Phương pháp giải bài tập về polime

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ POLIME Phương pháp giải ● Bài tập về polime là dạng bài tập đơn giản, học sinh ch ỉ nắm chắc kiến thức là có th ể làm được. Phương pháp giải bài tập về polime chủ yếu là viết phương trình hoặc lập sơ đồ phản ứng. Từ đó tính toán theo phương trình hoặc sơ đồ phản ứng để suy ra kết quả mà đề yêu cầu. ► Các ví dụ minh họa ◄ Dạng 1 : Tính số mắt xích hoặc xác định cấu tạo mắt xích của polime Ví dụ 1: Polime X có hệ số trùng hợp là 560 và phân tử khối là 35000. Công thức một m ắt xích của X là : A. –CH2–CHCl– . B. –CH=CCl– . C. –CCl=CCl– . D. –CHCl–CHCl– . Hướng dẫn giải 3500 =62,5 Khối lượng của một mắt xích trong polime X là : 560 . Vậy công thức của mắt xích là –CH2–CHCl– . Đáp án A. Ví dụ 2: Khối lượng phân tử của 1 loại tơ capron bằng 16950 đvC, của tơ enang bằng 21590 đvC. Số mắt xích trong công thức phân tử của mỗi loại tơ trên lần lượt là : A. 150 và 170. B. 170 và 180. C. 120 và 160. D. 200 và 150. Hướng dẫn giải Mắt xích của tơ capron (nilon-6) và tơ enang (nilon-7) có cấu tạo lần lượt là : (–HN–(CH2)5–CO–) và (–HN–(CH2)6–CO–). Số mắt xích trong công thức phân tử của mỗi loại tơ lần lượt là 150 và 170. Đáp án A. Ví dụ 3: Số mắt xích glucozơ có trong 194,4 mg amilozơ là (cho biết số Avogađro = 6,02.1023) : A. 7224.1017. B. 6501,6.1017. C. 1,3.10-3. D. 1,08.10-3. Hướng dẫn giải Amilozơ là một thành phân cấu tạo nên tinh bột, amiloz ơ là polime có m ạch không phân nhánh, do nhiều mắt xích a-glucozơ –C6H10O5– liên kết với nhau tạo thành. n- C H 6 10O5 - 194,4 194,4 = mol = .6,02.1023 =7224.1017. Þ Số mắt xích –C6H10O5– 1000.162 1000.162 Đáp án A. Dạng 2 : Phản ứng clo hóa Ví dụ 4: Tiến hành clo hoá 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 Đặt a là số mắt xích –CH 2–CHCl– hay –C2H3Cl– tham gia phản ứng với một phân tử Cl 2. Do PVC không có liên kết bội, nên chỉ phản ứng thế với Cl2 : ® C2aH3a-1Cla+1 + HCl C2aH3aCla + Cl2 ¾¾ (1) 35,5(a +1) 66,18 %Cl = = Þ a =2. 24a +(3a - 1) +35,5(a +1) 100 %Cl 35,5(a+1) 66,18 = = Þ a =2 Hoặc có thể tính như sau : %(C, H) 24a +3a- 1 100 - 66,18 Đáp án B. Dạng 3 : Phản ứng lưu hóa cao su Ví dụ 5: Một loại cao su lưu hoá chứa 1,714% lưu huỳnh. Hỏi cứ khoảng bao nhiêu mắt xích isopren có một cầu nối đisunfua –S–S–, giả thiết rằng S đã thay thế cho H ở nhóm metylen trong mạch cao su. A. 52. B. 25. C. 46. D. 54. Hướng dẫn giải Mắt xích của cao su isopren có cấu tạo là : –CH2–C(CH3) =CH –CH2– hay (–C5H8–). Giả sử có n mắt xích cao su isopren tham gia ph ản ứng l ưu hóa cao su thì t ạo đ ược m ột cầu nối đisunfua –S–S–. Phương trình phản ứng : C5nH8n + 2S ® C5nH8n-2S2 + H2 (1) (cao su lưu hóa) Theo giả thiết trong cao su lưu hóa lưu huỳnh chiếm 1,714% về khối lượng nên ta có : 2.32 .100 =1,714 Þ n =54 68n - 2 +2.32 . Đáp án D. Dạng 4 : Phản ứng cộng Ví dụ 6: Tiến hành phản ứng đồng trùng hợp giữa stiren và buta – 1,3 – đien (butađien), thu được polime X. Cứ 2,834 gam X phản ứng vừa hết với 1,731 gam Br 2. Tỉ lệ số mắt xích (butađien : stiren) trong loại polime trên là : A. 1 : 1. B. 1 : 2. C. 2 : 3. D. 1 : 3. Hướng dẫn giải Cách 1 : Phản ứng trùng hợp tổng quát : nCH2 CH CH CH2 + mCH CH2 to, p, xt CH2 CH CH CH2 C6H5 Ta thấy polime còn có phản ứng cộng Br2 vì mạch còn có liên kết đôi. n CH CH2 C6H5 m 2,834.160 =262 1, 731 - Khối lượng polime phản ứng được với một mol Br2: . - Cứ một phân tử Br 2 phản ứng với một liên kết C=C, khối lượng polime chứa một liên kết đôi là: 54n + 104m = 262. Vậy chỉ có nghiệm phù hợp là n = 1 và m = 2; t ỉ l ệ butađien : stiren = 1: 2 Cách 2 : Đặt số mol mắt xích –C4H6– và –C8H8– trong polime là x và y mol. Căn cứ vào cấu tạo ta thấy chỉ có mắt xích –C4H6– phản ứng được với brom theo tỉ lệ mol 1 : 1. Từ những điều trên và giả thiết ta suy ra : 2,834 - 0, 0108.54 n - C4 H6 - =n Br2 =0, 0108 mol Þ n - C8 H8 - = =0, 0216 mol 104 n - C4 H6 - 0, 0108 1 Þ = = . n - C8H8 - 0, 0216 2 Đáp án B. Dạng 5 : Phản ứng thủy phân Ví dụ 7: Thủy phân 1250 gam protein X thu được 425 gam alanin. Nếu phân tử khối của X bằng 100000 đvC thì số mắt xích alanin có trong X là : A. 453. B. 382. C. 328. D. 479. Hướng dẫn giải 1250 425 nX = =0,0125 mol; nCH CH(NH )COOH = mol. 3 2 100000 89 Gọi n là số mắt xích alanin trong protein X. Sơ đồ phản ứng : enzim ¾¾¾ ® X ® mol: 0,0125 nCH3CH(NH2)COOH 0,0125n (1) 425 Theo (1) và giả thiết ta có : 0,0125n = 89 Þ n = 382. Đáp án B. Dạng 6 : Đốt cháy polime Ví dụ 8: Đồng trùng hợp đimetyl buta–1,3–đien với acrilonitrin(CH2=CH–CN) theo tỉ lệ tương ứng x : y, thu được một loại polime. Đốt cháy hoàn toàn một lượng polime này, thu đ ược h ỗn hợp khí và hơi (CO2, H2O, N2) trong đó có 57,69% CO2 về thể tích. Tỉ lệ x : y khi tham gia trùng hợp là bao nhiêu ? x 1 x 2 x 3 x 3 = = = = A. y 3 . B. y 3 . C. y 2 . D. y 5 . Hướng dẫn giải Sử dụng bảo toàn nguyên tố, từ CH 2=C(CH3)–C(CH3)=CH2 tức C6H10 và CH2=CH–CN tức C3H3N ta có sơ đồ đốt polime : 10x +3y y +O 2 ® (6x+3y)CO2 + 2 xC6H10 + yC3H3N ¾¾¾ H2O + 2 N2 6x +3y 57, 69 = x 1 10x +3y y 100 = (6x +3y) + + y 3. Þ 2 2 Vì CO2 chiếm 57,69% thể tích nên : Đáp án A. Dạng 7 : Điều chế polime Ví dụ 9: Chất dẻo PVC được điều chế theo sơ đồ sau : H =15% H =95% H =90% CH4 ¾¾¾® A ¾¾¾® B ¾¾¾® PVC Biết CH4 chiếm 95% thể tích khí thiên nhiên, vậy để điều chế một tấn PVC thì s ố m 3 khí thiên nhiên (đktc) cần là : A. 5883 m3. B. 4576 m3. C. 6235 m3. D. 7225 m3. Hướng dẫn giải Hiệu suất toàn bộ quá trình phản ứng điều chế PVC là: h = 15%.95%.90%=12,825%. Sơ đồ rút gọn của quá trình điều chế PVC : H =15%.95%.90% =0,12825 ® 2nCH4 ¾¾¾¾¾¾¾¾ mol: 2.106 62,5 1.106 62,5n ¬ Þ VCH4 ñem phaûn öùng = Þ VKhí thieân nhieân = Đáp án A. ( CH2–CH ) n Cl VCH4 phaûn öùng VCH h 4 ñem phaû n öù ng 95% = 2.106 .22,4 =5,589.106 lít 62,5.12,825% = 5,589.106 =5,883.106 lít =5883 m3. 95%