Lý thuyết và các dạng bài tập ôn tập chuyên đề Polime và vật liệu Polime môn Hóa học 12 năm 2019-2020

LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP ÔN TẬP 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.     

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        ;     (–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. 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)

(CH₂–CH(OCOCH3))_n       +   nNaOH   →  (CH₂ – CHOH)_n   +  nCH₃COONa

- 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– :

                               

                                     rezol                                              rezit

- 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:   

 

---(Để xem nội dung đầy đủ chi tiết của tài liệu vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

Dạng 7 : Điều chế polime

Ví dụ 21: Cho sơ đồ chuyển hóa: 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 thiên nhiên và hiệu suất của cả quá trình là 50%).

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

Hướng dẫn giải

\(\left\{ \begin{array}{l}
\underbrace {2C{H_4}}_{\frac{{V.80\% ,50\% }}{{22,4}}} \to \,CH \equiv CH \to \,C{H_2} = CHCl\, \to \,\underbrace { - C{H_2} - CHCl - \,\,}_{\frac{{V.80\% ,50\% }}{{22,4.2}} = \frac{{250}}{{62,5}}}\,(PVC)\\

\end{array} \right.\)

Hướng dẫn giải

Hiệu suất toàn bộ quá trình phản ứng điều chế PVC là: 

h = 15%.95%.90%=12,825%.

Sơ đồ rút gọn của quá trình điều chế PVC :

2nCH₄   →   ( CH₂–CHCl) _n

\(\begin{array}{l}
 \Rightarrow {V_{C{H_4}\,\,}} = \frac{{{V_{C{H_4}\,\,phanung}}}}{h} = \frac{{{{2.10}^6}}}{{62,5.12,825\% }}.22,4 = 5,{589.10^6}\,\,l\'i t\\
 \Rightarrow {V_{Khi\,thien\,nhien}} = \frac{{{V_{C{H_4}\,\,}}}}{{95\% }} = \frac{{5,{{589.10}^6}}}{{95\% }} = 5,{883.10^6}\,\,l = 5883\,\,{m^3}
\end{array}\)

1. Da nhân tạo (PVC) được điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ:

\(C{H_4} \to {C_2}{H_2} \to {C_2}{H_3}Cl \to PVC\)

2. Nếu hiệu suất của toàn bộ quá trình điều chế là 20%, muốn điều chế được 1 tấn PVC thì thể tích khí thiên nhiên (chứa 80% metan) ở điều kiện tiêu chuẩn cần dùng là

A. 4450 m³.                   B. 4375 m³.                 C. 4480 m³.                 D. 6875 m³.

3. Người ta điều chế PVC theo chuyển hoá sau:

\({C_2}{H_4} \to {C_2}{H_4}Cl \to {C_2}{H_3}Cl \to PVC\)

4. Thể tích etilen (đktc) cần dùng để điều chế được 93,75 kg PVC là (cho hiệu suất của từng phản ứng đều bằng 90%):

A. 30,24 m³.                  B. 37,33 m³.                C. 33,6 m³.                  D. 46,09 m³.

5. Cho sơ đồ chuyển hoá :

\(C{H_4} \to {C_2}{H_2} \to {C_2}{H_3}CN \to T\^o \,\,olon\)

6. Để tổng hợp được 265 kg tơ olon theo sơ đồ trên thì cần V m³ khí thiên nhiên (ở đktc). Giá trị của V là (trong khí thiên nhiên metan chiếm 95% và hiệu suất phản ứng là 80%) :

A. 185,66.                       B. 420.                       C. 385,7.                  D. 294,74.

7. Để điều chế cao su Buna người ta có thể thực hiện theo các sơ đồ biến hóa sau :

\({C_2}{H_6} \to {C_2}{H_4} \to {C_2}{H_5}OH \to C{H_2}CH = CHC{H_2} \to Cao\,\,su\,\,Bun{\rm{a}}\)

8. Tính khối lượng etan cần lấy để có thể điều chế được 5,4 kg cao su Buna theo sơ đồ trên ?

A. 46,875 kg.                 B. 62,50 kg.                C. 15,625 kg.              D. 31,25 kg.

9. Từ glucozơ điều chế cao su Buna theo sơ đồ sau đây :

\(Glucozo \to Ancol\,\,etylic \to Buta - 1,3 - dien \to Cao\,\,su\,\,Buna\)

Hiệu suất của quá trình điều chế là 75%, muốn thu được 32,4 kg cao su thì khối lượng glucozơ cần dùng là :

A. 81 kg.                        B. 108 kg.                  C. 144 kg.                   D. 96 kg.

10. Người ta có thể điều chế cao su Buna từ gỗ theo sơ đồ sau :

\(Xelulozo \to Glucozo \to Ancol\,\,etylic \to Buta - 1,3 - dien \to Cao\,\,su\,\,Buna\)

Khối lượng xenlulozơ cần để sản xuất 1 tấn cao su Buna là :

A. 5,806 tấn.                  B. 25,625 tấn. C. 37,875 tấn.            D. 29,762 tấn.

11. Thể tích khí dầu mỏ chứa 80% metan (đktc) để điều chế 810 kg cao su Buna với hiệu suất toàn bộ quá trình 75% là :

A. 1344 m³.                     B.  1792 m³.            C. 2240 m³.                   D. 2142 m³.

....

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Lý thuyết và các dạng bài tập ôn tập 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