Trắc nghiệm Hóa học 12 Kết nối bài 13: Vật liệu polymer

Polisaccarit như tinh bột, xenlulozo là các polymer thiên nhiên, có các liên kết glicozit (-O-) trong mạch. Liên kết này có thể bị thủy phân trong môi trường axit hoặc bazơ. Các polymer còn lại như polietilen, polipropilen, polystyren đều được tạo thành từ các monome anken hoặc dẫn xuất của benzen, liên kết chính trong mạch là liên kết C-C, rất bền và không bị thủy phân.Kết luận Polisaccarit có thể tham gia phản ứng thủy phân.

Poli(etilen-terephtalat) (PET) là một loại polyester. Nó được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng (este hóa) giữa axit terephtalic (một axit đicacboxylic có công thức HOOC-C6H4-COOH) và etilen glicol (một ancol đihidric có công thức HO-CH2-CH2-OH). Phản ứng này tạo ra các liên kết este (-COO-) trong mạch polymer. Axit adipic và hexametilenđiamin là nguyên liệu để sản xuất nilon-6,6.Kết luận Poli(etilen-terephtalat) (PET) được điều chế bằng phản ứng este hóa giữa axit terephtalic và etilen glicol.

Mắt xích của polime -[CH2-CH(Cl)]n- được tạo thành từ sự trùng hợp của monome vinyl clorua. Vinyl clorua có công thức hóa học là CH2=CHCl. Khi trùng hợp, liên kết đôi C=C trong vinyl clorua bị cắt ra và các mắt xích nối với nhau tạo thành mạch polymer có dạng lặp lại của mắt xích này.Kết luận Mắt xích của polime -[CH2-CH(Cl)]n- là vinyl clorua.

Vật liệu composite là sự kết hợp của hai hay nhiều vật liệu thành phần, trong đó có ít nhất một vật liệu là pha nền (thường là polymer) và một vật liệu là pha gia cường (thường là sợi). Tính chất của vật liệu composite phụ thuộc vào cả pha nền và pha gia cường. Nhiều vật liệu composite có độ bền và độ cứng cao, nhưng không nhất thiết phải có tính dẻo cao. Ví dụ, composite cốt sợi thủy tinh hoặc sợi carbon trong nền nhựa epoxy thường rất cứng và giòn, không dẻo. Do đó, phát biểu tất cả các vật liệu composite đều có tính dẻo cao là sai.Kết luận Không phải tất cả các vật liệu composite đều có tính dẻo cao.

Hầu hết các polymer chỉ chứa liên kết đơn C-C, C-H, C-O, C-N, C-Cl, v.v. đều có tính cách điện tốt, trừ khi có các nhóm chức đặc biệt hoặc cấu trúc mạng tinh thể cho phép dẫn điện. Polietilen (PE) là một polymer no, chỉ chứa liên kết C-C và C-H, nên có tính cách điện rất tốt. Nhựa phenol-fomanđehit có thể có cấu trúc mạng không gian và chứa vòng benzen, có thể ảnh hưởng đến tính cách điện. PVC có nguyên tử clo, có thể ảnh hưởng đến tính cách điện. PP cũng là một polymer no tương tự PE, nhưng PE thường được đánh giá cao hơn về tính cách điện trong các ứng dụng phổ biến. Tuy nhiên, cả PE và PP đều cách điện tốt. Trong các lựa chọn, PE thường được ưu tiên sử dụng làm vật liệu cách điện cho dây cáp điện.Nhựa phenol-fomanđehit thường được dùng làm vật liệu cách điện trong các thiết bị điện do có độ bền cơ học và chịu nhiệt tốt, nhưng tính cách điện của PE vẫn được xem là rất tốt. Cần xem xét kỹ hơn về tính cách điện so sánh giữa PE và PP. Tuy nhiên, PE là một trong những vật liệu cách điện phổ biến nhất. Về mặt lý thuyết, cả PE và PP đều là những chất cách điện tuyệt vời. Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng, PE thường được ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi tính cách điện cao. Có thể câu hỏi muốn nhấn mạnh vào tính cách điện vượt trội của một trong hai. Nếu xét về hằng số điện môi, PE thường có giá trị thấp hơn PP, điều này thường liên quan đến tính cách điện tốt hơn.Kết luận Polietilen (PE) có tính cách điện tốt nhất trong các lựa chọn.

Nhựa bakelit (còn gọi là nhựa phenol-fomanđehit) là một loại polymer nhiệt rắn, được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng giữa phenol (C6H5OH) và fomanđehit (CH2O) trong môi trường axit hoặc bazơ. Phản ứng này tạo ra các liên kết metylen (-CH2-) nối các vòng benzen của phenol lại với nhau, tạo thành cấu trúc mạng không gian.Kết luận Nhựa bakelit được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng giữa phenol với fomanđehit.

Lưu hóa là quá trình xử lý cao su bằng lưu huỳnh ở nhiệt độ cao, tạo ra các cầu nối đisunfua (-S-S-) giữa các mạch polime. Quá trình này làm tăng độ bền, độ đàn hồi và khả năng chịu nhiệt của cao su. Chỉ những polime có liên kết đôi C=C trong mạch mới có thể tham gia phản ứng lưu hóa. Cao su isopren (như cao su tự nhiên hoặc cao su tổng hợp từ isopren) có các liên kết đôi C=C trong mạch, do đó có thể bị lưu hóa. Polietilen, polipropilen, polivinyl clorua là các polime no, không có liên kết đôi trong mạch, nên không thể bị lưu hóa.Kết luận Cao su isopren có thể bị lưu hóa.

Tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo) là loại tơ được chế biến từ polymer thiên nhiên nhưng có sự biến đổi hóa học. Tơ visco, tơ axetat, tơ đồng amoniac đều thuộc loại tơ bán tổng hợp. Tơ capron (nilon-6) là loại tơ tổng hợp, được điều chế bằng phản ứng trùng hợp caprolactam.Kết luận Tơ capron là tơ tổng hợp, không phải tơ bán tổng hợp.

Nhựa ure-fomanđehit (UF) là một loại polymer nhiệt rắn được điều chế bằng phản ứng trùng ngưng giữa ure (CO(NH2)2) và fomanđehit (CH2O). Phản ứng này tạo ra các liên kết ure-metylen trong mạch polymer. Kết luận Nhựa ure-fomanđehit được điều chế từ phản ứng trùng ngưng ure và fomanđehit.

Không phải tất cả các polime có liên kết đôi trong mắt xích đều tham gia phản ứng cộng hợp vào mạch C=C. Ví dụ, polibutadien có liên kết đôi C=C nhưng nó tham gia phản ứng trùng hợp để tạo thành polymer. Câu này cần làm rõ hơn ý nghĩa của tham gia phản ứng cộng hợp vào mạch C=C. Nếu ý là phản ứng trùng hợp của các monome có liên kết đôi, thì đúng. Nhưng nếu ý là phản ứng cộng hợp vào liên kết đôi C=C đã tồn tại trong mạch polymer đã hình thành, thì không phải trường hợp nào cũng xảy ra dễ dàng, ví dụ như cộng hợp halogen vào liên kết đôi trong cao su tự nhiên. Tuy nhiên, nếu xét theo ý nghĩa rộng hơn của phản ứng cộng hợp, thì trùng hợp là một dạng của cộng hợp. Xét lại các lựa chọn: A đúng. C đúng. D đúng. Vậy có lẽ B sai ở một khía cạnh nào đó. Cần làm rõ ý. Nếu ý là chỉ các polime có liên kết đôi trong mắt xích mới có khả năng phản ứng cộng hợp vào chính các liên kết đôi đó, thì điều này đúng. Tuy nhiên, nếu hiểu là phản ứng trùng hợp thì sai. Cần làm rõ ý của câu hỏi. Giả sử câu hỏi ám chỉ phản ứng cộng hợp trực tiếp vào các liên kết đôi trong mạch polymer đã hình thành. Trong trường hợp này, các polymer có liên kết đôi trong mạch như cao su isopren, butađien có thể tham gia phản ứng cộng hợp với các tác nhân như halogen, HX. Tuy nhiên, phát biểu Tất cả các polime đều có thể tham gia phản ứng cộng hợp vào mạch C=C nếu có liên kết đôi trong mắt xích là một phát biểu khá mạnh. Ví dụ, poliacrylonitril có liên kết C=N, nhưng không phải là C=C. Tuy nhiên, câu hỏi nói nếu có liên kết đôi trong mắt xích. Vậy các polymer như polyisopren, polybutadien có thể cộng hợp. Tuy nhiên, phát biểu Tất cả là vấn đề. Có thể có những trường hợp ngoại lệ hoặc điều kiện phản ứng khắc nghiệt. Thường các câu hỏi trắc nghiệm sẽ có một đáp án sai rõ ràng. Cần xem xét các đáp án khác. A. Phân loại dựa trên nguồn gốc là đúng. C. Định nghĩa trùng ngưng là đúng. D. Độ mềm dẻo phụ thuộc cấu trúc là đúng. Vậy B phải là đáp án sai. Lý do sai của B có thể là: không phải tất cả các liên kết đôi trong mắt xích đều dễ dàng tham gia phản ứng cộng hợp trong mọi điều kiện, hoặc có những polymer có liên kết đôi nhưng tính chất của nó không cho phép cộng hợp dễ dàng. Hoặc có thể ý câu hỏi là phản ứng trùng hợp, không phải cộng hợp vào mạch. Nếu hiểu là phản ứng trùng hợp, thì phát biểu này là sai vì không phải polime nào cũng được tạo ra bằng phản ứng trùng hợp (có polime trùng ngưng). Nếu hiểu là phản ứng cộng hợp vào mạch C=C đã có, thì phát biểu tất cả là sai. Ví dụ, polymer có liên kết đôi nhưng bị che chắn hoặc không hoạt động. Tuy nhiên, trong chương trình THPT, các polymer có liên kết đôi thường được nhấn mạnh là có thể tham gia phản ứng cộng hợp. Cần xem xét lại. Có lẽ đáp án sai nằm ở chỗ không phải mọi polymer có liên kết đôi đều tham gia phản ứng cộng hợp một cách dễ dàng hoặc phổ biến như các phản ứng khác. Hoặc có thể câu hỏi muốn ám chỉ phản ứng trùng hợp, và nhầm lẫn với cộng hợp. Tuy nhiên, nếu xét cao su lưu hóa, đó là phản ứng cộng hợp. Có lẽ ý sai là tất cả. Ví dụ, polyetylen không có liên kết đôi. Nhưng câu hỏi nói nếu có liên kết đôi. Vậy ta chỉ xét các polymer có liên kết đôi. Trong các polymer có liên kết đôi, liệu tất cả đều có thể tham gia phản ứng cộng hợp? Có thể có những trường hợp rất đặc biệt. Tuy nhiên, trong phạm vi chương trình, thường xem xét các phản ứng cộng hợp vào liên kết đôi của cao su. Có lẽ đáp án B sai ở từ Tất cả.Kết luận Phát biểu Tất cả các polime đều có thể tham gia phản ứng cộng hợp vào mạch C=C nếu có liên kết đôi trong mắt xích là không đúng vì có thể có những polymer có liên kết đôi nhưng điều kiện phản ứng khắc nghiệt hoặc có những yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng tham gia phản ứng cộng hợp.

Phân tử polymer có thể có cấu trúc mạch thẳng, mạch phân nhánh hoặc mạch mạng không gian.Do đó, phát biểu phân tử polymer chỉ có thể có cấu trúc mạch thẳng là sai.Kết luận Phân tử polymer có thể có cấu trúc mạch thẳng, mạch phân nhánh hoặc mạch mạng không gian.

Poly(vinyl axetat) được điều chế từ monome vinyl axetat có công thức CH2=CH(OCOCH3). Khi trùng hợp, liên kết đôi C=C bị phá vỡ và các mắt xích nối với nhau tạo thành mạch polymer có dạng lặp lại của mắt xích -CH2-CH(OCOCH3)-. Lựa chọn 2 có công thức -CH2-CH(OCOCH3)-, đây chính là mắt xích của poly(vinyl axetat). Lựa chọn 3 là một dạng isomer hoặc cách biểu diễn khác, nhưng lựa chọn 2 là cách biểu diễn chuẩn hơn. Cần kiểm tra lại cách biểu diễn chuẩn của mắt xích. Cả 2 và 3 đều có thể coi là đúng về mặt cấu trúc nguyên tử, nhưng 2 là cách biểu diễn trực tiếp từ monome CH2=CH(OCOCH3). Lựa chọn 1 là mắt xích của poli(vinyl ancol) (nếu thủy phân poly(vinyl axetat)). Lựa chọn 4 là mắt xích của polietilen. Vậy, mắt xích của poly(vinyl axetat) là -CH2-CH(OCOCH3)-.Kết luận Mắt xích của poly(vinyl axetat) là -CH2-CH(OCOCH3)-.

Tơ capron (nilon-6) có công thức một mắt xích là [-NH-(CH2)5-CO-]. Nó được điều chế bằng phản ứng trùng hợp vòng caprolactam. Tơ capron thuộc loại tơ poliamit. Tơ capron có độ bền cơ học cao, bền với nhiệt (nóng chảy ở nhiệt độ khá cao) và bền với axit loãng, kiềm loãng. Do đó, phát biểu tơ capron kém bền với nhiệt và kém bền trong môi trường axit là sai.Kết luận Tơ capron có độ bền cơ học cao, bền với nhiệt và bền với axit loãng, kiềm loãng.

Buta-1,3-đien có công thức CH2=CH-CH=CH2, khi trùng hợp có thể cộng hợp kiểu 1,2 hoặc 1,4. Stiren có công thức CH2=CH(C6H5). Đồng trùng hợp buta-1,3-đien và stiren với tỉ lệ 1:1, ta có mắt xích chứa cả hai monome. Mắt xích phổ biến nhất của cao su SBR (stiren-butadien) là kiểu cộng hợp 1,4 của buta-1,3-đien và cộng hợp của stiren. Do tỉ lệ 1:1, mắt xích sẽ là -CH2-CH=CH-CH2- và -CH(C6H5)-CH2-. Kết hợp lại ta có mắt xích: -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Tuy nhiên, câu hỏi hỏi công thức một mắt xích, và các lựa chọn đều là các đoạn mạch. Lựa chọn 3 là -CH2-CH(C6H5)-CH=CH-CH2-, đây là một dạng mắt xích có thể có trong quá trình đồng trùng hợp. Xét theo cơ chế cộng hợp 1,4 của butađien và cộng hợp của stiren, ta có thể tạo ra mắt xích -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Nếu xét theo chiều ngược lại hoặc vị trí nối khác, lựa chọn 3 là hợp lý nhất trong các đáp án được đưa ra. Cụ thể, buta-1,3-đien trùng hợp kiểu 1,4 cho mắt xích -CH2-CH=CH-CH2-. Stiren trùng hợp cho mắt xích -CH2-CH(C6H5)-. Khi đồng trùng hợp, hai loại mắt xích này nối với nhau. Lựa chọn 3 là sự kết hợp của hai loại này. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cao su SBR thường có cấu trúc phức tạp hơn. Nhưng dựa trên các lựa chọn, 3 là khả dĩ nhất. Cụ thể hơn, nếu stiren cộng vào đầu cuối của butađien, ta có thể thu được cấu trúc -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Nếu butađien cộng vào stiren, ta có thể thu được cấu trúc khác. Lựa chọn 3 là một dạng mắt xích có thể hình thành. Giả sử butađien tham gia phản ứng kiểu 1,4 và nối với stiren, ta có thể có mắt xích CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH(C6H5) -> -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Lựa chọn 3 là -CH2-CH(C6H5)-CH=CH-CH2-. Đây có thể là kết quả của sự đảo ngược vị trí nối. Tuy nhiên, dựa vào kiến thức chung về SBR, kiểu cộng hợp 1,4 của butađien và cộng hợp của stiren là phổ biến. Một mắt xích có thể là -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Lựa chọn 3 là một dạng isomer của cấu trúc này. Xét lại câu hỏi và các lựa chọn, có thể có sự nhầm lẫn trong cách biểu diễn mắt xích. Tuy nhiên, nếu consider buta-1,3-đien tham gia kiểu 1,2 và stiren tham gia cộng hợp, ta có thể tạo ra các mắt xích khác. Nếu butađien tham gia 1,4 và nối với stiren, ta có thể có cấu trúc -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Lựa chọn 3 là -CH2-CH(C6H5)-CH=CH-CH2-. Đây là một cấu trúc khả dĩ. Cần kiểm tra lại nguồn gốc câu hỏi hoặc tài liệu tham khảo về cấu trúc SBR. Tuy nhiên, nếu buộc phải chọn, lựa chọn 3 là một cấu trúc có thể hình thành. Giả sử butađien tham gia cộng hợp 1,4 và stiren tham gia cộng hợp, ta sẽ có mắt xích -CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-. Lựa chọn 3 là -CH2-CH(C6H5)-CH=CH-CH2-. Đây là một cấu trúc có thể hình thành từ quá trình đồng trùng hợp. Kết luận Lựa chọn 3 là một cấu trúc mắt xích có thể có trong cao su SBR.

Polivinyl clorua (PVC) được điều chế bằng phản ứng trùng hợp monome vinyl clorua (CH2=CHCl). Phản ứng trùng hợp là phản ứng cộng hợp các phân tử monome lại với nhau tạo thành polymer mà không loại ra phân tử nào. Công thức của vinyl clorua là CH2=CHCl. Khi trùng hợp, liên kết đôi C=C bị phá vỡ và các mắt xích nối với nhau tạo thành [-CH2-CHCl-]n.Kết luận Polivinyl clorua (PVC) được sản xuất bằng phản ứng trùng hợp vinyl clorua.