SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP POOLIME HÓA HỌC THPT" A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. Mở đầu. Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi ở các kì thi tốt nghiệp THPT, Đại học; chuyên đề polime là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên các bài tập về polime thường có mặt trong các kì thi lớn của quốc gia. 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 viết về polime còn ít và chưa có sự phân loại một cách cụ thể nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu còn hạn chế do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải các bài tập polime cung cấp cho học sinh chưa được nhiều. Vì vậy, khi gặp các bài toán polime các em thường lúng túng trong việc tìm ra phương pháp giải phù hợp. Qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập polime và phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinh một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kỳ thi. II. Thực trạng vấn đề nghiên cứu 1. Thực trạng. Chuyên đề polime và hợp chất cao phân tử là một phần nhỏ trong tổng thể chương trình hóa học và luôn là một trong những nội dung trong các kỳ thi tốt nghiệp THPT và Đại học. Đây là nội dung không đòi hỏi kiến thức khó đối với học sinh, tuy nhiên do chủ quan nên học sinh thường ít chú ý đến và với tâm lí chỉ là phần nhỏ của chương trình học và thi nên khi gặp các bài tập này các em thường bị mất điểm, trong khi đó đây là nội dung “ghi điểm”. Đặc biệt đối với học sinh thuộc nhóm không chuyên. 2. Kết quả. Với thực trạng đó làm ảnh hưởng không nhỏ tới kết quả học tập cũng như trong các kì thi, học sinh thường mất điểm trong các câu hỏi thuộc phần này và hiệu quả đạt được không cao. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế dạy học cho thấy có sự phân hóa rõ rệt với từng đối tượng học sinh và theo từng giai đoạn. Từ hiểu, biết đến vận dụng để giải các dạng bài tập nâng cao. Nhờ những ứng dụng thực tiễn của các vật liệu polime tạo cho học sinh hứng thú với việc nghiên cứu, tìm tòi thông tin liên quan. Từ đó giúp cho học sinh tự nâng cao được kiến thức về polime. Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài “Phương pháp giải bài tập polime” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hy vọng đề tài 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. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. Giải pháp thực hiện - Nghiên cứu tổng quan về polime và vật liệu polime trong khuôn khổ chương trình - Phân loại một số dạng bài tập thường gặp - Đề xuất phương pháp chung và hướng dẫn giải chi tiết một số dạng bài tập - Ứng dụng vào thực tiễn dạy học ở nhà trường. II. Các biện pháp tổ chức thực hiện 2.1. Tổng quan 2.1.1. Định nghĩa và phân loại [1,3,5] 2.1.1.1. Định nghĩa - polime(hay hợp chất cao phân tử) là những hợp chất có phân tử khối rất lơn do nhiều đơn vị nhỏ gọi là mắt xích(monome) liên kết với nhau tạo nên. - Số mắt xích(monome) ban đầu gọi là hệ số trùng hợp hay hệ số polime hóa . - Nếu n=2-10 người ta gọi hợp chất là oligome, bao gồm dime, trime 2.1.1.2. Phân loại - Theo nguồn gốc: + Polime thiên nhiên: có nguồn gốc từ thiên nhiên(cao su thiên nhiên, xenlulozo, protein…) + Polime tổng hợp: do con người tổng hợp từ các monome: poli etilen, nhựa phenol fomandehit… + Polime bán tổng hợp: được điều chế bằng cách chế biến hóa học một phần nào các polime thiên nhiên( tơ Visco, tơ axetat…) - Theo phương pháp tổng hợp: + Polime trùng hợp: poli vinylclorua, poli stiren… + Polime trùng ngưng: điều chế bằng phản ứng trùng ngưng: nilon-6; nilon-6,6… - Theo thành phần cấu tạo mạch polime: + polime đồng mạch: mạch được cấu tạo bởi các nguyên tử cacbon + polime dị mạch: mạch được cấu tạo bởi các nguyên tử khác, ví dụ protein 2.1.2. Cấu trúc polime[4,5] - cấu trúc hình học: * dạng mạch thẳng: phân tử chỉ có một mạch polime duy nhất do nhiều mắt xích tạo nên(từng mắt xích có thể có nhánh hoặc không nhánh), ví dụ: cao su thiên nhiên, amilozo, … * dạng phân nhánh: trên mạch polime có những nhánh cũng do các mắt xích liên kết với nhau: amolopectin, * dạng mạng không gian: giữa các chuỗi polime có các cấu nối bền vững: cao su lưu hóa, nhựa bakelit… - cấu trúc không gian: dạng cis-, trans-,… 2.1.3. Tính chất cơ –lí của polime - polime có nhiệt độ nóng chảy không cố định, không bay hơi và rất khó tan - nhiều polime có tính dẻo, tính đàn hồi, cách điện,…. 2.1.4. Các phương pháp tổng hợp polime 2.1.4.1. Trùng hợp - Nếu trùng hợp từ một loại polime thì gọi là trùng hợp, từ nhiều loại polime gọi là đồng trùng hợp. - Trong phân tử monome phải có liên kết đôi(và một số hợp chất mạch vòng không bền như etilen oxit, caprolactam…) * Điều chế polietilen(PE) nCH 2 =CH 2 0 , ,t p xt → (CH 2 -CH 2 ) n * Điều chế poli(vinyl clorua) (PVC) nCH 2 =CHCl 0 , ,t p xt → (CH 2 -CHCl) n * Điều chế poli (metyl metacrylat) COOCH 3 nCH 2 =C- COOCH 3 0 , ,t p xt → CH 2 -C n CH 3 CH 3 * Điều chế poli(vinyl axetat), poli butadien, poli stiren, 2.1.4.2. Trùng ngưng - Là quá trình kết hợp nhiều monome thành polime đồng thời loại ra những phân tử nhỏ như H 2 O… - monome tham gia trùng ngưng phải có nhiều nhóm chức Vd: n H 2 N-(CH 2 ) 5 COOH → -(HN-(CH 2 ) 5 CO-) n 2.1.5. Vật liệu polime - Chất dẻo: là những polime có tính dẻo. Thành phần: polime, chất hóa dẻo, chất độn, - Tơ: + tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm… + tơ nhân tạo(bán tổng hợp): có nguồn gốc từ polime thiên nhiên nhưng được chế hóa thêm bằng phương pháp hóa học: tơ visco, tơ axetat + tơ tổng hợp: poliamit, poli este… 2.2. Phân loại và phương pháp giải bài tập polime 2.2.1. Các bước thông thường giải một bài tập Bước 1: Xác định giả thiết và viết phương trình hóa học tạo thành polime hoặc sơ đồ của quá trình tạo thành. Bước 2: Biểu diễn các đại lượng theo các phản ứng. Bước 3: Tính theo yêu cầu của bài toán Trong nhiều trường hợp, có thể dùng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để giải nhanh 2.2.2. Một số dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải Dạng 1. phương pháp điều chế và nhận dạng polime. Yêu cầu: - Biết tên gọi của các polime - Phương pháp điều chế một số polime thông dụng Câu 1. Thủy tinh hữu cơ có thể điều chế được bằng cách thực hiện phản ứng trùng hợp monome nào sau đây: A. Metylmetacrylat B. Axit acrylic C. Axit metacrylic D. Etilen HD: khi trùng hợp este metylmetacrylat ta được thủy tinh hữu cơ→ Đáp án A Câu 2. Metyl acrylat được điều chế từ axit và ancol nào? A. CH 2 =C(CH 3 )COOH và C 2 H 5 OH B. CH 2 =CH-COOH và C 2 H 5 OH C. CH 2 =C(CH 3 )COOH và CH 3 OH D. CH 2 =CH-COOH và CH 3 OH HD: Đáp án C Câu 3. Tơ nilon – 6,6 là: A. Hexaclo xiclohexan B. Poliamit của axit adipic và hexametylendiamin C. Poliamit của ε - aminocaproic D. Polieste của axit adipic và etylenglycol HD: nilon-6,6 được điều chế bằng phản ứng đồng trùng ngưng axit ađipic và hexa metylendiamin → Đáp án B Câu 4. Nilon – 6,6 có công thức cấu tạo là: A. [ – NH – ( CH 2 ) 5 – C – ] n ║ O B. [ – NH – (CH 2 ) 6 – NH – C – (CH 2 ) 4 – C – ] n ║ ║ O O C. [– NH – (CH 2 ) 6 – NH – C – (CH 2 ) 6 – C – ] n ║ ║ O O D. [ – NH – ( CH 2 ) 6 – C – ] n ║ O HD: Đáp án B Câu 5. Polime thiên nhiên nào sau đây là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng? A. Tinh bột (C 6 H 10 O 5 ) n C. Tơ tằm ( – NH – R – CO – ) n B. Cao su ( C 5 H 8 ) n D. xenlulozơ HD: polime là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng, trong trường hợp này phải có liên kết peptit → Đáp án: C Câu 6. Chất nào sau đây có khả năng trùng hợp thành cao su . Biết rằng khi hiđrô hóa chất đó thu được isopentan? A. CH 3 -C(CH 3 )=CH=CH 2 C. CH 3 -CH 2 -C≡CH B. CH 2 =C(CH 3 )-CH=CH 2 D. CH 3 -C≡C-CH 3 HD: chất có khả năng trùng hợp tạo thành cao su thì phân tử phải có liên kết đôi liên hợp → Đáp án B Câu 7. Điều nào sau đây không đúng ? A. tơ tằm , bông , len là polime thiên nhiên B. tơ visco, tơ axetat là tơ tổng hợp C. Nilon-6,6 và tơ capron là poliamit D. Chất dẻo không có nhiệt độ nóng chảy cố định HD: Đáp án B(vì hai loại tơ này đều là tơ bán tổng hợp) Câu 8. Chất nào trong phân tử không có nitơ ? A. tơ tằm B. tơ capron C. protit D. tơ visco HD: Đáp án D(ba chất còn lại trong phân tử đều có liên kết peptit, tức là có chứa N) Câu 9. Công thức nào sai với tên gọi? A. teflon (-CF 2 -CF 2 -) n B. nitron (-CH 2 -CHCN-) n C. thủy tinh hữu cơ [-CH 2 -CH(COOC 2 H 3 )-] n D. tơ enang [-NH-(CH 2 ) 6 -CO-] n HD: Đáp án C (thủy tinh hữu cơ: trùng hợp metyl metacrylat) Câu 10. Polime nào có cấu trúc mạch phân nhánh ? A. poli isopren B. PVC C. Amilopectin của tinh bột D. PE HD: Đáp án C Dạng 2. Xác định số mắt xích của polime - số mắt xích bằng tỉ lệ khối lượng phân tử của đoạn polime và khối lượng của mắt xích - tính số mắt xích dựa vào phản ứng clo hóa hoặc phản ứng cộng Câu 1. Polietilen có khối lượng phân tử 14000 đvC. Hệ số trùng hợp n là: A. 50 B. 500 C. 1700 D. 178 HD: (CH 2 -CH 2 ) n → 14000 500 28 n = = → Đáp án: B Câu 2. Polisaccarit ( C 6 H 10 O 5 ) n có khối lượng phân tử là 162000 đvC có hệ số trùng hợp là: A. 1600 B. 162 C. 1000 D.10000 HD: 162000 1000 162 n = = → Đáp án: C Câu 3. Khối lượng phân tử của tơ Capron là 15000 đvc. Số mắt xích trong công thức phân tử của loại tơ này là: A. 113 B. 133 C. 118 D. 226 HD: tơ capron: [ NH-(CH 2 ) 5 -C] n O 15000 133 113 n = = → Đáp án: B Câu 4. Hệ số polime hóa trong mẫu cao su buna (M ≈ 40.000) bằng A. 400 B. 550 C. 740 D. 800 HD: cao su buna [CH 2 -CH=CH-CH 2 ] n 40000 740 54 n = ≈ → Đáp án: C Câu 5. Polime X có phân tử khối M=280.000 đvC và hệ số trùng hợp n=10.000. X là A. PE B. PVC C. (-CF 2 -CF 2 -) n D. polipropilen HD: phân tử khối của một mắt xích là X → 280000 28 10000 M X n = = = đvC → Đáp án: A Câu 6. Clo hoá PVC được một loại tơ Clorin chứa 66,6% Clo. Trung bình một phân tử Clo tác dụng với bao nhiêu mắc xích PVC? A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 HD: Phản ứng clo hóa: C n H 2n Cl n + Cl 2 xt → C n H 2n-1 Cl n+1 + HCl → 35,5( 1) % .100% 66,6% 62,5 34,5 n Cl n + = = + → 2n ≈ → Đáp án: B Dạng 3. Xác định khối lượng polime hoặc chất tham gia quá trình tạo polime - lập sơ đồ điều chế polime từ chất đã cho - nắm vững khái niệm hiệu suất và giải bài toán liên quan đến hiệu suất - trong nhiều trường hợp kết quả tính toán không phụ thuộc vào đơn vị đo lường do đó để giải nhanh ta có thể bỏ qua việc đổi đơn vị đo. Câu 1. Trùng hợp 5,6lít C 2 H 4 (đktc), nếu hiệu suất phản ứng là 90% thì khối lượng polime thu được là A. 4,3 gam. B. 7,3 gam. C. 5,3 gam. D. 6,3 gam. HD: số mol C 2 H 4 : 0,25 mol → khối lượng: 0,25.28=7,0g h=90% → khối lượng polime: 7,0.0,9=6,3(g) → Đáp án: D Câu 2. Polivinyl clorua được điều chế từ khí thiên nhiên (metan chiếm 95%) theo sơ đồ chuyển hóa và hiệu suất mỗi giai đọan như sau CH 4 C 2 H 2 C 2 H 3 Cl PVC Muốn tổng hợp 1 tấn PVC thì cần bao nhiêu m 3 khí thiên nhiên ( đktc) ? A. 5589 m 3 B. 5883 m 3 C. 2914 m 3 D. 5877 m 3 HD: Khối lượng C 2 H 3 Cl: 100 1. 1,11 90 = (tấn)=1,11.10 6 (g) → Số mol C 2 H 3 Cl: 6 6 1,11 .10 0,01776.10 62,5 mol= Theo sơ đồ tổng hợp(số mol CH 4 gấp đôi số mol C 2 H 3 Cl) và hiệu suất mỗi giai đoạn → số mol CH 4 : 6 6 100 100 2.0,01776.10 . . 0,2493.10 95 15 mol= → V CH4 =0,2493.10 6 .22,4=5,5835.10 6 lit = 5583,5 m 3 Vậy thể tích khí thiên nhiên là: 3 100 5583,5. 5877 95 V m= = → Đáp án: D Chú ý: Nếu bỏ qua việc đổi đơn vị đo(tấn → gam) thì việc giải sẽ nhanh hơn nhiều H=15% H=95% H=90% [...]... Với việc áp dụng phương pháp trên tôi thấy khả năng giải bài tập polime của học sinh đã được nâng cao; các em hứng thú hơn trong học tập Ở các lớp luyện thi với đối tượng là học sinh trung bình khá thì số học sinh hiểu và có kỹ năng giải được các dạng bài tập trên là tương đối Đặc biệt được đồng nghiệp xem đây là một tài liệu rất bổ ích dùng để bổ trợ ôn thi học sinh giỏi và ôn thi đại học Mặc dù tôi... năng và phương pháp giải một số dạng bài toán cơ bản về polime Quá trình tìm tòi nghiên cứu tôi đã giải quyết được những vấn đề sau: - Nghiên cứu cơ sở lí thuyết của các quá trình xảy ra - Từ đó rút ra các bước thông thường để giải một bài toán polime - Sắp xếp một cách có hệ thống các dạng bài tập - Đưa ra được các dạng bài tập cơ bản nhất và hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn các dạng bài tập đó Chúng... quan đến kim loại cần lồng ghép các bài tập để rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh * Đối với học sinh: - Cần nắm được bản chất của các loại polime, - Có kỹ năng nhận dạng bài tập, biết cách vận dụng linh hoạt các phương pháp giải, công thức tính phù hợp * Đối với nhà trường: - Nhà trường cần tổ chức các buổi hội thảo nhiều hơn nữa để thúc đẩy sự đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao hiệu quả... các phương pháp trên, tôi thấy rằng để có thể giúp học sinh chủ động hơn trong quá trình lĩnh hội kiến thức và giải nhanh các bài tập polime thì vai trò chủ yếu thuộc về giáo viên giảng dạy Muốn làm được điều đó giáo viên cần: - Nghiên cứu, tìm tòi các tài liệu liên quan, hệ thống các nội dung cơ bản và phân loại các dạng bài tập, đặc biệt tìm ra được phương pháp giải phù hợp nhất để truyền thụ cho học. .. hành thử nghiệm giảng dạy và tiến hành kiểm tra đánh giá tại 4 lớp có lực học tương đương nhau là: 12C6, 12C8, 12C9 và 12C10 với tổng số học sinh: 170 em (trong đó 93,5% có học lực trung bình và yếu; 6,5% có học lực khá) trường THPT Đặng Thai Mai Đánh giá thông qua hai bài kiểm tra như sau: ĐỀ KIỂM TRA 01-Test khi sử dụng phương pháp thông thường giảng dạy cho HS Lớp 12C6, 12C8(ĐC) Thời gian: 15 phút... dạy, nâng cao hiệu quả nghiên cứu cho giáo viên; có tủ sách lưu lại các chuyên đề bồi dưỡng học tập của giáo viên hàng năm để làm cơ sở nghiên cứu phát triển thành đề tài - Đề nghị các cấp lãnh đạo tạo điều kiện giúp đỡ học sinh và giáo viên có nhiều tài liệu, sách tham khảo trong nhà trường; các chuyên đề SKKN hàng năm đưa lên các trang web của sở GD- ĐT để giáo viên tham khảo ... Trùng hợp 5,6lít C2H4 (đktc), nếu hiệu suất phản ứng là 90% thì khối lượng polime thu được là Câu 10 A 4,3 gam B 7,3 gam C 5,3 gam D 6,3 gam ĐỀ KIỂM TRA 02-Test sau khi sử dụng phân loại và hướng dẫn giải chi tiết Lớp 12C9, 12C10(TN) Thời gian: 15 phút Câu 1 Phân tử khối trung bình của PVC là 750.000 Hệ số polime hoá của PVC là: A 12.000 B 15.000 Câu 2 Poli(vinyl C 24.000 D 25.000 axetat) là polime... đvC và của một đoạn mạch tơ capron là 17176 đvC Số lượng mắt xích trong đoạn mạch nilon-6,6 và capron nêu trên lần lượt là: A 113 và 152 B 121 và 114 C 121 và 152 D 113 và 114 Câu 6 → → → sơ đồ chuyển hóa: CH 4  C2 H 2  C2 H 3Cl  PVC Để tổng hợp 250 kg PVC theo sơ đồ trên thì cần V m3 khí thiên nhiên (ở đktc) Giá trị của V là (biết CH4 chiếm 80% thể tích khí thiên nhiên và hiệu suất của cả quá...Muốn tổng hợp 120 kg poli(metyl metacrylat) thì khối lượng của axit và ancol tương ứng cần dùng lần lượt là bao nhiêu ? Biết hiệu suất este hóa và trùng hợp lần lượt là 60% và 80%) Câu 3 A 215 kg và 80 kg B 171 kg và 82 kg C 65 kg và 40 kg D 170kg và 82kg HD: Khối lượng metyl metacrylat: 120 100 = 150( kg ) 80  → C3H5COOH + CH3OH ¬  C3H5COOCH3 . TÀI: "PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP POOLIME HÓA HỌC THPT& quot; A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. Mở đầu. Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn luyện cho học sinh thi. poliamit, poli este… 2.2. Phân loại và phương pháp giải bài tập polime 2.2.1. Các bước thông thường giải một bài tập Bước 1: Xác định giả thiết và viết phương trình hóa học tạo thành polime hoặc sơ đồ. dụng phương pháp trên tôi thấy khả năng giải bài tập polime của học sinh đã được nâng cao; các em hứng thú hơn trong học tập. Ở các lớp luyện thi với đối tượng là học sinh trung bình khá thì số học