BÀI TẬP VỀ LÍ THUYẾT POLIME ( CÓ ĐÁP ÁN CHI TIẾT)

Chuyên đề 9: Polime – Vật liệu polime Lý thuyết trọng tâm và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hoá học 186 A.. KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI – DANH PHÁP – TÍNH CHẤT VẬT LÝ 1 ĐỊNH NGHĨA: Pol

Trang 1

Chuyên đề 9: Polime – Vật liệu polime

Lý thuyết trọng tâm và phương pháp giải bài tập trắc nghiệm hoá học

186

A LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME

I KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI – DANH PHÁP – TÍNH CHẤT VẬT LÝ

1) ĐỊNH NGHĨA: Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi

là mắc xích) liên kết với nhau

Các phân tử ban đầu tạo nên từng mắc xích của polime gọi là monome

Ví dụ: nCH2=CH2 t o, ,p xt

n Monome Polime

Với –CH2–CH2– là mắc xích ; n là hệ số trùng hợp

2) PHÂN LOẠI: Có 3 cách phân loại

Dựa vào nguồn gốc (có 3 loại) Dựa vào cách tổng hợp

(có 2 loại)

Dựa vào cấu trúc (có 3 loại)

Polime thiên nhiên: có nguổn

gốc hoàn toàn từ thiên nhiên như

cao su thiên nhiên, xenlulozơ…

Polime tổng hợp: do con người

tổng hợp nên như polietilen, nhựa

phenol fomanđehit…

Polime nhân tạo (bán tổng hợp):

được chế hóa từ polime thiên

nhiên như tơ visco, tơ axetat…

Polime trùng hợp: Polietilen, poli(vinyl clorua)…

Polime trùng ngưng: nilon-6, nilon-7, nilon-6,6…

Mạch không phân nhánh như amilozơ…

Mạch phân nhánh như amilopectin, glicogen…

Mạng không gian như nhựa bakelit, cao su lưu hóa

3) DANH PHÁP:

Tên các polime thường gọi theo công thức: “poli” + tên monome tương ứng

Nếu tên monome gồm 2 từ trở lên hoặc từ 2 monome tạo nên polime thì tên monome phải để trong ngoặc đơn

Ví dụ:

CH2 CH2

n

C6H10O5

(CH2 CH)n

Cl Poli(vinyl clorua)

n

CH

(CF2 CF2 )n

H

( [CH2]5 )n

O

H

O

4) TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng

chảy xác định, không nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại (chất nhiệt dẻo); Polime không

tan trong nước (hầu hết); Một số polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, một số dai, bền, có thể

kéo sợi

CHUYÊN ĐỀ 9 POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME

Trang 2

187

II TỔNG HỢP POLIME

1) Phản ứng trùng hợp: là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ, giống nhau hoặc tương tự nhau (monome) tạo thành các phân tử lớn (polime)

Điều kiện phản ứng: monome phải có ít nhất một trong hai yếu tố

Liên kết bội, thường là C=C

Ví dụ:

nCH2 CH

Cl

CH2 CH n

Cl Poli(vinyl clorua)

Vòng kém bền, thường là vòng nhỏ chứa oxi hoặc vòng có chứa liên kết amit (liên kết peptit)

O

CH2 n

, ,o

xt t p

n

CH2

N H

O C n

Caprolactam

, ,o

xt t p



n N

C [CH2]5

Capron

Ngoài phản ứng trùng hợp một monome còn có phản ứng “đồng trùng hợp” nhiều monome tạo thành polime chứa một số loại mắc xích khác nhau

Ví dụ:

2

Poli(butađien-Stiren) ( Buna-S)

2) Phản ứng trùng ngưng: là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime), đồng thời giải phóng những phần tử nhỏ khác (thường là nước)

Điều kiện phản ứng: các monome tham gia phản ứng phải có ít nhất 2 nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo được liên kết với nhau (thường là nhóm –NH2, –OH, –COOH)

Ví dụ :

O

có 2 nhóm –COOH

N H

[CH2]5

O

C

và 1 nhóm –COOH

O

C

CH3

nhóm –COOH

H

N [CH2]6N

có 2 nhóm –NH2

Ví dụ :

Phản

ứng tạo

poliamit

+ nH2O n

n

N H

[CH2]5

O C

H

[CH2]5

O C

Axit-- aminocaproic policaproamit (nilon- 6)

Phản

ứng tạo

polieste

O H

O

H O

O

C

O

C O CH 2 CH2 O + 2 axit terephtalic etylenglicol poli(etylen-terephtalat)

Trang 3

188

VẬT LIỆU POLIME: Gồm có chất dẻo, tơ sợi, cao su, keo dán

Chất dẻo là những vật liệu polime có

tính dẻo

Thành phần: polime có tính dẻo; Chất

hoá dẻo; Chất độn;Chất màu

Tính dẻo là tính bị biến dạng khi chịu

tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và

vẫn giữ nguyên được sự biến dạng đó

khi thôi tác dụng

Khái niệm về vật liệu compozit:

- Vật liệu compozit là vật liệu gồm

polime làm nhựa nền tổ hợp với các vật

liệu vô cơ và hữu cơ khác

- Trong vật liệu compozit, polime và

chất độn tương hợp tốt với nhau làm

tăng tính rắn, bền, chịu nhiệt của vật

liệu

Ứng dụng của compozit rất đa dạng,

chế tạo vỏ tàu, xuồng, ghe

Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi

Tính đàn hồi

là tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng

Keo dán là loại vật liệu có khả năng làm kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau hoặc khác nhau mà không làm biến đổi bản chất vật liệu được kết dính

Có 2 loại (keo dán tổng hợp hoặc keo dán tự nhiên)

I CHẤT DẺO

o

xt t p

 [-CH2-CH2-]n

* Làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng

CH

CH3

CH

2

CH2

n

CH3 xt,p,t0

* Làm bao bì đựng xi măng, dù che nắng, che mưa

Poli(vinylclrua) P.V.C

CH CH

2

CH2

n xt,p,t0

* Làm ống dẫn nước, vải che mưa, da giả

Poli(metylmetacrilat) P.M.M

C

CH3

2

CH2

n xt,p,t0

CH3 OCOCH3

metylmetacrilat poli(metylmetacrilat) PMM

* Chế tạo thuỷ tinh hũu cơ

Poli(phenolfomanđehit) PPF

HCHO + Phenol (dư) H,t o

 Nhựa novolac (mạch không phân nhánh; sản xuất vecni, sơn) Phenol + HCHO (dư) 5:6, OH Nhựa rezol (mạch không phân nhánh; sản xuất sơn, keo, nhựa rerit) Nhựa rezol 150o C

 Nhựa rezit (nhựa bakelit) (mạng không gian; chế tạo vỏ máy, dụng cụ cách điện)

Trang 4

189

II TƠ SỢI

Tơ sợiChia làm 2 loại: Tơ thiên nhiên + Tơ hoá học

* Tơ thiên nhiên Có sẵn trong thiên nhiên như bông, len, tơ tằm

* Tơ hoá học Chế tạo bằng phương pháp hoá học

TƠ

Tơ thiên nhiên Tơ hoá học

Nguồn gốc động vật Nguồn gốc thực vật Tơ nhân tạo Tơ tổng hợp

* Tơ tằm * Đay * Tơ axetat * Nilon-6,6

Giới thiệu một số loại tơ tổng hợp:

Tơ Phản ứng điều chế

Nilon-6,6

H

O

[CH 2 ] 4 N

H

O

n +

n N

H

[CH 2 ] 6 C

O

[CH2]4 N

H

C O + 2 nH2O

Hexametylen điamin Axit ađipic Poli(hexametylen-ađipamit)

*Nilon-6,6 dùng dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, dệt bít tất, bện làm dây cáp, dây dù, đan lưới…

Lapsan

O

H

O

C

O

Axit terephtalic etylenglycol Poli(etylen-terephtalat)

*Lapsan dùng dệt vải may mặc

Nitron

(Vinylic)

n

C N

C H2 C H

C N

C H2 C H

acrilonitrin poliacrilonitrin

* Nitron bện thành sợi “len” đan áo ấm

Trang 5

190

Cao

su

thiên

nhiên

* Cao su thiên nhiên là sản phẩm trùng hợp của isopren

n

CH2

CH3

* Cao su thiên nhiên có cấu trúc điều hoà dạng cis

H

C H3

C H2 C H2

H

C H3

C H2 C H2

H

C H3

C H2 C H2

* Cao su lưu hoá ( khoảng 3% khối lượng lưu huỳnh)

Cao su tổng

hợp

*Cao su buna

xt,t0

n

Cao su Buna có tính đàn hồi kém hơn cao su thiên nhiên

* Cao su buna-S Cao su Buna-S có tính đàn hồi cao hơn cao su buna

+ n C H C H2 x t , t

0

n

poli(butadien-stiren)

* Cao su buna-N Cao su Buna-S có tính chống dầu cao

C N

+ n C H C H2 xt,t

0

C N poli(butadien-acrylonitrin)

*Cao su Isopren, cao su clororen, cao su floropren

n

X là CH3, Cl, F tương ứng

IV KEO DÁN (GIẢM TẢI)

* Keo

dán epoxi

CH 2

CH 3

CH 2

CH 2 CH CH

CH 2

n

C

CH 3

CH2

C

O

CH3

CH O

CH2

* Keo dán epoxi gồm 2 hợp phần :

- Hợp chất hữu cơ chứa 2 nhóm epoxi ở 2 đầu : n từ 5 đến 12

- Chất đóng rắn, thường là các “triamin” : H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2

* Keo dán epoxi dùng để dán các vật liệu kim loại, gỗ, thuỷ tinh

* Hợp chất hữu cơ chứa 2 nhóm epoxi ở 2 đầu : n từ 5 đến 12, được tổng hợp từ Epiclohiđrin với p-hidroxiđiphenylpropan

Epiclohiđrin p-hidroxi điphenylpropan

CH

CH2 O

CH2Cl

HO

CH3 C

CH3

OH

*Keo dán

ure-foman

đehit

O

C O

n H

H+

t0

N H

H2O

fomandehit ure poli(ure-fomandehit)

* Dùng để dán các vật liệu bằng gỗ, chất dẻo

Trang 6

191 MỘT SỐ LOẠI KEO DÁN TỰ NHIÊN

Nhựa vá săm: Là dung dịch dạng keo của cao su thiên nhiên, hoặc là keo dán tổng hợp trong dung môi hữu cơ như toluen, xilen dùng để nối hai đầu săm và nối 2 chổ thủng của săm

Keo hồ tinh bột: Trước kia người ta thường nấu tinh bột sắn hoặc tinh bột gạo nếp Ngày nay được thay thế bằng keo chế từ poli(vinyl ancol )

TÊN THÔNG THƯỚNG CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ

CH2

CH3

,

C H3

C H3,

C H3

o, m, p- xilen

C O

CH 3

CH

Cumen HOOC[CH2]nCOOH n = 0: Axit oxalic

n = 1: Axit maloic

n = 2: Axit succinic

n = 3: Axit glutaric

n = 4: Axit ađipic ,

Tetralin, Đecalin

Cl

CCl 3

COOH

1,2: axit phtalic 1,3: axit isophtalic 1,4: axit terephtalic

O H

N O 2

O 2 N

N O 2

Axit picric CnH2n + 1COOH n = 0: Axit fomic

n = 1: Axit axetic

n = 2: Axit propionic

n = 3: Axit butiric

n = 4: Axit valeric

n = 5: Axit caproic

n = 6: Axit enantoic

CH2OH−CHOH−CH2OH Glixerol

CH3

CH3−CH(OH)−COOH axit lactic

Trang 7

192

B PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Dạng 1 Tính số mắc xích, hệ số trùng hợp hay hệ số polime hoá

Phương pháp:

Phản ứng trùng hợp có dạng:

nA  xt t, ,o p ( A )n

M

polime monome

Chú ý:

+ Số mắc xích phải là số tự nhiên, nếu lẻ phải làm tròn

+ Một số polime thường gặp khi giải toán:

3 Cao su thiên nhiên [-CH2-C(CH3)= CH-CH2-]n (C5H8)n 68n

4 Cao su cloropren (-CH2-CCl= CH-CH2-)n (C4H5Cl)n 88,5n

5 Cao su Buna (-CH2-CH= CH-CH2-)n (C4H6)n 54n

6 Cao su Buna-S [-CH2-CH= CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-]n (C12H14)n 158n

7 Cao su Buna -N [-CH2-CH= CH-CH2-CH(CN)-CH2-]n (C7H9N)n 107n

10 PMM [-CH2-C(CH3)(OOCCH3)-]n (C5H8O2)n 100n

11 PVA [-CH2-CH(OOCCH3)-]n (C4H6O2)n 86n

12 Nilon - 6 [-HN-(CH2)5-CO-]n (C6H11NO)n 113n

13 Nilon-7 [-HN-(CH2)6-CO-]n (C7H13NO)n 127n

14 Nilon-6,6 [-HN-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n (C12H22N2O2)n 226n

15 Tơ lapsan

(Dacron, Kodel) [-OCC6H4COOCH2CH2O-]n

(C10H8O4)n 192n

16 Tơ olon (nitron) [-CH2-CH(CN)-]n (C3H3N)n 53n

17 Tơ axetat [C6H7O2(OOCCH3)3]n (C12H16O8)n 288n

Câu 1: Khối lượng của một đoạn mạch tơ nilon-6,6 là 27346 đvC và của một đoạn mạch tơ capron

là 17176 đvC Số lượng mắc 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

Hướng giải:

226

113

 Chọn đáp án C

Câu 2: Thuỷ phân 1250 gam protein X thu được 425 gam alanin Nếu phân tử khối của X bằng 100.000 đvC thì số mắc xích alanin có trong phân tử X là

Hướng giải :

Trang 8

193

1250:10 5 0,0125(mol)

 n = 425:(0,0125.89)= 382 (mắt xích)  Chọn đáp án B

Dạng 2: Bài toán liên quan đến phản ứng điều chế polime

Phương pháp:

Một số bài toán thường gặp:

 Monome t o, ,p xt

 Polime (cao su, nhựa, tơ, chất dẻo, ) + monome (dư)

 Glucozơ H2 %

 Ancol etylic H3 %

 Cao su

buna

Trùng hợp polistiren

Xác định chất dư sau phản ứng

Đồng trùng hợp butađien-1,3 và stiren

Xác định tỷ lệ các hệ số trùng hợp

Câu 3: Khi trùng ngưng 30 gam glyxin, thu được m gam polime và 2,88 gam H2O Giá trị của m là

Hướng giải :

Ta có:

2

2,88 18

H O

Phương trình phản ứng:

nH 2 NCH 2 COOH  ( –HNCH t o, ,p xt 2 CO–) n + nH 2 O

0,16  0,16 mol

 Chọn đáp án C

Câu 4: Cho sơ đồ chuyển hoá sau: CH4 → C2H2 → C2H3Cl → 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 trình là 50%)

A 358,4 B 448,0 C 286,7 D 224,0

Hướng giải :

Từ sơ đồ  2nCH 4  nC 2 H 2  nC 2 H 3 Cl  (C 2 H 3 Cl) n

8 k.mol  250

62, 5= 4 k.mol



4

100

8

50

CH

4 16 22, 4

CH

100 448

 Chọn đáp án B

Câu 5: Cứ 2,834 gam cao su buna-S phản ứng vừa hết với 1,731 gam Br2 Tỷ lệ số mắc xích butađien : stiren trong loại polime trên là

A 1 : 2 B 2 : 1 C 1 : 1,5 D 1,5 : 1

Hướng giải :

Gọi số mắc xích của butađien là m và của stiren là n

C6H5

Br

C6H5

Trang 9

194

(54m + 104n) 160m

2,834 1,731

 1,731(54m + 104n) = 2,834.160m  180,024n = 359,966m

2

m

Dạng 3: Xác định số mắc xích phản ứng clo hoá hoặc lưu hoá cao su

Phản ứng clo hoá nhựa PVC

C2kH3kClk + Cl2 → C2kH3k-1Clk+1 + HCl

maéc xích Thay %Cl vào phương trinh  k  Đáp án

Phản ứng lưu hoá cao su

(C5H8)x + 2S → C5xH8x – 2S2

Mmaéc xích x    x 

Thay %S vào phương trinh  x  Đáp án

Câu 6: Clo hoá PVC thu được một polime chứa 63,96% clo về khối lượng, trung bình 1 phân tử clo phản ứng với k mắc xích trong mạch PVC Giá trị của k là

Hướng giải:

C 2k H 3k Cl k + Cl 2 → C 2k H 3k-1 Cl k+1 + HCl

62, 5 34, 5

k k



Tức là cứ 3 mắt xích PVC có 1 nguyên tử H được thay thế bởi 1 nguyên tử clo

 Chọn đáp án A

Câu 7: Một loại cao su lưu hoá chứa 2% lưu huỳnh về khối lượng Hỏi cứ khoảng bao nhiêu mắc xích isopren có một cầu đisunfua –S-S-, giả thiết rằng lưu huỳnh đã thay thế H ở nhóm metylen trong mạch cao su

Hướng giải:

(C 5 H 8 ) x + 2S → C 5x H 8x – 2 S 2

Trang 10

195

C CÂU HỎI LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ÁP DỤNG

CÂU HỎI LÝ THUYẾT

Câu 1(KB_08): Polime có cấu trúc mạng không gian (mạng lưới) là

Câu 2(CĐ_07): Poli(vinyl axetat)) là polime được điều chế bằng phản ứng trùng hợp

A C2H5COO-CH=CH2 B CH2=CH-COO-C2H5

Câu 3(KA_09): Poli(metyl metacrylat) và nilon-6 được tạo thành từ các monome tương ứng là

A CH3-COO-CH=CH2 và H2N-[CH2]5-COOH

B CH2=C(CH3)-COOCH3 và H2N-[CH2]6-COOH

C CH2=C(CH3)-COOCH3 và H2N-[CH2]5-COOH

D CH2=CH-COOCH3 và H2N-[CH2]6-COOH

Câu 4(KB_09): Dãy gồm các chất đều có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là

A 1,1,2,2-tetrafloeten; propilen; stiren; vinyl clorua

B buta-1,3-đien; cumen; etilen; trans-but-2-en

C stiren; clobenzen; isopren; but-1-en

D 1,2-điclopropan; vinylaxetilen; vinylbenzen; toluen

Câu 5(KB_07): Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna-S là

A CH2=CH-CH=CH2, C6H5CH=CH2

B CH2=C(CH3)-CH=CH2, C6H5CH=CH2

C CH2=CH-CH=CH2, lưu huỳnh

D CH2=CH-CH=CH2, CH3-CH=CH2

Câu 6(CĐ_07): Polime dùng để chế tạo thuỷ tinh hữu cơ (plexiglas) được điều chế bằng phản ứng trùng hợp

Câu 7(KB_09): Phát biểu nào sau đây là đúng ?

A Trùng hợp stiren thu được poli(phenol-fomanđehit)

B Trùng ngưng buta-1,3-đien với acrilonitrin có xúc tác Na được cao su buna-N

C Poli(etylen terephtalat) được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng các monome tương ứng

D Tơ visco là tơ tổng hợp

Câu 8(CĐ_09): Trong thực tế, phenol được dùng để sản xuất

A poli(phenol-fomanđehit), chất diệt cỏ 2,4-D và axit picric

B nhựa rezol, nhựa rezit và thuốc trừ sâu 666

C nhựa poli(vinyl clorua), nhựa novolac và chất diệt cỏ 2,4-D

D nhựa rezit, chất diệt cỏ 2,4-D và thuốc nổ TNT

Câu 9(CĐ_08): Tơ nilon- 6,6 được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng

A H2N-(CH2)5-COOH

B HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH

C HOOC-(CH2)4-COOH và HO-(CH2)2-OH

D HOOC-(CH2)4-COOH và H2N-(CH2)6-NH2

Câu 10(CĐ_07): Trong số các loại tơ sau: tơ tằm, tơ visco, tơ nilon-6,6, tơ axetat, tơ capron, tơ enang, những loại tơ nào thuộc loại tơ nhân tạo là

A Tơ tằm và tơ enang B Tơ visco và tơ nilon-6,6

C Tơ nilon-6,6 và tơ capron D Tơ visco và tơ axetat

Câu 11(KA_07): Nilon–6,6 là một loại

A tơ axetat B tơ poliamit C polieste D tơ visco

Câu 12(CĐ-10): Polime nào sau đây được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng?

Câu 13(KA-10): Cho các loại tơ: bông, tơ capron, tơ xenlulozơ axetat, tơ tằm, tơ nitron, nilon-6,6

Số tơ tổng hợp là

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	344,6 KB