Giáo án Hóa học Lớp 11 - Chương 4: Đại cương về hóa học hữu cơ - Nguyễn Văn Thế

CHƯƠNG V Chương 4. Đại cương về hoá học hữu cơ Bài 20 Mở đầu Hoá học hữu cơ I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết : ã Khái niệm hợp chất hữu cơ, hoá học hữu cơ và đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ. Cách phân laoi hợp chất hữu cơ theo mạch cacbon. Phương pháp xác định định tính, định lượng các nguyên tố. 2. Về kĩ năng HS nắm được tầm quan trọng của phân tích nguyên tố. Vì sao tính chất cả hợp chất vô cơ lại khác tính chất của hợp chất hữu cơ. II - Chuẩn bị ã Dụng cụ : Bộ dụng cụ chưng cất và phễu chiết, bình tam giác, giấy lọc, phễu. ã Tranh vẽ bộ dụng cụ chưng cất. ã Hoá chất : Nước, dầu ăn. III -Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động của GV & HS Nội dung Hoạt động 1 GV yêu cầu HS nhắc lại các khái niệm về hợp chất hữu cơ, hoá học hữu cơ, chú ý so sánh tỉ lệ về số lượng hợp chất hữu cơ so với hợp chất của cacbon (chiếm tỉ lệ rất lớn). Hoạt động 2 - GV đưa ra một số thí dụ về hợp chất hữu cơ HS đã biết - HS viết công thức cấu tạo. - GV yêu cầu HS nhận xét Hoạt động 3 GV làm thí nghiệm phân tích glucozơ : Trộn kĩ khoảng 2 g glucozơ với 2 g bột CuO cho vào đáy ống nghiệm. Đưa nhúm bông có tẩm CuSO4 khan vào khoảng 1/3 ống nghiệm (kể từ miệng ống nghiệm).Lắp ống nghiệm lên giá đỡ (chú ý để ống nghiệm nằm ngang miệng ống nghiệm hơi chúc xuống).Đun nóng cẩn thận phần hỗn hợp glucozơ và CuO. Hướng dẫn HS quan sát hiện tượng, nhận xét hiện tượng rút ra kết luận. Hoạt động 4 HS nghiên cứu SGK rút ra kết luận phương pháp xác định sự có mặt của nitơ trong hợp chất hữu cơ. Hoạt động 5 GV làm thí nghiệm xác định halogen : Lấy 1 phễu thuỷ tinh có tráng dung dịch AgNO3.Giấy lọc có tẩm CHCl3 được đốt trong capsun Đưa phễu thuỷ tinh chụp lên phía trên ngọn lửa (xem hình 5.6 SGK).HS nhận xét hiện tượng, giải thích rút ra phương pháp xác định sự có mặt của halogen trong hợp chất hữu cơ. Hoạt động 6 HS quan sát sơ đồ phân tích định lượng C, H (hình 5.1) tìm hiểu vai trò của các chất trong các thiết bị, thứ tự lắp đặt các thiết bị : Hoạt động 7 HS nghiên cứu sơ đồ phân tích định lượng nitơ trong SGK : Hoạt động 8 Dưới sự hướng dẫn của GV HS nghiên cứu SGK, rút ra nhận xét :- Định lượng lưu huỳnh : Chuyển thành SO2 hoặc muối sunfua rồi định lượng. - Định lượng oxi : mO = mA - mC - mH - mS - ... Hoạt động Hvận dụng bài học để xác hàm lượng % của C, H, N, O ở hợp chất A. Đáp số : %C = 77,34% ; %H = 7,64% ;%N = 1,48 ; %O = 13,34% Hoạt động 9 Củng cố : GV có thể củng cố bài bằng sơ đồ sau : I. Khái niệm hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO2, muối cacbonat, xianua, cacbua...). Hoá học hữu cơ là ngành Hoá học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ. II. Đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ CH4 ; C2H4 ; C2H5OH ; CH3Cl, .. a) Về thành phần và cấu tạo - Nhất thiết phải chứa cacbon. Ngoài ra còn có các nguyên tố khác như H, O, N, S, P, halogen... - Liên kết hoá học ở các hợp chất hữu cơ thường là liên kết cộng hoá trị. b) Về tính chất vật lí - Thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay hơi) - Thường không tan hoặc ít tan trong nước, nhưng tan trong dung môi hữu cơ. c) Về tính chất hoá học - Đa số các hợp chất hữu cơ khi bị đốt thì cháy, chúng kém bền với nhiệt nên dễ bị phân huỷ bởi nhiệt. - Phản ứng của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm, không hoàn toàn, không theo một hướng nhất định, thường cần đun nóng hoặc cần có xúc tác. IV. Sơ lược về phân tích nguyên tố. 1. Pphân tích định tính - Phân tích định tính nguyên tố nhằm xác định các nguyên tố có mặt trong hợp chất hữu cơ. 1. Xác định cacbon và hiđro Glucozơ CO2 + H2O Nhận CO2 : CO2 + Ca(OH)2 đ CaCO3¯ + H2O vẩn đục Nhận ra H2O : CuSO4 + 5H2O đ CuSO4.5H2O trắng xanh Kết luận : Trong thành phần của đường kính có nguyên tố C và H. 2. Xác định nitơ Thí dụ : CxHyNtOz (NH4)2SO4 + ...... (NH4)2SO4+2NaOH Na2SO4 + 2H2O + NH3ư 3. Xác định halogen Khi đốt, hợp chất hữu cơ chứa clo bị phân huỷ, clo tách ra dưới dạng HCl và được nhận biết bằng bạc nitrat : (C, H, O, Cl) đ CO2 + H2O + HCl AgNO3 + HCl đ AgCl ¯ + HNO3 AgCl bám trên thành phễu có thể được hoà tan bằng dung dịch NH3. 2. Phân tích định lượng 1. Định lượng cacbon, hiđro: Biến thiên khối lượng bình (2) bị hấp thụ. - A : Chất hữu cơ. - Cu : Cung cấp oxi hoá - Bình 1 : Hấp thụ H2O - Bình 2 : Hấp thụ CO2 Dòng khí O2 dùng đuổi hết không khí trong thiết bị. 2. Định lượng nitơ Rút ra nhận xét về phương pháp phân tích định lượng nitơ : Phương pháp thể tích. 3. Định lượng các nguyên tố khác - Định lượng halogen : Chuyển halogen thành HX, định lượng dưới dạng AgX (X = Cl, Br). ã Phân tích định tính : : kết luận có C màu xanh : kết luận có H mùi khai : kết luận có N ¯ : kết luận có X (Halogen). ã Phân tích định lượng : N2 : đo thể tích ở đktc SO2 đ mS mO : mA - (mC + mH + mX + mS) IV- Củng cố bài học Bài tập về nhà / SGK Bài 21 Công thức phân tử hợp chất hữu cơ I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết: các khái niệm và ý nghĩa : Công thức đơn giản nhất, công thức phân tử. 2. Về kĩ năng HS biết : ã Cách thiết lập công thức đơn giản nhất từ kết quả phân tích nguyên tố. ã Cách tính phân tử khối và cách thiết lập công thức phân tử. II - Chuẩn bị Máy tính bỏ túi III - Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động của GV & HS Nội dung Hoạt động1 GV yêu cầu HS viết công thức phân tử một số chất đã biết, tìm tỉ lệ số nguyên tử từng nguyên tố trong mỗi công thức, suy ra công thức đơn giản nhất. HS nêu ý nghĩa của công thức phân tử và công thức đơn giản nhất. Hoạt động 2 Dưới sự hướng dẫn của GV, HS lần lượt giải bài toán theo các bước sau : Hoạt động 4 HS căn cứ vào kiến thức đã học (bài mol, thể tích mol phân tử) Rút ra các biểu thức tính phân tử khối. GV cho một số thí dụ yêu cầu HS áp dụng biểu thức để xác định phân tử khối. Hoạt động 6 Từ thí dụ trong SGK, HS thực hiện các bước : Hoạt động 7 GV gợi ý HS tổng kết theo sơ đồ trong SGK. I. Công thức đơn giản nhất 1. Công thức phân tử và công thức đơn giản nhất a.TD: SGK b.ý nghĩa: ã Công thức phân tử cho biết : Số nguyên tử mỗi nguyên tố có trong phân tử. ã Công thức đơn giản nhất cho biết : Hợp chất tạo bởi nguyên tố hoá học nào và tỉ lệ về số lượng nguyên tử các nguyên tố trong phân tử (tỉ lệ tối giản). c. Chú ý: 2. Thiết lập công thức đơn giản nhất a) Thí dụ:Bước 1 : Xác định thành phần định tính chất A : C, H, O Bước 2 : Đặt công thức phân tử của A : CxHyOz Bước 3 : Căn cứ đầu bài tìm tỉ lệ x : y : z = : : = 5 : 6 : 1 Bước 4 : Từ tỉ lệ tìm công thức đơn giản nhất : C5H6O b) Tổng quát:SGK II. Thiết lập công thức phân tử 1. Xác định phân tử khối M = 22,4.d (d : khối lượng riêng của khí g/l (hơi) ở đktc) MA = MB.dA/B MA = 29.dA/kk Thí dụ : Hiđrocacbon A nặng gấp 2 lần không khí. Hãy tính khối lượng mol của A và suy ra công thức phân tử của A. MA = 29 . dA/kk = 29 . 2 = 58 g = 58 g đ A = C4H10 2. Thiết lập công thức phân tử a) Thí dụ : Bước 1 : Xác định khối lượng mol : MA = 164 (g) Bước 2 : Căn cứ đầu bài tìm CTĐGN : C5H6O Bước 3 : Xác định CTTQ : (C5H6O)n suy ra n = 2 vậy CTPT của A : C10H12O2. ã Thiết lập CTPT trực tiếp từ phân tử khối (để ở phần củng cố nếu còn thời gian) b) Tổng quát :SGK BTVN 1. a). Công thức đơn giản nhất của : Vitamin A là : C2OH30O ; Vitamin C là : C3H4O3 2. Đặt công thức tổng quát hợp chất là CxHyOzNt Có x : y : z : t = : : : Công thức đơn giản nhất : C12H13O2N b.Vậy công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ là C10H14O3 3.PTK = 112đvC b) Đặt công thức phân tử của hiđrocacbon là : CxHy ta có : 12x + y = 112 y = 112 - 12x. Vậy 7,9 < x < 9,3 x = 8 y = 16 ị CTPT : C8H16 ; Ctđg: CH2 x = 9 y = 4 ị CTPT : C9H4 ; Ctđgn : C9H4 IV- Củng cố bài học Bài tập về nhà /SGKBài 22 cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết : ã Khái niệm về đồng phân cấu tạo, đồng phân lập thể HS hiểu : Những luận điểm cơ bản của thuyết cấu tạo hóa học 2. Về kĩ năng HS biết viết công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ. II - Chuẩn bị ã Mô hình rỗng và mô hình đặc của phân tử etan ã Mô hình phân tử cis - but - 2 - en và trans - but - 2 - en. III - Gợi ý tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động của GV & HS Nội dung Hoạt động 1 GV viết CTCT 2 chất ứng với CTPT C2H6O, ghi tính chất cơ bản nhất HS so sánh 2 chất về : thành phần, cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, tính chất hoá học. Từ sự so sánh, HS rút ra luận điểm 1. Hoạt động 2 GV viết CTCT 3 chất trong SGK. HS nhận xét rút ra luận điểm 2. Hoạt động 3 GV nêu thí dụ về 2 chất có cùng số lượng nguyên tử nhưng khác nhau về thành phần phân tử : HS so sánh, rút ra luận điểm 3. Hoạt động 4 GV lấy thí dụ 2 dãy đồng đẳng như trong SGK. HS : - Viết CTTQ cho từng dãy - Rút ra quy luật - Nêu định nghĩa đồng đẳng và giải thích GV nhấn mạnh 2 nội dung quan trọng : Hoạt động 5 GV sử dụng một số thí dụ những chất khác nhau có cùng CTPT để HS rút ra định nghĩa đồng phân. Hoạt động 6 - HS nhắc lại các khái niệm về liên kết s, liên kết p đã học ở lớp 10 GV khai thác thí dụ trong SGK để củng cố các khái niệm liên kết đơn, đôi, ba. Chú ý : Sự xen phủ bên kém hiệu lực nhiều so với sự xen phủ trục (liên kết s) cho nên liên kết p thường kém bền nhiều so với liên kết s. Cụ thể là năng lượng liên kết C-C trong etan là 347 kJ/mol, trong khi đó năng lượng liên kết đôi C = C trong etilen không lớn gấp đôi mà chỉ bằng 615 kJ/mol. Năng lượng liên kết C º C là 812 kJ/mol. I. Công thức cấu tạo. 1. KN.(SGK) 2. Các loại công thức cấu tạo - Công thức cấu tạo khai triển - Công thức cấu tạo thu gọn - Công thức cấu tạo thu gọn nhất. II. Thuyết cấu tạo hóa học 1. Nội dung của thuyết cấu tạo hóa học a. Luận điểm 1 H3C - CH2 - O - H H3C - O - CH3 Chất lỏng Chất khí tác dụng với Na không tác dụng với Na b. Luận điểm CH3 - CH2 - CH2 - CH3 CH3 - - CH3 (mạch không nhánh) mạch có nhánh) CH2 - CH2╲ │ CH2 (mạch vòng CH2 - CH2 ╱ c. Luận điểm 3 Khí Lỏng Cháy không cháy III. Đồng đẳng, đồng phân 1) Đồng đẳng + Thành phần phân tử hơn kém nhau n nhóm (CH2) + Có tính chất tương tự nhau (nghĩa là có cấu tạo hoá học tương tự nhau) Thí dụ : CH3 - OH và CH3 - O - CH3 không phải là đồng đẳng với nhau. 2) Đồng phân Thí dụ : Etanol và đimetyl ete có tính chất khác nhau nhưng lại có cùng công thức phân tử là C2H6O. Metyl axetat, etyl fomiat và axit propionic là 3 chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là C3H6O2. Từ đó HS nhận xét và rút ra định nghĩa. Ÿ Định nghĩa : Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là những chất đồng phân. IV. Liên kết hoá học và cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ + Liên kết s : được tạo thành do sự xen phủ trục + Liên kết p : được tạo thành do sự xen phủ bên 1. Liên kết đơn. a. KN b. Thí dụ 1. Liên kết đôi. a. KN b. Thí dụ 1. Liên kết ba. a. KN b. Thí dụ IV- Củng cố bài học Bài tập về nhà / SGK Bài 23 Phản ứng hữu cơ I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết : ã Cách phân loại phản ứng hữu cơ dựa vào sự biến đổi phân tử các chất đầu. ã Các kiểu phân cắt liên kết cộng hoá trị và một vài tiểu phân trung gian. 2. Về kĩ năng HS vận dụng xác định các loại phản ứng hữu cơ, các tiểu phân trung gian. II - Chuẩn bị HS ôn tập lại một số phản ứng hữu cơ đã biết ở lớp 9. III - Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động của GV & HS Nội dung Hoạt động 1 GV yêu cầu HS viết các phương trình phản ứng như trong SGK và nhận xét về nguyên tử (nhóm nguyên tử) của chất trước và sau phản ứng từ đó rút ra các khái niệm về : Hoạt động 2 GV lấy thí dụ 3 trường hợp phân cắt liên kết như trong SGK. HS nhận xét rút ra kết luận : – Tiểu phân mang electron độc thân gọi là gốc tự do. – Tiểu phân mang electron tự do ở nguyên tử C gọi là gốc cacbo tự do - Đặc điểm của sự phân cắt đồng li : đôi electron dùng chung được chia đều cho hai nguyên tử liên kết tạo ra các gốc tự do Hoạt động 3 GV lấy thí dụ 2 trường hợp phân cắt dị li như trong SGK HS rút ra nhận xét : I - Phân loại phản ứng hữu cơ 1. Phản ứng thế 2. Phản ứng cộng 3. Phản ứng tách 4. Phản ứng phân huỷ II - Các kiểu phân cắt liên kết cộng hóa trị 1. Phân cắt đồng li a.TD đ Gốc ,gọi là gốc tự do b. NX-KL: 2. Phân cắt dị li a.TD: SGK b. NX: - Đặc điểm sự phân cắt dị li : Nguyên tử có độ âm điện lớn hơn chiếm cả cặp electron dùng chung trở thành anion còn nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn bị mất một electron trở thành cation. - Khái niệm cacbocation : Cation mà điện tích dương ở nguyên tử cacbon được gọi là cacbocation. 3. Đặc tính chung của gốc cacbo tự do và cacbocation - Tiểu phân trung gian là các gốc cacbo tự do (kí hiệu là R.), cacbocation (kí hiệu là R+) - Đặc tính chung của tiểu phân trung gian : đều rất không bền, thời gian tồn tại rất ngắn ngủi, khả năng phản ứng cao. - Mối quan hệ giữa chất đầu, tiểu phân trung gian và chất sản phẩm Chất đầu Tiểu phân trung gian Chất sản phẩm IV- Củng cố bài học Bài tập về nhà / SGK Bài 24 Luyện tập Chất hữu cơ, Công thức phân tử, Công thức cấu tạo I - Mục tiêu bài học 1. Về kiến thức HS biết : ã Cách biểu diễn công thức cấu tạo và cấu trúc không gian của các phân tử hữu cơ đơn giản, ã Phân biệt các loại đồng phân cấu tạo, đồng phân lập thể. 2. Về kĩ năng HS nắm vững cách xác định công thức phân tử từ kết quả phân tích. II - Chuẩn bị Bảng phụ sơ đồ như trong SGK nhưng để trắng. III - Tổ chức hoạt động dạy học GV dùng sơ đồ như trong SGK nhưng để trống, từng nhóm HS trình bày từng phần của nội dung sơ đồ, sau đó HS vận dụng làm bài tập Kiến thức cần nhớ Hoạt động 1 HS lần lượt đại diện các nhóm trình bày nội dung như sơ đồ trong SGK từ đó rút ra: Một số phương pháp tinh chế chất hữu cơ: Chưng cất, chiết, kết tinh. Xác định công thức phân tử chất hữu cơgomf các bước: Xác định phân tử khối, tìm công thức đơn giản nhất, Công thức phân tử. bài tập Hoạt động 2 GV lựa chọnbài tập phù hợp mục đích củng cố kiến thức. Bài tập về nhà / SGK