Chuyên đề polime và vật liệu Polime môn Hóa học 12 năm 2019-2020

CHUYÊN ĐỀ POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME

 

A. LÝ THUYẾT

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP

1. Khái niệm

Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ (gọi là mắt xích) liên kết với nhau.

Ví dụ :

 Polietilen  (–CH₂ – CH₂–)_n  do các mắt xích –CH₂–CH₂– liên kết với nhau.

Nilon-6  (–NH–[CH₂] –CO–)_n  do các mắt xích –NH–[CH₂]₅–CO– tạo nên.

n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa. Polime thường là hỗn hợp của các phân tử có hệ số polime hóa khác nhau, vì vậy đôi khi người ta còn dùng khái niệm độ polime hóa trung bình, n càng lớn, phân tử khối của polime càng cao. Các phân tử tạo nên từng mắt xích của polime (ví dụ : CH₂ = CH₂) được gọi là monome.

2 . Phân loại   

Người ta có thể phân loại polime theo những cách sau đây :

- Theo nguồn gốc, ta phân biệt polime thiên nhiên (có nguồn gốc từ thiên nhiên như cao su, xelulozơ,...; polime tổng hợp (do con người tổng hợp nên) như polietilen, nhựa phenol-fomanđehit,... và polime nhân tạo hay bán tổng hợp (do chế hóa một phần polime thiên nhiên) như xenlulozơ trinitrat, tơ visco,...

- Theo cách tổng hợp, ta phân biệt polime trùng hợp (tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp) và polime  trùng ngưng (tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng). 

Ví dụ :        

(–CH₂–CH₂–)_n và (–CH₂–CHCl–)_n là các polime trùng hợp.

(–HN–[CH₂]₆–NH–CO–[CH₂]₄–CO–)_n là các polime trùng ngưng.

- Theo cấu trúc, ta phân biệt polime có mạch không phân nhánh (PVC, PE, PS, cao su, xenlulozơ, tinh bột...), polime có mạch nhánh (amilopectin, glicogen), polime có cấu trúc mạng không gian (rezit, cao su lưu hóa).          

3. Danh pháp  

Tên của các polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli trước tên monome.

Ví dụ :  (–CH₂–CH₂–)_n  là polietilen và (–C₆H₁₀O₅–)_n là polisaccarit,...

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

Ví dụ :

(–CH₂–CHCl– )_n    ;   (–CH₂–CH=CH–CH₂–CH(C₆H₅)CH₂–)_n    

poli(vinyl clorua)                            poli(butađien - stiren)

Một số polime có tên riêng (tên thông thường).

Ví dụ :

(–CF₂–CF­₂–)_n  : Teflon 

(–NH– [CH₂]₅–CO–)_n : Nilon-6 ; (C₆H₁₀O₅)_n : Xenlulozơ ;...

II. CẤU TRÚC

1. Các dạng cấu trúc polime

Các mắt xích của polime có thể nối với nhau thành mạch không nhánh như amilozơ (hình a),...mạch phân nhánh như amilopectin, glicogen (hình b),... và mạng không gian như nhựa bakelit, cao su lưu hóa (hình c),...

          Các kiểu mạch polime

(mỗi hình tròn đỏ tương tự  một mắt xích monome, mỗi hình tròn xanh tượng trưng cho nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử làm cầu nối)

2. Cấu tạo điều hòa và không điều hòa

- Nếu các mắt xích trong mạch polime nối với nhau theo một trất tự nhất định, chẳng hạn theo kiểu “đầu nối với đuôi”, người ta nói polime có cấu tạo điều hòa.

- Nếu các mắt xích trong mạch polime nối với nhau không theo một trất tự nhất định, chẳng hạn chỗ thì  kiểu “đầu nối với đầu”, chỗ thì “đầu nối với đuôi”, người ta nói polime có cấu tạo không điều hòa.                    

III. TÍNH CHẤT 

1. Tính chất vật lí

Hầu hết các polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định mà nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ khá rộng. Đa số polime khi nóng chảy, cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại chúng được gọi là chất nhiệt dẻo. Một số polime không nóng chảy mà bị phân hủy khi đun nóng, gọi là chất nhiệt rắn.

Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp tạo ra dung dịch nhớt, ví dụ : cao su tan trong benzen, toluen,...

Nhiều polime có tính dẻo (polietilen, polipropilen,...), một số khác có tính đàn hồi (cao su), số khác nữa có thể kéo được thành sợi dai bền (nilon-6, nilon-6,6,..). Có polime  trong suốt mà không giòn như poli(metyl metacrylat). Nhiều polime có tính cách điện, cách nhiệt (polietilen, poli(vinyl clorua),...) hoặc có tính bán dẫn (poliaxetilen, polithiophen).

2. Tính chát hóa học

Polime có thể tham gia phản ứng giữ nguyên mạch, phân cắt mạch và khâu mạch.

 

---(Để xem nội dung đầy đủ phần lý thuyết Polime vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ POLIME

► Các ví dụ minh họa ◄

Dạng 1: Tính số mắt xích hoặc xác định cấu tạo mắt xích của polime

Hướng dẫn giải

Khối lượng của một mắt xích trong polime X là : \(\frac{{3500}}{{560}} = 62,5\)

Vậy công thức của mắt xích là –CH₂–CHCl– .

Đáp án A.

Hướng dẫn giải

Mắt xích của tơ capron (nilon-6) và tơ enang (nilon-7) có cấu tạo lần lượt là :

 (–HN–(CH₂)₅–CO–) và  (–HN–(CH₂)₆–CO–).

Số mắt xích trong công thức phân tử của mỗi loại tơ lần lượt là 150 và 170.

Đáp án A.

Hướng dẫn giải

Amilozơ là một thành phân cấu tạo nên tinh bột, amilozơ là polime có mạch không phân nhánh, do nhiều mắt xích a-glucozơ –C₆H₁₀O₅– liên kết với nhau tạo thành.

\({n_{ - {C_6}{H_{10}}{O_5} - }} = \frac{{194,4}}{{1000.162}}\,\,mol\) → Số mắt xích –C₆H₁₀O₅–

\( = \frac{{194,4}}{{1000.162}}\,.6,{02.10^{23}} = {7224.10^{17}}.\)

Đáp án A.

Dạng 2 : Phản ứng clo hóa

Hướng dẫn giải

Đặt a là số mắt xích –CH₂–CHCl– hay –C₂H₃Cl– tham gia phản ứng với một phân tử Cl₂. Do PVC không có liên kết bội, nên chỉ phản ứng thế với Cl₂ :

C_2aH_3aCl_a + Cl₂ → C_2aH_3a-1Cl_a+1 + HCl                 (1)

\(\% Cl = \frac{{35,5(a + 1)}}{{24a + (3a - 1) + 35,5(a + 1)}} = \frac{{66,18}}{{100}} \Rightarrow a = 2.\)

Hoặc có thể tính như sau :  \(\frac{{\% Cl}}{{\% (C,\,\,H)}} = \frac{{35,5(a + 1)}}{{24a + 3a - 1}} = \frac{{66,18}}{{100 - 66,18}} \Rightarrow a = 2\)

Đáp án B.

Dạng 3 : Phản ứng lưu hóa cao su

Hướng dẫn giải

Mắt xích của cao su isopren có cấu tạo là :  –CH₂–C(CH₃) =CH –CH₂–  hay (–C₅H₈–).

Giả sử có n mắt xích cao su isopren tham gia phản ứng lưu hóa cao su thì tạo được một cầu nối đisunfua –S–S–.

Phương trình phản ứng :

C_5nH_8n   +   2S   →   C_5nH_8n-2S₂   +   H₂         (1)

                                  (cao su lưu hóa)  

Theo giả thiết trong cao su lưu hóa lưu huỳnh chiếm 1,714% về khối lượng nên ta có :

\(\frac{{2.32}}{{68n - 2 + 2.32}}.100 = 1,714 \Rightarrow n = 54\)

Đáp án D.

Dạng 4 : Phản ứng cộng

---(Để xem nội dung đầy đủ phần các dạng bài tập Polime vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng ?

A. Polime là hợp chất do nhiều phân tử monome hợp thành.

B. Polime là hợp chất có phân tử khối lớn.

C. Polime là hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ liên kết với nhau tạo nên.

D. Các polime đều được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp.

Câu 2: Chọn khái niệm đúng ?

A. Monome là những phân tử nhỏ tham gia phản ứng tạo ra polime.

B. Monome là một mắt xích trong phân tử polime.

C. Monome là các phân tử tạo nên từng mắt xích của polime.

D. Monome là các hợp chất có 2 nhóm chức hoặc có liên kết bội.

Câu 3: Trong các nhận xét dưới đây, nhận xét nào không đúng ?

A. Các polime không bay hơi.

B. Đa số polime khó hoà tan trong các dung môi thông thường.

C. Các polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

D. Các polime đều bền vững dưới tác dụng của axit, bazơ.

Câu 4: Trong các nhận xét dưới đây, nhận xét nào không đúng ?

A. Một số chất dẻo là polime nguyên chất.

B. Đa số chất dẻo, ngoài thành phần cơ bản là polime còn có các thành phần khác.

C. Một số vật liệu compozit chỉ là polime.

D. Vật liệu compozit chứa polime và các thành phần khác.

Câu 5: Trong các ý kiến dưới đây, ý kiến nào đúng ?

A. Đất sét nhào nước rất dẻo, có thể ép thành gạch, ngói. Vậy đấy sét nhào nước là chất dẻo.

B. Thạch cao nhào nước rất dẻo, có thể nặn thành tượng. Vậy đó là một chất dẻo.

C. Thuỷ tinh hữu cơ (plexiglas) rất cứng và bền với nhiệt. Vậy đó không phải là chất dẻo.

D. Tính dẻo của chất dẻo chỉ thể hiện trong những điều kiện nhất định. Ở các điều kiện khác, chất dẻo có thể không dẻo.

Câu 6: Polime nhiệt dẻo có tính chất là :

A. Hoá dẻo khi đun nóng, hoá rắn khi để nguội.       

B. Bị phân huỷ khi đun nóng.            

C. Trở thành chất lỏng nhớt khi đun nóng, hoá rắn khi để nguội.                 

D. Hoá dẻo khi đun nóng, phân huỷ khi đun nóng mạnh.

Câu 7: Polime nhiệt rắn có tính chất là :

A. Hoá dẻo khi đun nóng, hoá rắn khi để nguội.       

B. Bị phân huỷ khi đun nóng.            

C. Trở thành chất lỏng nhớt khi đun nóng, hoá rắn khi để nguội.                 

D. Hoá dẻo khi đun nóng, phân huỷ khi đun nóng mạnh.

Câu 8: Polime có cấu trúc mạch phân nhánh là :

A. PE.                                     B. Amilopectin.           C. Glicogen.                D. Cả B và C.

Câu 9: Polime có cấu trúc mạng không gian (mạng lưới) là :

A. PE.                                     B. Amilopectin.           C. PVC.                      D. Nhựa bakelit.

Câu 10: Polistiren không tham gia phản ứng nào trong các phản ứng sau ?

A. Đepolime hoá.                                            B. Tác dụng với Cl₂/ánh sáng.

C. Tác dụng với NaOH (dung dịch).              D. Tác dụng với Cl₂ khi có mặt bột sắt.        

Câu 11: Cho các polime : Tơ tằm, nilon-6,6, nilon-6, nilon-7, PPF, PVA, PE. Số chất tác dụng được với dung dịch NaOH khi đun nóng là :

A. 3.                            B. 4.                            C. 5.                            D. 6.

Câu 12: Polime (–CH₂–CHOH–)_n là sản phẩm của phản ứng trùng hợp sau đó thuỷ phân trong môi trường kiềm của monome nào sau đây ?

A. CH₂=CH–COOCH₃.                                 B. CH₃COOCH=CH₂.

C. C₂H₅COOCH₂CH=CH₂.                           D. CH₂=CHCOOCH₂CH=CH₂.

Câu 13: Polime nào tạo thành sau phản ứng khâu mạch ?

A. Cao su Buna.          B. Tơ lapsan.               C. Nhựa rezol.             D. Nhựa rezit.

Câu 14: Trong các phản ứng sau đây : (1) poli(vinyl axetat) + dd NaOH ;  (2) poli peptit + dd KOH ; (3) poli amit + dd HCl ; (4) nhựa phenol fomanđehit + dd NaOH ; (5) cao su Buna-S + dd nước brom ; (6) tinh bột + men rượu ; (7) xenlulozơ + dd HCl ; (8) đun nóng PS ; (9) đun nóng rezol ở 150^oC ; (10) lưu hóa cao su ; (11) PVC + Cl₂ (as, t^o) ; (12) Xenlulozơ + dd HNO₃ đặc, nóng. Có bao nhiêu phản ứng nào là

a. Phản ứng giữ nguyên mạch polime ?

A. 5.                            B. 6.                            C. 7.                            D. 8.

b. Phản ứng cắt mạch polime ?

A. 4.                            B. 5.                            C. 7.                            D. 8.

c. Phản ứng khâu mạch polime ?

A. 2.                            B. 3.                            C. 4.                            D. 5.

Câu 15: Sự kết hợp các phân tử nhỏ (monome) thành các phân tử lớn (polime) có khối lượng bằng tổng khối lượng của các monme hợp thành được gọi là :

A. Sự pepti hoá.          B. Sự trùng hợp.         C. Sự tổng hợp.          D. Sự trùng ngưng.

....

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Chuyên đề polime và vật liệu Polime môn Hóa học 12 năm 2019-2020. Để xem toàn bộ nội dung và đáp án đề thi các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính. 

Hy vọng đề thi này sẽ giúp các em học sinh lớp 12 ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.

>>> Các em có thể làm một số tài liệu khác tại đây :

• Bài tập trắc nghiệm về polime và vật liệu polime
• Lý thuyết và bài tập minh họa ôn tập chuyên đề Polime và vật liệu Polime