Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 16: Đại cương về polime

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

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

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần nắm rõ lý thuyết về polime.

Hướng dẫn giải

Phát biểu đúng là:

• Polime là hợp chất do nhiều phân tử monome hợp thành.
• Polime là hợp chất có phân tử khối lớn.

⇒ Đáp án A và B.

Chọn phát biểu đúng:

A. Monome là những phân tử nhỏ tham gia vào phản ứng tạo nên polime.

B. Monome là một mắt xích trong phân tử polime.

C. Monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội.

D. Các hợp chất có 2 nhóm chức hoặc có liên kết bội được gọi là monome.

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần nắm rõ lý thuyết về monome và polime.

Hướng dẫn giải

Phát biểu đúng là:

• Monome là những phân tử nhỏ tham gia vào phản ứng tạo nên polime.
• Monome tham gia phản ứng trùng hợp phải có liên kết bội.

⇒ Đáp án A và C.

Hãy phân biệt các khái niệm sau và cho ví dụ minh hoạ:

a. Polime thiên nhiên, polime tổng hợp và polime bán tổng hợp.

b. Polime có cấu trúc điều hòa và cấu trúc không điều hoà.

c. Polime mạch phân nhánh và polime mạng không gian.

Phương pháp giải

Để phân biệt các khái niệm trên cần hiểu rõ bản chất đặc điểm cấu tạo và nguồn gốc của chúng, từ đó tìm ra những điểm khác nhau để phân biệt.

Hướng dẫn giải

Câu a: Phân biệt khái niệm polime thiên nhiên, polime tổng hợp và polime bán tổng hợp

• Polime thiên nhiên là polime có nguồn gốc thiên nhiên như xenlulozơ, cao su, tinh bột. vv...
• Polime tổng hợp là polime do con người tổng hợp nên như polietilen, cao su buna, nilon-6,6, vv...
• Polime bán tổng hợp (nhân tạo) là polime do chế biến một phần polime thiên nhiên như tơ visco, tơ axetat, vv...

Câu b: Phân biệt polime có cấu trúc điều hòa và cấu trúc không điều hoà

• Polime có cấu trúc điều hòa là loại polime có các mắt xích nối với nhau theo một trật tự nhất định.
• Polime cấu trúc không điều hòa là loại polime có các mắt xích nối với nhau không theo một trật tự nhất định.

Câu c: Phân biệt polime mạch phân nhánh và polime mạng không gian

• Polime mạch phân nhánh là loại polime có các mắt xích nối với nhau theo dạng phân nhánh như amilopectin, glicogen, vv...
• Polime mạng không gian là loại polime có các mắt xích nối với nhau theo dạng mạng không gian. Thí dụ cao su lưu hóa, nhựa-bakelít, vv...

Hãy so sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng (định nghĩa, cấu tạo của monome và phân tử khối của polime so với monome). Lấy ví dụ minh hoạ.

Phương pháp giải

Để phân biệt phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng cầm nắm rõ định nghĩa, cấu tạo của monome và phân tử khối của polime so với monome của 2 loại phản ứng này.

Hướng dẫn giải

So sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng ngưng:

Phản ứng trùng hợp:

• Phản ứng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn.
• Monome tham gia phản ứng phải có liên kết bội (CH₂=CH₂; CH₂=CH-Cl) hay vòng kém bền.
• Phân tử khối của polime bằng tổng phân tử khối các monome tham gia phản ứng.

Phản ứng trùng ngưng:

• Phản ứng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ thành phân tử lớn đồng thời giải phóng nhiều phân tử nhỏ khác.
• Monome tham gia phản ứng phải có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng (CH₂OH-CH₂OH; H₂N-CH₂-COOH,...)
• Phân tử khối của polime nhỏ hơn tổng phân tử khối các monome tham gia phản ứng.

Ví dụ:

• Phản ứng trùng hợp:

nCH₂=CH₂ \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) -(CH₂-CH₂-)_n

• Phản ứng trùng ngưng:

nH₂N-CH₂-COOH  \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) -(HN-CH₂-CO)-_n + nH₂O

Giải thích hiện tượng sau:

a. Polime không bay hơi được.

b. Polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

c. Nhiều polime không tan hoặc khó tan trong các dung môi thông thường.

d. Dung dịch polime có độ nhớt cao.

Phương pháp giải

Để giải thích các hiện tượng trên cần nắm rõ đặc điểm cấu trúc của polime.

Hướng dẫn giải

Câu a

Polime có cấu trúc phân tử, khối lượng phân tử rất lớn, lực liên kết giữa các nguyên tử monome rất lớn, những lực này vượt xa những lực thông thường của các liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong phân tử, khiến các phân tử polime không dễ dàng chuyển động, tách ra ở trạng thái riêng biệt.

Vì vậy polime không bay hơi.

Câu b

Chất nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy xác định, còn polime không có nhiệt độ nóng chảy xác định vì mỗi polime thường là 1 hỗn hợp các phân tử với hệ số trùng hợp khác nhau.

Vì vậy polime có nhiệt độ nóng chảy dao động trong khoảng nhiệt độ nào đó.

Câu c

Nhiều phân tử polime không tan hoặc khó tan trong các dung môi thông thường vì cấu trúc phân tử polime rất lớn và không đồng nhất hoàn toàn, lực liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử polime rất lớn.

Câu d

Dung dich polime có độ nhớt cao là do phân tử polime có khối lượng phân tử lớn, kích thước lớn, lực liên kết giữa các phân tử lớn nên chúng không thể chuyển động linh hoạt tự do bình thường như các phân tử nhỏ.

Viết phương trình hóa học của phản ứng và xếp loại các phản ứng polime hóa (trùng hợp, trùng ngưng) các monome sau:

a) CH₃−CH=CH₂

b) CH₂=CCl−CH=CH₂

c) CH₂=CH−CH=CH₂ và CH₂=CH−CN

d) CH₂OH−CH₂OH và m−C₆H₄(COOH)₂ (axit isophtalic)

e) NH₂−CH(CH₃)−[CH₂]₁₀COOH

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học của phản ứng polime hóa (trùng hợp, trùng ngưng) các monome trên, cần dựa vào đặc điểm cấu tại của monome để xác định polime tương ứng.

Hướng dẫn giải

Các phương trình hóa học của phản ứng của các monome trên là:

a) nCH₃-CH=CH₂ \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) (-CH(CH₃)-CH₂)_n 

→ Phản ứng trùng hợp.

b) nCH₂=CCl-CH=CH₂ \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) (-CH₂-CCl=CH-CH₂-)_n

→ Phản ứng trùng hợp.

c) nCH₂=CH-CH=CH₂ + nCH₂=CH-CN \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) (-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₂-CH(CN)-)_n

→ Phản ứng đồng trùng hợp.

d) nCH₂OH -CH₂OH + n-HOOC-C₆H₄-COOH \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) (-O-CH₂-CH₂-O-OC-C₆H₄-CO-)_n + 2nH₂O

→ Phản ứng trùng ngưng.

e) nNH₂ - CH(CH₃) - [CH₂]₁₀ - COOH \(\xrightarrow{{xt,{t^o},p}}\) (-NH-CH(CH₃)-[CH₂]₁₀-CO-)_n + nH₂O

→ Phản ứng trùng ngưng.