C2H3Cl ra PVC: phương trình trùng hợp vinyl clorua

Trả lời nhanh

C₂H₃Cl (vinyl clorua, CH₂=CHCl) tham gia phản ứng trùng hợp tạo PVC: nCH₂=CHCl → (–CH₂–CHCl–)_n. Phản ứng cần nhiệt độ, áp suất và chất khơi mào (xúc tác). Liên kết đôi C=C bị mở ra, các phân tử monome nối với nhau thành mạch polime dài.

Phương trình hoá học

nCH₂=CHCl → (–CH₂–CHCl–)_n

Điều kiện: nhiệt độ, áp suất, chất khơi mào (thường là peoxit hoặc hợp chất azo như AIBN). Trong công nghiệp, phản ứng thường chạy ở khoảng 50–70°C, theo phương pháp huyền phù hoặc nhũ tương.

Thành phần	Tên gọi	Ghi chú
CH₂=CHCl	Vinyl clorua (cloroeten)	Monome, khí không màu, độc
–CH₂–CHCl–	Mắt xích	M = 62,5
n	Hệ số polime hoá	Số mắt xích trong một phân tử polime
(–CH₂–CHCl–)_n	Poli(vinyl clorua), PVC	Chất rắn vô định hình, cách điện tốt

Vì sao C₂H₃Cl trùng hợp được?

Phân tử vinyl clorua có liên kết đôi C=C. Liên kết π kém bền, dễ bị mở ra khi có chất khơi mào. Mỗi phân tử monome khi đó tạo thêm hai liên kết σ với hai phân tử bên cạnh, nên mạch kéo dài mãi.

Điều kiện để một chất trùng hợp được là phân tử phải có liên kết bội (C=C, C≡C) hoặc vòng kém bền. Vinyl clorua thoả điều kiện đầu.

Đây là phản ứng trùng hợp chứ không phải trùng ngưng: sản phẩm chỉ có polime, không tách ra phân tử nhỏ như H₂O hay HCl. Khối lượng polime thu được bằng đúng tổng khối lượng monome tham gia (khi hiệu suất 100%).

Cách điều chế vinyl clorua (monome của PVC)

Từ axetilen:

CH≡CH + HCl → CH₂=CHCl (150–200°C, xúc tác HgCl₂)

Từ etilen (phương pháp công nghiệp phổ biến hiện nay):

CH₂=CH₂ + Cl₂ → CH₂Cl–CH₂Cl (1,2-đicloetan)
CH₂Cl–CH₂Cl → CH₂=CHCl + HCl (nhiệt phân, khoảng 500°C)

Sơ đồ ngắn gọn thường gặp trong đề thi: CH₄ → C₂H₂ → C₂H₃Cl → PVC.

Tính chất và ứng dụng của PVC

Chất rắn, cách điện tốt, bền với axit và kiềm loãng, không cháy lan.
Dùng làm ống nước, vỏ dây điện, vải giả da, màng bọc, ống luồn dây, tấm trần, cửa nhựa.
Khi đốt hoặc đun nóng mạnh, PVC có thể thải ra khí HCl độc, nên không dùng để đựng thực phẩm nóng hay đốt bỏ tuỳ tiện.

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

Nhớ tên: PVC = PolyVinyl Chloride. Vinyl là gốc CH₂=CH–, thêm Cl thành vinyl clorua.
Sai thường gặp 1: viết sản phẩm là (CH₂=CHCl)_n. Sai, vì sau trùng hợp liên kết đôi đã mất, mạch phải là (–CH₂–CHCl–)_n.
Sai thường gặp 2: quên hệ số n ở trước monome hoặc quên ghi điều kiện t°, p, xt.
Sai thường gặp 3: nhầm với phản ứng tạo C₂H₃Cl. Trùng hợp là C₂H₃Cl → PVC; còn C₂H₂ + HCl → C₂H₃Cl là phản ứng cộng.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Một mẫu PVC có phân tử khối trung bình 250 000. Tính hệ số polime hoá n.

Đáp án: n = 250 000 : 62,5 = 4 000.

Bài 2. Trùng hợp 6,25 tấn vinyl clorua với hiệu suất 80%. Tính khối lượng PVC thu được.

Đáp án: Theo định luật bảo toàn khối lượng, m_PVC = 6,25 × 80% = 5,0 tấn.

Bài 3 (nâng cao). Clo hoá PVC được một polime chứa 63,96% clo theo khối lượng. Trung bình một phân tử Cl₂ phản ứng với k mắt xích PVC. Tìm k.

Hướng dẫn: Phản ứng: (C₂H₃Cl)_k + Cl₂ → C_2kH_3k–1Cl_k+1 + HCl. Khối lượng sản phẩm: 62,5k + 34,5. Ta có 35,5(k+1)/(62,5k + 34,5) = 0,6396 ⇒ 4,475k = 13,43 ⇒ k = 3.

Kiểm tra: với k = 3, M = 222, có 4 nguyên tử Cl nên %Cl = 142/222 ≈ 63,96%. Đúng.

Bài 4. Từ 224 m³ khí C₂H₂ (đktc), hiệu suất cả hai giai đoạn (cộng HCl rồi trùng hợp) là 50%. Tính khối lượng PVC.

Đáp án: n(C₂H₂) = 224 000 : 22,4 = 10 000 mol. Lượng PVC lý thuyết = 10 000 × 62,5 = 625 000 g = 625 kg. Với H = 50%, m = 312,5 kg.

Tóm tắt

C₂H₃Cl ra PVC bằng phản ứng trùng hợp: nCH₂=CHCl → (–CH₂–CHCl–)_n.
Điều kiện: nhiệt độ, áp suất, chất khơi mào.
Mắt xích có M = 62,5; tính n bằng M_polime : 62,5.

Câu hỏi thường gặp

C2H3Cl ra PVC bằng phản ứng gì?

Bằng phản ứng trùng hợp: nCH2=CHCl → (-CH2-CHCl-)n, điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất khơi mào.

PVC có tên gọi đầy đủ là gì?

PVC là poli(vinyl clorua), polime được tạo từ monome vinyl clorua CH2=CHCl.

Điều chế vinyl clorua từ axetilen như thế nào?

Cho axetilen cộng HCl: CH≡CH + HCl → CH2=CHCl, ở 150–200°C với xúc tác HgCl2.

Khối lượng một mắt xích PVC là bao nhiêu?

Mắt xích –CH2–CHCl– có phân tử khối 62,5, nên n = M polime : 62,5.