Chuyên đề: Hợp chất chứa Nitrogen và Polymer — Lý thuyết và Phương pháp giải

a) Xác định công thức phân tử:

$$n_{\mathrm{HCl}} = 0{,}1 \times 1 = 0{,}1\text{ mol}$$

Vì $X$ là amine đơn chức nên $n_X = n_{\mathrm{HCl}} = 0{,}1\text{ mol}$.

$$M_X = \frac{m_X}{n_X} = \frac{4{,}5}{0{,}1} = 45\text{ g/mol}$$

Amine no, đơn chức, mạch hở có công thức chung là $\mathrm{C_nH_{2n+3}N}$:

$$14n + 17 = 45 \Leftrightarrow 14n = 28 \Leftrightarrow n = 2$$

Công thức phân tử của $X$ là $\mathrm{C_2H_7N}$.

b) Các đồng phân cấu tạo và tên gọi:

• Amine bậc I: $\mathrm{CH_3-CH_2-NH_2}$ (Tên gốc - chức: ethylamine; tên thay thế: ethanamine).
• Amine bậc II: $\mathrm{CH_3-NH-CH_3}$ (Tên gốc - chức: dimethylamine; tên thay thế: N-methylmethanamine).

a) Phản ứng của Glycine với $\mathrm{NaOH}$:

$$\mathrm{H_2N-CH_2-COOH + NaOH \rightarrow H_2N-CH_2-COONa + H_2O}$$

$$M_{\mathrm{H_2N-CH_2-COONa}} = 75 + 23 - 1 = 97\text{ g/mol}$$

$$m_1 = 0{,}1 \times 97 = 9{,}7\text{ g}$$

b) Phản ứng của tripeptide Gly-Ala-Val:

Phân tử khối tripeptide: $M_{\text{pep}} = M_{\text{Gly}} + M_{\text{Ala}} + M_{\text{Val}} - 2 \times 18 = 75 + 89 + 117 - 36 = 245\text{ g/mol}$.

Phương trình phản ứng:

$$\text{Gly-Ala-Val} + 3\mathrm{NaOH} \rightarrow \text{Gly-Na} + \text{Ala-Na} + \text{Val-Na} + \mathrm{H_2O}$$

Số mol $\mathrm{NaOH}$ phản ứng: $n_{\mathrm{NaOH pư}} = 3 \times 0{,}1 = 0{,}3\text{ mol} < 0{,}4\text{ mol} \Rightarrow \mathrm{NaOH}$ dư $0{,}1\text{ mol}$.

Số mol $\mathrm{H_2O}$ sinh ra: $n_{\mathrm{H_2O}} = n_{\text{pep}} = 0{,}1\text{ mol}$.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

$$m_{\text{chất rắn}} = m_{\text{pep}} + m_{\mathrm{NaOH ban đầu}} - m_{\mathrm{H_2O}}$$

$$m_2 = (0{,}1 \times 245) + (0{,}4 \times 40) - (0{,}1 \times 18) = 24{,}5 + 16{,}0 - 1{,}8 = 38{,}7\text{ g}$$

a) Phương trình trùng hợp điều chế PMMA:

$$n\mathrm{CH_2=C(CH_3)-COOCH_3} \xrightarrow{t^\circ, p, xt} \mathrm{\left[-CH_2-C(CH_3)(COOCH_3)-\right]_n}$$

b) Tính hệ số trùng hợp của PE:

Polyethylene có công thức mắt xích là $\mathrm{-CH_2-CH_2-}$, phân tử khối của 1 mắt xích:

$$M_{\text{mắt xích}} = 12 \times 2 + 4 = 28\text{ amu}$$

Hệ số trùng hợp trung bình:

$$n = \frac{\overline{M}}{M_{\text{mắt xích}}} = \frac{56\,000}{28} = 2\,000$$

Kết luận: Hệ số trùng hợp trung bình của mẫu PE là $2\,000$.

a) Phương trình phản ứng:

$$n\mathrm{H_2N(CH_2)_6NH_2} + n\mathrm{HOOC(CH_2)_4COOH} \xrightarrow{t^\circ} \mathrm{[-HN(CH_2)_6NH-CO(CH_2)_4CO-]_n} + 2n\mathrm{H_2O}$$

b) Tính toán khối lượng:

$$n_{\text{diamine}} = \frac{116}{116} = 1\text{ mol}; \quad n_{\text{adipic acid}} = \frac{146}{146} = 1\text{ mol}$$

Khối lượng một mắt xích nylon-6,6: $M = 116 + 146 - 2 \times 18 = 226\text{ g/mol}$.

Khối lượng nylon-6,6 thu được theo lý thuyết ($H=100\%$):

$$m_{\text{lý thuyết}} = 1 \times 226 = 226\text{ g}$$

Do hiệu suất phản ứng $H = 90\%$ nên khối lượng nylon-6,6 thực tế là:

$$m_{\text{nylon-6,6}} = 226 \times 90\% = 203{,}4\text{ g}$$

Khối lượng $\mathrm{H_2O}$ tách ra thực tế:

$$m_{\mathrm{H_2O}} = (2 \times 1 \times 18) \times 90\% = 36 \times 0{,}9 = 32{,}4\text{ g}$$

Kiểm tra bảo toàn khối lượng: $203{,}4 + 32{,}4 = 235{,}8\text{ g} = (116 + 146) \times 0{,}9$ (hoàn toàn chính xác).