Sơ đồ điều chế Cao su Buna

Để học tốt môn Hóa học lớp 12

1 16.656

Chuyên đề Hóa học 12 Sơ đồ điều chế Cao su Buna được VnDoc biên soạn tổng hợ là tài liệu hữu ích và chuyên đề điều chế cao su Buna, giúp các bạn học sinh nắm được các sơ đồ điều chế, từ đó vận dụng giải bài tập một cách tốt nhất. Chắc chắn tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh giải bài tập Hóa học lớp 12 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Hóa học 12: Sơ đồ điều chế Cao su Buna

1. Cao su Buna là gì?
2. Lý thuyết và Phương pháp giải
3. Ví dụ minh họa sơ đồ điều chế Cao su Buna
4. Câu hỏi trắc nghiệm vận dụng liên quan

1. Cao su Buna là gì?

Cao su Buna hay Polybutadiene (viết tắt là BR), còn được gọi là cao su BR, Buna-N, Buna-S. Ngoài ra còn có các tên gọi khác phụ thuộc vào chất độn được sử dụng trong quá trình trùng hợp.
Được sản xuất từ quá trình trùng hợp của các phân tử monome 1,3-butadiene.
Mang những đặc điểm nổi bật của cao su thiên nhiên, đồng thời có khả năng chống mòn cao, chịu uốn gấp tốt, ít biến dạng.
Điều đặc biệt của của cao su buna là có thể mang những tính chất đặc biệt như các loại nhựa tổng hợp tùy thuộc vào thành phần chất độn. Có thể kể đến như khả năng chống ăn mòn từ xăng dầu, hóa chất, chịu nhiệt, chống mài mòn, cách âm…

2. Lý thuyết và Phương pháp giải

CaCO₃ → CaO → CaC₂ → C₂H₂ → C₄H₄ → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Tinh bột / Xenlulozơ → Glucozơ → C₂H₅OH → Buta-1,3-đien → Caosu buna

CH₄ → C₂H₂ → C₄H₄ → Buta-1,3-đien → Caosu buna

Hiệu suất phản ứng:

H = . 100%

H = Sơ đồ điều chế Cao su Buna . 100%

Lưu ý: Hiệu suất cả quá trình là tích hiệu suất mỗi giai đoạn riêng lẻ.

3. Ví dụ minh họa sơ đồ điều chế Cao su Buna

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 bài tập

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 bài tập

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:

Xenlulozơ $\overset{(1)}{\rightarrow}$ glucozo $\overset{(2) }{\rightarrow}$ etanol $\overset{(3) }{\rightarrow}$ buta- 1,3-dien $\overset{(4) }{\rightarrow}$ CSBN

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 bài tập

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 = m_xeluozo/ 50% = 16,67 tấn

Ví dụ 4. 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 bài tập

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

n_{Cao su buna} = 0,6 kmol

→ $n_{C_6H_{10}O_5}$ = 0,6/75% = 0,8 kmol

→ m_{tinh bột} = 129,6 kg

Ví dụ 5 . Để điều chế cao su buna người ta có thể thực hiện theo các sơ đồ biến hóa sau:

C₂H₅OH $\overset{50\div }{\rightarrow}$ buta -1,3 -dien $\overset{80^{o} /_{\circ } }{\rightarrow}$ cao su buna

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 bài tập

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 = 54/54 . 0,4 . 2 . 46 = 230 gam.

4. Câu hỏi trắc nghiệm vận dụng liên quan

Câu 1. Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy cao su thiên nhiên là polime của monome

A. Buta- 1,2-đien

B. Buta- 1,3-đien

C. 2- metyl buta- 1,3-đien

D. Buta- 1,4-đien

Xem đáp án

Đáp án C Cao su thiên nhiên (polime của isopren)

Câu 2. Công thức phân tử của cao su thiên nhiên

A. ( C₅H₈)_n

B. ( C₄H₈)n

C. ( C₄H₆)n

D. ( C₂H₄)n

Xem đáp án

Đáp án A

Cao su thiên nhiên có công thức phân tử (C₅H₈)n

Đồng trùng hợp giữa buta-1,3 đien (CH2=CH−CH−CH₂) với vinyl xianua(CH₂=CH−CN) được cao su Buna-N

Câu 3. Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna-S là:

A. CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂, C₆H₅CH=CH₂.

B. CH₂=CH-CH=CH₂, C₆H₅CH=CH₂.

C. CH₂=CH-CH=CH₂, lưu huỳnh.

D. CH₂=CH-CH=CH₂, CH₃-CH=CH₂.

Xem đáp án

Đáp án B

Cao su Buna-S là sản phẩm của phản ứng đồng trùng hợp butađien và stiren

nCH₂=CH−CH=CH₂ + nC₆H₅CH=CH₂ → −[CH₂−CH=CH−CH₂−CH(C₆H₅)−CH₂]−n

Câu 4. Cao su buna được tạo thành từ buta-1,3-đien bằng phản ứng

A. trùng hợp

B. trùng ngưng

C. cộng hợp

D. phản ứng thế

Xem đáp án

Đáp án A

Câu 5. Cao su buna – S được tạo thành bằng phản ứng

A. trùng hợp

B. trùng ngưng

C. cộng hợp

D. đồng trùng hợp

Xem đáp án

Đáp án D. Cao su Buna-S là sản phẩm của phản ứng đồng trùng hợp butađien và stiren

Câu 6. Trong các câu sau nhận định đúng là:

A. Cao su là polime thiên nhiên của isoprene.

B. Sợi xenlulozơ có thể bị đepolime hóa khi bị đun nóng.

C. Monome là mắt xích cơ bản trong phân tử polime.

D. Polime là những hợp chất có phân tử khối rất lớn, do nhiều đơn vị nhỏ (mắt xích) liên kết với nhau tạo nên.

Xem đáp án

Đáp án D

A sai vì cao su có thể là cao su thiên nhiên hay cao su tổng hợp.

B sai, khi đung nóng sợi xenlulozo sẽ bị cắt mạch.

C sai, mone là chất ban đầu để tạo polime, còn mắt xích là đã tạo polime rồi, phân tử gồm nhiều mắt xích.

D đúng.

Câu 7. Dãy gồm các chất được dùng để tổng hợp cao su Buna – S là:

A. CH₂=C(CH₃)–CH=CH₂, C₆H₅CH=CH₂.

B. CH₂=CH–CH=CH₂, C₆H₅CH=CH₂.

C. CH₂=CH–CH=CH₂, lưu huỳnh.

D. CH₂=CH–CH=CH₂, CH₃–CH=CH₂.

Xem đáp án

Đáp án B

Cao su Buna-S là sản phẩm của phản ứng đồng trùng hợp butađien và stiren

nCH₂=CH−CH=CH₂ + nC₆H₅CH=CH₂ → −CH₂−CH=CH−CH₂−CH(C₆H₅)−CH₂−)n

Câu 8. Sản phẩm trùng hợp của buta-1,3-đien với CH₂=CH-CN có tên gọi thông thường:

A. Cao su

B. Cao su buna

C. Cao su buna –N

D. Cao su buna –S

Xem đáp án

Đáp án C

Đồng trùng hợp giữa buta-1,3 đien (CH₂=CH−CH−CH₂) với vinyl xianua (CH₂=CH−CN) được cao su Buna-N

----------------------------

>>> Mời các bạn tham khảo thêm các bài viết dưới đây của chúng tôi:

Trên đây VnDoc.com đã giới thiệu tới bạn đọc tài liệu: Sơ đồ điều chế Cao su Buna. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Hóa học lớp 10, Giải bài tập Hóa học lớp 11, Hóa học lớp 12, Thi thpt Quốc gia môn Văn, Thi thpt Quốc gia môn Lịch sử, Thi thpt Quốc gia môn Địa lý, Thi thpt Quốc gia môn Toán, đề thi học kì 1 lớp 11, đề thi học kì 2 lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Để thuận tiện cho các bạn học sinh trong quá trình trao đổi cũng như cập nhật thông tin tài liệu mới nhất, mời bạn đọc cùng tham gia nhóm Tài liệu học tập lớp 12 để có thêm tài liệu học tập nhé

Tham khảo thêm