95 Bài tập về Polime (có đáp án năm 2024) hay nhất

Bài tập về Polime

Lý thuyết

Bài giảng Hoá 12 Bài 13: Đại cương về polime

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm

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

- Ví dụ: Polietilen:  (–CH₂ – CH₂–)_n, nilon – 6: -(NH[CH₂]₅-CO)_n-

Hệ số n được gọi là hệ số polime hóa hay độ polime hóa, n càng lớn phân tử khối của polime càng cao.

- Các phân tử phản ứng với nhau tạo nên polime được gọi là monome.

- Tên của polime được cấu tạo bằng cách ghép từ poli lên trước tên monome. Nếu tên của monome gồm 2 cụm từ trở lên thì tên đó được đặt trong dấu ngoặc đơn.

Ví dụ: -(CH₂ – CHCl)_n-: poli(vinyl clorua)

- Một số polime có tên thông thường, ví dụ: xenlulozơ (C₆H₁₀O₅)_n…

2. Phân loại

- Dựa vào nguồn gốc, polime được phân loại thành:

+ Polime thiên nhiên (polime có sẵn trong thiên nhiên) như cao su, xenlulozơ...

+ Polime tổng hợp như polietilen, nhựa phenol-fomanđehit …

+ Polime nhân tạo hay bán tổng hợp (polime thiên nhiên được chế biến một phần) như xenlulozơ trinitrat, tơ visco ...

- Các polime tổng hợp lại được phân loại theo cách tổng hợp như:

+ Polime trùng hợp được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp, ví dụ:

(–CH₂–CH₂–)_n  và  (–CH₂–CHCl–)_n ...

+ Polime trùng ngưng được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng, ví dụ:

(–HN–[CH₂]₆–NH–CO–[CH₂]₄–CO–)_n

Một số nguồn chứa polime thiên nhiên

II. Đặc điểm cấu trúc

Các mắt xích của polime có thể nối với nhau thành mạch không nhánh như amilozơ ...., mạch phân nhánh như amilopectin, glicogen, ... và mạch dạng không gian như cao su lưu  hóa, nhựa bakelit ...

Các kiểu mạch polime

III. Tính chất vật lý

- Hầu hết polime là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi nóng chảy đa số polime cho chất lỏng nhớt, để nguội rắn lại (chất nhiệt dẻo). Một số polime không nóng chảy khi đun mà bị phân hủy (chất nhiệt rắn).

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

- Nhiều polime có tính dẻo, một số có tính đàn hồi, một số có thể kéo ra thành sợi, dai, bền. Có polime trong suốt mà không giòn.

- Nhiều polime có tính cách nhiệt, cách điện hoặc bán dẫn.

IV. Tính chất hóa học

Polime có những phản ứng phân cắt mạch, giữ nguyên mạch và tăng mạch cacbon.

1. Phản ứng phân cắt mạch polime

- Polime có nhóm chức trong mạch dễ bị thủy phân, ví dụ như tinh bột, xenlulozơ bị thủy phân thành glucozơ ...

- Polime trùng hợp bị nhiệt  phân ở nhiệt độ thích hợp tạo thành các đoạn ngắn, cuối cùng thành monome ban đầu. Phản ứng nhiệt phân polime thành các monome được gọi là phản ứng giải trùng hợp hay phản ứng đepolime hóa.

Ví dụ:

-(NH[CH₂]₅CO)_n- + nH₂O $\stackrel{t^o,xt,p}{\to }$ nH₂N [CH₂]₅ COOH

- Một số polime bị oxi hóa cắt mạch.

2. Phản ứng giữ nguyên mạch polime

- Những polime có liên kết đôi trong mạch hoặc nhóm chức ngoại mạch có thể tham gia các phản ứng hóa học đặc trưng của liên kết đôi và của nhóm chức đó.

Ví dụ:

3. Phản ứng tăng mạch polime

- Khi có điều kiện thích hợp (nhiệt độ, chất xúc tác …), các mạch polime có thể nối với nhau thành mạch dài hơn hoặc thành mạng lưới, chẳng hạn các phản ứng lưu hóa chuyển cao su thành cao su lưu hóa, chuyển nhựa rezol thành nhựa rezit…

- Trong công nghệ, phản ứng nối các mạch polime với nhau tạo thành mạch không gian được gọi là phản ứng khâu mạch polime.

V. Phương pháp điều chế

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

1. Phản ứng trùng hợp

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

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

- Ví dụ:

nCH₂  = CH₂  -(CH₂ – CH₂)_n-

2. Phản ứng trùng ngưng

- Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng ra những phân tử nhỏ khác (ví dụ H₂O).

Nói cách khác, đó là quá trình ngưng tụ nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn.

- Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia  phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng.

Ví dụ:

nHOOC – C₆H₄ – COOH + nHOCH₂ – CH₂OH  

-(CO – C₆H₄ – CO – OC₂H₄ – O)_n - + 2nH₂O

VI: Ứng dụng

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

Bài giảng Hoá học 12 Bài 14: Vật liệu polime

I. Chất dẻo

1. Khái niệm về chất dẻo và vật liệu compozit

- Chất dẻo là những vật liệu polime có tính dẻo.

- Tính dẻo là tính bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp lực bên ngoài và vẫn giữ nguyên được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

- Vật liệu compozit là vật liệu hỗn hợp gồm ít nhất hai thành phần phân tán vào nhau mà không tan vào nhau.

- Thành phần của vật liệu compozit gồm chất nền (polime) và chất độn. Ngoài ra còn có các chất phụ gia khác.

2. Một số polime dùng làm chất dẻo

a. Polietilen (PE)

PE là chất dẻo mềm, nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn 110^oC, có tính trơ tương đối của ankan mạch dài, dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng,...

Màng PE

b. Poli(vinyl clorua) (PVC)

PVC là chất rắn vô định hình, cách điện tốt, bền với axit, dùng làm vật liệu điện, ống dẫn nước, vải che mưa, da giả,..

Ống nhựa PVC

c. Poli(metyl metacrylat) 

+ Poli(metyl metacrylat) có đặc tính trong suốt cho ánh sáng truyền qua tốt (trên 90%) nên được dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas.

+ Poli(metyl metacrylat) được điều chế từ metyl metacrylat bằng phản ứng trùng hợp:

d. Poli(phenol - fomanđehit) (PPF)

PPF có 3 dạng: nhựa novolac, nhựa rezol, nhựa rezit.

- Nhựa novolac:

+ Nhựa novolac là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ tan trong một số dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất vecni, sơn,...

+ Đun nóng hỗn hợp fomanđehit và phenol lấy dư với xúc tác axit được nhựa novolac (mạch không phân nhánh)

-  Nhựa rezol  

+ Nhựa rezol là chất rắn, dễ nóng chảy, dễ trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng để sản xuất sơn, keo và nhựa rezit,..

+ Đun nóng hỗn hợp phenol và fomanđehit theo tỉ lệ mol 1 : 1,2 với xúc tác là kiềm ta được nhựa rezol (mạch không phân nhánh) nhưng có một số nhóm –CH₂OH còn tự do ở vị trí số 4 hoặc 2 của nhân phenol :

-  Nhựa rezit

+ Đun nóng nhựa rezol ở 150^oC được nhựa rezit (hay nhựa bakelit) có cấu trúc mạng lưới không gian 
+ Nhựa rezit không nóng chảy, không tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dùng sản xuất đồ điện, vỏ máy…

II. Tơ

1. Khái niệm

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

- Trong tơ, những phân tử polime có mạch cacbon không phân nhánh, sắp xếp song song với nhau.

- Polime này tương đối rắn, tương đối bền với nhiệt, với các dung môi thông thường; mềm, dai, không độc và có khả năng nhuộm màu.

Tơ tằm

2. Phân loại

 3. Một số loại tơ tổng hợp thường gặp
a. Tơ nilon-6,6

+ Tơ nilon-6,6 thuộc loại tơ poliamit vì các mắt xích nối với nhau bằng các nhóm amit –CO–NH–

+ Tơ nilon-6,6 có tính dai bền, mềm mại óng mượt, ít thấm nước, giặt mau khô nhưng kém bền với nhiệt, với axit và kiềm.

+  Nilon-6,6 được điều chế từ hexametylen điamin H₂N[CH₂]₆NH₂ và axit ađipic:

+ Tơ nilon-6,6 cũng như nhiều loại tơ poliamit khác được dùng để dệt vải may mặc, vải lót săm lốp xe, dệt bít tất, bện làm dây cáp, dây dù, đan lưới,...

b. Tơ nitron (hay olon)

+ Tơ nitron thuộc loại tơ vinylic được tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) nên được gọi poliacrilonitrin:

                 nCH₂=CH–CN     (–CH₂–CH(CN)–)_n                            

+ Tơ nitron dai, bền với nhiệt và giữ nhiệt tốt nên thường được dùng để dệt vải may quần áo hoặc bện thành sợi len đan áo rét.

III. Cao su

1. Khái niệm

- Cao su là vật liệu polime có tính đàn hồi

- Cao su có tính đàn hồi. Tính đàn hồi là tính biến dạng khi chịu lực tác dụng bên ngoài và trở lại dạng ban đầu khi lực đó thôi tác dụng.

Lốp xe ô tô được chế tạo từ cao su

2. Phân loại

Có hai loại cao su : Cao su thiên nhiên và cao su tổng hợp.

a. Cao su thiên nhiên

 - Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cây cao su, là polime của isopren.

với n ≈ 1 500 – 15 000

- Cao su thiên nhiên có tính đàn hồi, không dẫn nhiệt và điện, không thấm khí và nước, không tan trong nước, etanol, axeton ... nhưng tan trong xăng, benzen.

- Do có liên kết đôi trong phân tử nên cao su thiên nhiên có thể tham gia phản ứng cộng H₂, HCl, Cl₂ ... và đặc biệt tác dụng với lưu huỳnh cho cao su lưu hóa có tính đàn hồi, chịu nhiệt, lâu mòn, khó tan trong dung môi hơn các cao su thường.

b. Cao su tổng hợp

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

+ Cao su buna

Cao su buna chính là polibutađien tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt Na :

nCH₂=CH-CH=CH₂  $\stackrel{Na,t^o}{\to }$ $\sout{\left(\right.}C{H}_2\sout{}CH=CH\sout{}C{H}_2\sout{{\left.\right)}_n}$

Cao su buna có tính đàn hồi và độ bền kém cao su thiên nhiên.

Lưu ý: 

+ Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với stiren C₆H₅CH=CH₂ có mặt Na ta được cao su buna-S có tính đàn hồi cao.

+ Khi đồng trùng hợp buta-1,3-đien với acrilonitrin CNCH=CH₂ có mặt Na, ta được cao su buna-N có tính chống dầu cao.

IV. Keo dán tổng hợp

1. Khái niệm

- Keo dán là loại vật liệu có khả năng kết dính hai mảnh vật liệu giống nhau mà không làm biến đổi bản chất các vật liệu được kết dính.

- Bản chất của keo dán là có thể tạo ra màng hết sức mỏng, bền vững (kết dính nội) và bám chắc vào hai mảnh vật liệu được dán (kết dính ngoại).

2. Một số loại keo dán tổng hợp hay gặp

a) Nhựa vá săm

Nhựa vá săm là dung dịch đặc của cao su trong dung môi hữu cơ. Khi dùng phải làm sạch chỗ dán, bôi nhựa vào để chờ cho dung môi bay đi, sau đó dán lại.

b) Keo dán epoxi

- Keo dán epoxi được làm từ polime có chứa nhóm epoxi. Khi dùng cần thêm chất đóng rắn để tạo polime dạng mạng lưới, rắn lại, có độ bền và độ kết dính cao.

- Keo dán epoxi được dùng để dán các vật liệu kim loại, gỗ, thủy tinh, chất dẻo trong các ngành sản xuất ô tô, máy bay, xây dựng và trong đời sống hàng ngày.

c) Keo dán ure – fomanđehit

- Keo dán ure – fomanđehit được sản xuất từ poli(ure – fomanđehit). Poli(ure – fomanđehit) được điều chế từ ure và fomanđehit.

nH₂N – CO – NH₂ + nCH₂ = O $\stackrel{t^o,xt}{\to }$ -(HN-CO-NH-CH₂)_n- + nH₂O

- Keo dán ure – fomanđehit dùng để dán các vật liệu bằng gỗ, chất dẻo.

Các dạng bài tập Polime

Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm

Dạng 2: Xác định cấu tạo polime và điều chế polime

Bài toán 1: Xác định số mắt xích

Bài toán 2: Điều chế polime

Dạng 3: Xác định khối lượng polime hoặc lượng chất tham gia quá trình tạo polime

Phương pháp giải

- Lập sơ đồ điều chế polime từ chất đã cho.

          nX=X  →  (-X-X-)_n

Ta có:  n_{mắt xích polime} = n.n_polime và M_polime = n.M_{mắt xích}  => m_{mắt xích polime} =  m_polime

- Đối với phản ứng trùng hợp 1 chất: m_monome = m_polime / H%

 Trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua đơn vị đo lường để giải nhanh.

Bài tập tự luyện

1. Bài tập vận dụng

Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng ?

A. Polime là hợp chất do nhiều phân tử monome hợp thành.

B. Polime là hợp chất có phân tử khối lớn.

C. Polime là hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ liên kết với nhau tạo nên.

D. Các polime đều được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Theo định nghĩa về polime: Polime là hợp chất có phân tử khối rất lớn do nhiều đơn vị nhỏ liên kết với nhau tạo nên.

Đáp án C

Câu 2: Trong các nhận xét dưới đây, nhận xét nào không đúng ?

A. Các polime không bay hơi.

B. Đa số polime khó hoà tan trong các dung môi thông thường.

C. Các polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

D. Các polime đều bền vững dưới tác dụng của axit, bazơ.

Hướng dẫn giải chi tiết:

D sai, một số polime bị thủy phân trong môi trường axit, bazo ví dụ như: xenlulozo, protein, …

Đáp án D.

Câu 3: Điều kiện của monome để tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có

A. liên kết kết bội.

B. vòng không bền.        

C. hai nhóm chức khác nhau.     

D. A hoặc B.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Điều kiện của monome để tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử cần có liên kết bội và vòng không bền.

Đáp án D.

Câu 4: Một polime Y có cấu tạo như sau :

                              … –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–CH₂– …

Công thức một mắt xích của polime Y là :

A. –CH₂–CH₂–CH₂– .

B. –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂– .

C. –CH₂– .

D. –CH₂–CH₂– .

Hướng dẫn giải chi tiết:

Để làm được loại câu hỏi này, ta cần xác định được monome của polime.

Từ cấu tạo của Y ta nhận thấy, monome của Y là CH₂=CH₂

=> 1 mắt xích của chất Y có công thức là: –CH₂–CH₂–

Đáp án D

Câu 5: Polime X có hệ số trùng hợp là 560 và phân tử khối là 35000. Công thức một mắt xích của X là :

A. –CH₂–CHCl– .            

B.  –CH=CCl– . 

C.  –CCl=CCl– .

D. –CHCl–CHCl– .

Hướng dẫn giải chi tiết:

X có n = 560, Khối lượng mol là 35000

=> Khối lượng mol của 1 mắt xích có trong polime X là:

35000 : 560 = 62,5 (gam/mol)

Dựa vào các đáp án đề bài cho, ta suy ra công thức một mắt xích của X là: –CH₂–CHCl–

Đáp án A.

Câu 6: Tiến hành clo hóa poli(vinyl clorua) thu được một loại polime X dùng để điều chế tơ clorin. Trong X có chứa 66,18% clo theo khối lượng. Vậy trung bình có bao nhiêu mắt xích PVC phản ứng được với một phân tử clo?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Đặt a là số mắt xích –CH₂–CHCl– hay –C₂H₃Cl– tham gia phản ứng với một phân tử Cl₂. Do PVC không có liên kết bội, nên chỉ phản ứng thế với Cl₂ :

C_2aH_3aCl_a + Cl₂ → C_2aH_3a-1Cl_a+1 + HCl                       (1)

$\mathrm{\%}Cl=\frac{35,5(a+1)}{24a+(3a-1)+35,5(a+1)}=\frac{66,18}{100}\Rightarrow a=2.$

Đáp án B.

Câu 7: Tiến hành trùng hợp 5,2 gam stiren. Hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng 100 ml dung dịch brom 0,15M. Sau đó cho tiếp dung dịch KI dư vào thì thu được 0,635 gam iot. Hiệu suất trùng hợp stiren là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Số mol brom ban đầu: $n_{B{\mathrm{r}}_2(b\mathrm{d})}=0,015mol$

Số mol brom dư: $n_{B{\mathrm{r}}_{2}du}=n_{I_2}=0,0025mol$

$\to n_{B{\mathrm{r}}_2(pu)}=0,0125mol$

$\to n_{C_6{H}_{5}CH=C{H}_2(du)}=0,0125mol$

Hiệu suất phản ứng: $H=\frac{5,2-0,0125.104}{5,2}.100\mathrm{\%}=75\mathrm{\%}$

Câu 8: Để điều chế cao su buna người ta có thể thực hiện theo sơ đồ biến hóa sau:

$C_2{H}_{5}OH\stackrel{H=50\mathrm{\%}}{\to }buta-1,3-dien\stackrel{H=80\mathrm{\%}}{\to }caosubuna$

Tính khối lượng ancol etylic cần lấy để có thể điều chế được 54 gam cao su buna theo sơ đồ trên.

Hướng dẫn giải chi tiết:

m_{buta-1,3-đien} = m_{cao su buna} / H% = 54 / 80% = 67,5 gam

=> n_{buta-1,3-đien} = 1,25 mol

PTHH :      2C₂H₅OH  →  C₄H₆ + 2H₂O

Lí thuyết:      2,5         ←      1,25

Với H = 50% thì số mol C₂H₅OH thực tế cần dùng là: 2,5.100/50 = 5 mol

→ m_C2H5OH = 5.46 = 230 gam

Câu 9: Trong số các polime sau: tơ nhện, xenlulozơ, sợi capron, nhựa phenol-fomanđehit, poliisopren, len lông cừu, poli (vinyl axetat). Số chất không bền, bị cắt mạch polime khi tiếp xúc với dung dịch kiềm là

A. 3                       B. 4                          C. 5                              D. 2

Lời giải:

Đáp án: A

Câu 10: Trong các polime có cùng số mắt xích sau đây, polime nào có khối lượng phân tử lớn nhất?

A. Poli (vinyl axetat)                         B. Tơ capron       

C. Thuỷ tinh hữu cơ                         D. Polistiren

Lời giải:

Đáp án: B

Tơ polivinyl axetat tạo thành từ CH₃COOCH=CH₂ có M=86

Tơ capron tạo thành từ capronlactam ( 1 đồng phân của NH₂(CH₂)₅-COOH dạng mạch vòng) M=131

Thủy tinh hữu cơ tạo thành từ isopren có M=100

Polistiren tạo thành từ stiren có M=104

2. Bài tập tự luyện có hướng dẫn

(xem thêm trong file dưới đây)

Xem thêm các bài viết liên quan khác:

70 Bài tập Hóa học và vấn đề môi trường (có đáp án năm 2023)

70 Bài tập về Glucozơ (có đáp án năm 2023)

60 Bài tập ăn mòn kim loại (có đáp án năm 2023)

500 Bài tập hóa 12 Chương 9: Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế. xã hội. môi trường (có đáp án năm 2023)

1000 Bài tập hóa 12 Chương 7: Sắt và một số kim loại quan trọng (có đáp án năm 2023)