Đề kiểm tra 45 phút Chương 4 Polime và vật liệu polime

Cao su tự nhiên được cấu tạo từ các mắt xích là polime của isopren (-C₅H₈-)

Số mắt xích = 105000 : 68 ≈ 1544

Polime thuộc poliamit là: tơ nilon-6 (tơ capron); tơ nilon-6,6; tơ nilon-7 (tơ enang).

- Không tồn tại ancol  CH₂=CH-OH không thể trùng hợp ancol này không thể sử dụng cách này.

- CH₂OH-CH₂OH trùng ngưng không tạo ra sản phẩm không thể sử dụng cách này.

-  Có thể điều chế bằng cách xà phòng hoá poli(vinyl axetat) (-CH₂-CH(-OOCCH₃)-)_n:

(-CH₂-CH(-OOCCH₃)-)_n + nNaOH nCH₃COONa + (-CH₂-CH(OH)-)_n

Phương trình phản ứng xảy ra

PVC + O₂ → CO₂ + H₂O + HCl

HCl + AgNO₃ → AgCl + HNO₃

Vậy khí độc X là HCl.

Tơ visco thuộc loại tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo), xuất phát từ xenlulozo. Hay còn gọi là tơ hóa học.

 O₂N[CH₂]₆NO₂ + [H]  H₂N[CH₂]₆NH₂

Br[CH₂]₆Br OH[CH₂]₆OH HOOC[CH₂]₄COOH

H₂N[CH₂]₆NH₂ + HOOC[CH₂]₄COOH nilon 6,6

Cần thực hiện tối thiểu 4 phản ứng.

 Điều chế cao su buna:

nCH₂=CH-CH=CH₂ → (-CH₂-CH=CH-CH₂-)n

^{Buta-1,3-dien                          cao su buna}

 X gồm -HN[CH_2]5: x mol; -HN[CH₂]₆CO-: y mol

Theo bài ra ta có:

m_X = 113x + 127y = 48,7          (1)

            (2)

Từ (1) và (2) ta có:

x = 0,15; y = 0,25

x : y = 3 : 5

Poli(etylen-terephtalat) được tạo thành từ phản ứng đồng trùng ngưng giữa etilen glicol với axit terephtalic:

nHOOC-C₆H₄-COOH + nHO-CH₂-CH₂-OH (CO-C₆H₄-CO-O-CH₂-CH₂-O-)n + 2nH₂O

Gọi n là số mắt xích PVC và x là số phân tử Clo

(C₂H₃Cl)_n + xCl₂ → C_2nH_(3n-x)Cl_(n+x) + xHCl

Ta có:

n = 2,16x

Vậy với x = 1 ⇒ n = 2,16 ≈ 2

 C₂H₄ → -(-C₂H₄-)_n

n_C2H4 = n_polime = 0,3 mol

m_polime = 0,3.28.90% = 7,56 gam.

Theo bài ra ta có: n_CO2:n_H2O = 1:1

X có công thức C_nH_2nO_a

- Loại polivinyl clorua (PVC) vì có thêm Cl và S.

- Loại tinh bột (C₆H₁₀O₅)_n và polistiren (C₈H₈)_n vì không thỏa mãn tỉ lệ.

Vậy X là polipropilen (C₃H₆)_n

Nilon-6 có công thức là: (-HN-(CH₂)₅-CO-)_n

→ n_Nilon-6 = 8,475/113n = 0,075/n

Điều chế từ axit amino caproic:

nH₂N-(CH₂)₅-COOH → (-HN-(CH₂)₅-CO-)_n +nH₂O

Điều chếtừ caprolactam bằng phản ứng trùng hợp:

nC₆H₁₁O → (-HN-(CH₂)₅ –CO-)_n

Khối lượng chênh lệch chính là khối lượng nước:

m_{chênh lệch} = m_H2O = (0,075.18n)/n.75% = 1,8 kg.

 Monome tham gia phản ứng trùng hợp trong phân tử phải có liên kết bội hoặc là vòng kém bền.

Cấu trúc toluen không thỏa mãn điều kiện

không tham gia phản ứng trùng hợp.

Đimetyl buta-1,3-đien: CH₂=C(CH₃)–C(CH₃)=CH₂ (C₆H₁₀)

Acrilonitrin: CH₂=CH–CN (C₃H₃N)

Sơ đồ phản ứng đốt cháy polime của chúng:

(C₆H₁₀)a.(C₃H₃N)_b + O₂ (6a+3b)CO₂ + (5a+1,5b)H₂O + 0,5bN₂

3a = b 

  a : b = 1 : 3

Các phản ứng xảy ra:

nH₂N[CH₂]₅COOH (X₄)  -(-HN-[CH₂]₅-CO-)-_n (nilon – 6) + nH₂O

H₂N[CH₂]₅COOH (X₄) + HCl → ClH₃N[CH₂]₅COOH (X₃)

H₂N[CH₂]₅COONa (X₁) + 2HCl → ClH₃N[CH₂]₅COOH (X₃) + NaCl

H₂N[CH₂]₅COONH₃CH₃ (X) + NaOH → H₂N[CH₂]₅COONa (X₁) + CH₃NH₂ (X₂) + H₂O

- X₂ là quỳ tím hóa xanh.

- X và X₄ đều có tính lưỡng tính.

- Phân tử khối của X là 162, phân tử khối của X₃ là 167,5.

- Nhiệt độ nóng chảy của X₁ lớn hơn X₄.

Dãy biến hóa:

Xenlulozo  C₁₂H₂₂O₁₁ (glucozo)  C₂H₅OH  CH₂=CH-CH=CH₂ cao su buna

(1) (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O  nC₆H₁₂O₆

(2) C₆H₁₂O₆  2C₂H₅OH + CO₂

(3) 2C₂H₅OH  CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂O

(4) nCH₂=CH-CH=CH₂    -(-CH₂-CH=CH-CH₂-)_n

• Polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
• Thủy tinh hữu cơ là loại chất nhiệt dẻo, rất bền, cứng, trong suốt.
• Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường.

 Polime có dạng lưới không gian là dạng polime chịu nhiệt tốt nhất.

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

Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có liên kết bội hoặc là vòng kém bền.

Các chất tham gia phản ứng trùng hợp tạo polime là: (1), (3), (5)

- Trong tơ, những polime có mạch không phân nhánh sắp xếp song song với nhau. Polime đó phải rắn, tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường, mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.

- Tơ nhân tạo được điều chế từ những polime thiên nhiên. 

- Tơ visco, tơ axetat đều là tơ nhân tạo.

-  Tơ tằm là tơ thiên nhiên.

 −CH₂−CH=CH−CH₂−: mắt xích butađien

−CH(C₆H₅)−CH₂− : mắt xích stiren

Giả sử: trong cao su buna S cứ n mắt xích butađien thì có m mắt xích stiren.

Theo đầu bài ta có: 5,668 gam cao su kết hợp với 3,462 gam brom

⇒ (54n+104m)/5,668 = 160n/3,462

⇒ n/m = 1/2.

Vậy tỉ lệ giữa số mắt xích butađien và số mắt xích stiren là 1:2.

Trung bình 1 phân tử clo phản ứng với k mắt xích trong mạch PVC, xét mạch ngắn có k mắt xích:

-(-CH₂-CH(Cl))-)-_k

(C₂H₃Cl)_k → C_2kH_3kCl_k

Phản ứn clo hóa:

C_2kH_3kCl_k + Cl₂ → C_2kH_3k-1Cl_k+1 + HCl

Theo bài ta có:

Cứ 3 mắt xích PVC tác dụng với 1 phân tử Cl₂

Bảo toàn khối lượng:

m_PE = m_{Etilen pư} = 4.0,7.90% = 2,52 tấn

Gọi công thức của X là C_xH_y ta có

→ CTĐGN: (C₅H₈)_n

M_A = 2,43.28 = 68,04

⇒ 68n = 68

⇒ n = 1

⇒ A: C₅H₈.

Lại có X phản ứng hới H₂ dư được isopentan và trùng hợp ra cao su nên X là

CH₂=C(CH₃)–CH=CH₂.

- Các polime có cấu trúc mạch không phân nhánh: PE, PVC, polibutađien, poliisopren, amilozơ, xenlulozơ.

- Polime cấu trúc mạch nhánh: amilopectin.

- Polime cấu trúc mạnh không gian: cao su lưu hóa.

Những polime thiên nhiên hoặc tổng hợp không độc, có độ bền nhất định, có thể kéo thành sợi dài và mảnh, óng mượt gọi tơ.

n_H2N[CH2]6NH2 = 1,45/116 = 0,0125 kmol;

n_{HCOOC[CH2]4COOH} = 1,825/146 = 0,0125 kmol.

n_H2O = 0,18/18 = 0,01 kmol

n(H₂N-[CH₂]₆-NH₂) + n(HOOC-[CH₂]₄COOH)- → (-H₂N-[CH₂]₆-NH-OCC-[CH₂]₄COOH-)n  + 2H₂O

 n_{H2N[CH2]6NH2 pư} = 1/2.n_H2O

n_Br2 = 0,06 mol

Cao su buna-S có dạng (C₄H₆)a.(C₈H₈)_b

a 3b a:b = 3:1

Cao su có dạng (C₄H₆)_a.(C₈H₈)_b

Cao su tác dụng với brom:

 (C₄H₆)_3b.(C₈H₈)_b + 3bBr₂ → (C₄H₆Br₂)_3b.(C₈H₈)_b 

Từ phần trăm khối lượng brom tính được khối lượng (C₄H₆Br₂)_3b.(C₈H₈)_b

mcao su = 14,92 - 9,6 = 5,32 gam

Polime có nhiều ứng dụng như làm các loại vật liệu polime phục vụ cho sản xuất và đời sống: Chất dẻo, tơ, sợi, cao su, keo dán.