: CmH2m-2 +2Br2
CmH2m-2Br4 0,1 ← 0,2 Số mol ankan là: 0,3-0.1=0,2(mol) Khối lượng của 0,3 mol hỗn hợp là: 4,3.2=8,6 gam Ta có phương trình : (14n+2)0,2+(14m-2)0,1=8,6 ⇒ 2n+m=6 Giải phương trình nghiệm nguyên ta có :n=2 m=2. Vậy công thức của 2 hidrocacbon là : C2H6 và C2H2 http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng Chuyên ñề Hoá Hữu cơ - Lớp 11 chuyên Hoá - Trường THPT chuyên Lê Quý ðôn Phương pháp 6 : BIỆN LUẬN Nguyên tắc : Dựa vào một số tính chất ñặc trưng, dựa vào một số liên kết π ñể biện luận suy ra CTCT chất cần tìm mà không cần phải làm toán phức tạp. Phạm vi : Chỉ áp dụng trong một số trường hợp ñơn giản hoặc ñặc biệt, không có tính tổng quát. Ví dụ minh hoạ : VD1 : Chia m g anñehit thành 2 phần bằng nhau : P1 : bị ñốt cháy thu ñược nCO2 = nH2O P2 : tác dụng vừa ñủ với AgNO3/NH3 dư cho Ag với tỉ lệ nanñehit : nAg = 1 : 4 Vậy anñehit no là : A. Anñehit fomic B. Anñehit hai chức no C. Anñehit ñơn chức no D. Không xác ñịnh ñược Giải : - Từ sản phẩm cháy
anñehit có 1 liên kết π
có 1 nhóm chức -CHO. - Từ phản ứng với AgNO3/NH3
anñehit là HCHO. Chú ý :  Biện luận về số nhóm chức : - Chức anñehit : + nếu nanñehit : nAg = 1 : 2
anñehit ñơn chức no + nếu nanñehit : nAg = 1 : 4
HCHO hoặc anñehit 2 chức - Chức este : + nếu neste : nNaOH = 1 : 1
este ñơn chức + nếu neste : nNaOH = 1 : 2
este ñơn chức của phenol hoặc este 2 chức - Chức rượu : + nếu nNa : nrượu = 1 : 1
rượu ñơn chức + nếu nNa : nrượu = 2 : 1
rượu 2 chức - Chức amin : + nHCl : namin = 1 : 1
amin ñơn chức + nHCl : namin = 2 : 1
amin 2 chức - Chức axit : + nếu nNaHCO3 : naxit = 1 : 1
axit ñơn chức + nếu nNaHCO3 : naxit = 2 : 1
axit 2 chức  Xác ñịnh số liên kết π : Khi ñốt cháy 1 hợp chất mà : - nCO2 = nH2O
có 1 liên kết π - nCO2 < nH2O
không có liên kết π - nCO2 > nH2O
có nhiều hơn 1 liên kết π VD2 : ðốt cháy 1,7 g este X cần 2,52 lit O2 (ñktc) thu ñược CO2 và H2O trong ñó nCO2 : nH2O = 2. ðun nóng 0,01 mol X với dung dịch NaOH thì cần 0,02 mol. X chứa chức este, không phản ứng với Na, không khử Ag2O/NH3 . Xác ñịnh CTPT X A. C8H8O2 B. C3H6O2 C. C4H8O2 D. C4H4O2 Giải : Do nNaOH : neste = 2 : 1
có thể là este của phenol hoặc este 2 chức . Nhưng theo ñáp án thì X chỉ có 2 nguyên tử O ứng với 1 chức este
X là este ñơn chức của phenol
X có số nguyên tử C > 6.
X chỉ có thể là A. http://ebook.top1.vn http://maichoi.vuicaida.com Tài liệu chia sẻ trên mạng