Bài 14. Ôn tập chương 4
Tổng hợp và ôn tập kiến thức về polymer, vật liệu polymer.
Tổng hợp kiến thức Chương 4
1. Bảng tổng hợp Polymer
| Polymer | Monomer | Phương pháp | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| PE | CH₂=CH₂ | Trùng hợp | Túi nilon |
| PVC | CH₂=CHCl | Trùng hợp | Ống nước |
| PS | CH₂=CH-C₆H₅ | Trùng hợp | Hộp xốp |
| Nylon-6,6 | Acid + Amine | Trùng ngưng | Quần áo |
| PET | Acid + Glycol | Trùng ngưng | Chai nước |
Công thức quan trọng:
1. Trùng hợp: n(Monomer) → Polymer (không sản phẩm phụ)
2. Trùng ngưng: n(Monomer) → Polymer + nH₂O
3. M(polymer) = n × M(mắt xích)
4. Lưu hóa: Cao su + S → Cao su lưu hóa
Các dạng bài tập
Dạng 1: Dạng 1: Bài toán tổng hợp polymer
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Xác định loại phản ứng
- Tính khối lượng sản phẩm
- Áp dụng hiệu suất
Ví dụ:
a) PE (trùng hợp):
Không có sản phẩm phụ
m(PE) lý thuyết = 100 kg
m(PE) thực tế = 100 × 90% = 90 kg
b) Nylon-6,6 (trùng ngưng):
Giả sử 50 kg acid + 50 kg amine
M(acid) = 146, M(amine) = 116
M(mắt xích) = 226
Tỉ lệ: 262 kg monomer → 226 kg nylon + 36 kg H₂O
100 kg monomer → x kg nylon
x = 100 × 226/262 = 86.3 kg (lý thuyết)
m(nylon) = 86.3 × 85% = 73.4 kg
m(H₂O) = 100 × 36/262 × 85% = 11.7 kg
Đáp án: a) 90 kg; b) 73.4 kg nylon, 11.7 kg H₂O
Dạng 2: Dạng 2: Bài toán nhận biết polymer
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Dựa vào tính chất vật lý
- Dựa vào phản ứng hóa học
- Dựa vào ứng dụng
Ví dụ:
Phương pháp:
1. Thả vào nước:
- A (PE): Nổi
- B, C, D: Chìm
2. Đốt cháy B, C, D:
- B (PVC): Mùi hắc (HCl)
- C (Nylon): Mùi tóc cháy
- D (Cao su): Mùi khét đặc trưng
3. Kéo giãn D:
- D (Cao su): Đàn hồi cao
Kết luận: A nổi (PE), B mùi hắc (PVC), C mùi tóc (Nylon), D đàn hồi (Cao su)
Dạng 3: Dạng 3: Bài toán thực tế - Kinh tế tuần hoàn polymer
Phương pháp giải:
Phương pháp:
- Phân tích chu trình sống polymer
- Tính toán hiệu quả kinh tế
- Đánh giá tác động môi trường
Ví dụ:
a) Hiệu quả kinh tế (cho 1 tấn):
Sản xuất mới:
- Chi phí: 1000 × 30,000 = 30,000,000 đ
Tái chế:
- Thu gom: 1000 × 20,000 = 20,000,000 đ
- Tái chế: 1000 × 8,000 = 8,000,000 đ
- Tổng: 28,000,000 đ
Tiết kiệm: 2,000,000 đ/tấn (6.7%)
b) Giảm CO₂:
Phát thải mới: 1000 × 3 = 3000 kg CO₂
Phát thải tái chế: 1000 × 1 = 1000 kg CO₂
Giảm: 2000 kg CO₂/tấn (67%)
c) Mô hình kinh tế tuần hoàn:
1. Thu gom thông minh:
- Máy thu gom tự động (đặt cọc chai)
- Ứng dụng di động theo dõi điểm thu gom
- Thưởng điểm tích lũy cho người dân
- Mục tiêu: Thu gom 80% chai PET
2. Phân loại và làm sạch:
- Công nghệ AI phân loại tự động
- Làm sạch bằng enzyme sinh học
- Loại bỏ nhãn, nắp tự động
- Chất lượng đầu ra: 95% sạch
3. Tái chế chất lượng cao:
- Công nghệ depolymerization (phân hủy thành monomer)
- Tái tổng hợp PET mới (chất lượng = PET nguyên sinh)
- Hiệu suất: 90%
- Chi phí: Giảm 30% so với tái chế cơ học
4. Sản xuất sản phẩm mới:
- Chai nước 100% tái chế
- Sợi polyester (quần áo)
- Vật liệu xây dựng
- Đóng gói thực phẩm (food-grade)
5. Thiết kế bền vững:
- Chai đơn sắc (dễ tái chế)
- Giảm trọng lượng chai 20%
- Nhãn dễ tách
- Thiết kế cho tái chế (Design for Recycling)
6. Mô hình kinh doanh:
- Doanh nghiệp trả phí tái chế (EPR - Extended Producer Responsibility)
- Người tiêu dùng được thưởng khi trả chai
- Nhà máy tái chế có lợi nhuận ổn định
- Chính phủ giảm chi phí xử lý rác
Tính toán hiệu quả tổng hợp:
| Chỉ tiêu | Hiện tại | Kinh tế tuần hoàn | Cải thiện |
|---|---|---|---|
| Tỉ lệ tái chế | 30% | 80% | +167% |
| Chi phí (đ/kg) | 30,000 | 22,000 | -27% |
| CO₂ (kg/kg) | 3 | 0.8 | -73% |
| Rác thải (tấn/năm) | 700,000 | 140,000 | -80% |
| Việc làm (người) | 10,000 | 50,000 | +400% |
Lợi ích kinh tế - xã hội:
- Tiết kiệm 8,000 tỷ đồng/năm (1 triệu tấn PET)
- Giảm 2.2 triệu tấn CO₂/năm
- Tạo 40,000 việc làm mới
- Giảm 80% rác thải nhựa
- Bảo vệ môi trường biển
Kết luận:
Mô hình kinh tế tuần hoàn cho PET mang lại lợi ích kinh tế (tiết kiệm 27%), môi trường (giảm 73% CO₂) và xã hội (tạo việc làm). Đây là giải pháp bền vững, cần được triển khai rộng rãi.
Đáp án: a) Tiết kiệm 6.7%; b) Giảm 67% CO₂; c) Đã đề xuất mô hình chi tiết