Giải chi tiết Hóa học 12 cánh diều bài 8 Đại cương về polymer

MỞ ĐẦU

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

Bài làm chi tiết:

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

Những tính chất sau đây có thể có ở polymer: tính đàn hồi, tính dẻo, tính cách điện và cách nhiệt...

Cách điều chế: 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.

Bài làm chi tiết:

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

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

1. Thuộc loại chất nhiệt dẻo và chất nhiệt rắn.
2. Có tính dẻo.
3. Có tính đàn hồi.
4. Kéo được thành sợi.
5. Cách điện.

Bài làm chi tiết:

Một số polymer có tính chất tương ứng:

1. PE, PP, PVC, PPF.
2. PE, PVC.
3. Polyisoprene.
4. Capron, nylon-6,6.
5. 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.

Bài làm chi tiết:

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

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

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. Thủy phân poly(vinyl chloride) trong môi trường kiềm.
2. 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.

Bài làm chi tiết:

Phương trình hóa học của phản ứng:

1. Thủy phân poly(vinyl chloride) trong môi trường kiềm: 

-H2C-CHCl-n+nNaOH → nNaCl+-H2C-CHOH-n

1. Thủy phân capron trong môi trường kiềm:

-NH[CH2]5CO-n+nNaOH → nH2O+nH2N[CH2]5COONa

Phản ứng (a) thuộc loại giữ nguyên mạch polymer, phản ứng (b) 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?

Bài làm chi tiết:

Polymer khâu mạch khiến cho mạch polymer tăng lên dẫn đến tăng khối lượng của toàn mạch, điều này dẫn tới việc khó hòa tan hơn.

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?

Bài làm chi tiết:

Monomer tham gia trùng hợp cần phải có liên kết bội (như liên kết hai hay liên kết ba...) ở trong phân tử, còn monomer tham gia trùng ngưng cần phải có ít nhất là hai nhóm chức có khả năng tham gia phản ứng ở trong phân tử.

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.

Bài làm chi tiết:

• Trùng hợp ethylene:

nH2C=CH2 p,   xt,   to(-H2C-CH2-)n 

Tên gọi polymer: Polyethylene. 

• Trùng hợp methyl acrylate:

Tên gọi polymer: Poly(methal acrylate).

• Trùng hợp vinyl chloride:

nH2C=CH-Cl p,   xt,   to(-H2C-CH(Cl)-)n 

Tên gọi polymer: Poly(vinyl chloride).

• Trùng hợp styrene:

nH2C=CH-C6H5 p,   xt,   to(-H2C-CH(C6H5)-)n 

Tên gọi polymer: Polystyrene.

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

Bài làm chi tiết:

Phương trình hóa học: 

nNH2[CH2]6NH2+nHOOC[CH2]4COOH p,   xt,   to(-NHCH26NHCOCH24CO-)n+2nH2O 

BÀI TẬP

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

1. CH₃CH=CH₂.
2. CH₂=CClCH=CH₂.
3. CH₂=C(CH₃)CH=CH₂.

Bài làm chi tiết:

Phương trình hóa học của:

1. nCH3CH=CH2 p,   xt,   to(-CH(CH3)-CH2-)n 
2. nCH2=CClCH=CH2 p,   xt,   to(-CH2-CCl=CH-CH2-)n 
3. nCH2=C(CH3)CH=CH2 p,   xt,   to(-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.

Bài làm chi tiết:

Monomer tương ứng của từng phản ứng:

1. CH₂=CH–C₆H₅.
2. 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.

Bài làm chi tiết:

Có:

nC6H6=100 .10378≈1282,05 (mol)

nC2H2=32 .10324,79≈1290,84 (mol)

Hiệu suất chung của cả ba quá trình (1), (2) và (3) là:

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

Lại có nC6H6<nC2H2 => nAđược tính theo nC6H6 

=> nA=1282,05 . 19,8%=253,846 

=> mA=253,846 . 104≈26400 g=2,64 (kg)