Sách bài tập Hóa 12 Bài 8 (Cánh diều): Đại cương về polymer

Giải SBT Hóa 12 Bài 8: Đại cương về polymer

Bài 8.1 trang 26 Sách bài tập Hóa học 12: Điền các từ hoặc cụm từ trong khung vào chỗ trống của các phát biểu sau cho phù hợp (mỗi chỗ trống chỉ điền một từ hoặc cụm từ).

a) Polymer là nhũng hợp chất hữu cơ có...(1)... lớn, do nhiều ...(2)... liên kết với nhau tạo nên.

b) Trong công thức của chất dẻo PE thì -(CH₂-CH₂)_n đuợc gọi là ...(3)..., giá trị n được gọi là ...(4)... và monomer là ...(5)...,

c) Ở điều kiện thường, hầu hết các polymer là chất ...(6)... và ...(7)... bay hơi, ...(8)... trong dung môi thông thường.

d) Chất dẻo polyethylene được điều chế bằng phản ứng ...(9)... và tơ nylon-6,6 được điều chế bằng phản ứng ...(10)....

Lời giải:

a) (1) phân tử khối; (2) mắt xích;

b) (3) polymer; (4) hệ so polymer hoá; (5) CH₂=CH₂;

c) (6) rắn; (7) không; (8) không tan;

d) (9) trùng hợp; (10) trùng ngưng.

Bài 8.2 trang 26 Sách bài tập Hóa học 12: Hãy ghép thông tin công thức của polymer ở cột A với tên gọi thích hợp ở cột B.

Lời giải:

1 - e ; 2 - d ; 3 - a ; 4 - c; 5 - b.

Bài 8.3 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Hãy ghép đặc điểm ở cột A với ví dụ polymer ở cột B cho phù hợp.

Lời giải:

1 - d;

2 - a, c;

3 -a, b, d, e;

4 - c;

5 - b, e.

Bài 8.4 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Loại polymer nào sau đây có chứa nguyên tố nitrogen?

A. Polystyrene.

B. Poly(vinyl chloride).

C. Polyisoprene.

D. Nylon-6,6.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Tơ nylon – 6,6 có chứa nguyên tố nitrogen.

Bài 8.5 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Polymer nào sau đây trong thành phần chỉ gồm hai nguyên tố C và H?

A. Poly(phenol-formaldehyde).

B. Poly(methyl methacrylate).

C. Polybuta-1,3-diene.

D. Nylon-6,6.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Polybuta-1,3-diene trong thành phần chỉ gồm hai nguyên tố C và H.

Bài 8.6 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau (monomer) tạo thành phân tử lớn (polymer) được gọi là phản ứng

A. thuỷ phân.

B. trùng hợp.

C. trùng ngưng.

D. xà phòng hoá.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau (monomer) tạo thành phân tử lớn (polymer) được gọi là phản ứng trùng hợp.

Bài 8.7 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Quá trình kết họp nhiều phân tử nhỏ (monomer) thành phân tử lớn (polymer), đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thường là H₂O) được gọi là phản ứng

A. trùng hợp.

B. thế.

C. tách.

D. trùng ngưng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Quá trình kết họp nhiều phân tử nhỏ (monomer) thành phân tử lớn (polymer), đồng thời giải phóng những phân tử nhỏ khác (thường là H₂O) được gọi là phản ứng trùng ngưng.

Bài 8.8 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Khi phân tích thành phần một polymer X thấy tỉ lệ số mol C và H tương ứng là 1 : 1. X là polymer nào dưới đây?

A. Polypropylene.

B. Tinh bột.

C. Polystyrene.

D. Poly(vinyl chloride).

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Polypropylene: (C₃H₆)_n $\Rightarrow$ tỉ lệ số mol C và H tương ứng là 1 : 2.

Tinh bột: (C₆H₁₀O₅)_{n $\Rightarrow$} tỉ lệ số mol C và H tương ứng là 3 : 5.

Polystyrene: (C₈H₈)_{n $\Rightarrow$} tỉ lệ số mol C và H tương ứng là 1 : 1.

Poly(vinyl chloride): (C₂H₃Cl)_{n $\Rightarrow$} tỉ lệ số mol C và H tương ứng là 2 : 3.

Bài 8.9 trang 27 Sách bài tập Hóa học 12: Phân tử khối của một đoạn mạch cellulose là 2 430 000. Số lượng mắt xích trong đoạn mạch cellulose nêu trên là

A. 15 000.

B. 12 500.

C. 12 000.

D. 16 000.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Số lượng mắt xích trong đoạn mạch cellulose (C₆H₁₀O₅)_n nêu trên là:

$\mathrm{n}=\frac{2430000}{162}=15000.$

Bài 8.10 trang 28 Sách bài tập Hóa học 12: Phản ứng $\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}},\mathrm{x}\mathrm{t},\mathrm{p}}{\to }\sout{\text{[}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\sout{{\text{]}}_{\mathrm{n}}}$ dùng đề điều chế polymer nào sau đây?

A. Polypropylene.

B. Polyethylene.

C. Polybuta-1,3-diene.

D. Polystyrene.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Phản ứng điều chế polybuta-1,3-diene:

$\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}},\mathrm{x}\mathrm{t},\mathrm{p}}{\to }\sout{\text{[}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\sout{{\text{]}}_{\mathrm{n}}}$

Bài 8.11 trang 28 Sách bài tập Hóa học 12: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

(a) Dựa vào nguồn gốc, polymer được chia thành: polymer thiên nhiên, polymer tổng hợp và polymer bán tổng hợp.

(b) Các polymer đều khá bền với dung dịch acid hoặc base.

(c) Những polymer khi đun nóng không bị nóng chảy mà bị phân huỷ thì được gọi là chất nhiệt rắn.

(d) Tất cả các polymer đều tham gia phản ứng phân cắt mạch polymer.

Lời giải:

Các phát biểu (a), (b), (c) đúng.

Bài 8.12 trang 28 Sách bài tập Hóa học 12: Poly(phenol-formaldehyde) (PPF) là polymer có tính cứng, chịu nhiệt, chống mài mòn và chống ẩm cao. Vì vậy, PPF được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sử dựng làm chất kết dính trong sản xuất ván ép, ván MDF, giúp tăng độ bền và khả năng chống ẩm của vật liệu. PPF được điều chế từ phản ứng giữa phenol và formaldehyde ở pH và nhiệt độ thích hợp. Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai?

(a) PPF được điều chế từ phản ứng trùng hợp.

(b) Các mạch polymer của PPF có thể tham gia phản ứng nối mạch polymer lại với nhau tạo thành mạng không gian.

(c) Rác thải nhựa lảm từ vật liệu PPF có thể xử lí bằng cách đốt.

(d) PPF là vật liệu polymer thuộc loại chất dẻo.

Lời giải:

Phát biểu (a) Sai vì PPF được điều chế từ phản ứng trùng ngưng;

Phát biểu (b) Đúng;

Phát biểu (c) Sai vì xử lí PPF bằng cách đốt có thể phát sinh ra chất độc hại gây ô nhiễm môi trường;

Phát biểu (d) Đúng.

Bài 8.13 trang 28 Sách bài tập Hóa học 12: Thuộc da là quá trình mà da động vật được chuyển hoá thành da thuộc với những đặc tính ưu việt hon như chịu nhiệt độ cao, không thối rữa khi tiếp xúc với nước vả các môi trường khác. Quá trình thuộc da xử lí với HCHO là phản ứng tăng mạch carbon của protein dưới tác dụng của HCHO tạo sản phẩm có cấu trúc không gian. Mỗi phát biểu sau là đúng hay sai?

(a) Polymer khâu mạch khỏ nóng chảy và khó hoà tan hơn polymer chưa khâu mạch.

(b) Ở phản ứng khâu mạch carbon, các mạch polymer nối lại với nhau tạo mạng không gian nên bền hơn.

(c) Phản ứng xảy ra ở trên thuộc loại phản ứng trùng ngưng.

(d) Khi đun nóng da động vật trong dung dịch NaOH, sẽ xảy ra phản ứng depolymer hoá.

Lời giải:

Phát biểu (a) Đúng;

Phát biểu (b) Đúng;

Phát biểu (c) Sai vì phản ứng này thuộc loại phản ứng tăng mạch polymer;

Phát biểu (d) Đúng.

Bài 8.14 trang 29 Sách bài tập Hóa học 12: Vật liệu polymer đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Với những ưu điểm vượt trội về tính chất, độ bền,..., vật liệu polymer được ứng dụng rộng rãi trong đời sống làm vật liệu cách điện và đặc biệt là vật liệu xây dựng mới như: sơn chống thấm, bê tông siêu nhẹ, gỗ công nghiệp,... Các polymer được điều chế bằng phản úng trùng hợp hoặc trùng ngưng. Những phát biểu nào sau đây là đúng?

(a) Sự khác biệt cơ bản giữa hai loại phản ứng điều chế polymer là: phản ứng trùng ngưng có tạo ra các phân tử nhỏ, còn trùng hợp thì không tạo ra phân tử nhỏ.

(b) Trùng hợp buta-1,3-diene thu được polymer có cấu trúc tương tự cao su tự nhiên.

(c) Poly(vinyl acetate) (PVA) được dùng chế tạo sơn, keo dán. Monomer dùng để trùng hợp tạo PVA là CH₂=CHCOOCH₃.

(d) Nylon-6,6 được sử dụng phổ biến trong ngành dệt may và được điều chế từ phản ứng trùng ngưng.

Lời giải:

Phát biểu (a), (d) đúng.

Phát biểu (b) sai vì cao su tự nhiên là polyisoprene.

Phát biểu (c) sai vì monomer dùng để trùng hợp tạo PVA là CH₃COOCH=CH₂.

Bài 8.15 trang 29 Sách bài tập Hóa học 12: Cellulose triacetate (CTA, [C₆H₇O₂(OOCCH₃)₃]_n) là polymer được sản xuất thương mại lần đầu tiên ở Mỹ vào năm 1954. Polymer này được sử dựng để sản xuất tơ sợi chống nhăn, màng cho màn hình tinh thể lỏng,... Một đoạn mạch cellulose triacetate có phân tử khối là 345 600 thì chứa bao nhiêu mắt xích?

Lời giải:

Cellulose triacetate (CTA, [C₆H₇O₂(OOCCH₃)₃]_n) hay (C₁₂H₁₆O₈)_n có phân tử khối là 288n.

Số lượng mắt xích trong đoạn mạch CTA là 345 600 : 288 = 1 200.

Bài 8.16 trang 29 Sách bài tập Hóa học 12: Polymer X được dùng làm vật liệu tơ polyamide có hệ số polymer hoá là 500 và có phân tử khối là 56 500. Biết mỗi mắt xích của X chỉ có 1 nguyên tử N. Hãy viết công thức cấu tạo của của polymer X.

Lời giải:

X có công thức dạng (C_xH_yON)_n.

Ta có: M_x= (12x + y + 16 + 14)n = (12x + y + 30).500 = 56 500

$\Rightarrow 12\mathrm{x}+\mathrm{y}+30=\frac{56500}{500}=113$ $\Rightarrow$ 12x + y = 83

$\Rightarrow \mathrm{x}\le \frac{83}{12}=6,9\Rightarrow \mathrm{x}=6;\mathrm{y}=11.$

Vậy mắt xích của X có công thức C₆H₁₁ON và X có cấu tạo: $\sout{\text{[}}\mathrm{N}\mathrm{H}{\text{[}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\text{]}}_5\mathrm{C}\mathrm{O}\sout{{\text{]}}_{\mathrm{n}}}$

Lý thuyết Đại cương về polymer

I. Khái niệm và danh pháp

1. Khái niệm

- 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.

- Các phân tử nhỏ tạo nên các mắt xích của polymer được gọi là các monomer.

2. Danh pháp

Tên của polymer được hình thành như sau: poly + tên của monomer

II. Tính chất vật lí

- Ở điều kiện thường, hầu hết các polymer là những chất rắn và không bay hơi. Các polymer có nhiệt độ nóng chảy nằm trong một khoảng khá rộng. Đa số các polymer nóng chảy tạo thành chất lỏng nhớ, khi để nguội sẽ rắn lại được gọi là chất nhiệt dẻo. Một số polymer khi đun nóng không nóng chảy mà bị phân hủy được gọi là chất nhiệt rắn (PPF,…)

- Đa số các polymer không tan trong môi trường thông thường.

III. Tính chất hóa học

1. Phản ứng giữ nguyên mạch polymer

- Các nhóm thế gắn vào mạch polymer có thể tham gia phản ứng mà không làm thay đổi mạch polymer.

- Những polymer có liên kết đôi trong mạch có thể tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi mà không làm thay đổi mạch polymer

2. Phản ứng cắt mạch polymer

Các polymer có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân chẳng hạn tinh bột, cellulose, capron, nylon – 6,6,…

3. Phản ứng tăng mạch polymer

- Ở điều kiện thích hợp các mạch polymer có thể phản ứng với nhau để tạo thành mạch dài hơn hoặc tạo thành mạng lưới (như phản ứng lưu hóa cao su)

- Phản ứng nối các mạch polymer lại với nhau thành mạng không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polymer. Polymer khâu mạch có mạng không gian nên khó nóng chảy, khó hòa tan và bền hơn so với polymer chưa khâu mạch.

IV. Điều chế

1. Phản ứng trùng hợp

- Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) giống nhau hay tương tự nhau tạo thành phân tử lớn (polymer)

- Điều kiện về cấu tạo để monomer có thể tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có liên kết bội.

2. Phản ứng trùng ngưng

- Phản ứng trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monomer) lại thành phân tử lớn (polymer), đồng thời giải phóng nhiều phân tử nhỏ khác

- Điều kiện về cấu tạo để monomer tham gia phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng để tạo liên kết.