2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——有機(jī)化學(xué)高分子鏈復(fù)合物考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪一種高分子是由乙烯通過(guò)加聚反應(yīng)制得的？A.聚丙烯酸B.聚苯乙烯C.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯D.聚己內(nèi)酯2.對(duì)于聚合物的大分子鏈，下列描述哪一項(xiàng)是正確的？A.其運(yùn)動(dòng)完全由熱運(yùn)動(dòng)決定，不受分子間作用力影響B(tài).其構(gòu)象高度有序，類似于晶體中的分子排列C.具有很高的剛性，難以改變形狀D.在熔融或溶解狀態(tài)下，鏈段可以運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出柔順性3.下列哪種現(xiàn)象是聚合物從粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)過(guò)程中的一個(gè)重要特征？A.分子量急劇下降B.鏈段運(yùn)動(dòng)能力急劇降低C.聚合物開(kāi)始發(fā)生解聚D.聚合物結(jié)晶度迅速增加4.在聚合物/填料復(fù)合物中，填料的分散程度和與基體材料的界面結(jié)合強(qiáng)度，主要影響復(fù)合材料的：A.密度B.介電常數(shù)C.力學(xué)性能D.熔點(diǎn)5.根據(jù)聚合物共混物的混合規(guī)則，當(dāng)兩種聚合物完全相容時(shí)，其混合熱(ΔH_m)約等于：A.+ΔH_1+ΔH_2B.0C.-ΔH_1-ΔH_2D.(ΔH_1+ΔH_2)/26.下列哪種方法通常用于制備聚合物/納米填料復(fù)合物？A.溶液澆鑄法B.熔融共混法C.原位聚合法D.輥磨法7.能夠顯著提高聚合物材料導(dǎo)電性能的填料是：A.滑石粉B.云母片C.碳納米管D.二氧化硅8.下列哪種聚合物屬于熱塑性彈性體(TPE)？A.聚氯乙烯(PVC)B.腈-丁二烯橡膠(NBR)C.腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ABS)D.聚氨酯(PU)9.在逐步聚合反應(yīng)中，聚合物的分子量主要取決于：A.聚合物的粘度B.單體的初始濃度C.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率D.聚合反應(yīng)的速率常數(shù)10.下列哪種結(jié)構(gòu)單元屬于聚酯類高分子？A.-[CH?-CHCl]-_B.-[CH?-CH=CH?]-_C.-[-O-CH?-CH?-O]-_D.-[-CO-O-CH?-CH?-O-CO]-_二、填空題1.高分子鏈的構(gòu)象是指高分子主鏈原子在空間中的排布方式，其中無(wú)規(guī)線團(tuán)構(gòu)象的特征是鏈軸曲折，鏈段間呈_______取向。2.聚合物分子量分布是指聚合物樣品中不同分子量聚合物的相對(duì)含量分布，常用的分子量統(tǒng)計(jì)平均值有數(shù)均分子量M_n和_______分子量M_w。3.聚合物共混時(shí)，如果兩種聚合物的相容性不好，可能會(huì)形成兩種聚合物相互分離的結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的有_______結(jié)構(gòu)和海島結(jié)構(gòu)。4.聚合物/填料復(fù)合材料的性能不僅取決于填料的性質(zhì)和含量，更關(guān)鍵的是填料的_______和聚合物/填料界面的_______。5.聚合物的大分子鏈可以分為一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)，其中二級(jí)結(jié)構(gòu)是指鏈的局部有序排列，常見(jiàn)的有_______和_______。6.甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過(guò)_______聚合可以制得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗稱有機(jī)玻璃。7.在聚合物材料中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)是一個(gè)重要的熱力學(xué)參數(shù)，它標(biāo)志著材料從_______狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)______狀態(tài)的溫度。8.增強(qiáng)聚合物性能的填料通常具有比基體聚合物更高的_______和_______。9.接枝共聚物是由兩種或兩種以上不同單體組成的聚合物，其中一種單體的鏈段從另一種單體的主鏈上_______出來(lái)。10.聚合物溶液粘度的大小不僅與分子量有關(guān)，還與_______、_______和_______等因素有關(guān)。三、名詞解釋1.高分子鏈的柔順性2.化學(xué)復(fù)合物3.相容性4.玻璃化轉(zhuǎn)變5.碳納米管四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的主要區(qū)別。2.為什么說(shuō)填料的分散性和與基體的界面結(jié)合是影響聚合物/填料復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素？3.簡(jiǎn)述聚合物大分子鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)類型及其對(duì)材料性能的影響。4.解釋什么是聚合物共混物的熱力學(xué)相容性，并簡(jiǎn)述判斷共混物相容性的常用方法。五、計(jì)算題1.某聚合物樣品的質(zhì)量為2.35g，將其溶解在100.0mL溶劑中，在25°C下測(cè)得該溶液的粘度計(jì)常數(shù)K=0.125cm3/g，截距A=0.050cm3。已知該溶劑在25°C下的粘度為η_0=0.890mPa·s。試計(jì)算該聚合物的特性粘數(shù)[η]。2.有一由A和B兩種聚合物組成的共混物，A的聚合度(?_A)為2000，B的聚合度(?_B)為3000。如果共混物中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，試計(jì)算該共混物的數(shù)均聚合度(?_n)和重均聚合度(?_w)。(假設(shè)?_A和?_B分別代表A和B單獨(dú)聚合時(shí)的聚合度)六、結(jié)構(gòu)式書(shū)寫題1.寫出單體CH?=CH-CH?-CHCl的聚合法結(jié)構(gòu)單元式。2.寫出一種常見(jiàn)的接枝共聚物（例如SBS）的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元式。---試卷答案一、選擇題1.B2.D3.B4.C5.B6.C7.C8.C9.C10.D二、填空題1.無(wú)規(guī)2.重均3.層狀4.均勻分散；強(qiáng)結(jié)合5.晶區(qū)；非晶區(qū)6.加聚7.玻璃態(tài)；高彈態(tài)(或黏流態(tài))8.模量；硬度9.延伸10.分子濃度；溶劑粘度；高分子濃度三、名詞解釋1.高分子鏈的柔順性：指高分子鏈在外力作用下改變其構(gòu)象的難易程度，與分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)自由度、分子間作用力、鏈段大小等因素有關(guān)。2.化學(xué)復(fù)合物：指聚合物分子鏈之間通過(guò)化學(xué)鍵（如共價(jià)鍵、離子鍵）連接形成的復(fù)合物，具有更強(qiáng)的界面結(jié)合和優(yōu)異的綜合性能。3.相容性：指兩種或多種聚合物能夠相互溶解或混合形成均勻、穩(wěn)定的單一相態(tài)的性質(zhì)。通常由混合時(shí)的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力（如混合熱）決定。4.玻璃化轉(zhuǎn)變：指聚合物從固態(tài)（玻璃態(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)（或高彈態(tài)）的熔融過(guò)程（或反之）中的一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)。在此溫度附近，聚合物的物理性質(zhì)（如模量、熱導(dǎo)率）發(fā)生顯著變化。5.碳納米管：由單層碳原子（石墨烯）卷曲而成的中空?qǐng)A柱狀納米材料，具有極高的強(qiáng)度、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。四、簡(jiǎn)答題1.加聚反應(yīng)：?jiǎn)误w分子通過(guò)不飽和鍵（如雙鍵、叁鍵）的斷裂，逐步加成形成聚合物的過(guò)程，無(wú)小分子副產(chǎn)物生成。聚合物的結(jié)構(gòu)單元與單體結(jié)構(gòu)相同。反應(yīng)速率通?？欤稍诖呋瘎?、加熱、加壓下進(jìn)行。縮聚反應(yīng)：兩種或兩種以上官能團(tuán)單體通過(guò)官能團(tuán)的反應(yīng)，同時(shí)生成小分子副產(chǎn)物（如水、醇、H?）并逐步形成聚合物的過(guò)程。聚合物的結(jié)構(gòu)單元與單體結(jié)構(gòu)不同。反應(yīng)通常分步進(jìn)行，需催化劑。2.填料的分散性直接影響復(fù)合材料的整體性能。如果填料分散不均勻，會(huì)形成團(tuán)聚體，團(tuán)聚體周圍的基體承受大部分載荷，而填料顆粒內(nèi)部則未發(fā)揮作用，導(dǎo)致復(fù)合材料性能提升有限，甚至出現(xiàn)缺陷。良好的分散性意味著填料顆粒被均勻地分布在基體中，能夠更有效地承擔(dān)外力，從而顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、模量）。填料與基體的界面結(jié)合是性能提升的關(guān)鍵。如果界面結(jié)合weak，在外力作用下，載荷難以從基體有效傳遞到高模量的填料顆粒上，填料無(wú)法充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用，甚至可能成為應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致復(fù)合材料性能不佳。strong的界面結(jié)合能夠保證基體和填料協(xié)同工作，使填料有效參與承載，從而顯著提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、硬度、耐久性等綜合性能。3.聚合物大分子鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指鏈的局部有序排列。*晶區(qū)(CrystallineRegion)：鏈段在空間上呈有序排列的區(qū)域，通常形成規(guī)整的晶格結(jié)構(gòu)。晶區(qū)賦予聚合物較高的強(qiáng)度、模量、硬度、耐熱性和光學(xué)透明性（對(duì)于部分結(jié)晶聚合物）。*非晶區(qū)(AmorphousRegion)：鏈段運(yùn)動(dòng)無(wú)序，缺乏長(zhǎng)程有序的區(qū)域。非晶區(qū)賦予聚合物較高的柔韌性、延展性和較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能有顯著影響：結(jié)晶度（晶區(qū)和非晶區(qū)的比例）決定了材料的剛性與韌性；晶區(qū)的規(guī)整性影響材料的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；非晶區(qū)的鏈段運(yùn)動(dòng)能力影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和低溫性能。4.聚合物共混物的熱力學(xué)相容性是指兩種聚合物混合時(shí)，混合體系是否具有降低自由能的趨勢(shì)。如果混合后體系的自由能降低（ΔG_m<0），則認(rèn)為兩種聚合物是熱力學(xué)相容的；反之，如果混合后體系的自由能升高（ΔG_m>0），則認(rèn)為兩種聚合物是不相容的。熱力學(xué)相容性通常由混合熱(ΔH_m)和混合熵(ΔS_m)的綜合效應(yīng)(ΔG_m=ΔH_m-TΔS_m)決定。判斷共混物相容性的常用方法包括：*混合熱測(cè)定：通過(guò)量熱法測(cè)量聚合物共混時(shí)的放熱或吸熱，ΔH_m負(fù)值越大，通常越相容。*玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定：測(cè)量共混物的T_g，如果T_g出現(xiàn)一個(gè)單一的、介于兩種純組分T_g之間的平臺(tái)區(qū)，通常表示相容；如果T_g出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)平臺(tái)區(qū)，則表示發(fā)生了相分離，不相容。*傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析：通過(guò)比較共混物紅外光譜與純組分光譜的疊加情況，判斷是否存在界面。*熱重分析(TGA)：觀察共混物的熱穩(wěn)定性變化，相容性好的共混物通常具有與純組分不同的熱分解行為。五、計(jì)算題1.根據(jù)Mark-Houwink方程：[η]=K*M_w^(a)其中η_sp/c=[η]+K'*c(η_sp是增比粘度，c是濃度)在極稀溶液(c→0)下，η_sp/c≈[η]題目給出的粘度計(jì)常數(shù)K和A通常用于描述更濃溶液的粘度行為，有時(shí)K可以理解為粘度比例常數(shù)，A可以理解為截距項(xiàng)（與Huggins參數(shù)相關(guān)）。在特定條件下，可以近似使用K來(lái)關(guān)聯(lián)粘度和分子量。假設(shè)題目意圖是讓考生使用K值進(jìn)行計(jì)算，并已知粘度比(η_r=η_sp/η_0=(η_0+η_sp)/η_0=1+η_sp/η_0)：η_r=η_0+η_sp=η_0+[η]*cη_r=η_0+K*M_w^(a)*c由于題目未給出濃度c，且未說(shuō)明如何使用K和A，無(wú)法直接計(jì)算[η]。通常需要濃度數(shù)據(jù)或換算關(guān)系。若按稀溶液處理，[η]≈η_sp/c。此題條件不足，無(wú)法完成計(jì)算。*(注：此題按現(xiàn)有條件無(wú)法給出標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算過(guò)程和結(jié)果)*2.設(shè)共混物總質(zhì)量為100g，則A的質(zhì)量為40g，B的質(zhì)量為60g。A的物質(zhì)的量n_A=m_A/M_A=40g/(2000*44g/mol)=40/88000mol=0.0004545molB的物質(zhì)的量n_B=m_B/M_B=60g/(3000*88g/mol)=60/264000mol=0.0002273mol共混物的總物質(zhì)的量n_T=n_A+n_B=0.0004545+0.0002273=0.0006818mol數(shù)均聚合度?_n=(m_A*?_A+m_B*?_B)/(m_A+m_B)=(40*2000+60*3000)/100=(80000+180000)/100=260000/100=2600重均聚合度?_w=(m_A*?_A^2+m_B*?_B^2)/(m_A+m_B)=(40*2000^2+60*3000^2)/100?_w=(40*4000000+60*9000000)/100=(160000000+5400000