Phương pháp điều chế cao su buna (2024) chính xác nhất

Polibutadien (Cao su Buna) là gì? Tính chất hóa học, tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng của Polibutadien (Cao su Buna)

1. Lý thuyết

1.1 Khái niệm Polibutadien (Cao su Buna)

- Định nghĩa: Polibutađien là một loại cao su tổng hợp, là polime được hình thành từ phản ứng trùng hợp của monome buta-1,3-đien.

- Công thức phân tử: (C₄H₆)_n

- Công thức cấu tạo: -[-CH₂-CH=CH-CH₂-]-

- Tên gọi: Polibutađien

- Kí hiệu: BR

1.2 Tính chất vật lí của Polibutadien

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

1.3 Tính chất hoá học của Polibutadien

- 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.

- 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.

1.4 Điều chế Polibutadien

Người ta điều chế cao su buna bằng phản ứng trùng hợp buta-1,3-đien có mặt Na

1.5 Ứng dụng của Polibutadien

- Polibutađien có khả năng chống mòn cao và được sử dụng đặc biệt trong sản xuất lốp xe, tiêu thụ khoảng 70% sản lượng.

- Đuợc sử dụng làm phụ gia để cải thiện độ dẻo dai (khả năng chống va đập) của nhựa như polistiren và ABS.

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất bóng golf, các vật thể đàn hồi khác nhau và để bọc hoặc đóng gói các cụm điện tử, tạo ra điện trở cao .

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Trong thế chiến thứ II người ta phải điều chế cao su buna từ tinh bột theo sơ đồ sau:

Tinh bột→ Glucozơ → Ancol etylic → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Từ 10 tấn khoai chứa 80% tinh bột điều chế được bao nhiêu tấn caosu buna? (Biết hiệu suất của cả quá trình là 60%)

Hướng dẫn giải

Ta thấy, trong cả quá trình, n_C4H6 thu được sẽ bằng ntinh bột tham gia

Với H=0,6 là: n_C4H6 = n_{tinh bột} . 0,6

⇒ m_polime = 10 . 0,8162 . 0,6 . 54 =1,6 tấn

Ví dụ 2. Người ta có thể điều chế cao su Buna từ gỗ theo sơ đồ sau:

Xenlulozơ  glucozơ  C₂H₅OH  Buta-1,3-đien  Cao su Buna

Khối lượng xenlulozơ cần để sản xuất 1 tấn cao su Buna là :

Hướng dẫn giải

Ta có sơ đồ:C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH → C₄H₆ → CSBN

Trong cả quá trình, n_Xenlulozơ sẽ bằng n_CSBN thu được

Với H = 0,6 . 0,35 . 0,8

m_Xenlulozơ =  = 17,857 tấn

Ví dụ 3. Cao su buna (CSBN) được sản xuất từ gỗ chứa 50% xenlulozơ theo sơ đồ:

Hiệu suất của 4 giai đoạn lần lượt là 60%, 80%, 75% và 100%. Để sản xuất 1,0 tấn CSBN cần bao nhiêu tấn gỗ?

Hướng dẫn giải

Ta có sơ đồ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH → C₄H₆ → CSBN

Trong cả quá trình, n_Xenlulozơ sẽ bằng n_CSBN thu được

Với H = 0,6 . 0,8 . 0,75 .1

mxenlulozo thực tế =  = 8,333 tấn

→ m gỗ =  = 16,67 tấn

3. Bài tập vận dụng

Câu 1: Để tạo ra cao su Buna-S, cao su Buna-N, người ta phải thực hiện phản ứng gì

A. Phản ứng trùng ngưng

B. Phản ứng đồng trùng hợp

C. Phản ứng thế

D. Phản ứng trùng hợp

Lời giải: B. Phản ứng đồng trùng hợp

Để tạo ra cao su buna-S, người ta tiến hành đồng trùng hợp buta-1,3-đien và stiren.

Để tạo ra cao su buna-N, người ta tiến hành đồng trùng hợp buta-1,3-đien và acrilonitrin

Câu 2: Cao su Buna không tham gia phản ứng nào trong số các phản ứng sau:

A. Cộng H₂

B. Dung dịch NaOH

C. Cl₂/as

D. Cộng dung dịch brôm

Lời giải: B. Dung dịch NaOH

Cao su buna có công thức là $(-C{H}_2-CH=CH-C{H}_2-{)}_n$

Xét các phản ứng:

A. $(-C{H}_2-CH=CH-C{H}_2-{)}_n+H_2\stackrel{t^o,xt}{\to }(-C{H}_2-C{H}_2-C{H}_2-C{H}_2-{)}_n$

B. Phản ứng không xảy ra

C.$(-C{H}_2-CH=CH-C{H}_2-{)}_n+C{l}_2\stackrel{t^o,xt}{\to }(-C{H}_2-CHCl-CHCl-C{H}_2-{)}_n$

D.$(-C{H}_2-CH=CH-C{H}_2-{)}_n+B{r}_2\stackrel{t^o,xt}{\to }(-C{H}_2-CHBr-CHBr-C{H}_2-{)}_n$

Câu 3: Cao su Buna-S được điều chế bằng cách đồng trùng hợp

A. buta- 1,3 - đien và stiren

B. buta- 1,3 - đien và lưu huỳnh

C. buta- 1,4 - đien và stiren

D. Tất cả đều đúng

Lời giải: A. buta- 1,3 - đien và stiren

Câu 4: Những polime nào sau đây có khả năng lưu hóa?

A. Cao su Buna-S

B. Cao su Buna

C. Poliisopren

D. Tất cả các đáp án trên

Lời giải: D. Tất cả các đáp án trên

Câu 5: Polime nào sau đây được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng?

A. poli (metyl metacrylat).

B. poli (etylen terephtalat).

C. polistiren.

D. poliacrilonitrin.

Lời giải: D. poli (etylen terephtalat).

Câu 6. Từ tinh bột điều chế cao su buna theo sơ đồ sau:

Tinh bột → glucozơ → ancol etylic → but-1,3-đien → cao su buna,

Hiệu suất của quá trình điều chế là 75%, muốn thu được 32,4 kg cao su buna thì khối lượng tinh bột cần dùng là?

Hướng dẫn giải

(C₆H₁₀O₅)_n → nC₆H₁₂O₆ → 2nC₂H₅OH → nC₄H₆ → (C₄H₆)_n.

n_{Cao su buna} = 0,6 kmol

→ n_C6H10O5 =  = 0,8 kmol

→ m_{tinh bột} = 129,6 kg

Câu 7 . Để điều chế cao su buna người ta có thể thực hiện theo các sơ đồ biến hóa sau:

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

2nC₂H₅OH → nC₄H₆ → (C₄H₆)_n

Hiệu suất chung của chuỗi phản ứng là H = 0,5. 0,8 = 0,4

Khối lượng ancol etylic cần lấy là: m =  . 0,4 . 2 . 46 = 230 gam.

Xem thêm các dạng bài tập Hóa Học hay, chi tiết khác:

Cách điều chế nhựa PE (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế CO2 trong phòng thí nghiệm (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế kim loại (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế HNO3 (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế ancol etylic (2024) chính xác nhất