Đáp án Hoá học 12 chân trời sáng tạo Bài 10: Chất dẻo và vật liệu Composite

BÀI 10. CHẤT DẺO VÀ VẬT LIỆU COMPOSITE

MỞ ĐẦU

Chất dẻo đầu tiên là poly(vinyl chloride), được phát triển vào năm 1838. Tiếp theo đó là các chất dẻo sản xuất từ polystyrene vào năm 1839,... Nhưng cho đến khi nhà khoa học người Mỹ, Leo Baekeland khám phá ra poly(phenol formadehyde) vào năm 1907 thì chất dẻo mới phát triển mạnh mẽ.

Chất dẻo là gì? Chúng có thành phần và các tính chất cơ lí gì?

Hướng dẫn chi tiết:

- Chất dẻo là vật liệu polymer có tính dẻo.

- Thành phần gồm polymer là thành phần chính, chất hóa dẻo và chất độn.

- Tính chất cơ lí: có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài mà vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

1. CHẤT DẺO

Thảo luận 1: Hệ thống ống dẫn và thoát nước sinh hoạt chủ yếu làm từ chất dẻo PVC (Hình 10.1). Hãy cho biết ưu điểm và nhược điểm của vật liệu này.

Hướng dẫn chi tiết:

- Ưu điểm: cách điện tốt, bền với acid, giá thành rẻ.

- Nhược điểm: cứng, kém ổn định và khó gia công.

Luyện tập: Viết phản ứng điều chế PE, PP, PVC từ các monomer tương ứng.

Hướng dẫn chi tiết:

Phương trình hóa học:

PE: nCH₂=CH₂  (-CH₂-CH₂-)_n.

PP: nCH₂=CHCH₃  (-CH₂-CH(CH₃)-)_n.

PVC: nCH₂=CH-Cl    (-CH₂-CH(Cl)-)_n.

2. VẬT LIỆU COMPOSITE

Luyện tập: Nêu ưu điểm của vật liệu composite so với vật liệu polymer ban đầu.

Hướng dẫn chi tiết:

Ưu điểm của vật liệu composite có tính chất vượt trội hơn so với vật liệu polymer ban đầu.

3. SỬ DỤNG CHẤT DẺO VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

Thảo luận 2: Nêu các vật dụng bằng chất dẻo thường được sử dụng hàng ngày mà có thể tái chế.

Hướng dẫn chi tiết:

Các vật dụng bằng chất dẻo sử dụng hàng ngày mà có thể tái chế: túi, bao bì nhựa, hộp đựng thực phẩm, đồ chơi, bình đựng nước,...

Thảo luận 3: Để hạn chế sử dụng túi nylon làm bằng chất dẻo, em có thể dùng biện pháp nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Để hạn chế sử dụng túi nylon làm bằng chất dẻo, em có thể dùng biện pháp:

- Khi đi chợ thay vì sử dụng túi nulon thì ta có thể sử dụng túi vải tái sử dụng.

- Chọn các sản phẩm được đóng gói trong vật liệu thân thiện với môi trường giúp giảm thiểu túi nylon.

- Tuyên truyền và giáo dục để mọi người biết được tác hại to lớn của việc sử dụng túi nylon.

Vận dụng: Thuật ngữ 3R bao gồm Reduce (tiết giảm), Reused (tái sử dụng) và Recyle (tái chế) nhằm hạn chế rác thải (trong đó chủ yếu là các vật liệu polymer) đã xuất hiện và thực hiện từ lâu trên thế giới. Những năm gần đây, ở Việt Nam khẩu hiệu này cũng đã được tuyên truyền và áp dụng. Tuy nhiên, khâu tái chế rác vẫn còn rất hạn chế. Hãy nêu những hạn chế trong quá trình tái chế rác thải ở địa phương em.

Hướng dẫn chi tiết:

Những hạn chế trong quá trình tái chế rác thải ở địa phương em:

- Hệ thống tái chế được xây dựng và phát triển để đáp ứng nhu cầu.

- Phần lớn mọi người vẫn chưa nhận thức đầy đủ về ý nghĩa và lợi ích của việc tái chế rác thải.

BÀI TẬP

Bài 1: Hãy nêu một số biện pháp tránh lạm dụng chất dẻo trong cuộc sống thường ngày.

Hướng dẫn chi tiết:

- Hạn chế chất dẻo ra môi trường. Sử dụng đồ dùng bền và có thể dùng được nhiều lần.

- Sử dụng đồ dùng làm bằng chất dẻo nhiều lần và thiết kế để tận dụng chúng cho mục đích phù hợp khác.

- Phân loại, thu thập và tái chế chất dẻo góp phần quan trọng bảo vệ môi trường.

Bài 2: Các polymer thiên nhiên như tinh bột, cellulose có khả năng phân hủy sinh học rất tốt. Hơn nữa, chúng được xem là các vật liệu xanh, có thể tái tạo. Hãy tìm hiểu và liệt kê một số vật dụng được làm từ loại polymer này.

Hướng dẫn chi tiết:

Một số vật dụng làm từ loại polymer này là: bàn ghế, giường, tủ, giấy, sách, vở,...

Bài 3: Trong công nghiệp, PVC dùng làm chất dẻo được sản xuất từ ethylene với hiệu suất giả định cho từng bước theo sơ đồ sau:

C₂H₄  C₂H₄Cl₂  CH₂=CHCl  PVC

Cần bao nhiêu tấn ethylene để sản xuất 1 tấn PVC theo sơ đồ hiệu suất trên?

Hướng dẫn chi tiết:

Hiệu suất của quá trình phản ứng là:

H = 85%.68%.79% = 45,662%

 mol =

Số tấn ethylene để sản xuất 1 tấn PVC là:

 tấn.

t dụng bằng xốp như cốc, đĩa, hộp đựng thức ăn. Ưu điểm của PS là dễ tái chế, do đó giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm môi trường. Hợp chất polymer có tính chất gì? Phương pháp nào dùng để tổng hợp một số polymer thường gặp.

Hướng dẫn chi tiết:

- Tính chất vật lí:

+ Là chất rắn ở điều kiện thường, không tan trong nước.

+ Một số polymer có tính đàn hồi, một số polymer có tính cách điện, cách nhiệt, một số polymer dai và bền.

- Tính chất hóa học:

+ Phản ứng cắt mạch polymer.

+ Phản ứng giữ nguyên mạch polymer.

+ Phản ứng tăng mạch polymer.

- Phương pháp dùng để tổng hợp một số polymer thường gặp là phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng.

1. CÔNG THỨC CẤU TẠO VÀ TÊN GỌI CỦA MỘT SỐ POLYMER

Thảo luận 1: Từ Ví dụ 1, cho biết đặc điểm cấu tạo giống nhau của các polymer.

Hướng dẫn chi tiết:

Polymer là hợp chất hữu cơ có phân tử khối lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau tạo nên.

Luyện tập: Liệt kê một số vận dụng thường ngày được làm từ polymer.

Hướng dẫn chi tiết:

Các vận dụng thường ngày làm từ polymer: cốc, đĩa, hộp đựng thức ăn,..

Thảo luận 2: Cho biết công thức cấu tạo của monomer tương ứng với polymer trong Hình 9.1.

Hướng dẫn chi tiết:

Thảo luận 3: Từ Ví dụ 1 và Hình 9.1 cho biết cách gọi tên polymer.

Hướng dẫn chi tiết:

Cách gọi tên: poly + tên monomer tương ứng (một số polymer có tên gọi riêng).

Vận dụng: Thủdy tinh hữu cơ còn được gọi là thủy tính plexiglass hoặc thủy tinh acrylic. Đây là một polymer có tên là poly(methyl methacrylate) được điều chế từ methyl methacrylate (CH₂=C(CH₃)COOCH₃). Hãy viết công thức cấu tạo của thủy tinh hữu cơ và tìm hiểu một số ứng dụng của loại polymer này.

Hướng dẫn chi tiết:

- CTCT của thủy tinh hữu cơ:

- Ứng dụng của thủy tinh hữu cơ:

+ Dùng làm các đồ gia dụng trong gia đình như: ly, bình hoa, đĩa, chén,...

+ Dùng để làm kính các phi cơ và ô tô.

+ Dùng làm xương giả trong y khoa.

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Luyện tập: Nêu vật dụng làm bằng vật liệu polymer có tính đàn hồi, vật dụng làm bằng polymer có tính cách điện, các nhiệt được sử dụng trong gia đình em.

Hướng dẫn chi tiết:

- Vật liệu polymer có tính đàn hồi: quả bóng, dây dàn guitar.

- Vật liệu polymer có tính cách điện, các nhiệt: vỏ bọc dây điện, bàn phím, ốp lưng điện thoại, hộp đựng cơm, thực phẩm,...

3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Thảo luận 4: Trong Ví dụ 2, liên kết nào trong phân tử polymer bị phá vỡ? Mạch polymer bị biến đổi như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Trong Ví dụ 2, liên kết mắt xích trong phân tử polymer bị phá vỡ. Mạch polymer bị phân hủy thành mạch ngắn hơn hoặc monomer tương ứng.

Luyện tập: Viết phương trình phản ứng của cao su buna với HCl, với H₂ (t^o, xt).

Hướng dẫn chi tiết:

- Tác dụng với HCl:

(-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n + HCl  (-CH₂-CH₂-CHCl-CH₂-)_n.

- Tác dụng với H₂ (t^o, xt):

(-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n + H₂  (-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-)_n.

4. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MỘT SỐ POLYMER THƯỜNG GẶP

Thảo luận 5: Trong Ví dụ 6, các monomer kết hợp với nhau như thế nào? Liên kết nào trong monomer bị phá vỡ?

Hướng dẫn chi tiết:

- Các monomer kết hợp với nhau bằng cách tham gia phản ứng trùng hợp, là phản ứng có sự liên kết của các phân tử monomer giống nhau hoặc tương tự nhau tạo nên polymer.

- Liên kết đôi trong monomer bị phá vỡ.

Luyện tập: Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp của các chất sau:

1. a) CH₂=C(CH₃)₂
2. b) CH₂=C(Cl)CH=CH₂

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Phản ứng trùng hợp:

nCH₂=C(CH₃)₂  (-CH₂-C(CH₃)₂-)_n.

1. b) Phản ứng trùng hợp:

nCH₂=C(Cl)CH=CH₂ (-CH2-C(Cl)=CH-CH₂-)_n.

Thảo luận 6: Quan sát Ví dụ 8, cho biết monomer phản ứng với nhau ở nhóm chức nào của phân tử. Liên kết giữa các monomer trong polymer là liên kết gì?

Hướng dẫn chi tiết:

- Monomer phản ứng với nhau ở nhóm chức -COOH và – NH₂ của phân tử.

- Liên kết giữa các monomer trong polymer là liên kết peptide.

Thảo luận 7: Nêu sự khác nhau giữa phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng.

Hướng dẫn chi tiết:

BÀI TẬP

Bài 1: Loại polymer nào sau đây được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng?

Hướng dẫn chi tiết:

Chọn D.

Bài 2: Kevlar là polyamine có độ bền kéo rất cao. Loại vật liệu này được dùng để sản xuất áo chống đạn và mũ bảo hiểm cho quân đội. Kevlar được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng hai chất sau:

Xác định công thức cấu tạo của Kevlar.

Hướng dẫn chi tiết:

CTCT của Kevlar: