Lý thuyết và bài tập minh họa ôn tập chuyên đề Polime và vật liệu Polime

CHUYÊN ĐỀ 4 : 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.

A → (-A-)_n                       

n:  là hệ số polime hóa hay độ polime hóa.

A: gọi là monome.

2 . Phân loại  

● Theo nguồn gốc

Polime thiên nhiên	Polime tổng hợp	Polime nhân tạo hay bán tổng hợp
Có nguồn gốc từ thiên nhiên: cao su, xelulozơ, Protein...	Do con người tổng hợp nên:  polietilen, nhựa phenol-fomanđehit	Do chế hóa một phần polime thiên nhiên:  xenlulozơ trinitrat, tơ visco,...

● Theo cách tổng hợp

Polime trùng hợp	Polime  trùng ngưng:
Tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp:   (–CH2–CH2–)n  và   (–CH2–CHCl–)n	Tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng (–HN–[CH2]6–NH–CO–[CH2]4–CO–)n

● Theo cấu trúc

Polime có mạch không phân nhánh	Polime có mạch nhánh	Polime có cấu trúc mạng không gian
(PVC, PE, PS, cao su, xenlulozơ,...)	(amilopectin, glicogen),	(rezit, cao su lưu hóa).

●​ Theo ứng dụng

Chất dẻo	Tơ	Cao su	Keo dán
Polietilen (PE) Poli(vinyl clorua) (PVC) Poli(metyl metacrylat)	Tơ nilon-6,6 Tơ lapsan Tơ nitron (hay olon)	Cao su buna Cao su isopren	Keo dán epoxi Keo dán ure - fomanđehit

3. Danh pháp  

- Tên các polime thường được gọi theo công thức: Poli +  tên monome.

Ví dụ :  (–CH₂–CH₂–)_n  là polietilen

(–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  :  poli(vinyl clorua)     

(–CH₂–CH=CH–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–)_n :     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. 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 chất hóa học

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

a. Phản ứng giữ nguyên mạch

- Các nhóm thế đính vào mạch polime có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polime.

Ví dụ : Poli(vinyl axetat) bị thủy phân cho poli(vinyl ancol)

- Những polime có liên kết đôi trong mạch có thể tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi mà không làm thay đổi mạch polime.

Ví dụ : Cao su tác dụng với HCl cho cao su hiđroclo hóa                                   

b. Phản ứng phân cắt mạch polime

- Tinh bột, xelulozơ, protein, nilon,...bị thủy phân cách mạch trong môi trường axit, polistiren bị nhiệt phân cho stiren, caosu thiên nhiên bị nhiệt phân cho isopren,...

Ví dụ:  (–NH–[CH₂]₅–CO–)_n  +   nH₂O  →   nH₂N–[CH₂]₅–COOH       

- Polime trùng hợp bị nhiệt phân hay quang phân thành các đoạn nhỏ và cuối cùng là monome ban đầu, gọi là phản ứng giải trùng hợp hay đepolime hóa.           

c. Phản ứng khâu  mạch polime

- Khi hấp nóng cao su thô với lưu huỳnh thì thu được cao su lưu hóa. Ở cao su lưu hóa, các mạch polime được nối với nhau bởi các cầu nối –S–S–. Khi đun nóng nhựa rezol thu được nhựa rezit, trong đó các mạch polime được khâu với nhau bởi các nhóm –CH₂– :

- Polime khâu mạch có cấu trúc mạng không gian do đó trở nên khó nóng chảy, khó tan và bền hơn so với polime chưa khâu mạch.

IV. ĐIỀU CHẾ

Có thể điều chế polime bằng phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng.

1. Phản ứng trùng hợp

- Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome), giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử rất lớn (polime).

- Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng hợp cần có ít nhất 1 trong 2 yếu tố sau:

- Trong phân tử phải có liên kết bội (như CH₂=CH₂, CH₂=CHC₆H₅, CH₂=CH–CH=CH₂)

- Vòng kém bền hoặc chứa liên kết CO-NH

- Ngoài phản ứng trùng hợp từ chỉ của một loại monome còn có phản ứng đồng trùng hợp của một hỗn hợp monome gọi là phản ứng đồng trùng hợp.

2. Phản ứng trùng ngưng

- Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome)thành phân tử rất lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (như H2O,...)

- Điều kiện cần để có phản ứng trùng ngưng : Các monome tham gia phản ứng trùng ngưng phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo được liên kết với nhau.

Ví dụ: HOCH₂CH₂OH và HOOCC₆H₄COOH ; H₂N[CH₂]₆NH₂ và HOOC[CH₂]₅COOH ; H₂N[CH₂]₅COOH ;….

- Phản ứng trùng ngưng được chia thành 2 loại

VẬT LIỆU POLIME

A. LÝ TUYẾT

I. CHẤT DẺO

1. Khái niệm

- Tính dẻo là tính khi 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.

- Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo.

2. Một số polime dùng làm chất dẻo

Phản ứng trùng hợp

a. Polietilen (PE)

b. Poli(vinyl clorua) (PVC)

PVC là chất vô định hình, cách điện tốt, bền với axit, dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả,..

c. Poli stiren (Nhựa PS)

d. Nhựa PMM (thuỷ tinh hữu cơ - plexiglas) Poli(metyl metacrylat) 

Poli(metyl metacrylat) được điều chế từ metyl metacrylat               

e. Nhựa PVA

Thuỷ phân PVA trong môi trường kiềm thu được poli vinylic

Phản ứng trùng ngưng

f. Nhựa PPF

Poli(phenol - fomanđehit) (PPF) có 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit.

- Nhựa novolac: Nếu dư phenol và xúc tác axit.

- Nhựa rezol: Nếu dư fomanđehit và xúc tác bazơ.

- Nhựa rezit (nhựa bakelít): Nhựa rezol nóng chảy (150^oC) và để nguội thu được nhựa có cấu trúc mạng lưới không gian.

3. 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.

- Các chất nền có thể là nhựa nhiệt dẻo hay nhựa nhiệt rắn.

- Chất độn có thể là chất sợi (bông, đay, sợi poliamit, amiăng, sợi thủy tinh,...) hoặc chất bột (silicat, bột nhẹ (CaCO₃), bột “tan” (3MgO.4SiO₂.2H₂O)),...

II. TƠ

1. Khái niệm

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

Trong tơ, những phân tử polime có mạch không phân nhánh xếp song song với nhau. Polime đó phải rắn, tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường, mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.

2. Phân loại

Tơ được chia làm 2 loại :

a. Tơ thiên nhiên (sẵn có trong thiên nhiên) như bông, len, tơ tằm.

b. Tơ hóa học (chế tạo bằng phương pháp hóa học): được chia làm 2 nhóm 

- Tơ tổng hợp (chế tạo từ các polime tổng hợp) như các tơ poliamit (nilon, capron), tơ vinylic (vinilon).

- Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo (xuất phát từ polime thiên nhiên nhưng được chế biến thêm bằng phương pháp hóa học) như tớ visco, tơ xenlulozơ axetat,...

3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp          

a. Tơ capron (nilon-6) thuộc tơ poli amit

b.Tơ enang (nilon-7) thuộc tơ poli amit

c. Tơ nilon-6,6: thuộc tơ poli amit

d. Tơ clorin

e. Tơ dacron (lapsan) thuộc tơ poli este

f. Tơ nitron (hay olon, poliacrilonitrin, poli vinyl xianua)                     

III. CAO SU

1. Khái niệm

- 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.

- Có hai loại cao su : Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.

2. Cao su thiên nhiên 

Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cây cao su.

a. Tính chất và ứng dụng

- Cao su thiên nhiên có tính chất đàn hồi, không đẫn nhiệt và điện, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol,...nhưng tan trong xăng và benzen.

- Do có liên kết đôi trong phân tử polime, cao su thiên nhiên có thể tham gia các phản ứng cộng H₂, HCl, Cl₂,... và đặc biệt có tác dụng với lưu huỳnh cho cao su lưu hóa. Cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dung mối hữu cơ hơn cao su không lưu hóa.

- Bản chất của quá trình lưu hóa (đun nóng ở 150^oC hỗn hợp cao su và lưu huỳnh với tỉ lệ khoảng 97 : 3 về khối lượng) là tạo cầu nối đi sunfua –S–S– giữa các mạch phân tử cao su làm cho chúng trở thành mạng không gian.

- Cao su có tính đàn hồi vì mạch phân tử có cấu hình cis, có độ gấp khúc lớn. Bình thường, các mạch phân tử này xoắn lại hoặc cuộn tròn vô trật tự. Khi bị kéo căng, các mạch phân tử cao su duỗi ra hơn theo chiều kéo. Khi buông ra các mạch phân tử lại trở về hình dạng ban đầu.

3. Các loại cao su

a. Cao su buna

b. Cao su buna – S

c. Cao su buna – N

d. Cao su isopren      

e.  Cao su clopren

f..  Cao su flopren

III. KEO DÁN

1. Khái niệm

- Keo dán (keo dán tổng hợp hoặc keo dán tự nhiên) là loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

- Bản chất của keo dán là có thể tạo ra màng hết sức mỏng, bền vững (kết dính nội) và bám chắc vào hai mảnh vật liệu được dán (kết dính ngoại).

2. Phân loại 

a.  Theo bản chất hóa học: có keo dán hữu cơ như hồ tinh bột, keo epoxi,... và keo dán vô cơ như thủy tinh lỏng, matit vô cơ (hỗn hợp dẻo của thủy tinh lỏng với các oxit kim loại như ZnO, MnO, Sb₂O₃,...)

b. Theo dạng keo: có keo lỏng (như dung dịch hồ tinh bột trong nước nóng, dung dịch cao su trong xăng,...), keo nhựa dẻo (như matit vô cơ, matit hữu cơ, bitum,...) và keo dán dạng bột hay bản mỏng (chảy ra ở nhiệt độ thích hợp và gắn kết hai mảnh vật liệu lại khi để nguội).

3. Một số loại keo dán tổng hợp thông dụng 

a. Keo dán epoxi

- Keo dán epoxi gồm 2 hợp phần :

- Hợp phần chính là hợp chất hữu cơ chứa 2 nhóm epoxi ở hai đầu.

- Hợp phần thứ hai gọi là chất đóng rắn, thường là các “tri amin” như :   H₂NCH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂.

- Khi cần dán mới trộn 2 thành phần trên với nhau. Các nhóm amin sẽ phản ứng với các nhóm epoxi tạo ra polime  mạng không gian bền chắc gắn kết 2 vật cần dán lại.

- Keo dán epoxi dùng để dán các vật liệu kim loại, gỗ thủy tinh, chất dẻo trong các ngành sản xuất ôtô, máy bay, xây đựng và trong đời sống hàng ngày.

b. Keo dán ure - fomanđehit

- Keo dán ure - fomanđehit được sản xuất từ poli(ure - fomanđehit). Poli(ure - fomanđehit) được điều chế từ ure và fomanđehit trong môi trường axit.

- Khi dùng, phải thêm chất đóng rắn như axit oxalic HOOC–COOH, axit lactic CH₃CH(OH)COOH,... để tạo polime mạng không gian, rắn lại, bền với dầu mỡ và một số dung môi thông dụng. Keo ure - fomanđehit  dùng để dán các vật liệu bằng gỗ, chất dẻo.

 

---(Để theo dõi đầy đủ nội dung vui lòng xem online hoặc tải về máy)---

 

TRẮC NGHIỆM

1. Mức độ nhận biết

Câu 1: Một loại polime rất bền với nhiệt và axit, được tráng lên "chảo chống dính" là polime có tên gọi nào sau đây?

A. Plexiglas – poli(metyl metacrylat).        B. Poli(phenol – fomanđehit) (PPF).

C. Teflon – poli(tetrafloetilen).                  D. Poli(vinyl clorua) (nhựa PVC).

Câu 2: Polime nào sau đây không phải là thành phần chính của chất dẻo

A. Poliacrilonitrin.              B. Polistiren.               C. Poli(metyl metacrylat).       D. Polietilen.

Câu 3: Tơ nitron (tơ olon) có thành phần hóa học gồm các nguyên tố là

A. C, H, N.                         B. C, H, N, O.             C. C, H.                                 D. C, H, Cl.

Câu 4: Chất có thể trùng hợp tạo ra polime là

A. CH₃OH.                        B. CH₃COOH.              C. HCOOCH₃.                       D. CH₂=CH-COOH

Câu 5: 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 6: Chất nào sau đây có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp?

A. CH₃–CH₂–CH₃.        B. CH₂=CH–CN.          C. CH₃–CH₃.                 D. CH₃–CH₂–OH.

Câu 7: Trong các chất sau : etan, propen, benzen, glyxin, stiren. Chất nào cho được phản ứng trùng hợp để tạo ra được polime ?

A. stiren, propen.                                        B. propen, benzen.     

C. propen, benzen, glyxin, stiren.              D. glyxin.

Câu 8: Cho dãy các chất: CH₂=CHCl, CH₂=CH₂, CH₂=CH-CH=CH₂, H₂NCH₂COOH. Số chất trong dãy có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là

A. 3.                       B. 1.                            C. 4.                                        D. 2.

Câu 9: Cho các chất sau: caprolactam, phenol, stiren, toluen, metyl metacrylat, isopren. Số chất có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp là

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

Câu 10: Polietilen là sản phẩm của phản ứng trùng hợp

A. CH₂=CH-Cl.     B. CH₂=CH₂.              C. CH₂=CH-CH=CH₂.           D. CH₂=CH-CH₃.

Câu 11: Chất nào sau đây trùng hợp tạo thành PVC?

A. CH₂=CHCl.       B. CH₂=CH₂.              C. CHCl=CHCl.         D. CH≡CH.

Câu 12: Poli(vinyl clorua) (PVC) điều chế từ vinyl clorua bằng phản ứng

A. trao đổi.

B. trùng hợp.              

C. trùng ngưng.         

D. oxi hoá-khử.

Câu 13: Trùng hợp hiđrocacbon nào sau đây tạo ra polime dùng để sản xuất cao su buna?

A. Penta-1,3-đien. 

B. Buta-1,3-đien.       

C. 2-metylbuta-1,3-đien.        

D. But-2-en.

Câu 14: Polime X là chất rắn trong suốt, có khả năng cho ánh sáng truyền qua tốt nên được dùng chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas. Tên gọi của X là

A. poliacrilonitrin.              B. poli(metyl metacrylat).       C. poli(vinyl clorua).               D. polietilen.

Câu 15: Chất  nào không phải là polime :

A. Lipit.                  B. Xenlulozơ.              C. Amilozơ.                D. Thủy tinh hữu cơ .     

Câu 16: Trong các polime sau có bao nhiêu chất là thành phần chính của chất dẻo : thuỷ tinh hữu cơ, nilon-6,6, cao su Buna, PVC, tơ capron, nhựa phenolfomanđehit, PE ?

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

Câu 17: Dãy nào sau đây gồm các polime dùng làm chất dẻo?

polietilen; poli(vinyl clorua); poli(metyl metacrylat).

A. nilon-6; xenlulozơ triaxetat; poli(phenol-fomanđehit).

B. polibuta-1,3-đien; poli(vinyl clorua); poli(metyl metacrylat).

C. poli stiren; nilon-6,6; polietilen.

D. Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là

A. tơ nilon-6,6.         B. tơ tằm.                             C. tơ visco.                    D. tơ capron.

Câu 18: Tơ nào dưới đây thuộc loại tơ nhân tạo ?

A. Tơ nilon-6,6.        B. Tơ axetat.                        C. Tơ capron.                 D. Tơ tằm.

Câu 19: Tơ nào sau đây thuộc loại tơ bán tổng hợp (tơ nhận tạo)?

A. Bông.                 B. Tơ Nilon-6.             C. Tơ tằm.                   D. Tơ Visco.

Câu 20: Các polime thuộc loại tơ nhân tạo là      

A. tơ visco và tơ xenlulozơ axetat.     

B. tơ tằm và tơ vinilon.

C. tơ visco và tơ nilon-6,6.                 

D. tơ nilon-6,6 và tơ capron.

Câu 21: Trong số các loại tơ sau: Tơ lapsan, tơ tằm, tơ visco, tơ nilon-6,6, tơ axetat, tơ capron, tơ enang. Có bao nhiêu chất  thuộc loại tơ nhân tạo?

A. 1.                                   B. 2.                            C. 3.                            D. 4 .

Câu 22: Trong số các polime sau đây: tơ tằm, sợi bông, len lông cừu, tơ visco, tơ nilon-6, tơ axetat, tơ nitron, thì những polime có nguồn gốc từ xenlulozơ là

A. tơ tằm, sợi bông, tơ nitron.                   B. sợi bông, tơ visco, tơ axetat.

C. sợi bông, tơ visco, tơ nilon-6.               D. tơ visco, tơ nilon-6, tơ axetat.

Câu 23: Trong các polime: tơ tằm, sợi bông, tơ visco, tơ nilon-6, tơ nitron, những polime có nguồn gốc từ xenlulozơ là

A. tơ visco và tơ nilon-6.                           B. sợi bông và tơ visco.

C. tơ tằm, sợi bông và tơ nitron.               D. sợi bông, tơ visco và tơ nilon-6.

Câu 24: Cho các polime sau đây : (1) tơ tằm; (2) sợi bông; (3) sợi đay; (4) tơ enang; (5) tơ visco; (6) nilon-6,6; (7) tơ axetat. Loại tơ có nguồn gốc xenlulozơ là :

A. (2), (3), (5), (7).             B. (5), (6), (7).             C. (1), (2), (6).             D. (2), (3), (6).

Câu 25: Loại chất nào sau đây không phải là polime tổng hợp:

A. teflon.                           B. tơ tằm.                   C. tơ nilon.                   D. tơ capron.               

Câu 26: Cho các chất sau :

(1) CH₃CH(NH₂)COOH                                                  (2) CH₂=CH₂

(3) HOCH₂COOH                                                           (4) HCHO và C₆H₅OH     

(5) HOCH₂CH₂OH và p-C₆H₄(COOH)₂                         (6) H₂N[CH₂]₆NH₂ và HOOC[CH₂]₄COOH

Các trường hợp có thể tham gia phản ứng trùng ngưng là

A. (1), (3), (4), (5), (6).                         B. (1), (6).

C. (1), (3), (5), (6).                               D. (1), (2), (3), (4), (5), (6).

Câu 27: Polime nào sau đây trong thành phần chứa nguyên tố nitơ?

A. Nilon-6,6.                  B. Polibutađien.                      C. Polietilen.                  D. Poli(vinyl clorua).

Câu 28: Hãy cho biết loại polime nào sau đây có cấu trúc mạch phân nhánh?

A. cao su lưu hóa.        B. poli (metyl metacrylat).        C. xenlulozơ.                 D. amilopectin.

Câu 29: Khi đốt cháy polime X chỉ thu được khí CO₂ và hơi nước với tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 1. X là polime nào dưới đây ?

A. Polivinyl clorua (PVC).

B. Polipropilen.                      

C. Tinh bột.                            

D. Polistiren (PS).

Câu 30: Tơ nilon – 6,6 là:

A. Polieste của axit ađipic và etylen glicol.                     B. Hexaclo xiclohexan.

C. Poliamit của axit ađipic và hexametylenđiamin.         D. Poliamit của ε - aminocaproic.

 

 ---(Để xem nội dung chi tiết từ câu 31 đến câu 111 vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Lý thuyết và bài tập minh họa ôn tập chuyên đề Polime và vật liệu Polime. 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