Câu 6: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thí dụ nước) gọi là phản ứng.. Câu 7: Polime bị thuỷ[r]
Trang 1CHỦ ĐỀ 4: POLIME VÀ VẬT LIỆU POLIME
Hệ số n gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa, n càng lớn thì phân tử khối của polime càng cao
CH2=CH2
H2N[CH2]5COOH HN - [CH ] - CO nilon - 65
n2
nilon - 6
CF2 CF2
nTeflon
(C6H10O5)nXenlulozo
2 PHÂN LOẠI POLIME
Dựa theo nguồn gốc:
Polime tổng hợp (do con người tổng hợp): polietilen, teflon,…
Polime thiên nhiên (có sẵn trong tự nhiên): tinh bột, tơ tằm, bông,…
Polime bán tổng hợp (polime thiên nhiên được chế biến lại môt phần): tơ visco, tơ axetat
Dựa theo phương pháp tổng hợp:
Polime trùng hợp (được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp): polietilen, polistiren,…
Trang 2 Polime trùng ngưng (được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng): tơ nilon – 6,6, nilon–6,
Đặc điểm cấu tạo: Polime có
Mạch không phân nhánh: amilozơ của tinh bột, tơ, nhựa rezol, nhựa novolac,
Mạch phân nhánh: amilopectin của tinh bột, glicogen,…
Mạch mạng không gian: cao su lưu hóa, nhựa bakelit (nhựa rezit),…
3 TÍNH CHẤT VẬT LÝ
- Hầu hết polime là chất rắn, không tan trong nước và các dung môi thông thường, không bay hơi,
có nhiệt nóng chảy không xác định
Chất nhiệt dẻo: nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ rắn lại; chất nhiệt rắn: không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy
- Nhiều polime có tính dẻo, một số tính đàn hồi
- Nhiều polime cách nhiệt, cách điện, bán dẫn, dai bền,…
- Có polime trong suốt, không giòn
4 TÍNH CHẤT HÓA HỌC (giảm tải ban CB)
Trang 35 ĐIỀU CHẾ
là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome)
giống nhau hay tương tự nhau tạo thành phân tử
lớn (polime)
là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng ra nhiều phân tử nhỏ khác (như H2O, )
Điều kiện để phân tử có phản ứng trùng hợp:
Phân tử phải có liên kết bội (như CH2 = CH2;
Ví dụ:
II VẬT LIỆU POLIME
1 Chất dẻo và vật liệu compozit
là những vật liệu polime có tính dẻo (tính bị biến dạng khi
chịu tác dụng của nhiệt, của áp lực bên ngoài và vẫn giữ
nguyên được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng)
là vật liệu hỗn hợp có ít nhất 2 thành phần phân tán vào nhau
mà không tan vào nhau
+ Polietilen (PE): chất dẻo mềm, nóng chảy trên 100C, được
dùng nhiều làm màng mỏng, vật liệu điện, bình chứa,
+ Poli(vinyl clorua) (PVC): chất rắn vô định hình, cách điện
tốt, bền với axit, được dùng làm vật liệu cách điện, ống dẫn
nước, vải che mưa,
+ Poli(metyl metacrylat): chất rắn trong suốt, cho ánh sáng
truyền qua tốt (gần 90%) nên được dùng chế tạo thủy tinh hữu
cơ plexigas
+ Poli(phenol fomandehit) (PPF)
Thành phần của vật liệu compozit gồm chất nền (có thể
là nhựa nhiệt dẻo hay nhiệt rắn)
và chất độn (có thể là sợi (bông, đay, poliamit, amiăng, ) hoặc bột (silicat, bột nhẹ (CaCO3), )
2 Tơ
- Là vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định
Trang 4- Trong tơ, những phân tử polime có mạch không phân nhánh, sắp xếp song song với nhau Tơ tương đối bền với nhiệt và các dung môi thông thường; mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu
- Phân loại:
+ Tơ thiên nhiên: bông, sợi, len, lông cừu, tơ tằm
+ Tơ hóa học: (chế tạo bằng phương pháp hóa học)
o Tơ tổng hợp: tơ poliamit (nilon, capron); tơ vinylic thế (tơ vinilon, nitron, )
o Tơ bán tổng hợp (còn gọi là tơ nhân tạo): tơ visco, tơ xenlulozơ axetat
Một số tơ tổng hợp thường gặp:
+ Tơ nilon – 6,6:
Cho hexametylenđiamin NH2[CH2]6NH2 tác dụng với axit ađipic HOOC[CH2]4COOH
nH2N[CH2]6NH2 + nHOOC[CH2]4COOH HN[CH2]6NH CO[CH2]4CO
Tơ poliamit dùng để dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, dệt bít tất, bện làm dây cáp, dây dù, đan lưới,
+ Tơ nilon-6 ( tơ capron) và nilon-7 (tơ enan)
+ Tơ lapsan thuộc loại tơ polieste được tổng hợp từ axit terephtalic và etylen glicol
nHOOC C6H4 COOH + nHOCH2CH2OH C C6H4
O
C OCH2CH2O
toxt,
+ 2nH2O
Trang 53 Cao su: là vật liệu polime có tính đàn hồi (tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và lấy lại hình dạng ban đầu khi khi thôi tác dụng)
Cao su thiên nhiên: lấy từ mủ cây cao su, có cấu tạo (C5H8)n với n 1500 – 15000
- Tính chất và ứng dụng: có tính đàn hồi, không dẫn nhiệt và điện, không thấm nước và khí, không tan trong nước, etanol, axeton, nhưng tan trong xăng, benzen; cao su thiên nhiên có thể tham gia phản ứng cộng H2, HCl, Cl2,
- Cao su thiên nhiên tác dụng với lưu huỳnh cho cao su lưu hóa (có cầu nối –S-S- giữa các mạch cao su thành mạng lưới) có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dung môi hơn cao su thường
Cao su tổng hợp: là loại vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ cac
ankadien bằng phản ứng trùng hợp
+ Cao su buna (sản xuất từ polibutađien, có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên thiên),
+ Cao su buna – S (có tính đàn hồi cao, được sản xuất từ polime của phản ứng đồng trùng hợp đien với stiren C6H5CH=CH2, xúc tác Na),
buta-1,3-+ Cao su buna – N (có tính chống dầu khá cao, được sản xuất từ polime của phản ứng đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin CH2= CH–CN, xúc tác Na)
Trang 6BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM (1) Câu 1: Công thức cấu tạo của polietilen là
C (-CH2-CH=CH-CH2-)n D (-CH2-CH2-)n
Câu 2: Poli(vinyl clorua) (PVC) được điều chế từ vinyl clorua bằng phản ứng
A axit- bazơ B trao đổi C trùng hợp D trùng ngưng
Câu 3: Tơ nào sau đây được sản xuất từ xenlulozơ?
A.Tơ tằm B.Tơ capron C Tơ nilon – 6,6 D Tơ visco
Câu 4: Chất có thể trùng hợp tạo ra polime là
A CH3OH B HCOOCH3 C CH3COOH D CH2=CH-COOH
Câu 5: Polietilen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp
A CH≡CH B CH2=CHCl C CH2=CH2 D CH2=CHCH3
Câu 6: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thí dụ nước) gọi là phản ứng
A nhiệt phân B trao đổi C trùng hợp D trùng ngưng
Câu 7: Polime bị thuỷ phân cho α-amino axit là
A polistiren B polipeptit C nilon-6,6 D polisaccarit
Câu 8: Tơ lapsan thuộc loại tơ
A poliamit B polieste C poliete D vinylic thế
Câu 9: Tơ capron thuộc loại tơ
A poliamit B polieste C poliete D vinylic thế
Câu 10: Polime được dùng để chế tạo thuỷ tinh hữu cơ plexiglas là
A poli(metyl acrylat) B poli(metyl metacrylat)
C poli(vinyl clorua) D poli(metyl axetat)
Câu 11: Polime thuộc loại tơ thiên nhiên là
A tơ nitron B tơ visco C tơ nilon-6,6 D tơ tằm
Câu 12: Polime được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng là
C poli(vinyl clorua) D polietilen
Câu 13: Tơ nào sau đây thuộc loại tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo)?
A Tơ nitron B Tơ visco C Tơ nilon-6,6 D Tơ tằm
Câu 14: Tơ nào sau đây có nguồn gốc từ thiên nhiên?
A Tơ nitron B Tơ tằm C Tơ lapsan D Tơ vinilon
Câu 15: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) gọi là phản ứng
A nhiệt phân B trao đổi C trùng hợp D trùng ngưng
Câu 16: Nilon–6,6 là một loại
A tơ axetat B tơ poliamit C polieste D tơ visco
Câu 17: Cho những polime sau: PE (1); PVC (2); polibutađien (3); poli(metyl metacrylat) (4) Polime được dùng làm chất dẻo là:
A (1), (2), (4) B (1), (2), (3), (4) C (1), (2), (3) D (2), (3), (4)
Câu 18: Cho các loại tơ: len, tơcapron, tơ xenlulozơ axetat, tơ tằm, tơ nitron, nilon-6,6 Số tơ tổng hợp là
Trang 7Câu 22: Trong phân tử của polime nào sau đây không có nitơ?
A Tơ tằm B Tơ capron C Protit D Tơ visco
Câu 23: Cho các polime: tơ nilon-6, tơ lapsan, poli(vinyl axetat), tơ nilon-7, polistiren.Số polime tác dụng được với dung dịch NaOH loãng, nóng là
Câu 25: Nhóm các vật liệu được chế tạo từ polime trùng ngưng là
A Cao su, nilon-6,6, tơ nitron B Tơ axetat, nilon -6,6
C Nilon-6,6 ; tơ lapsan, caproamit D Nilon-6,6; tơ lapsan, nilon - 6
Câu 26: Cho các loại tơ sau: (1) [-NH–[CH2]6 –NH–OC–[CH2]4–CO-]n; (2) [-NH-(CH2)5-CO-]n (3) [C6H7O2(OOC-CH3)3]n Tơ thuộc loại tơ poliamit là:
A (1), (3) B (1), (2) C (1),(2),(3) D (2), (3)
Câu 27: Khối lượng của một đoạn mạch tơ nilon-6,6 là 27346 đvC và của một đoạn mạch tơ capron là
17176 đvC Số lượng mắt xích trong đoạn mạch nilon-6,6 và capron nêu trên lần lượt là:
Câu 30: Trùng hợp 5,6 lít C2H4 (đktc), nếu hiệu suất phản ứng là 90% thì khối lượng polime thu được là
A 4,3 gam B 7,3 gam C 5,3 gam D 6,3 gam
Câu 31: Khi clo hoá PVC thu được một loại tơ clorin chứa 66,7% clo về khối lượng, trung bình 1 phân tử clo phản ứng với k mắt xích trong mạch PVC Giá trị của k là
Câu 32: PVC được điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ: CH4 C2H2 CH2=CHCl PVC Nếu hiệu suất tòan bộ quá trình điều chế là 20% thì thể tích khí thiên nhiên (đktc) cần lấy điều chế ra 1 tấn PVC là (xem khí thiên nhiên chiếm 100% metan)
A 12846 m3 B 3584 m3 C 8635 m3 D 6426 m3
Trang 8Câu 33: Xenlulozơ trinitrat là chất dễ cháy và nổ mạnh được điều chế từ xenlulozơ và axit nitric Tính thể tích axit nitric 99,67% (có khối lượng riêng 1,52g/ml) cần để sản xuất 59,4 kg xenlulozơ trinitrat Biết hiệu suất đạt 90%
Trang 9CHỦ ĐỀ 5: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
A – KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
I VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI TRONG BẢNG TUẦN HOÀN VÀ CẤU TẠO KIM LOẠI
1 Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn
Các nguyên tố hóa học chủ yếu được phân loại thành kim loại và phi kim Trong hơn 110 nguyên tố hóa học đã biết có tới gần 90 nguyên tố là kim loại Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố kim loại có mặt ở:
- Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA
- Nhóm IIIA (trừ B), một phần của các nhóm IVA, VA, VIA: các kim loại này là những nguyên tố p
- Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): các kim loại chuyển tiếp, chúng là những nguyên tố d
- Họ lantan và actini (xếp riêng thành hai hàng ở cuối bảng): các kim loại thuộc hai họ này là những nguyên tố f
2 Cấu tạo nguyên tử
- Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có ít electron ở lớp ngoài cùng (1, 2 hoặc 3 electron)
- Trong cùng chu kì, nguyên tử nguyên tố kim loại có bán kính nguyên tử lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn so với nguyên tử của nguyên tố phi kim
3 Cấu tạo tinh thể
Ở nhiệt độ thường, trừ thủy ngân ở trạng thái lỏng, còn các kim loại khác ở thể rắn và có cấu tạo tinh thể
Trong tinh thể kim loại, nguyên tử và ion nằm ở những nút mạng của mạng tinh thể Các electron hóa trị liên kết với hạt nhân yếu nên dễ dàng tách khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong mạng tinh thể
4 Liên kết kim loại
Ở trạng thái lỏng và rắn, các nguyên tử kim loại liên kết với nhau bằng một kiểu liên kết hóa học riêng được gọi là liên kết kim loại
Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể do sự tham gia của các electron tự do
II TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI
1 Tính chất vật lý
1.1 Tính chất chung
Liên kết kim loại khá bền vững nên các kim loại đều khó nóng chảy, khó bay hơi Các tính chất đặc trưng của kim loại như tính dẫn điện, dẫn nhiệt, dễ dát mỏng, dễ kéo dài … là do liên kết kim loại quyết định
Tính dẻo:
Khi tác dụng một lực cơ học đủ mạnh lên miếng kim loại, nó bị biến dạng Sự biến dạng này là do các cation kim loại trong mạng tinh thể trượt lên nhau, nhưng không tách rời nhau là nhờ lực hút tĩnh điện của các electron tự do với các cation kim loại trong mạng tinh thể Do vậy kim loại có tính dẻo
Trang 10Những kim loại có tính dẻo cao là Au, Ag, Al, Cu, Sn,… Người ta có thể dát được lá vàng mỏng tới 1/20 m, ánh sáng có thể đi qua được
Tính dẫn điện:
Nối một đoạn dây kim loại với nguồn điện, các electron tự do đang chuyển động hỗn loạn trở nên chuyển động thành dòng trong kim loại Đó là sự dẫn điện của kim loại Nói chung, nhiệt độ của kim loại càng cao tính dẫn điện của kim loại càng giảm Hiện tượng này được giải thích như sau: khi tăng nhiệt độ, sự dao động của các ion kim loại tăng lên, làm cản trở sự chuyển động của dòng electron tự do trong kim loại
Những kim loại khác nhau có tính dẫn điện khác nhau chủ yếu là do mật độ electron tự do của chúng không giống nhau Kim loại dẫn điện tốt nhất là Ag, Cu, Au, Al, Fe,…
Nếu quy ước độ dẫn điện của Hg là đơn vị thì độ dẫn điện của Ag là 49, của Cu là 46, của
Au là 35,5; của Al là 26
Tính dẫn nhiệt:
Đốt nóng một đầu dây kim loại, những electron tự do ở vùng nhiệt độ cao có động năng lớn hơn, chúng chuyển động đến vùng có nhiệt độ thấp hơn của kim loại và truyền năng lượng cho các ion dương ở đây Vì vậy, kim loại có tính dẫn nhiệt
Nói chung, những kim loại nào dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt Tính dẫn nhiệt của kim loại giảm dần theo thứ tự Ag, Cu, Al, Fe,…
Ánh kim:
Trang 11Vẻ sáng kim loại gọi là ánh kim Hầu hết kim loại đều có ánh kim Sở dĩ kim loại có ánh kim là do các electron tự do có trong kim loại phản xạ tốt những tia sáng có bước sóng
mà mắt ta có thể nhận thấy được
Tóm lại, những tính chất vật lý chung của kim loại như trên chủ yếu do các electron tự do trong kim loại gây ra
1.2 Tính chất vật lý riêng
Khối lượng riêng: phụ thuộc vào khối lượng nguyên tử, bán kính nguyên tử và kiểu cấu trúc mạng
tinh thể Li là kim loại có khối lượng riêng nhỏ nhất (d = 0,5 g/cm3) và osimi (Os) có khối lượng riêng lớn nhất (d = 22,6 g/cm3) Các kim loại có khối lượng riêng nhỏ hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nhẹ (như Na, K, Mg, Al,…) và lớn hơn 5 g/cm3 được gọi là kim loại nặng (như Fe, Zn, Pb, Cu, Ag, Au,…)
Nhiệt độ nóng chảy: phụ thuộc chủ yếu vào độ bền liên kết kim loại Kim loại có nhiệt độ nóng
chảy thấp nhất là Hg (–39oC, điều kiện thường tồn tại ở trạng thái lỏng) và kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất là W (vonfam, 3410oC)
Tính cứng: phụ thuộc chủ yếu vào độ bền liên kết kim loại Kim loại mềm nhất là nhóm kim loại
kiềm (như Na, K…do bán kính lớn, cấu trúc rỗng nên liên kết kim loại kém bền) và có những kim loại rất cứng không thể dũa được (như W, Cr,…)
2 Tính chất hóa học
Tính chất hóa học chung của kim loại là tính khử (dễ bị oxi hóa)
Tính khử = Nhường e = Bị oxi hóa
Nguyên nhân: Ít e lớp ngoài cùng + Bán kính lớn + Lực liên kết hạt nhân yếu
Hg + S HgS (thu gom thủy ngân rơi vãi)
2 Tác dụng với dung dịch axit:
a Với dung dịch axit HCl , H2SO4 loãng: (trừ các kim loại Cu , Ag , Hg , Au không có phản ứng) Kim loại + axit => muối và khí H2
Ví dụ: Fe + 2HCl FeCl2 + H2
b Với dung dịch HNO3 , H2SO4 đặc: (trừ Pt , Au không phản ứng)
Kim loại + HNO3 , H2SO4 đặc => sản phẩm là muối + sản phẩm khử + nước
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với H2SO4 đặc nóng (trừ Pt, Au) và H2SO4 đặc nguội (trừ Pt,
Au, Fe, Al, Cr,…), khi đó S+6 trong H2SO4 bị khử thành S+4 (SO2); So hoặc S-2 (H2S)
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 đặc nóng (trừ Pt, Au) và HNO3 đặc nguội (trừ Pt,
Au, Fe, Al, Cr…), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+4 (NO2)
- Hầu hết các kim loại phản ứng được với HNO3 loãng (trừ Pt, Au), khi đó N+5 trong HNO3 bị khử thành N+2 (NO) ; N+1 (N2O) ; No (N2) hoặc N-3 (NH4+)
- Các kim loại có tính khử càng mạnh thường cho sản phẩm khử có số oxi hóa càng thấp Các kim loại như Na, K…sẽ gây nổ khi tiếp xúc với các dung dịch axit
Ví dụ: 3Cu + 8HNO3 (loãng) t o 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O