Trong công nghiệp hóa dầu hiện đại, quá trình tổng hợp poly(vinyl chloride) (PVC) từ nguyên liệu khí ethene được thiết kế theo các phản ứng:
(1) CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl
(2) CH2Cl-CH2Cl → CH2=CH-Cl + HCl
(3) CH2=CH2 + 2HCl + ½O2 → CH2Cl-CH2Cl + H2O
(4) nCH2=CHCl (xt, t°, p) → (-CH2-CHCl-)n
Cho các phát biểu sau:
(a) Nhờ thiết kế chu trình khép kín để tái sử dụng hoàn toàn khí HCl ở phản ứng (3), toàn bộ nguyên tử của các nguyên liệu đầu vào (ethene, chlorine và oxygen) đều được chuyển hóa hết vào cấu trúc của nhựa PVC.
(b) Nhựa PVC khi gia công ở nhiệt độ cao dễ bị sậm màu (ố vàng, nâu đen) và giảm độ bền. Quá trình này xảy ra vì liên kết C-Cl và C-H ở hai nguyên tử carbon kề bên bị đứt gãy, tách ra phân tử HCl và sinh ra hệ liên kết đôi C=C.
(c) Để sản xuất các sản phẩm mềm dẻo như áo mưa, người ta phải trộn vào PVC các chất hóa dẻo. Bản chất của việc này là các phân tử hóa dẻo sẽ len lỏi vào giữa các mạch polymer, làm bẻ gãy các liên kết hydrogen liên phân tử giữa các chuỗi PVC, từ đó giúp vật liệu mềm và linh hoạt hơn.
(d) Giả sử áp dụng triệt để chu trình khép kín trên (thu hồi 100% HCl sinh ra ở giai đoạn 2 để đưa vào giai đoạn 3). Để tổng hợp được 1,25 tấn nhựa PVC với hiệu suất chung của toàn bộ quá trình đạt 80%, thể tích khí Cl2 tối thiểu cần cung cấp là 198,32 m³ (đkc).
Phát biểu đúng là
A. (a) và (c). B. (a), (b) và (d). C. (b), (c) và (d). D. (b).
(a) Sai, quy trình này vẫn thải ra H2O, cấu trúc của nhựa PVC không chứa oxygen.
(b) Đúng, ở nhiệt độ cao, các mắt xích PVC có thể bị tách HCl tạo cấu trúc -CH=CH-, nếu nhiều mắt xích liền nhau cùng bị tách HCl sẽ khiến nhựa sậm màu và kém bền.
(c) Sai, giữa các chuỗi PVC hoàn toàn không có liên kết hydrogen vì không có H linh động, giữa các chuỗi này chỉ có liên kết van der Waals. Các chất hóa dẻo len lỏi vào giữa các chuỗi mạch PVC làm tăng khoảng cách giữa các chuỗi PVC khiến lực van der Waals bị giảm —> Các chuỗi polymer dễ dàng trượt lên nhau hơn khi chịu lực, khiến vật liệu trở nên mềm, dẻo và linh hoạt.
(d) Sai, HCl được thu hồi hoàn toàn nên: nCl2 —> 2PVC
—> V Cl2 = 24,79.1250/(2.62,5.80%) = 309,875 m³