chuyên đề đầy đủ POLIME (VIP)

+ Phân biệt được polime thiên nhiên với polime tổng hợp hoặc nhân tạo.. Phản ứng trùng hợp Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ monome giống hoặc tương tự nhau thành phân tử

CHƯƠNG 4: POLIME BÀI 7: POLIME Mục tiêu

 Kiến thức

+ Trình bày được khái niệm, đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí (trạng thái, nhiệt độ nóng chảy, tính

cơ học) của polime

+ Nêu được ứng dụng và một số phương pháp tổng hợp polime (trùng hợp, trùng ngưng)

+ Chỉ ra được khái niệm, thành phần chính, sản xuất và ứng dụng của: chất dẻo, tơ, cao su

 Kĩ năng

+ Từ monome viết được công thức cấu tạo của polime và ngược lại

+ Viết được phương trình hóa học tổng hợp các polime, chất dẻo, tơ, cao su thông dụng

+ Phân biệt được polime thiên nhiên với polime tổng hợp hoặc nhân tạo

+ Biết cách sử dụng và bảo quản được một số vật liệu polime trong đời sống Giải được một số

bài tập có liên quan

I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

A ĐẠI CƯƠNG POLIME

1 Khái niệm

a Khái niệm

Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị cơ sở (mắt xích) liên kết với nhau tạo nên

Ví dụ: (CH2−CH )2 n

Hệ số n là hệ số polime hóa ( hoặc độ polime hóa)

b Danh pháp

• Tên của monome chỉ gồm một cụm từ:

Tên polime = Poli + tên monome

Ví dụ: (CH2−CH ) : Polietilen.2 n

• Tên của monome gồm hai cụm từ trở lên:

Tên polime = Poli + (tên monome)

Ví dụ: (CH2−CHCl ) : Poli(vinyl clorua).n

c Phân loại

• Dựa vào nguồn gốc:

Polime thiên nhiên: có sẵn trong tự nhiên

Ví dụ: Xenlulozơ, tinh bột

Polime tổng hợp: do con người tổng hợp

Ví dụ: Polietilen, polibutađien,

Polime bán tổng hợp: polime thiên nhiên được chế biến một phần

Ví dụ: tơ visco, tơ axetat,

• Dựa vào đặc điểm cấu trúc:

Polime mạch không gian

Ví dụ: cao su lưu hóa, nhựa bakelit.

Polime mạch phân nhánh

Ví dụ: aminlopectin, glicogen.

Polime mạch không phân nhánh

Ví dụ: PE, PVC, amilozơ

• Dựa vào phương pháp tổng hợp:

Polime trùng hợp

Ví dụ: PE, PVC, cao su buna,

Polime trùng ngưng

Ví dụ: tơ nilon-6, tơ lapsan,

2 Tính chất vật lí

Hầu hết các polime đều là chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định

Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp tạo dung dịch nhớt

Nhiều polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, một số có thể kéo thành sợi dai, bền

3 Phương pháp điều chế

a Phản ứng trùng hợp

Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống hoặc tương tự nhau thành phân tử lớn (polime)

Điều kiện về cấu tạo của monome: Có liên kết bội hoặc có vòng kém bền có thể mở ra

Ví dụ: CH2=CH ; CH2 2=CH Cl−

b Phản ứng trùng ngưng

Là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (H O ). 2

Điều kiện về cấu tạo của monome: có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng

Ví dụ: CH OH CH COOH2 − 2

4 Ứng dụng

Làm các loại vật liệu polime phục vụ cho sản xuất và đời sống

B VẬT LIỆU POLIME

1 Chất dẻo

a Khái niệm

Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo

b Một số polime được dùng làm chất dẻo

• Polietilen (PE): (CH2−CH )2 n

Chất dẻo mềm, nóng chảy ở trên 110°C, có tính trơ

Được dùng làm màng mỏng, vật liệu cách điện, bình chứa

• Poli(vinyl clorua): (CH2−CHCl )n

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): −

3

2 n

3

CH OOC

|

| CH Chất rắn trong suốt, cho ánh sáng truyền tốt

Được dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas

• Poli(phenol-fomanđehit) (PPF):

Có ba dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit

Được dùng để sản xuất bột ép, sơn

2 Tơ

a Khái niệm

Tơ là những vật liệu polime hình sợi dài và mảnh với độ bền nhất định

Phân loại:

Tơ thiên nhiên: có sẵn trong thiên nhiên

Ví dụ: bông, len, tơ tằm

Tơ hóa học: chế tạo thành phương pháp hóa học

+ Tơ tổng hợp: chế tạo từ các polime tổng hợp

Ví dụ: tơ nilon, tơ capron

+ Tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo): xuất phát từ polime thiên nhiên nhưng chế biến bằng phương pháp hóa học

Ví dụ: tơ visco, tơ xenluzơ axetat,

b Một số loại tơ thường gặp

• Tơ nilon-6,6

Trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic:

(T¬ nilon-6,6) Được dùng để dệt vải may mặc, bện dây cáp, dây dù, đan lưới

• Tơ nitron (olon): Trùng hợp vinyl xianua (hay acrilonitrin):

°

= − →t ,p,xt −

| CN T¬ nitron Được dùng để dệt vải may quần áo ấm, hoặc bện thành sợi “len” đan áo rét

3 Cao su

a Khái niệm

Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi

Phân loại:

Cao su thiên nhiên ( (CH2−C CH( 3) =CH CH ) lấy từ mủ cây cao su.− 2 n)

Cao su tổng hợp: vật liệu polime tương tự cao su thiên nhiên, thường được điều chế từ ankađien bằng phản ứng trùng hợp

b Một số cao su tổng hợp

• Cao su buna

( ) ( )

°

Na,t ,p

Cao su buna cú tớnh đàn hồi và độ bền kộm cao su thiờn nhiờn

• Cao su buna-S và cao su buna-N

đồng trù ng hợ p Buta 1,3 đien + stiren− − →Cao su buna S−

đồng trù ng hợ p Buta 1,3 đien+acrilonitrin− − →Cao su buna N−

Cao su buna-S cú tớnh đàn hồi cao

Cao su buna-N cú tớnh chống dầu khỏ cao

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HểA ĐẠI CƯƠNG POLIME

1 Khỏi niệm

t ,xt,P

Mắt xích

1 44 2 4 43

2 Danh phỏp

Tờn polime = Poli + tờn monome

Chỳ ý: Nếu tờn của monome gồm hai cụm từ trở lờn thỡ tờn đú được đặt trong dấu ngoặc đơn.

Vớ dụ: (CH2−CH ) :polietilen2 n

−

(CH CH ) : poli vinyl clorua

|

Cl

3 Tớnh chất vật lý

Hầu hết polime là chất rắn, khụng bay hơi, khụng cú nhiệt độ núng chảy xỏc định, đa số polime khụng tan trong dung mụi thụng thường

Nhiều polime cú tớnh dẻo, một số polime cú tớnh đàn hồi, một số cú tớnh dai, bền, cú thể kộo thành sợi

4 Phõn loại

Dựa vào cấu trỳc

• Mạch phõn nhỏnh

Vớ dụ: amilopectin, glicogen.

• Mạch khụng phõn nhỏnh

Vớ dụ: PE, PVC, amilozơ

• Mạch mạng khụng gian

Vớ dụ: cao su lưu húa, nhựa bakelit.

Dựa vào nguồn gốc

• Polime thiờn nhiờn

Ví dụ: xenlulozơ, tinh bột

• Polime nhân tạo (bán tổng hợp)

Ví dụ: tơ visco, tơ axetat

• Polime tổng hợp

Ví dụ: polietilen, polibutanđien

5 Điều chế

• Phản ứng trùng hợp

Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống hoặc tương tự nhau thành phân tử lớn (polime)

Ví dụ:

°

= →t ,xt,P −

• Phản ứng trùng ngưng

Là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (H O 2 )

Ví dụ: Axit -aminocaproicε →trï ng ng ng t¬ nilon-6

VẬT LIỆU POLIME

1 Chất dẻo

• Polietilen (PE) (CH2−CH ) : Là chất dẻo mềm, nóng chảy trên 110 C2 n ° , có tính trơ

Ứng dụng: làm màng mỏng, bình chứa,

• Poli(vinyl clorua) (PVC) (CH2−CH )n

|

Cl : Là chất rắn vô định hình, cách điện tốt, bền với axit Ứng dụng : vật liệu cách điện, ống dẫn nước,

• Poli(metyl metacrylat) (PMMA) −

3

2 n

3

CH

|

| COOCH

: Là chất rắn trong suốt, cho ánh sáng truyền

qua tốt gần 90% nên dùng chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas

• Teflon, poli(tetrafloetilen) (CF2−CF ) : Là polime nhiệt dẻo, có tính bền cao với các dung môi 2 n

và hóa chất nên dùng để làm vỏ cách điện, chất chống dính tráng phủ lên chảo, nồi,

• Poli(phenol – fomanđehit) (PPF): Gồm 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit Nhựa

novolac dùng sản xuất bột ép, sơn

2 Cao su

• Cao su thiên nhiên (poliisopren) − − = − −

| CH

Lấy từ mủ cây cao su

Có tính đàn hồi, không dẫn điện và nhiệt, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol, axeton, nhưng tan trong xăng, benzen

• Cao su tổng hợp:

o Cao su buna: (CH2−CH CH CH ) : Cao su buna có tính đàn hồi, nhưng độ bền kém = − 2 n cao su thiên nhiên

o Cao su buna – N: có tính chống dầu khá cao

o Cao su buna – S: có tính đàn hồi cao

3 Tơ

• Tơ thiên nhiên: Bông, len, tơ tằm

• Tơ hóa học

o Tơ tổng hợp

 Tơ nilon-6,6 (poli(hexametylen ađipamit)):

Có tính dai, bền, mềm mại, ống mượt, ít thấm nước, giặt mau khô, kém bền với nhiệt, với axit và kiềm, dùng để dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, bện dây cáp, đan lưới,

 Tơ nitron (tơ olon) (CH2−CH )n

|

CN : Có tính dai, bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt nên thường dùng để dệt vải may quần áo ấm hoặc bện thành sợi “len” đan áo rét

 Tơ lapsan (poli(etylen terephtalat)) (CO C H− 6 4−CO OC H− 2 4−O)n Bền về mặt cơ học, bền với nhiệt, axit, kiềm hơn nilon, dùng để dệt vải may mặc

o Tơ bán tổng hợp: (tổng hợp từ xenlulozơ)

 Tơ axetat

 Tơ visco

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng

những phân tử nhỏ khác (ví dụ H O ) được gọi là phản ứng2

A trùng hợp B thủy phân C trùng ngưng D xà phòng hóa.

Hướng dẫn giải:

Polime thường được điều chế theo hai loại phản ứng là trùng hợp và trùng ngưng

Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hay tương tự nhau thành phân

tử lớn (polime)

Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời

giải phóng những phân tử nhỏ khác (ví dụ H O ) 2

→ Chọn C.

Ví dụ 2: Tên gọi của polime có công thức (CH2−CH ) là2 n

C poli(metyl metacrylat) D polistiren.

Hướng dẫn giải

Ta có: Tên polime = Poli + Tên của monome

Polime (CH2−CH ) được tổng hợp từ etilen nên polime có tên là polietilen 2 n

→ Chọn B

Ví dụ 3: Trong các polime sau, polime nào có cấu trúc mạng không gian?

A Amilopectin B Xenlulozơ C Amilozơ D Cao su lưu hóa.

Hướng dẫn giải

Cấu trúc mạch thường gặp:

Cấu trúc phân nhánh: Amilopectin, glicogen

Cấu trúc không gian: Cao su lưu hóa, nhựa bakelit

Cấu trúc mạch không phân nhánh: Các polime còn lại

→ Chọn D.

Ví dụ 4: Cho các polime: cao su buna, amilopectin, xenlulozơ, cao su cloropren, tơ nilon-7, teflon, số

polime thiên nhiên là

Hướng dẫn giải

Nguồn gốc của các polime thường gặp:

Polime thiên nhiên: tinh bột (amilozơ, amilopectin), len, tơ tằm, bông

Polime nhân tạo (bán tổng hợp): tơ visco, tơ axetat, xenlulozơ trinitrat

Polime tổng hợp: hầu hết các polime còn lại như nilon-6

→ Trong dãy có hai polime thiên nhiên là: amilopectin và xenlulozơ.

→ Chọn B.

Ví dụ 5: Trong số các loại tơ sau: tơ nitron; tơ visco; tơ nilon-6,6; tơ lapsan Có bao nhiêu loại tơ thuộc tơ

nhân tạo (tơ bán tổng hợp)?

Hướng dẫn giải

Tơ hóa học được chia thành nhóm:

Tơ nhân tạo (tơ bán tổng hợp) thường gặp là: tơ visco, tơ xenlulozơ axetat

Tơ tổng hợp thường gặp là: nitron, nilon-6, nilon-6,6, tơ nilon-7

→ Trong dãy có một tơ nhân tạo (tơ bán tổng hợp) là tơ visco.

→ Chọn C.

Ví dụ 6: Cho các chất: cao su buna, poli(metyl metacrylat), tơ olon, tơ nilon-6,6 và polietilen Số chất

được tạo thành từ phản ứng trùng hợp là

Hướng dẫn giải

Cao su buna là sản phẩm khi trùng hợp buta-1,3-đien

°

Poli(metyl metacrylat) là sản phẩm khi trùng hợp metyl metacrylat

°

3

t ,p,xt

CH OOC

|

Tơ olon (tơ nitron) là sản phẩm khi trùng hợp vinyl xianua (hay acrilonitrin)

°

= − →t ,p,xt −

| CN

Tơ nilon-6,6 là sản phẩm khi trùng ngưng hexametylenđiamin và axit ađipic

Polietilen (PE) là sản phẩm khi trùng hợp etilen

°

= →xt,t ,p −

→ Trong dãy có 4 chất được tạo thành từ phản ứng trùng hợp: cao su buna, poli(metyl metacrylat), tơ olon, polietilen

→ Chọn C

Ví dụ 7: Cao su buna-S và cao su buna-N là sản phẩm đồng trùng hợp của buta-1,3-đien lần lượt với hai

chất là

A stiren và amoniac B lưu huỳnh và vinyl clorua.

C lưu huỳnh và vinyl xianua D stiren và acrilonitrin.

Hướng dẫn giải

Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren (C H CH CH6 5 = 2) có xúc tác Na thu được cao su buna-S Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin (CH2=CH CN− ) có xúc tác Na thu được cao su buna-N

→ Chọn D.

Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: Chất nào sau đây không là polime?

A Tinh bột B Thủy tinh hữu cơ C Isopren D Tơ nilon-6,6.

Câu 2: Loại vật liệu polime nào sau đây có chứa nguyên tố nitơ?

Câu 3: Tơ được sản xuất từ xenlulozơ là

A tơ nilon-6,6 B tơ visco C tơ tằm D tơ capron.

Câu 4: Tơ visco thuộc loại polime?

A Bán tổng hợp B Thiên nhiên C Tổng hợp D Trùng hợp.

Câu 5: Loại tơ nào sau đây được điều chế bằng phản ứng trùng hợp?

A Tơ nitron B Tơ visco C Tơ nilon – 6,6 D Tơ xenlulozơ axetat Câu 6: Poli(vinyl clorua) (PVC) được điều chế từ phản ứng trùng hợp chất nào sau đây?

A CH2=CH2 B CH2=CHCl C CHCl CHCl= D C H Cl 2 5

Câu 7: Polime thiên nhiên X được sinh ra trong quá trình quang hợp của cây xanh, ở nhiệt độ thường, X

tạo với dung dịch iot hợp chất có màu xanh tím Polime X là

Câu 8: Tơ thuộc loại tơ poliamit là

A tơ lapsan B tơ axetat C Poli(vinyl clorua) D Poli(metyl metacrylat) Câu 9: Polime nào sau đây không được dùng làm chất dẻo?

A Poliacrilonitrin B Polietilen C Poli(vinyl clorua) D Poli(metyl metacrylat) Câu 10: Tơ tằm thuộc loại

A polime tổng hợp B polime bán tổng hợp C polime thiên nhiên D polime đồng trùng hợp Câu 11: Polime dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ (plexiglas) được điều chế bằng phản ứng trùng hợp chất

nào sau đây?

A C H CH CH6 5 = 2 B CH COOCH CH3 = 2

C CH2=C CH COOCH( 3) 3 D CH2=CHCOOCH3

Câu 12: Cho các polime sau: tơ enang; sợi bông; len; tơ tằm; tơ visco; tơ nitron; tơ axetat; tơ lapsan Số

polime có nguồn gốc từ xenlulozơ là

Câu 13: Tơ nitron dai bền với nhiệt, giữ nhiệt tốt, thường được dùng để dệt vải và may quần áo ấm Hợp

chất nào sau đây tạo thành polime dùng để sản xuất tơ nitron?

A H N2 −[CH2 5] −COOH. B CH2=CH CH− 3.

C CH2=CH CN− D H N2 −[CH2]6−NH2

Câu 14: Tơ capron và nilon-6,6 thuộc loại

A poliamit B polipeptit C polieste D vinylic.

Câu 15: Tơ nilon-6,6 là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng giữa

A HOOC−[CH2 4] −COOH và H N2 −[CH2]4−NH2

B HOOC−[CH2]4−NH2 và H N2 −[CH2 6] −COOH

C HOOC−[CH2 6] −COOH và H N2 −[CH2]6−NH2

D HOOC−[CH2 4] −COOH và H N2 −[CH2]6−NH2

Câu 16: Cho các polime: poli(vinyl clorua), xenlulozơ, amilozơ, amilopectin Có bao nhiêu polime có

cấu trúc mạnh thẳng?

Câu 17: Trong các polime sau: polietilen, tơ nitron, xenlulozơ, poli(vinyl clorua), tơ nilon-6,6 Có bao

nhiêu polime là sản phẩm của phản ứng trùng hợp?

Câu 18: Phát biểu nào sau đây đúng?

A Trùng ngưng vinyl clorua thu được poli(vinyl clorua).

B Tơ visco, tơ xenlulozơ axetat thuộc loại tơ tổng hợp.

C Tơ nilon-6,6 được điều chế từ hexametylenđiamin và axit axetic.

D Sợi bông, tơ tằm là polime thiên nhiên.

Câu 19: Cho các polime: poli(vinyl clorua), xenlulozơ, policaproamit, polistiren, xenlulozơ triaxetat,

nilon-6,6 Số polime tổng hợp là

Câu 20: Phát biểu nào sau đây sai?

A Polime là hợp chất có phân tử khối lớn do nhiều mắt xích liên kết với nhau tạo nên.

B Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có liên kết

bội hoặc vòng kém bền

C Hệ số n trong công thức polime gọi là hệ số trùng hợp.

D Polime tổng hợp được tạo thành nhờ phản ứng trùng hợp hoặc phản ứng trùng ngưng.

Câu 21: Phát biểu nào dưới đây sai?

A Tơ visco là tơ thiên nhiên vì xuất xứ từ sợi xenlulozơ.

B Tơ nilon-6,6 là tơ tổng hợp.

C Tơ hóa học gồm hai loại là tơ nhân tạo và tơ tổng hợp.

D Tơ tằm là tơ thiên nhiên.

Câu 22: Trong các polime sau: (1) poli(metyl metacrylat); (2) polistiren; (3) nilon-7; (4)

poli(etylen-terephtalat); (5) nilon-6,6; (6) poli(vinyl axetat), các polime là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng là:

A (1), (3), (6) B (3), (4), (5) C (1), (2), (3) D (1), (3), (5).

Câu 23: Phát biểu nào sau đây đúng?

A Cao su lưu hoá, amilopectin là những polime có cấu trúc mạng không gian.

B Tơ poliamit kém bền về mặt hoá học là do các nhóm peptit - CO - NH - dễ bị thuỷ phân trong môi

trường axit và môi trường kiềm

C Tơ nitron, tơ nilon-6,6, poli(metyl metacrylat) đều được điều chế bằng phương pháp trùng hợp.

D Tơ visco, tơ nilon-6,6, tơ enang, tơ axetat đều thuộc loại tơ nhân tạo.

Bài tập nâng cao

Câu 24: Cho các polime sau: