Thông tin tài liệu
CHƯƠNG 20: POLIME A KIẾN THỨC CƠ BẢN Polime hợp chất có phân tử khối lớn nhiều đơn vị nhỏ (gọi mắt xích) liên kết với tạo nên ( −CH − CH − ) n Ví dụ: polietilen −CH − CH − mắt xích tạo nên Chú ý Hệ số n gọi hệ số polime hóa hay độ polime hóa Có ba cách phân loại polime là: a.Theo nguốn gốc Polime thiên nhiên: có nguốn gốc từ thiên nhiên xenlulozo, tinh bột, Polime nhân tạo (bán tổng hợp): Polime tổng hợp: người tổng hợp nên poli(vinyl clorua), tơ capron, b Theo cách tổng hợp Polime trùng hợp: polime điều chế phản ứng trùng hợp teflon, Polime trùng ngưng: polime điều chế phản ứng trùng ngưng poli (phenol - fomanđehit), nilon -7, c.Theo cấu trúc: Mạch không phân nhánh: xenlulozo, tơ axetat, Mạch phân nhánh: glicogen, amilopectin, Mạng lưới không gian: Cao su lưu hóa, nhựa rezit, Tính chất vật lý Hầu hết polime chất rắn, không bay hơi, khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định, số tan dung môi hữu Đa số polime có tính dẻo, số polime có tính đàn hồi, số có tính dai, bền, kéo thành sợi Tính chất hóa học polime + Phản ứng giữ nguyên mạch polime + Phản ứng phân cắt mạch polime + Phản ứng khâu mạch polime Trùng hợp trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống tuơng tự thành phần tử lớn Phản ứng đồng trùng hợp phản ứng hỗn hợp monome Trùng ngưng trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng phân tử nhỏ khác (như H2O, ) Chú ý Điều kiện cần để có phản ứng trùng ngưng monomer tham gia phản ứng phải có hai nhóm chức có khả phản ứng để tạo liên kết với Chất dẻo vật liệu polime có tính dẻo Tính dẻo tính bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt, áp lực bên giữ ngun biến dạng thơi tác dụng - Một số polime dùng làm chất dẻo polietilen (PE), poli( metyl metacrylat), poli( vinyl clorua) (PVC), poli( phenol - fomanđehit) (PFF) - Khi trộn polime với chất độn thích hợp thu vật liệu có độ bền, độ chịu nhiệt tăng lên so với polime thành phẩm Đó vật liệu compozit + poli (metyl metacrylat) dùng để chế tạo thủy tinh hữu Plexiglas + poli (phenol - íomanđehit) (PFF) có ba dạng: Nhựa novolac (khơng phân nhánh) thu đun nóng hỗn hợp fomanđehit phenol lấy dư với xúc tác axit Nhựa rezol (không phân nhánh) thu đun phenol fomanđehit theo tỉ lệ mol 1: 1,2 có xúc tác kiềm Nhựa rezit (mạng không gian) thu đun nóng nhựa rezol 150°C Tơ vật liệu polime hình sợi dài mảnh với độ bền định Tơ chia thành hai loại: + Tơ thiên nhiên (có sẵn thiên nhiên) bơng, len, tơ tằm + Tơ hóa học (chế tạo phương pháp hóa học) chia làm hai nhóm: - Tơ tổng hợp: tơ poliamit (nilon, capron), tơ vinylic (vinilon) - Tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo): xuất phát từ polime thiên nhiên chế biến thêm phương pháp hóa học tơ visco, tơ xenlulozo axetat, Các loại tơ thường gặp: * Tơ nilon - 6,6 điều chế từ hexanmetylenđiamin H2N[CH2]6NH2 axit ađipic (axit hexanđioic) HOOC[CH2]4COOH * Tơ lapsan tơ polieste, tổng hợp từ axit terephtalic etylen glycol * Tơ nitron (hay tơ olon) thuộc loại tơ vinylic trùng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) CH2 = CH - CN nên gọi poliacrilonitrin: xt ,t nCH = CH − CN → ( −CH − CH(CN) − ) n Cao su vật liệu polime có tính đàn hồi Có hai loại cao su cao su thiên nhiên cao su tổng hợp + Cao su thiên nhiên polime isopren + Cao su tổng hợp loại vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường điều chế từ ankađien phản ứng trùng hợp Có số cao su tổng hợp thông dụng sau: * Cao su buna: - Đồng trùng hợp buta - 1,3 - đien với stiren C6H5CH = CH2 có mặt Na thu cao su buna -S - Đồng trùng hợp buta -1,3 đien với acrilonitrin CH2 = CH - CN có mặt Na thu cao su buna -N * Cao su isopren + Trùng hợp isopren có hệ số xúc tác đặc biệt, ta thu poliisopren gọi cao su isopren Lưu ý: Tính đàn hồi tính biến dạng chịu lực tác dụng bên trở lại dạng ban đầu lực thơi tác dụng Keo dán loại vật liệu có khả kết dính mà không làm biến đối chất vật liệu kết dính Phân loại a Theo chất hóa học - Keo vô (thủy tinh lỏng) - Keo hữu (hồ tinh bột, keo epoxi) b Dạng keo - Keo lỏng (hồ tinh bột) - Keo nhựa dẻo (matit) - Keo dán dạng bột hay mỏng Chú ý Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng: Keo dán epoxi, Keo dán ure - fomanđehit B1 VÍ DỤ MINH HỌA Dạng Tính hệ số mắt xích (hệ số polime hóa) M polime M monome Hệ số polime hóa (n) = hệ số trùng hợp = Bài 1: Cao su lưu hóa chứa khoảng 2% lưu huỳnh Cứ k mắt xích isopren có cấu nối đisunfua -S-S- Biết lưu huỳnh thay cho hiđro nhóm metylen nhóm cao su Giá trị k A 23 B 24 C 46 D 48 Lời giải Bài tập đơn giản không hiểu rõ chất dẫn tới đáp án sai Theo đề bài, hai lưu huỳnh thay cho hai hiđro nhóm metylen: ( C5 H8 ) n + S2 → C5n H8n −2S2 %S = 32.2 = 0, 02 ⇒ n = 46 68n + 62 Đáp án C Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn lượng cao su buna- N với lượng oxi vừa đủ thu hỗn hợp khí chứa 57,69% CO2 thể tích Tỉ lệ mol loại monome loại tơ cho A 1:3 B 3:2 C 1:1 D 3:5 Lời giải Để giải nhanh tốn nên đặt số mol hai loại monomer Ở Ta đặt nbutadien Hỗn hợp khí gồm CO2, H2O N2 Bảo tồn C, số mol CO2 =4x + H O = 3x + Bảo toàn H, số mol N2 = Bảo toàn N, số mol %CO = 2 4x + ×100% = 57, 69% ⇒ x = 7x + Vậy tỉ lệ số mol hai monome cao su 1:3 Đáp án A Bài 3: Khối lượng đoạn tơ nilon- 17272 đvC đoạn tơ capron 25312 đvC Số lượng mắt xích đoạn tơ capron nilon- nói A 136 224 B 193 119 C 119 224 D 224 136 Lời giải Tơ nilon- 6, nilon- tạo thành từ phản ứng trùng ngưng axit- amino hexanoic, axit 7- amino heptanoic: ( ) n ( ) m t nH N [ CH ] COOH → −H N [ CH ] CO − + nH 2O t mH N[CH ]6 COOH → −H N [ CH ] CO − + mH 2O Ở có bẫy nhỏ mà khơng cẩn thận em dễ mắc phải đề đổi thứ tự hai loại tơ Số lượng mắt xích tơ capron 25312 = 224 113 Số lượng mắt xích tơ nilon- là: 17272 = 136 127 Đáp án D Phản ứng polime Bài 1: Biết 3,93 gam cao su buna- S phản ứng vừa hết với 2,4 gam brom dung mơi CCl4 Tỉ lệ số mắt xích butađien : stiren cao su buna- S A 1:2 B 2:1 C 2:3 D 1:3 Lời giải: Phản ứng tạo thành cao su buna- S phản ứng đồng trùng hợp: nH C = CH − CH = CH + nC6 H − CH = CH → ( −CH − CH = CH − CH − CH ( C H ) − CH − ) n Tuy nhiên loại cao su tồn nhiều chuỗi polime nên có khác số mắt xích butađien stiren n Br2 = n butadien = 0,015mol Dựa vào phương hình ta thấy m stiren = m cao su − m butadien = 3,12gam ⇒ n stiren = 0, 03mol Tỉ lệ số mắt xích butađien : stiren = 1:2 Đáp án A Bài 2: Cho polime sau: tơ nilon- 6,6; poli(vinyl clorua); thủy tinh hữu plexiglas, tetlon, nhựa novolac, tơ visco, tơ nitron, cao su buna Số polime điều chế phản ứng trùng hợp A B C Lời giải D Polime điều chế phản ứng trùng hợp là: poli(vinyl clorua), thủy tinh hữu plexiglas (poli( metyl metacrylat)), teflon (-CH2 = CH2 -)n , tơ nitron (tơ vinylic) cao su buna Lưu ý: Tơ capron hay tơ nilon- điều chế phản ứng trùng hợp trùng ngưng Caprolactam Capron t nH N [ CH ] COOH → ( − NH[CH ]5CO − ) n + nH 2O ξ Axit -aminocaproic policaproamit Chú ý Đây câu hỏi quen thuộc đề thi đại học, đề thi thử đề kiểm tra Dạng tập đơm giản, cần nắm vững lý thuyết giải nhanh chóng C BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1: Hệ số trùng hợp polietilen trung bình phân tử polime có khối lượng khoảng 120 000đvC? A 4280 B 4286 C 4281 D 4627 Câu 2: Polime X có phân tử khối 336000 hệ số trùng hợp 3360 Vậy X A PE B PP C PVC D Teflon Câu 3: Một đoạn mạch tơ lapsan có khối lượng phân tử 45120 (đvC) Số mắt xích đoạn mạch A 236 B 215 C 272 D 235 Câu 4: Trùng ngưng 26 gam glyxin thời gian thu m gam polime 4,5 gam nước Giá trị m A 22,88 B 33 C 14,25 D 16,5 Câu 5: Thủy phân 64,5 kg PVA dung dịch KOH thu dung dịch X Cho X phản ứng hết với dung dịch HCl thu 37,25 kg muối vô Y m gam chất Z Hiệu suất phản ứng thủy phân giá trị m A 84,9% 73,5 kg B 66,67% 45 kg C 66,67% 22 kg D 84,9% 30kg Câu 6: Đốt cháy hồn tồn m gam nilon- 6,6 cần 184,8 lít O2 (đktc) Giá trị m A 11,8 B 79,1 C 107,52 D 113 Câu 7: Khi tiến hành đồng trùng hợp buta-l,3-đien stiren thu loại polime cao su buna- S Đem đốt m gam mẫu cao su ta nhận thấy thể tích O2 cần dùng 1,35 lần thể tích CO2 sinh (các thể tích đo điều kiện nhiệt độ áp suất) 42,88 gam mẫu cao su làm màu gam brom? A 9,6 B C 12,8 D 13,6 Câu 8: Một loại cao su buna- N có tỉ lệ số mắt xích buta- 1,3-đien acrilonitrin 3:4 Cứ m gam cao su phản ứng vừa hết với 24 gam brom benzen Giá trị m A 16,05 B 56,1 C 8,025 D 28,05 Câu 9: Hiđro hóa cao su buna- S thu loại polime có chứa 9,09% hiđro khối lượng Trung bình phân tử H2 phản ứng với k mắt xích mạch cao su Giá trị k A B C D Câu 10: Khi tiến hành đồng trùng hợp buta -1,3- đien acrilonitrin thu loại cao su buna- N chứa 15,73% nitơ Tỉ lệ số mol buta -1,3- đien acrilonitrin loại cao su A 2:3 B 3:2 C 2:1 D 4:3 Câu 11: Một loại cao su buna- N có tỉ lệ số mắt xích butađien acrilonitrin 5:3 Đốt m gam loại cao su thu 6,496 lít CO2 (đktc) Giá trị m A 4,2 B 2,4 C 3,66 D 3,3 Câu 12: Người ta điều chế cao su buna từ mùn cưa theo sơ đồ sau: Xenlulozo 60% → glucozo 35% → C2H5OH 80% → buta -1,3 - đien 80% → cao su buna Khối lượng xenlulozo cần để sản xuất cao su buna (chứa 1% tạp chất) là: A 66,964 B 33,482 C 16,741 D 30,134 Câu 13: Đốt cháy hoàn toàn lượng cao su buna- N với lượng khơng khí (dư 20%) thu hỗn hợp khí nhiệt độ 130°C CO2 chiếm 12,195% thể tích Tỉ lệ số mắt xích buta -1,3- đien vinyl xianua loại cao su (biết không khí chứa 71 20% thể tích O2 80% thể tích N2) A 1:1 B 1:2 C 2:3 D 3:4 Câu 14: Từ 100 lít ancol etylic 400 (khối lượng riêng ancol etylic nguyên chất d=0,8g/ml) điều chế kg cao su buna (hiệu suất trình 75%) A 14,087 kg B 18,783 kg C 28,174 kg D 18,087 kg Câu 15: Đem trùng hợp 5,2g stiren, hỗn hợp sau phản ứng cho dụng với l00ml dung dịch brom 0,15M sau tiếp tục cho thêm KI dư vào 0,635g Iot Hiệu suất phản ứng trùng hợp là? A 75% B 25% C 80% D 90% Câu 16: Clo hóa PVC thu polime chứa 63,96% clo khối lượng, trung bình phân tử clo phản ứng với k mắt xích mạch PVC Giá trị k là? A B C D Câu 17: Nếu đốt cháy hết m(g) PE cần 6720 lít oxi (đktc) Giá trị m hệ số trùng hợp polime ? A 2,8kg; 100 B 5,6kg; 100 C 8,4kg, 50 D 4,2kg; 200 Câu 18: Khi tiến hành đồng trùng hợp buta -1,3 -đien stiren thu loại polime cao su bunaS Đem đốt m gam mẫu cao su thu thể tích nước 0,55 lần thể tích CO2 (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) 52,4 gam mẫu cao su phản ứng với tối đa gam H2? A 32 B 0,1 C 0,4 D Câu 19: Một loại cao su buna- S có tỉ lệ số mắt xích buta - 1,3 -đien stiren 2:3 Cứ m gam cao su phản ứng vừa hết với 24 gam brom dung dịch CCl4 Giá trị m là: A 8,61 B 31,5 C 47,1 D 94,2 Câu 20: Để điều chế 26,5 kg nhựa novolac cần dùng x kg dung dịch fomalin 50% (hiệu suất trình điều chế 80%) Giá trị x là: A 7,5 B 37,5 C 9,375 HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT D 18,75 l.B D D 4.C C 6.D C B B 10 A 11 A 12 D 13 B 14 A 15 B 16 A 17 A 18 D 19 C 20 D Câu 1: Đáp án B n= M polime M monome = 120000 = 4286 28 Hệ số trùng hợp Câu 2: Đáp án D n= M polim e M monome Từ công thức: ⇒ M monome = M polime n = 336000 = 100 3360 ( −CF2 − CF2 − ) n => X teflon: Câu 3: Đáp án D Tơ lapsan tơ polieste điều chế phản ứng trùng ngưng axit terephtalic etylen glicol: n ( p − HOOC − C6 H − COOH ) + nHO − CH − CH − OH t → ( −CO − C6 H − COO − CH − CH − O − ) n + 2nH 2O Poli(etylen- terephtalat) Số mắt xích đoạn mạch: n= M polime M monome = 45120 = 235 192 Câu 4: Đáp án C m glyxin − m H2O = m polime Nếu lấy sai phản ứng trùng ngưng xảy khơng hồn tồn Phản ứng trùng ngưng glyxin: t° nH NCH COOH → ( −HNCH 2CO − ) n + H 2O n H2O = 0, 25mol = n polime ⇒ m polime = 14, 25gam Câu 5: Đáp án C Phản ứng thủy phân PVA môi trường kiềm: t° ( −CH − CH ( OOCCH3 − ) n + nKOH → ( −CH − CH(OH) − ) n + nCH 3COOK Khi cho dung dịch HCl vừa đủ vào dung dịch X: t CH 3COOK + HCl → C 3COOH + KCl n KCl = 0, 5mol Muối vô Y KCl: n PVA = 0, 75mol > n KCl ⇒ Mà phản ứng thủy phân khơng hồn tồn ( −CH − CH(OH) − ) n Chất hữu Z CH3COOH m CH3COOH = 0,5.60 = 30kg, m ( − CH −CH(OH) − ) = 0,5.44 = 22kg n H= 0,5 100% = 66, 67% 0, 75 Hiệu suất phản ứng thủy phân: Câu 6: Đáp án D Công thức nilon- 6,6 là: ( − NH ( CH ) NHCO ( CH ) CO − ) n Phản ứng đốt cháy nilon- 6,6: ° t 33 C12 H 22 N O + O2 →12CO + 11H O + N 2 n O2 = 8, 25mol ⇒ n nilon −6,6 = 0,5mol m nilon −6,6 = 113gam Câu 7: Đáp án C Do số mắt xích butađien stiren khác nên gọi số mắt xích buta-l,3-đien n, số mắt xích stiren m thì: 11 nO → 4nCO 2 mC8 H8 + 10mO → 8mCO nC H + Để giải nhanh toán này, ta cho n = 11 + 10m = 1,35(4 + 8m) ⇒ m = Số mol O2 1,35 lần số mol CO2: ⇒ Tỉ lệ số mắt xích buta-l,3-đien: stiren 8:1 Số mol cao su phản ứng với 42,88 gam là: n caosu = 42,88 = 0, 08mol 8.54 + 104 n Br2 = n caosu = 0, 08mol ⇒ n Br2 = 0,08.160 = 12,8gam Câu 8: Đáp án D t° H C = CH − CH = CH + CH = CH − C ≡ N → ( −H 2C − HC = CH − CH − CH − CH(CN) − ) n n butadien n acrilonitrin = Vì tỉ lệ số mol butađien: acrilonitrin = 3:4 nên đặt x ≡ (Lưu ý: Liên kết C N acrilonitrin không phản ứng cộng với Br2) 4x ⇒ m acrilonitrin = 0, 2mol ⇒ m caosu = 56,1gam Câu 9: Đáp án B Phản ứng hiđro hóa cao su buna- S: ( C12 H8 ) k + kH → C12k H8k + Phần trăm khối lượng hiđro: H= 8k + ×100% = 9, 09% → k = 158k + Câu 10: Đáp án A Cho số mol C4H6 mol CH = CH − C ≡ N Gọi sốmol %N = x 14x ×100% = 15, 73% ⇒ x = 54 + 53x Vậy tỉ lệ butađien: vinyl xianua = Câu 11: Đáp án A Đặt số mol C4H6 x, số mol C3H3N y x = y Ta có (1) Bảo toàn C, 4x + 3y = 0,29 (2) Từ(l)và(2)= x = 0, 05 ⇒ y = 0, 03 Phản ứng điều chế cao su buna- N phản ứng trùng hợp nên mcaosu =mbutadien +macrilonitrin =4,2gam Câu 12: Đáp án D Đây dạng toán vơ quen thuộc dễ sai gây rối không cẩn thận Để ý rằng: xelulozơ → glucozơ → 2C2H5OH → buta-l,3-đien Loại cao su chứa 10% tạp chất tức lượng cao su nguyên chất chiếm 90% Vậy khối lượng xenlulozơ cần là: 0,9.342 = 30,134 0, 6.0,35.0,8.0,8 (tấn) Câu 13: Đáp án B Bài tốn nhìn phức tạp mặt tính tốn Ta làm bình thường n C4 H6 = 1mol, n C3H3 N = ymol Đặt n CO2 = + 3y Bảo toàn C, n H2o = + Bảo tồn H, 3y Hỗn họp khí thu gồm có CO2, H2O, N2 O2 dư Số mol O2 phản ứng 5,5 + 3,75y Số mol O2 khơng khí bằng: 1,2( 5,5 + 3,75y) = 6,6 + 4,5yl Vì VN2 = 4VO2 n N2 = 26, + 18y nên Vì O2 dư 20% nên n O2 dư = 0,2(5,5 + 3,75y) = 1,1 + 0,75y n N2 = Vì phản ứng đốt cháy C3H3N có tạo N2 nên y Tổng thể tích khí bằng: 34,5 + 23,75y %CO = + 3y ×100% = 12,195% ⇒ y = 34,5 + 23, 75y Tỉ lệ số mắt xích C4H6 :C3H3N= 1:2 Câu 14: Đáp án A Phản ứng điều chếbutađien từ C2H5OH: ZnO/ Al2O 2C2 H 5OH → H C = CH − CH = CH + 2H O + H 400 − 500° C t ° , p,xt nH C = CH − CH = CH → ( −H C − CH = CH − CH − ) n = Vancol 40 ×100 ⇒ VC2 H5OH = ×100 = 40 Vdd 100 Độ rượu = m C2 H5OH = VC2H5OH ×d ⇒ m C2 H5OH = 40.103.0,8 = 32000gam lít 800 ⇒ n C2 HsOH = n cao su = mol 23 => mcao su theo lý thuyết thu 8000 ×54 = 18782, 6g 23 Vì có hiệu suất nên mcao su thực tế thu là: 18782,6.0,75= 14,087kg Câu 15: Đáp án B Phản ứng trùng hợp stiren: t° nC6 H 5CH = CH → ( − ( C6 H ) CH − CH − ) n Stiren dư tiếp tục phản ứng với brom: C6 H 5CH = CH + Br2 → C6 H 5CH(Br)CH Br Brom dư tiếp tục phản ứng với KI: Br2 + 2KI → I + 2KBr n stiren = 0, 05mol, n Br2 = 0, 015mol, n I2 = 2,5.10 −3 mol Hiệu suất phản ứng trùng hợp là: H= 0, 0125 ×100% = 25% 0, 05 Câu 16: Đáp án A Vì k mắt xích PVC có ngun tử clo nên: 35,5(k + 1) 100% = 63,96 ⇒ k = 62,5k + 34, Câu 17: Đáp án A ( −CH − CH − ) n + 3nO2 → 2nCO + 2nH 2O n O2 = 300mol ⇒ n PE = 100mol ⇒ m PE = 2,8kg, n = 28.103 = 1000 28 Câu 18: Đáp án B n butadien = x, n stiren = y, n Br2 = 0,15mol Đặt x = y Ta có hệ sau: x = 0,15 → y = 0, 225, M = 0,15.54 + 0, 225.104 = 31,5 gam Câu 19: Đáp án D n C6 H5OH + n HCHO → n H 2O nhựa novolac + = Số mol nhựa novolac 26,5.103 = 250mol 106 = Khối lượng dung dịch fomalin (đã tính hiệu suất) Câu 20: Đáp án A n butadien = x → n acrilonitrin = Đặt 5x 5x n H2O = 3x + × = 0,195 → x = 0, 04mol ⇒ m = 0, 04.54 + 0, 04 × 53 = 4,81 gam 250.30 = 18, 75kg 0,8.0,5.103 ... fomanđehit B1 VÍ DỤ MINH HỌA Dạng Tính hệ số mắt xích (hệ số polime hóa) M polime M monome Hệ số polime hóa (n) = hệ số trùng hợp = Bài 1: Cao su lưu hóa chứa khoảng 2% lưu huỳnh Cứ k mắt xích isopren... 15 B 16 A 17 A 18 D 19 C 20 D Câu 1: Đáp án B n= M polime M monome = 1200 00 = 4286 28 Hệ số trùng hợp Câu 2: Đáp án D n= M polim e M monome Từ công thức: ⇒ M monome = M polime n = 336000 = 100... 150°C Tơ vật liệu polime hình sợi dài mảnh với độ bền định Tơ chia thành hai loại: + Tơ thiên nhiên (có sẵn thiên nhiên) bông, len, tơ tằm + Tơ hóa học (chế tạo phương pháp hóa học) chia làm
Ngày đăng: 06/04/2020, 13:03
Xem thêm:
