Đáp án Hóa học 12 cánh diều Bài 8: Đại Cương Về Polymer

BÀI 8: ĐẠI CƯƠNG VỀ POLYMER

MỞ ĐẦU

1. a) Em hãy cho biết trong gia đình có những vật dụng nào được làm bằng vật liệu polymer.
2. b) Polymer là gì? Chúng có tính chất, ứng dụng gì và được điều chế như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Những vật dụng trong gia đình được làm từ vật liệu polymer: lốp xe, tiền mặt, ống nhựa, áo mưa, găng tay cách điện...
2. b) - Polymer là những hợp chất có phân tử khối lớn do nhiều đơn vị nhỏ hay còn gọi là mắt xích liên kết với nhau tạo nên.

- Tính chất: là chất rắn, không nóng chảy hoặc nóng chảy ở một khoảng nhiệt độ khá rộng. Hầu hết polymer không tan trong nước, một số tan được trong dung môi hữu cơ. Nhiều polymer có tính dẻo; một số polymer có tính đàn hồi; một số polymer khác thường dai, bền và dễ kéo sợi. Nhiều polymer không dẫn điện nhưng có một số polymer có tính bán dẫn. Polymer có thể tham gia phản ứng cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mach.

- Polymer được điều chế từ phản ứng trùng ngưng.

I. KHÁI NIỆM VÀ DANH PHÁP

Câu hỏi 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các monomer tạo ra polymer trong Bảng 8.1.

Hướng dẫn chi tiết:

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Luyện tập 1: Hãy nêu tên của một số polymer:

1. a) Thuộc loại chất nhiệt dẻo và chất nhiệt rắn.
2. b) Có tính dẻo.
3. c) Có tính đàn hồi.
4. d) Kéo được thành sợi.
5. e) Cách điện.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Polymer thuộc loại chất nhiệt dẻo và chất nhiệt rắn: PE, PP, PVC, PPF.
2. b) Polymer có tính dẻo: PE, PVC.
3. c) Polymer có tính đàn hồi: Polyisoprene.
4. d) Polymer kéo được thành sợi: Capron, nylon-6,6.
5. e) Polymer có tính cách điện: PE, PVC, PPF.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Câu hỏi 2: Nhận xét sự biến đổi mạch polymer trong các Ví dụ 4, 5 và 6.

Hướng dẫn chi tiết:

- Ở Ví dụ 4: mạch polymer không đổi, nhóm –COOCH₃ bị thay thế bởi nhóm –OH.

- Ở Ví dụ 5: mạch polymer không đổi, nhóm –Cl được gắn thêm vào từng phần tử trong mạch.

- Ở Ví dụ 6: mạch polymer thay đổi, polymer cắt thành từng monomer do phản ứng thủy phân.

Luyện tập 2: Viết phương trình hóa học của các phản ứng:

1. a) Thủy phân poly(vinyl chloride) trong môi trường kiềm.
2. b) Phản ứng thủy phân capron trong môi trường kiềm.

Hãy cho biết phản ứng nào trong các phản ứng trên thuộc loại giữ nguyên mạch, phân cắt mạch và tăng mạch polymer.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Phản ứng thủy phân poly(vinyl chloride) trong môi trường kiềm:

(-H₂C-CH(Cl)-)_n + nNaOH  nNaCl + (-H₂C-CH(OH)-)_n

Phản ứng này thuộc loại phản ứng giữ nguyên mạch.

1. b) Phản ứng thủy phân capron trong môi trường kiềm:

(-NH[CH₂]₅CO-)_n + nNaOH  nH₂O + nH₂N[CH₂]₅COONa.

Phản ứng này thuộc loại phân cắt mạch polymer.

Luyện tập 3: Vì sao polymer khâu mạch lại khó nóng chảy, khó hòa tan hơn polymer chưa khâu mạch?

Hướng dẫn chi tiết:

Polymer khâu mạch lại khó nóng chảy, khó hòa tan hơn polymer chưa khâu mạch vì polymer khâu mạch khiến cho mạch polymer tăng lên, dẫn đến tăng khối lượng của toàn mạch.

IV. ĐIỀU CHẾ

Câu hỏi 3: Monomer tham gia phản ứng trùng hợp và trùng ngưng có đặc điểm gì về cấu tạo phân tử?

Hướng dẫn chi tiết:

Phân tử monomer tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội hoặc mạch vòng như caprolactam,... Còn phân tử monomer tham gia phản ứng chứa ít nhất hai nhóm có khả năng phản ứng để tạo polymer

Câu hỏi 4: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp ethylene, methyl acetate, vinyl chloride và styrene. Gọi tên các polymer tạo thành.

Hướng dẫn chi tiết:

- Trùng hợp ethylene:

nCH₂=CH₂  (-CH₂-CH₂-)_n

Polyethylene.

- Trùng hợp methyl acrylate:

Poly(methyl acrylate).

- Trùng hợp vinyl chloride:

nCH₂=CH-Cl  (-CH₂-CH(Cl)-)_n

Poly(vinyl chloride)

- Trùng hợp styrene:

nCH₂=CH-C₆H₅  (-CH₂-CH(C₆H₅)-)_n

Polystyrene

Luyện tập 4: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng ngưng tổng hợp nylon-6,6 từ các monomer tương ứng.

Hướng dẫn chi tiết:

PTHH:

nNH₂[CH₂]₆NH₂ + nHOOC[CH₂]₄COOH  (-NH[CH₂]₆NHCO[CH₂]₄CO-)n + 2nH₂O.

BÀI TẬP

Bài 1: Viết các phương trình hóa học của phản ứng polymer hóa các monomer sau:

2. a) CH₃CH=CH₂.
3. b) CH₂=CClCH=CH₂.
4. c) CH₂=C(CH₃)CH=CH₂.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) nCH₃-CH=CH₂ (-CH(CH₃)CH₂-)_n
2. b) nCH₂=CClCH=CH₂ (-CH₂-CCl=CH-CH₂-)_n
3. c) CH₂=C(CH₃)CH=CH₂(-CH₂-C(CH₃)=CH-CH₂-)_n

Bài 2: Cho biết các monomer dùng để điều chế các polymer sau:

Viết phương trình hóa học của từng phản ứng tạo polymer.

Hướng dẫn chi tiết:

Monomer tương ứng của từng phản ứng:

5. a) CH₂=CH–C₆H₅.
6. b) H₂N–[CH₂]₅–COOH.

Bài 3: Polymer A trong suốt, được dùng làm hộp đựng thực phẩm, đồ chơi trẻ em, vỏ đĩa CD, DVD,... Trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, polymer A được điều chế theo sơ đồ:

Từ 100 kg benzene và 32 m³ ethylene (ở 25^oC, 1 bar), với hiệu suất mỗi quá trình (1), (2), (3) lần lượt là 60%, 55% và 60%, hãy tính khối lượng polymer A thu được.

Hướng dẫn chi tiết:

Ta có: ,

Hiệu suất của toàn bộ quá trình là:

H = 60%.55%.60% = 19,8%.

Ta thấy  nên được tính theo  

 .