ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
NGUYỄN THỊ BÍCH PHƢƠNG
PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH
CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ CHƢƠNG
TRÌNH HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN HÓA HỌC)
Mã số: 60 14 10 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Vũ Ngọc Ban

HÀ NỘI – 2011
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng
Nội dung
Trang
Bảng 3.1
Kết quả các bài kiểm tra
128
Bảng 3.2
Tổng hợp kết quả bài kiểm tra đầu vào tại các lớp thực
nghiệm và đối chứng
130
Bảng 3.3
Tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm
131
Bảng 3.4
Tỉ lệ % số học sinh đạt điểm X
i
trở xuống
131
Bảng 3.5
Tổng hợp phân loại kết quả học tập
131
Bảng 3.6
Giá trị của các tham số đặc trưng
133
Bảng 3.7

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Lí do chọn đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2
5. Phạm vi nghiên cứu 2
6. Giả thuyết khoa học 3
7. Phương pháp nghiên cứu 3
8. Đóng góp của đề tài 4
9. Cấu trúc luận văn 4
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA PHƢƠNG PHÁP GIẢI
CÁC BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ 5
1.1. Bài tập hóa học và bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ 5
1.1.1. Tầm quan trọng của bài tập hoá học 5

3.2.3. Kết quả các bài kiểm tra 128
3.2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 129
3.2.5. Tính các tham số đặc trưng thống kê 133
3.2.6. Phân tích kết quả thực nghiệm 134
KẾT LUẬN 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO 139

- 1 -
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Bài toán hoá học có một vị trí rất quan trọng trong quá trình giảng dạy
và học tập môn hoá học. Đó vừa là mục tiêu, vừa là nội dung, vừa là phương
pháp giảng dạy hữu hiệu … Nó không những cung cấp cho học sinh kiến
thức, niềm say mê môn học mà còn giúp cho học sinh phát triển trí tuệ một
cách sáng tạo.
Bài toán hoá học minh hoạ và làm chính xác kiến thức đã học; là con
đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lý thuyết; là phương tiện để củng cố,
đào sâu, ôn luyện, kiểm tra, đánh giá việc nắm bắt kiến thức giúp cho học
sinh năng động, sáng tạo trong học tập, phát huy khả năng suy luận tích cực
của học sinh.
Trong hoá học hữu cơ, bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ là
bài toán chủ đạo, xuyên suốt chương trình. Hiện nay, có nhiều sách tham khảo
về lý thuyết và bài tập dành cho học sinh phổ thông và luyện thi đại học, cao
đẳng … các tác giả đã đưa ra nhiều phương pháp giải như dựa vào thành phần
phần trăm các nguyên tố, tính trực tiếp từ khối lượng sản phẩm đốt cháy,
phương pháp xác định tỉ lệ nguyên tố, tính khối lượng mol trung bình, xác
định công thức dựa vào phản ứng đặc trưng … làm cho học sinh cảm thấy

và việc giải quyết các bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ nói riêng
của học sinh ở trường THPT trong thực nghiệm sư phạm.
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Chương trình hoá học THPT
- Đối tượng nghiên cứu: Các bài toán xác định công thức hợp chất hữu
cơ trong chương trình hoá học THPT.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nội dung: Các bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ
thuộc chương trình THPT

- 3 -
- Phạm vi về đối tượng: Học sinh lớp 11 - ban nâng cao của hai trường:
trường THPT Chuyên Hùng Vương, trường THPT Công Nghiệp Việt Trì
- Phạm vi về thời gian:
+ Thời gian tiến hành nghiên cứu bắt đầu từ tháng 1/2011
+ Thời gian thực nghiệm sư phạm từ tháng 01 /2011 đến tháng 11 /2011
6. Giả thuyết khoa học
Kết quả thu được của đề tài sẽ cung cấp những thông tin hữu hiệu đến
các giáo viên dạy môn hoá học phổ thông và các em học sinh để có những
điều chỉnh phù hợp trong việc dạy và học môn hoá học.
Với đề tài này, chúng tôi hi vọng sẽ được đưa vào giảng dạy trong một
số tiết học mới, một số giờ luyện tập để xây dựng cho các em phương pháp tư
duy giải toán hoá học thống nhất, dễ hiểu và dễ vận dụng, giúp các em giải
toán hoá học được tốt hơn, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn hoá
học ở trường phổ thông. Khi có điều kiện thuận lợi chúng tôi sẽ áp dụng nhiều
hơn và hiệu quả hơn phương pháp chung giải bài toán hoá học xác định công
thức hợp chất hữu cơ với học sinh ở trường THPT.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
* Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp các

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

- 5 -
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA PHƢƠNG PHÁP
GIẢI CÁC BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC HỢP CHẤT HỮU CƠ
1.1. Bài tập hóa học và bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ
1.1.1. Tầm quan trọng của bài tập hoá học
Bài tập hoá học nói chung và bài toán xác định công thức hợp chất hữu
cơ nói riêng có một vai trò hết sức quan trọng đối với học sinh THPT trong
việc rèn luyện, phát triển các kiến thức, kĩ năng học tập môn hoá học ở trường
phổ thông.
 Bài tập hoá học giúp học sinh hiểu được một cách chính xác các khái
niệm hoá học, nắm được bản chất của từng khái niệm đã học.
 Tạo cơ hội cho học sinh có điều kiện để rèn luyện, củng cố và khắc sâu
các kiến thức hoá học cơ bản, hiểu được mối quan hệ giữa các nội dung kiến
thức cơ bản.
 Bài tập hoá học cũng góp phần hình thành được những kĩ năng, kĩ xảo
cần thiết ở học sinh, giúp các em sử dụng ngôn ngữ hoá học đúng, chuẩn xác.
Từ đó các em có được khả năng gắn kết các nội dung học tập ở trường với
thực tiễn đa dạng, phong phú của đời sống xã hội hoặc trong sản xuất.
 Phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thông minh cho học sinh
thông qua việc học sinh tự chọn một cách giải độc đáo, hiệu quả với những
bài tập có nhiều cách giải.
 Bài tập hoá học còn giúp học sinh năng động, sáng tạo trong học tập,
phát huy khả năng suy luận tích cực của học sinh và hình thành phương pháp
tự học hợp lí.
 Bài tập hoá học cũng là phương tiện kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ
năng của học sinh một cách chính xác.
 Bài tập hoá học giúp giáo dục đạo đức cho học sinh như rèn luyện tính
kiên nhẫn, tác phong cách làm việc khoa học, giáo dục lòng yêu thích bộ môn


- 7 -
hiện tượng tự nhiên, để xây dựng các bài tập hoá học làm cho bài tập hoá học
thêm đa dạng, kích thích được sự đam mê, hứng thú học tập bộ môn.
+ Bài tập hoá học định lượng được xây dựng trên quan điểm không
phức tạp hoá bởi các thuật toán mà chú trọng đến nội dung hoá học và các
phép tính được sử dụng nhiều trong tính toán hoá học.
Như vậy xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay hướng đến
rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển khả năng tư duy hoá học
cho học sinh ở các mặt: lí thuyết, thực hành và ứng dụng. Những bài tập có
tính chất học thuộc trong các câu hỏi lí thuyết sẽ giảm dần mà được thay bằng
các câu hỏi đòi hỏi sự tư duy, tìm tòi, sáng tạo.[10]
1.1.3. Tình hình chung của việc giải bài toán hoá học hiện nay
Hiện nay bên cạnh SGK còn có khá nhiều các sách tham khảo về lí
thuyết và bài tập hoá học dành cho học sinh THPT. Các tài liệu này góp phần
làm phong phú, đa dạng thêm nhiều kiến thức lí thuyết cũng như các thể loại
bài tập và các phương pháp giải bài tập khác nhau cho học sinh.
Tuy nhiên, việc đưa ra quá nhiều câu hỏi lí thuyết và bài tập, đưa ra
nhiều cách cách phân loại và phương pháp giải bài toán hóa học làm cho học
sinh hết sức lúng túng. Trước hết học sinh gặp khó khăn khi phải hiểu được
nội dung của từng phương pháp, như phương pháp đại số, phương pháp biện
luận, phương pháp trung bình, phương pháp ghép ẩn số, phương pháp tăng
giảm khối lượng, phương pháp đường chéo, phương pháp bảo toàn … , học
sinh không hiểu được vì sao phải đưa ra nhiều phương pháp như vậy và gặp
nhiều khó khăn khi vận dụng các phương pháp đó vào giải một bài toán hoá
học cụ thể. Với bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ nói riêng, học
sinh cũng gặp lúng túng như vậy. Bên cạnh đó các em còn gặp những khó
khăn riêng, đó là việc phải lựa chọn công thức hợp chất hữu cơ như thế nào
là đúng và hợp lí để viết các phương trình phản ứng, phải chọn cách giải các
phương trình thiết lập được như thế nào là thích hợp với các bài toán hữu cơ

2. Quan hệ giữa thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (V
0
) với số mol
khí.
3. Quan hệ giữa nồng độ mol (C
M
), số mol chất tan (n
ct
) và thể tích
dung dịch (V).
4. Quan hệ giữa nồng độ phần trăm (C%), khối lượng chất tan (m
ct
) và
khối lượng hay thể tích dung dịch (m
dd
, V).

STT
Công thức
Số mol chất
1
m = M.n
m
n
M


2
V
0

%. %. .
100%. 100%.
ddC m C V d
n
MM
 Chú ý: Trong công thức 4 đơn vị của thể tích là ml, khối lượng riêng
là g/ml
Áp dụng các công thức trên với một hỗn hợp chất
Ví dụ: hỗn hợp gồm 2 chất khối lượng là m
1
, m
2
có khối lượng mol là M
1
,
M
2
và số mol là n
1
, n
2
ta có:
1 1 2 2
12
hh
hh
m n M n M

. Các giá trị này phải tỉ lệ với các số a, b, c, d tương ứng.
Nghĩa là
C
AD
n
n n n
a b c d
  
B

Dựa vào hệ thức này có thể xác định được số mol của một chất bất kì
khi biết số mol của các chất khác tham gia hay hình thành sau phản ứng :
A
nn
a
b

B
=
CD
nn
aa
cd

; n
B
=
A C D
n n n
b b b

phản ứng (3), (2), (1) ta có:
n
K



2
5
n
H
; n
H



3
4
n
C
; n
C



2
1
n
A

x

4
.
2
5
n
A



3
5
n
A

Tương tự, để thiết lập quan hệ giữa n
B
và n
M
ta xuất phát từ chất B và
cũng xét quan hệ giữa B và M bắc cầu qua các chất trung gian C và H ta có:
n
B


5.n
C
; n
C



2
5
n
M

Ví dụ 3
Cho m(g) hỗn hợp gồm Fe và Fe
2
O
3
vào dung dịch HCl thu được khí
H
2
và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH
thu được chất rắn B. Nung chất rắn B trong không khí đến khối lượng không
đổi thu được chất rắn C. Hãy thiết lập mối quan hệ giữa số mol khí H
2
, số mol
chất rắn B và số mol chất rắn C với số mol các chất trong hỗn hợp ban đầu.
Lời giải
Gọi số mol của Fe và Fe
2
O
3
trong hỗn hợp lần lượt là x mol và y mol
Fe + 2HCl → FeCl
2
+ H
2
(1)

→ Fe
2
O
3
+ 3H
2
O (6)
Gọi số mol của Fe và Fe
2
O
3
lần lượt là x và y (mol)
Theo ptpư (1) ta có
2
H
n
= n
Fe
= x (a)
Theo ptpư (1), (3),
2
()Fe OH
n
= n
Fe
= x
Theo ptpư (2), (4):
3
( ) (4)Fe OH
n

()Fe OH
n
=
2
2
xy
(mol)
Vậy n
C
=
23
Fe O
n
=
2
2
xy
. (c)
Qua các ví dụ trên, nhận thấy khi đã viết và cân bằng được các phương
trình hoá học thì dễ dàng thiết lập được quan hệ giữa số mol của các chất
phản ứng. Dựa vào các quan hệ này và các công thức đã nêu ở phần trên có
thể giải quyết được các bài toán hoá học.
1.2.3. Phương pháp chung giải các bài toán hoá học
Theo trên, các bài toán hoá học có thể chia làm hai loại:
 Các bài toán liên quan đến phản ứng của một chất qua một giai đoạn hay
một dãy biến hoá (như ví dụ 1, 2 ở trên).
 Các bài toán liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp chất. (như ví dụ 3
ở trên ). Các bài toán này được gọi là các bài toán “hỗn hợp”, còn các bài toán
liên quan đến phản ứng của một chất được gọi là các bài toán “không hỗn
hợp”.

= 0,1 (mol) tính được số mol của các chất tham gia và
hình thành sau phản ứng:
HCl
n
= 0,3 ;
3
AlCl
n
= 0,1 ;
2
H
n
= 0,15
1. Ta có:
2
,0 H
V
= 22,4.0,15 = 3,36 (lít).

2
H
V
=
0
,00
2
T
VP
H
.

% .100%
AlCl
AlCl
dd
m
C
m


với:
3
AlCl
m
= 133,5.0,1 = 13,35 (g)
dd
m
=
Al
m
+
ddHCl
m
-
2
H
m
= 2,7 + 50.1,1 – 2.0,15 = 57,4 (g).
Suy ra:
3
%

2n+1
COOC
m
H
2m+1
; số mol là a:
C
n
H
2n+1
COOC
m
H
2m+1
+
2
133  mn
O
2
→ (n + m + 1)CO
2
+ (n + m + 1)H
2
O (1)
C
n
H
2n+1
COOC
m

H
5
COOC
3
H
7
.
1.2.3.2. Đối với loại bài toán “hỗn hợp”
Phương pháp giải là đặt ẩn số, lập phương trình và giải phương
trình để suy ra các đòi hỏi của bài toán.
 Ẩn số thường đặt là số mol của các chất trong hỗn hợp.
 Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ
giữa các số liệu cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol, nếu có thể
được) với các ẩn số.
 Giải các phương trình sẽ xác định được các ẩn số, rồi dựa vào
đó suy ra các đòi hỏi khác nhau của bài toán.
Ví dụ
Nhiệt phân hoàn toàn 18,43 gam hỗn hợp gồm Na
2
CO
3
, K
2
CO
3
,
BaCO
3
, MgCO
3

3
,
K
2
CO
3
:
Na
2
CO
3
+ H
2
SO
4
→ Na
2
SO
4
+ H
2
O + CO
2
(3)
K
2
CO
3
+ H
2

4
.
Đặt số mol Na
2
CO
3
, K
2
CO
3
, Ba
2
CO
3
, MgCO
3
trong hỗn hợp đầu là x, y, z, t
ta có:

hh
m
= 106x + 138y + 197z + 84t = 18,43 (a)
Theo (1), (2):
2
CO
n



4,22

0,01

z (d)
Giải 4 phương trình (a), (b), (c), (d) thu được:
x = 0,05; y = 0,02; z = 0,01; t = 0,1.
Suy ra:
32
CONa
m

106.0,05

5,3 (g) ;
32
COK
m

138.0,02

2,76 (g)

3
BaCO
m


197.0,01

1,97 (g) ;
3

chất phản ứng và các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với khối
lượng, thể tích, nồng độ của chất. Đó chính là nội dung của phương pháp
chung giải các bài toán hoá học.
* * * *
* *
Hiện nay hình thức kiểm tra trắc nghiệm khách quan ngày càng phổ
biến. Đặc điểm của loại hình kiểm tra này là số lượng câu hỏi nhiều chính vì
thế thời gian làm bài rất ngắn. Với một số bài tập ta có thể áp dụng những
cách giải nhanh để giải. Riêng với hóa hữu cơ có hai cách giải được sử dụng
nhiều nhất đó là cách giải dựa vào định luật bảo toàn khối lượng và định luật
bảo toàn nguyên tố.
 Định luật bảo toàn khối lượng
“Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất
tạo thành sau phản ứng”
Ví dụ 1
Xà phòng hoá toàn toàn 89 g chất béo X bằng dung dịch NaOH thu
được 9,2 gam glyxerol. Tính số gam xà phòng thu được?
Lời giải
(RCOO)
3
C
3
H
5
+ 3NaOH → 3RCOONa + C
3
H
5
(OH)
3

O
1,2 mol → n
rượu
= 2,4 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
m
rượu
= 72 + 21,6 = 93,6
→
M
rượu
= 93,6 : 2,4 = 39 → 2 rượu là CH
3
OH ( M = 32) ; C
2
H
5
OH ( M= 46)
Ví dụ 3
Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với
500 ml dung dịch gồm KOH 0,12 M và NaOH 0,12 M. Cô cạn dung dịch thu
được 8,28 gam hỗn hợp chất rắn khan. Xác định công thức phân tử của X.
Lời giải
Đặt công thức của axit cacboxylic no, đơn chức là RCOOH, ta có:
RCOOH + KOH → RCOOK + H
2
O
RCOOH + NaOH → RCOONa + H
2
O

=
OH
n
2
= 0,06 mol → M
X
= R + 45 =
06,0
6,3
= 60
→ R = 15 (CH
3
- )
Công thức phân tử của X là: CH
3
COOH.
H
2
SO
4
đăc
140
o
C

- 18 -
+Br
2

Ví dụ 4

Trong các phản ứng hoá học, các nguyên tố luôn được bảo toàn nghĩa
là “Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố bất kì, trước và sau phản ứng
luôn bằng nhau”
Ví dụ 1
Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm C
3
H
8
, C
4
H
6
, C
5
H
10
và C
6
H
6

thu được 7,92 gam CO
2
và 2,7 gam H
2
O. Xác định m.
Lời giải
Theo bài ra ta có sơ đồ phản ứng:
X (C
3

=
44
92,7
.12 +
9
7,2
= 2,46 ( g)
Ni, t
0- 19 -
Ví dụ 2
Tiến hành crackinh 5,8 g C
4
H
10
ở nhiệt độ cao. Sau một thời gian thu
được hỗn hợp khí X gồm CH
4
, C
2
H
6
, C
2
H
4
, C
3

0,1 mol a mol
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố H:
n
H (trong
104
HC
)
= n
H (trong
OH
2
)

0,1.10 = a.2 → a = 0,5 → m = 0,5.18 = 9 gam.
Ví dụ 3
. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp hai ancol đơn chức cùng dãy
đồng đẳng cần dùng vừa đủ V lít khí O
2
(đktc), thu được 10,08 lít CO
2
(đktc)
và 12,6 gam H
2
O. Tính giá trị của V.
Lời giải
Theo bài ra:
2
CO
n
=

O
2
→
n
CO
2
+ (
n
+ 1)H
2
O
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O:

2
O
n
=
2
CO
n
+
2
2
OH
n
= 0,45 +
2
7,0
= 0,8 mol →
2