Tuyển tập biên soạn và sử dụng hệ thống bài tập rèn luyện tư duy cho học sinh giỏi phần hóa học hữu cơ lớp 12 trường trung học phổ thông luận văn thạc sỹ hóa học

KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

Quá trình dạy học hoá học và công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT

- Năng lực nhận thức và tƣ duy của HSG và HS chuyên hoá học THPT

- Hệ thống bài tập phần hoá học hữu cơ lớp 12 nhằm rèn luyện tƣ duy cho HSG và HS chuyên hoá học

- HSG và HS chuyên hoá học THPT.

GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Giáo viên có kiến thức sâu rộng về hóa học và sở hữu hệ thống bài tập đa dạng sẽ nâng cao hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi THPT và học sinh chuyên hóa học, đặc biệt khi kết hợp với phương pháp dạy học phù hợp.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tổng hợp, nghiên cứu các tài liệu có tính chất lí luận về HSG

- Dự giờ các lớp chuyên hoá học và các lớp bồi dƣỡng HSG

- Trao đổi, hỏi ý kiến của các chuyên gia và giáo viên tham gia bồi dƣỡng HSG,

Tập hợp và nghiên cứu tài liệu liên quan đến sách báo, tạp chí và chương trình chuyên ngành; bao gồm hướng dẫn thi HSG cấp tỉnh, Olympic hóa học 30-4, cũng như các kỳ thi Olympic hóa học quốc gia và quốc tế Ngoài ra, cần chú ý đến các đề thi HSG từ cấp tỉnh đến quốc gia và các kỳ thi Olympic để nâng cao kiến thức và kỹ năng trong môn hóa học.

- Thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả và tính khả thi của các biện pháp và hệ thống bài tập đã đề xuất.

NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Mở rộng, đào sâu những nội dung kiến thức trọng tâm của chương trình hoá học hữu cơ lớp 12

Lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập hóa học hữu cơ nâng cao là rất quan trọng trong việc bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi hóa học Việc phát triển các bài tập này không chỉ giúp học sinh nâng cao kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề Đề xuất phương hướng sử dụng các bài tập này bao gồm tổ chức các buổi ôn tập chuyên sâu, tạo môi trường học tập tương tác và khuyến khích học sinh tham gia thảo luận nhóm Điều này sẽ giúp học sinh tự tin hơn trong các kỳ thi và phát triển tư duy phản biện.

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

Các quan điểm đường lối của Đảng về giáo dục – đào tạo

1.1.1.1 Vai trò của con người theo lí luận về hình thái kinh tế - xã hội của triết học Mac – Lenin

Tồn tại xã hội và ý thức xã hội là hai khái niệm quan trọng trong chủ nghĩa duy vật lịch sử, thể hiện mối quan hệ cơ bản trong triết học xã hội Tồn tại xã hội được coi là tính thứ nhất, trong khi ý thức xã hội là tính thứ hai, phản ánh sự tồn tại xã hội Mối quan hệ này cho thấy rằng tồn tại xã hội quyết định ý thức xã hội, đồng thời ý thức xã hội cũng có ảnh hưởng trở lại đối với tồn tại xã hội.

Tồn tại xã hội được cấu thành từ ba nhân tố chính: điều kiện địa lý, dân số, và phương thức sản xuất Trong đó, phương thức sản xuất đóng vai trò quyết định cho sự phát triển xã hội, là sự sản xuất xã hội theo cách thức cụ thể trong từng giai đoạn lịch sử Mỗi phương thức sản xuất là sự kết hợp giữa lực lượng sản xuất và quan hệ sản xuất, ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính chất và hình thức của các quan hệ này Khi quan hệ sản xuất phù hợp với lực lượng sản xuất, nó sẽ thúc đẩy sự phát triển, ngược lại, nếu không tương thích, nó sẽ cản trở sự phát triển xã hội Lực lượng sản xuất phản ánh mối quan hệ giữa con người và tự nhiên, bao gồm các tư liệu sản xuất, đặc biệt là công cụ lao động và người lao động với tri thức, kỹ năng của họ Trình độ phát triển của công cụ sản xuất là tiêu chí chính để phân biệt các thời đại kinh tế khác nhau Tuy nhiên, tư liệu sản xuất cần được kết hợp với sức lao động để tạo ra của cải vật chất, và chính con người là người sáng chế và cải tiến công cụ lao động nhằm gia tăng hiệu quả sản xuất và chinh phục tự nhiên.

Lao động của con người là lao động trí tuệ, sản phẩm của tự nhiên và quá trình lao động Trí tuệ phát triển cùng với lao động, nâng cao giá trị của nó Trong thời đại công nghệ hiện nay, khoa học và kỹ thuật gắn liền với sản xuất, với những phát minh nhanh chóng chuyển thành công nghệ mới và vật liệu chưa từng có trong tự nhiên Điều này khẳng định vai trò quan trọng của lao động con người trong lực lượng sản xuất.

Theo triết học Mac - Lenin, con người được xem là nguồn lực đặc biệt và cơ bản nhất trong hình thái kinh tế - xã hội, đóng vai trò là nguồn lực vô tận cho sản xuất vật chất, đồng thời là nền tảng cho sự tồn tại và phát triển của xã hội.

1.1.1.2 Vai trò của nguồn lực con người trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá

Chủ tịch Hồ Chí Minh đã nhấn mạnh tầm quan trọng của con người trong việc xây dựng chủ nghĩa xã hội Trong bối cảnh đất nước đang chuyển mình sang công nghiệp hoá, hiện đại hoá và phát triển kinh tế đa thành phần, Đảng ta nhận thức rõ vai trò then chốt của nguồn lực con người Để đối phó với các thách thức như tụt hậu kinh tế, tham nhũng và các âm mưu chống phá, Đảng đã xây dựng chiến lược phát triển con người, đặc biệt nhấn mạnh vai trò quan trọng của giáo dục và đào tạo trong quá trình này.

1.1.1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của giáo dục và đào tạo trong chiến lược xây dựng nguồn lực con người

Hiến pháp Việt Nam (1992) tại Điều 35, Chương 3 nhấn mạnh rằng giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu Nhà nước cam kết phát triển giáo dục để nâng cao dân trí, đào tạo nguồn nhân lực và bồi dưỡng nhân tài.

Luật giáo dục (2005) điều 27 xác định rằng mục tiêu giáo dục phổ thông là phát triển toàn diện học sinh về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, nhằm hình thành trách nhiệm công dân và chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc tham gia lao động Để đạt được mục tiêu này ở bậc THPT, điều 28 quy định rằng giáo dục phải củng cố và phát triển nội dung đã học ở Trung học cơ sở, hoàn thành chương trình giáo dục phổ thông, bao gồm cả nội dung nâng cao nhằm đáp ứng nguyện vọng và phát triển năng lực của học sinh.

Phương pháp giáo dục ở phổ thông cần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh, phù hợp với từng lớp học và môn học Đồng thời, cần bồi dưỡng kỹ năng tự học, khả năng làm việc nhóm và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Điều này không chỉ tác động đến tình cảm mà còn mang lại niềm vui, hứng thú trong học tập cho học sinh.

Trong bối cảnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, nghị quyết TW 2 khoá VIII của Đảng đã đề ra tư tưởng chỉ đạo quan trọng về phát triển giáo dục và đào tạo.

Giáo dục và đào tạo trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa cần tập trung vào việc phát triển những thế hệ con người gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội Họ phải làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, đồng thời có tư tưởng sáng tạo, kỹ năng thực hành tốt, tác phong công nghiệp, tính tổ chức kỷ luật và sức khỏe Mục tiêu là hình thành những con người xã hội chủ nghĩa vừa "hồng" vừa "chuyên", giữ vững định hướng xã hội chủ nghĩa và ngăn chặn xu hướng "thương mại hóa" cũng như phòng tránh khuynh hướng phi chính trị hóa trong giáo dục - đào tạo.

- Thực sự coi giáo dục – đào tạo là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của toàn Đảng, toàn dân

Phát triển giáo dục và đào tạo cần gắn liền với nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội và tiến bộ khoa học công nghệ, đồng thời củng cố quốc phòng - an ninh Cần thực hiện công bằng trong giáo dục, giữ vững vai trò của các trường công lập và đa dạng hóa các loại hình giáo dục - đào tạo, với sự quản lý thống nhất của nhà nước về nội dung, chương trình, quy chế học, thi cử, văn bằng và tiêu chuẩn giáo viên Từ lý luận về hình thái kinh tế xã hội theo triết học Mac-Lenin và quan điểm đường lối của Đảng, việc đào tạo và bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ thiết yếu trong giáo dục trung học phổ thông.

1.1.2 Một số vấn đề về lí luận dạy học trong công tác bồi dƣỡng HSG

1.1.2.1 Những phẩm chất, năng lực cần có của một HSG hoá học

- Có kiến thức hoá học cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống

Trình độ tư duy hóa học phát triển bao gồm khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh và khái quát hóa thông tin Người có trình độ này sở hữu năng lực suy luận logic, khả năng kiểm chứng thông tin và kỹ năng diễn đạt một cách rõ ràng.

- Có khả năng quan sát, nhận thức và giải thích các hiện tƣợng tự nhiên, có năng lực thực hành

Một học sinh giỏi (HSG) cần có khả năng vận dụng linh hoạt và sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã học để giải quyết hiệu quả các vấn đề và tình huống gặp phải Đây là phẩm chất quan trọng nhất mà một HSG cần sở hữu.

1.1.2.2.1 Khái niệm về bài tập hóa học

Theo từ điển tiếng Việt (1992), "bài tập" được định nghĩa là những nhiệm vụ được giao cho học sinh nhằm thực hành và áp dụng kiến thức đã học Khi học sinh hoàn thành các bài tập do giáo viên cung cấp sau khi nghe giảng, điều này cho thấy họ đã tiếp thu một cách tương đối những kiến thức mà giáo viên truyền đạt.

Bài tập hóa học thường tập trung vào những kiến thức quan trọng từ bài giảng, bao gồm cả câu hỏi lý thuyết và bài tập tính toán Để giải quyết các yêu cầu này, học sinh cần nhớ lại kiến thức đã học, đồng thời vận dụng, suy luận, sáng tạo và tổng hợp thông tin, từ đó phát triển tư duy và khả năng nhận thức của mình.

1.1.2.2.2 Tác dụng của bài tập hóa học

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC

MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HOÁ HỌC HỮU CƠ

2.1.1.1 Dạng bài tập xác định công thức cấu tạo của este, lipit

Thí dụ 1 Hãy gọi tên các hợp chất sau :

Hướng dẫn giải a isovaleryl clorua b Isopropylisobutirat c Tert-butylbenzoat d Xiclopentylisobutirat e Anhiđrit axetic benzoic f Etylmetylsucxinat

Thí dụ 2 Hoàn thành sơ đồ sau dưới dạng công thức cấu tạo thu gọn (ghi rõ điều kiện nếu có)

CH 4 → A → B → D → E → F → C 4 H 8 O 2 Biết D là hợp chất hữu cơ đa chức, C 4 H 8 O 2 là hợp chất hữu cơ đơn chức

CHCH + H 2   Pd  ,t 0 CH 2 =CH 2

CH 2 =CH 2 + 2H 2 O   H   ,t 0 HO-CH 2 -CH 2 -OH

HO-CH 2 -CH 2 -OH KHSO 4 ,t 0 CH 3 -CHO + H 2 O

CH 3 -CHO + Br 2 + H 2 O CH 3 -COOH + 2HBr

Thí dụ 3 Viết các CTCT các chất hữu cơ tham gia sơ đồ biến hoá sau:

Thí dụ 4 Hai đồng phân A, B của C 6 H 9 O 4 Cl tham gia phản ứng thuỷ phân theo 2 phương trình sau:

C 6 H 9 O 4 Cl (A) + NaOH (vừa đủ)  Muối hữu cơ X + muối vô cơ P + axeton + H 2 O

C 6 H 9 O 4 Cl (B) + NaOH (vừa đủ)  Muối hữu cơ Y + muối vô cơ P + ancol Z + ancol T

Biết hai ancol Z và T có cùng số nguyên tử C Xác định cấu tạo của A, B và hoàn thành PTHH dưới dạng CTCT

- Độ bất bão hòa k = 2 nên A và B là este hai chức, no, hở

- A thủy phân tạo axeton nên A thủy phân sinh ra ancol không bền (có 2 nhóm -OH cùng liên kết với 1 nguyên tử cacbon bậc hai) Phản ứng của A là

HOOC–CH 2 COOC(CH 3 )ClCH 3 + 2NaOH

 NaOOC–CH 2 –OH + NaCl + CH 3 –CO–CH 3 + H 2 O

- B thủy phân ra hai ancol có cùng số nguyên tử cacbon nên hai ancol này phải có số C lớn hơn hoặc bằng 2 Phản ứng của B là

ClCH 2 CH 2 OOC–COOCH 2 –CH3 + 3NaOH

 NaOOC–COONa + NaCl + HO–CH2–CH2–OH + CH3–CH2–OH

Thí dụ 5 Hãy chọn các tác nhân phản ứng trong sơ đồ phản ứng sau đây :

HO-CH 2 -CH=CH-[CH 2 ] 7 -COO-CH 3 OHC-CH=CH-[CH 2 ] 7 -COO-CH 3

CH 2 =CH-CH=CH-[CH 2 ] 7 -COO-CH 3 CH 2 =CH-CH=CH-[CH 2 ] 7 -CH 2 -OH

CH 2 =CH-CH=CH-[CH 2 ] 7 -CH 2 -OCO-CH 3

2.1.1.2 Dạng bài tập este hoá

Thí dụ 6 Đặc điểm của phản ứng este hoá là thuận nghịch

1 Nêu các biện pháp để phản ứng nhanh đạt tới trạng thái cân bằng và các biện pháp để cân bằng chuyển dịch về phía tạo thành este

2 Thiết lập biểu thức tính hằng số cân bằng K, giả sử cho a mol axit axetic phản ứng với b mol ancol etylic và sau khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng thu được c mol este a Tính giá trị của K khi a = b = 1 mol và c = 0,665 mol b Nếu a = 1 và b tăng gấp 5 lần thì lượng este tăng gấp bao nhiêu lần?

1 Các biện pháp : Để phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng cần tăng tốc độ phản ứng thuận và nghịch, nên người ta cho đun nóng hỗn hợp phản ứng và dùng xúc tác là dung dịch H 2 SO 4 đặc Để cân bằng chuyển dịch về phía tạo thành este, ta cần dùng chất hút nước là dung dịch H2SO 4 đặc để hút nước, liên tục lấy este ra (dùng phương pháp chiết) và liên tục tăng nồng độ các chất tham gia axit và ancol

2 Thiết lập biểu thức tính hằng số cân bằng (coi thể tích của bình phản ứng là

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH H 2 SO 4 , t CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

 CH CH 3 COOH COOC  H C 2 H H 5 OH O 

 = 3,94 b Nếu a = 1 và b = 5 thì hằng số cân bằng của phản ứng vẫn không thay đổi và bằng 3,94 (K chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của chất điện li)

  c = 0,944 nên lƣợng este tăng lên 1,42

Thí dụ 7 Tổng hợp isoamyl axetat (dầu chuối) gồm 3 bước :

- Cho 60 ml axit axetic băng (axit 100%, d = 1,05 g/cm 3 ); 108,6 ml

3-metylbutan-1-ol (ancol isoamylic, d = 0,81 g/cm 3 ) và 1 ml dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc vào bình cầu có lắp máy khuấy, ống sinh hàn rồi đun sôi trong vòng 8 giờ

Sau khi hỗn hợp đã nguội, tiến hành lắc với nước để chiết bỏ lớp nước Tiếp theo, lắc với dung dịch Na2CO3 và loại bỏ lớp dung dịch nước Cuối cùng, lặp lại quá trình lắc với nước và chiết bỏ lớp nước một lần nữa.

Chưng cất sản phẩm ở nhiệt độ từ 142°C đến 143°C đã thu được 60 ml isoamyl axetat, một chất lỏng có mật độ 0,87 g/cm³ và điểm sôi 142,5°C, với mùi thơm giống như chuối chín Để giải thích các bước thực hiện, cần viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra và tính toán hiệu suất phản ứng.

Hướng dẫn giải a Giải thích các bước tiến hành thí nghiệm trên:

Để tổng hợp isoamyl axetat, đầu tiên cho axit axetic băng, ancol isoamylic và dung dịch axit sunfuric đặc vào bình cầu Sau đó, đun sôi hỗn hợp này trong 8 giờ.

CH 3 COOH + (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH 2 4 CH 3 COOCH 2 CH 2 CH(CH 3 ) 2 + H 2 O

Sau khi để nguội, lắc hỗn hợp với nước và sử dụng phễu chiết để tách bỏ lớp nước, nhằm loại bỏ phần lớn dung dịch axit sunfuric và axit axetic còn sót lại.

- Tiếp tục lắc hỗn hợp thu được với dung dịch Na 2 CO 3 , chiết bỏ lớp nước cũng là để loại hết axit còn lại Phương trình phản ứng :

2CH 3 COOH + Na 2 CO 3 → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

H 2 SO 4 + Na 2 CO 3 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

- Cuối cùng, chƣng cất lấy sản phẩm ở 142-143 0 C thu đƣợc isoamyl axetat tinh khiết b Tính hiệu suất của phản ứng:

CH 3 COOH + (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 , t

CH 3 COOCH 2 CH 2 CH(CH 3 ) 2 + H 2 O Bđ: 63 gam 88 gam

Hỗn hợp X gồm ancol metylic và hai axit cacboxylic no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, đã phản ứng với Na và giải phóng 6,72 lít khí H2 (đktc) Khi đun nóng hỗn hợp X với H2SO4 đặc làm xúc tác, các chất trong hỗn hợp phản ứng tạo thành 25 gam hỗn hợp este với giả thiết hiệu suất phản ứng este hóa đạt 100% Cần xác định công thức của hai axit trong hỗn hợp X.

Vì trong phản ứng este hoá, ancol và axit phản ứng vừa đủ với nhau nên ancol và axit có số mol bằng nhau

Gọi số mol ancol và axit là x, ta có: 0,5x + 0,5x = n H2 = 0,3  x = 0,3

0,3 = 83,33 (g/mol)  R = 24,33  2 axit là CH 3 COOH và C 2 H 5 COOH

Hỗn hợp X bao gồm hai axit HCOOH và CH3COOH với tỷ lệ mol 1:1, trong khi hỗn hợp Y chứa hai ancol CH3OH và C2H5OH với tỷ lệ mol 3:2 Khi cho 11,13 gam hỗn hợp X tác dụng với 7,52 gam hỗn hợp Y dưới sự xúc tác của H2SO4 đặc, ta thu được m gam hỗn hợp este với hiệu suất phản ứng este hóa đạt 80% Cần tính giá trị của m.

Hướng dẫn giải Đặt công thức chung của 2 axit trong hỗn hợp X là RCOOH

 R + 45 = 53  R = 8 Đặt công thức chung của 2 ancol trong hỗn hợp Y là R’OH

Khối lƣợng este thu đƣợc là m = 0,16.(8 + 44 + 20,6) = 11,6 gam

2.1.1.3 Dạng bài tập thuỷ phân este, lipit, chỉ số chất béo

Thủy phân hoàn toàn 0,1 mol este X, chỉ chứa một loại nhóm chức, cần 100 gam dung dịch NaOH 12%, tạo ra 20,4 gam muối của một axit hữu cơ và 9,2 gam một ancol Trong đó, một trong hai sản phẩm tạo thành từ X là đơn chức Xác định công thức cấu tạo của este X.

Số mol NaOH cần dùng là: 100

Vì tỉ lệ mol X : NaOH = 0,1 : 0,3 và sản phẩm chỉ chứa 1 muối hữu cơ nên X có 3 nhóm chức este

Vì một trong hai chất tạo thành X (ancol và axit) là đơn chức nên ta xét 2 trường hợp sau:

Trường hợp 1: Ancol đơn chức, axit ba chức: R(COOR’) 3

Trường hợp 2: Ancol ba chức, axit đơn chức: (RCOO) 3 R’

Để xác định công thức phân tử của este no, đơn chức X, ta cần biết rằng 17,4 gam este này phản ứng với 300 ml dung dịch NaOH 0,5M, tạo ra muối Y và ancol Z Sau khi trộn muối Y với vôi tôi xút, một chất khí P được sinh ra, có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 8 Từ đó, ta có thể tính thể tích khí P ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) và viết các công thức cấu trúc có thể có của este X Cuối cùng, nếu Z là ancol bậc cao nhất, ta sẽ xác định được công thức cấu trúc của X.

Hướng dẫn giải a RCOOR’ + NaOH  RCOONa + R’OH

 M este = 116 g/mol Đặt CTPT của este X là C n H 2n O 2 , ta có: 14n + 32 = 116

 n = 6  CTPT X: C 6 H 12 O 2 b RCOONa + NaOH  RH + Na 2 CO 3

 RH là CH 4 , muối Y là CH 3 COONa, este X là CH 3 COOC 4 H 9

Thể tích khí CH 4 là : 0,15.22,4 = 3,36 (lít)

Các CTCT có thể có của X là :

CH 3 -COO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 ; CH 3 -COO-CH(CH 3 )-CH 2 -CH 3 ;

CH 3 -COO-CH 2 -CH(CH 3 )-CH 3 ; CH 3 -COO-C(CH 3 ) 2 -CH 3 c Ancol Z C 4 H 9 OH có bậc cao nhất là 3, cấu tạo: CH 3 –C(CH 3 ) 2 OH

Vậy CTCT của este X là CH 3 COOC(CH 3 ) 2 CH 3

Cho X là một este đơn chức chứa C, H, O Khi thuỷ phân 0,01 mol X với 300 ml dung dịch NaOH 0,1M, phản ứng hoàn toàn tạo ra dung dịch Y Sau khi cô cạn Y, thu được phần hơi chỉ chứa nước và 2,38 gam chất rắn Từ thông tin này, xác định công thức cấu tạo của X.

Thuỷ phân este đơn chức mà thu đƣợc H 2 O nên X phải là este của phenol

Trường hợp 1: Este X phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:2 (X là este của axit đơn chức và phenol đơn chức):

Sau phản ứng: 0 0,01 0,01 0,01 0,01 (mol) m chất rắn = 0,01.40 + 0,01.(R + 67) + 0,01.(R’ + 39) = 2,38

 R = 1 (H) và R’ = 91 (C 6 H 4 CH 3 ) hoặc R = 15 (CH 3 ) và R’ = 77 (C 6 H 5 )

Vậy có 4 este thoả mãn : o–HCOOC 6 H 4 CH 3 ; m–HCOOC 6 H 4 CH 3 ; p–HCOOC 6 H 4 CH 3 ; CH 3 COOC 6 H 5

Trường hợp 2: Este X phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:3 (X là este của axit đơn chức và phenol hai chức):

RCOOR’(OH) + 3NaOH  RCOONa + R’(ONa) 2 + 2H 2 O

Sau phản ứng: 0 0 0,01 0,01 0,01 (mol) m chất rắn = 0,01.(R + 67) + 0,01.(R’ + 39.2) = 2,38

 R + R’ = 93 (không có cặp nghiệm nào thoả mãn)

Vậy X có thể là các chất o–HCOOC6H 4 CH 3 ; m–HCOOC 6 H 4 CH 3 ; p–HCOOC 6 H 4 CH 3 ; CH 3 COOC 6 H 5

Thí dụ 13 Đun nóng 38,1 gam este X (mạch hở) với 500 ml dung dịch chứa NaOH

Sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được 42,3 gam muối của axit hữu cơ và 0,15 mol ancol từ 1,2M Lượng NaOH dư sau phản ứng có khả năng tác dụng với tối thiểu 3,36 lít CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn Cần xác định công thức cấu tạo của X.

NaOH tác dụng tối thiểu với CO 2 khi tham gia phản ứng:

 Số mol NaOH tham gia phản ứng thuỷ phân là 0,6 - 0,15 = 0,45 mol

 Khi thuỷ phân este X, tỉ lệ mol NaOH:ancol = 0,45:0,15 = 3:1

 Este X là este 3 chức của ancol 3 chức và axit đơn chức, dạng (RCOO)3R’

0,15 0,45 0,45 0,15 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lƣợng ta có: m ancol = meste + mNaOH – mmuối = 38,1 + 0,45.40 – 42,3 = 13,8 gam

42  (g/mol)  R = 27  Muối là CH 2 =CH-COONa

 Este X là (CH 2 =CH-COO) 3 C 3 H 5 , CTCT là:

Để sản xuất 1 tấn xà phòng chứa 66,88% natri oleat từ chất béo có 88,4% triolein, cần tính toán khối lượng chất béo cần thiết, với giả thiết rằng tạp chất trơ bị loại bỏ trong quá trình nấu xà phòng và hiệu suất quá trình là 80%.

Phản ứng thuỷ phân triolein:

Cứ : 884 gam triolein → 3.304 gam xà phòng

Vì hiệu suất quá trình nấu xà phòng là 80% nên khối lƣợng thực tế của triolein là m thực tế = 0,81

Vì triolein chỉ chiếm 88,4% khối lƣợng mẫu chất béo nên khối lƣợng chất béo cần dùng là m chất béo = 0,916

Thí dụ 15 Tính chỉ số xà phòng hoá của mẫu chất béo có thành phần chính là triolein, có lẫn axit oleic với chỉ số axit bằng 7

* Chỉ số axit bằng 7 nên m KOH(axit) = 7mg  n KOH(axit) =1,25.10 -4 mol

 Khối lƣợng axit tự do trong 1 g mẫu chất béo này là: m axit = 1,25.10 -4 280 = 0,035 gam

 Khối lƣợng KOH cần để thuỷ phân triolein là mKOH(este) = 3,3.10 -3 56 = 0,1848 gam = 184,8 mg

 Chỉ số este của chất béo này là 184,8; chỉ số xà phòng hoá là 184,8+7 = 191,8

2.1.1.4 Dạng bài tập đốt cháy

Trong bài toán này, chúng ta có 0,74 gam hỗn hợp hai este đồng phân, được tạo thành từ axit và ancol no, đơn chức, mạch hở Sau khi đốt cháy hoàn toàn, sản phẩm cháy được dẫn qua 500 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M với mật độ 1,12 g/ml Kết quả cho thấy nồng độ dư của dung dịch Ba(OH)2 là 0,615% Từ thông tin này, chúng ta cần xác định công thức cấu tạo của các este trong hỗn hợp.

Hỗn hợp 30 hợp muối khi phản ứng với vôi tôi xút tạo ra một hỗn hợp khí có tỉ khối hơi so với H2 là 7,3 Từ thông tin này, chúng ta có thể tính được khối lượng của từng este trong hỗn hợp ban đầu.

Hướng dẫn giải a CTPT hai este là C n H 2n O 2

(CO 2 , H 2 O) phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 dƣ:

CO 2 + Ba(OH) 2  BaCO3 + H 2 O x x x (mol)

Nồng độ dung dịch Ba(OH) 2 dƣ là C% = m(ct) m(dd).100%

 x = 0,03 mol  0,74 = 0,03 n (14n + 32)  n = 3 CTPT hai este là C 3 H 6 O 2 ; CTCT là HCOOCH 2 CH 3 và CH 3 COOCH 3 b Phản ứng vôi tôi xút:

HCOONa + NaOH (rắn)  CaO, t o H 2 + Na 2 CO 3 a a (mol)

CH 3 COONa + NaOH (rắn)  CaO, t o CH 4 + Na 2 CO 3 b b (mol)

HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC HỮU CƠ LỚP 12

Bài 1 Viết phương trình thuỷ phân các este sau trong môi trường bazơ: a CH 2 =CHCOOCH 3 ; CH 3 COOCH=CH 2 ; CH 2 =CH–COOC(CH 3 )=CH 2 b ClCH 2 COOCH 2 C 6 H 5 ; HCOOCHClCH 3 c C 6 H 5 COOC 6 H 5 d CH 3 OOC–COOC 2 H 5 ; (CH 3 ) 3 COOCH=CH–CH 3 ; HCOO–CH 2 –CH 2 –OOC-CH 3 e RCOO (este vòng)

Bài 2 Thuỷ phân hợp chất Y có công thức C 4 H 7 O 2 Cl trong môi trường kiềm tạo ra hỗn hợp sản phẩm, trong đó có hai chất có phản ứng tráng bạc Xác định CTCT của

Bài 3 Hoàn thành sơ đồ phản ứng dưới dạng cấu tạo thu gọn (ghi rõ các điều kiện phản ứng nếu có)

C 2 H 5 OH Na 2 Cr 2 O 7 X CH 2 N 2 Y 1 CH 3 O

Bài 4 Cho biết CTCT của các hợp chất từ A đến G trong sơ đồ phản ứng sau:

Bài 5 Hợp chất A (C 18 H 18 O 2 Br 2 ) phản ứng với dung dịch NaOH nóng Cho hỗn hợp thu đƣợc sau phản ứng tác dụng với axit vô cơ loãng, thu đƣợc hợp chất B

(C 9 H 9 O 2 Br) và C (C 9 H 11 OBr) Oxi hoá B hoặc C đều thu đƣợc axit p-brombenzoic Oxi hoá trong điều kiện thích hợp C chuyển thành B Từ B thực hiện chuyển hoá theo sơ đồ sau:

BCl 2 , as D dd NaOH, t 0 E dd HCl G H 2 SO 4 d, 170 0 C H

Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích các hợp chất A, B, C, D, E, G, H, trong đó D chứa một nguyên tử clo và G có đồng phân cis-trans Đầu tiên, cần xác định công thức cấu tạo của từng hợp chất và viết các phương trình hóa học liên quan Tiếp theo, so sánh nhiệt độ nóng chảy của B và C để đưa ra giải thích về sự khác biệt này.

Bài 6 Cho sơ đồ biến hoá sau:

+ Br 2 /Fe,t 0 A (spc)+ Br 2 / as

C + (CH 3 CO) 2 O D dd NaOH l, t 0 Ở các phản ứng (1), (2) tỉ lệ mol là 1:1

Hãy viết các phương trình dưới dạng cấu tạo theo sơ đồ trên

Bài 7 Viết các PTHH tạo thành A, B, C, D, M, N theo sơ đồ sau:

BrCH 2 CH 2 CH 2 CHO dd NaOH, t 0 ACH 3 OH/HCl khan a B

BrCH 2 CH 2 CH 2 COOH 1 dd NaOH, t 0

HOCH 2 [CHOH] 4 CHO dd Br 2 /H 2 O M H + , t 0 N c.

Bài 8 Este đơn chức X có CTPT C 4 H 6 O 4 tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH (đun nóng) theo PTHH:

C4H6O4 phản ứng với 2NaOH để tạo ra 2Z và Y Để oxi hóa hoàn toàn a mol Y, cần 2a mol CuO khi đun nóng, dẫn đến việc hình thành a mol chất T Từ đó, tính toán MT cho phản ứng này.

Bài 9 Có 3 hợp chất hữu cơ A, B, C lần lƣợt có CTPT là CH 4 O, CH 2 O, CH 2 O 2 a Viết CTCT và gọi tên chúng theo danh pháp IUPAC và thông thường b Viết các phương trình phản ứng thực hiện chuyển hóa sau:

(1) A → B; (2) B → A; (3) B → C; (4) A → C c Một dung dich hòa tan 3 chất trên Bằng những thí nghiệm nào chứng minh sự có mặt của chúng Viết các phương trình phản ứng

Bài 10 Đun nóng 0,1 mol este X với lƣợng vừa đủ dung dịch NaOH thu đƣợc 13,4 gam muối của axit hữu cơ đa chức B và 9,2 gam ancol đơn chức C Cho toàn bộ ancol C bay hơi ở 127 0 C và 600 mmHg sẽ chiếm thể tích 8,32 lít Xác định CTCT của X

Bài 11 Đốt cháy hoàn toàn 0,74 gam hợp chất X ta chỉ thu đƣợc những thể tích bằng nhau của khí CO 2 và hơi nước trong đó có 0,672 lít CO 2 (đkc) Tỉ khối hơi của X so với heli bằng 18,5 Cho 0,74 gam X vào 100 ml dung dịch NaOH C M (d

Để tiến hành thí nghiệm, đầu tiên, chúng ta cần đun nóng dung dịch có mật độ 1,03 g/ml để phản ứng diễn ra hoàn toàn Sau đó, từ từ nâng nhiệt độ cho đến khi dung dịch bốc hơi hoàn toàn Cuối cùng, làm lạnh để toàn bộ phần hơi ngưng tụ lại.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ nghiên cứu một phản ứng hóa học liên quan đến 72 gam chất rắn khan Y và chất lỏng ngưng tụ Z với khối lượng mZ = 99,46 gam Đầu tiên, cần xác định công thức phân tử của chất X và liệt kê các đồng phân mạch hở của X có khả năng phản ứng với dung dịch NaOH (đun nóng) và dung dịch AgNO3/NH3 Tiếp theo, chúng ta sẽ tính khối lượng của chất rắn Y và cuối cùng là tính nồng độ mol cũng như nồng độ phần trăm của dung dịch NaOH đã sử dụng trong quá trình phản ứng.

Bài 12 Trong một bình kín chứa hơi chất hữu cơ mạch hở X (dạng C n H 2n O 2 ) và O 2 (số mol O2 gấp đôi số mol cần cho phản ứng cháy) ở 139,9 o C; áp suất trong bình là 0,8 atm Đốt cháy hoàn toàn X, sau đó đƣa về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình lúc này là 0,95 atm Xác định CTPT của X

Một hợp chất hữu cơ A có chứa các nguyên tố C, H, O trong đó C chiếm 40% và H chiếm 6,67% về khối lƣợng Cho A thực hiện các phản ứng sau:

- Phản ứng 1: Cho A vào dd NaOH thu đƣợc hai hợp chất hữu cơ B và C

- Phản ứng 2: Cho thêm HCl vào B thì tạo thành chất D

Phản ứng 3 cho thấy quá trình oxy hóa carbon (C) dẫn đến sự hình thành của hợp chất D Để xác định công thức đơn giản nhất (CTĐGN) và công thức cấu tạo (CTCT) của hợp chất A, cần viết các phương trình hóa học (PTHH) và gọi tên các hợp chất từ A đến D theo danh pháp IUPAC Cuối cùng, cần viết phương trình phản ứng của hợp chất D với dung dịch H2SO4 đặc nóng.

Bài 13 Hỗn hợp M gồm hai đồng phân đơn chức A và B chỉ chứa các nguyên tố C, H và

O Cả hai đồng phân đều tác dụng với dung dịch xút Lấy 12,9 gam M tác dụng vừa hết với 75 ml dung dịch NaOH 2M, thu đƣợc dung dịch Y a Xác định CTPT của A, B b Viết tất cả các CTCT thoả mãn điều kiện đã cho c Chia dung dịch Y thành hai phần bằng nhau:

- Phần 1: Tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 (dƣ) tạo thành 21,6 gam kim loại

- Phần 2: Cô cạn đƣợc 5,8 gam hỗn hợp hai muối hữu cơ khan

Xác định CTCT đúng của A, B và khối lƣợng của chúng trong hỗn hợp ban đầu

Bài 14 Cho 25 gam hỗn hợp 2 este của 1 axit hữu cơ đơn chức tác dụng vừa đủ với

Khi 300 ml dung dịch KOH 1M phản ứng, thu được một muối và hỗn hợp hai ancol đơn chức đồng đẳng Đun nóng hỗn hợp hai ancol ở 140 °C với dung dịch H2SO4 đậm đặc sẽ tạo ra ba ete có phân tử lượng tỷ lệ 1,85 : 2,20 : 2,55 Cần xác định công thức cấu tạo của hai este ban đầu và ba ete hình thành, đồng thời tính phần trăm khối lượng của mỗi este trong hỗn hợp ban đầu.

Bài 15 Đun nóng hỗn hợp 2 ancol đơn chức mạch hở A và B với H 2 SO 4 đặc ở nhiệt độ thích hợp người ta thu được hỗn hợp ete Đốt cháy hoàn toàn 7,2 gam một trong các ete trên thu đƣợc 17,6 gam CO2 và 7,2 gam H 2 O a Tìm CTCT của hai ancol A và B b Đun hỗn hợp A, B với một axit no, hai lần, mạch thẳng D có mặt xúc tác thì thu đƣợc hỗn hợp các este, trong đó có este E (chỉ có 1 chức este và mạch thẳng) 34,4 gam E phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 1M Tìm CTCT của D và E

Bài 16 Hai hợp chất hữu cơ X và Y là đồng phân của nhau có CTPT trùng với

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM