2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——高分子化學在應用化學中的發(fā)展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有多個正確選項，請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。若選項有誤，該小題不得分。）1.下列哪些材料屬于高分子材料？（）A.玻璃B.金屬C.合成橡膠D.合成纖維E.石墨2.高分子鏈的構象主要受哪些因素影響？（）A.分子量B.溫度C.分子間作用力D.立體障礙E.外加場強3.下列哪些聚合物可以通過加成聚合反應合成？（）A.聚乙烯B.聚氯乙烯C.聚丙烯腈D.聚苯乙烯E.聚對苯二甲酸乙二醇酯4.在自由基聚合反應中，常用的引發(fā)劑類型包括？（）A.分子量較大的引發(fā)劑B.陽離子型引發(fā)劑C.高活性陰離子型引發(fā)劑D.過氧化物E.熱引發(fā)劑5.高分子材料的熱性能通常包括哪些方面？（）A.玻璃化轉變溫度（Tg）B.熱分解溫度（Td）C.比熱容D.導熱系數(shù)E.線膨脹系數(shù)二、填空題（每空2分，共20分。）6.高分子鏈的構象是指高分子鏈在__________中的空間排布。7.聚合物的平均分子量包括數(shù)均分子量、__________和質均分子量。8.在高分子溶液中，溶度參數(shù)δ是一個表征__________的物理量。9.高分子材料在特定溶劑中由溶膠轉變?yōu)槟z的現(xiàn)象稱為__________。10.藥物緩釋載體是高分子化學在__________領域的一個重要應用實例。三、名詞解釋（每小題4分，共16分。）11.相對分子質量12.聚合度13.玻璃化轉變14.共聚物四、簡答題（每小題6分，共18分。）15.簡述高分子材料與低分子材料在性能上的主要區(qū)別。16.解釋影響聚合物玻璃化轉變溫度（Tg）的主要因素。17.簡述物理共混改性改善聚合物性能的常用方法及其原理。五、論述題（每小題10分，共20分。）18.論述高分子化學在開發(fā)新型能源材料（如太陽能電池材料、儲能材料）中的作用和前景。19.結合應用化學專業(yè)知識，論述高分子材料在環(huán)境污染治理（如水體凈化、空氣凈化）方面的應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向。試卷答案1.C,D2.B,C,D3.A,B,D4.D,E5.A,B,C,D,E6.晶格7.重均分子量8.溶劑-聚合物相互作用9.凝膠化10.醫(yī)藥11.相對分子質量解析：相對分子質量是指聚合物分子平均質量的量度，通常以單位為道爾頓（Da）或千克/摩爾（kg/mol）。它是衡量聚合物分子大小的重要指標，直接影響聚合物的許多物理和化學性質，如熔點、沸點、粘度、強度等。12.聚合度解析：聚合度是指平均每個高分子鏈中重復結構單元的數(shù)目，通常用符號n表示。聚合度是描述聚合物分子大小的重要參數(shù)之一，它和相對分子質量一起決定了聚合物的許多性質。聚合度越高，通常聚合物分子鏈越長，其分子量也越大。13.玻璃化轉變解析：玻璃化轉變是指聚合物從硬而脆的玻璃態(tài)轉變?yōu)檐浂车南鹉z態(tài)（或高彈態(tài)）的物理過程，伴隨著材料一些宏觀性能（如模量、熱容、體積）發(fā)生急劇變化。這個轉變過程發(fā)生在一定的溫度范圍，稱為玻璃化轉變溫度（Tg）。玻璃化轉變是聚合物最重要的熱轉變之一，它決定了聚合物的使用溫度范圍。14.共聚物解析：共聚物是指由兩種或兩種以上不同單體通過聚合反應所生成的高分子化合物。根據(jù)單體的連接方式，共聚物可以分為無規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物等。共聚物可以通過調(diào)節(jié)單體種類和比例，設計合成出具有特定性能的新型高分子材料。15.簡述高分子材料與低分子材料在性能上的主要區(qū)別。解析：高分子材料與低分子材料在性能上的主要區(qū)別體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）分子量大?。焊叻肿硬牧嫌纱罅恐貜蛦卧B接而成，分子量通常在幾千到幾百萬之間，屬于大分子；而低分子材料的分子量通常在幾百以下。（2）力學性能：高分子材料通常具有柔韌性和彈性，許多高分子材料是熱塑性材料，具有可加工性；而低分子材料多為脆性材料，硬而脆。（3）熱性能：高分子材料具有玻璃化轉變溫度（Tg），在Tg以下表現(xiàn)為硬玻璃態(tài)，在Tg以上表現(xiàn)為軟粘流態(tài)；而低分子材料通常沒有明顯的玻璃化轉變，其熔點或沸點較為固定。（4）熱穩(wěn)定性：高分子材料的熱穩(wěn)定性通常較差，在較高溫度下容易發(fā)生分解或降解；而低分子材料的熱穩(wěn)定性相對較好。（5）溶解性：高分子材料通常難溶于一般溶劑，只有在特定的溶劑中才能形成溶液；而低分子材料通常易溶于多種溶劑。（6）加工性能：高分子材料可以通過多種方法進行加工成型，如注塑、擠出、吹塑等；而低分子材料的加工方法相對較少。總體而言，高分子材料具有低密度、耐腐蝕、絕緣性好、加工性能好等優(yōu)點，但也存在強度不高、耐熱性差、易老化等缺點。16.解釋影響聚合物玻璃化轉變溫度（Tg）的主要因素。解析：聚合物玻璃化轉變溫度（Tg）是衡量聚合物鏈段運動能力的一個指標，它受到多種因素的影響，主要包括：（1）分子間作用力：聚合物鏈段運動需要克服分子間的相互作用力。分子間作用力越大，鏈段運動越困難，Tg越高。例如，含有氫鍵、鹵鍵或極性基團的聚合物，其分子間作用力較強，Tg也較高。（2）分子鏈柔順性：分子鏈越柔順，鏈段運動越容易，Tg越低。影響分子鏈柔順性的因素包括：側基的大小和體積、主鏈結構（如線性、支鏈、交聯(lián)）、共軛效應等。例如，主鏈為柔順的飽和鏈的聚合物（如聚乙烯），其Tg較低；而主鏈含有雜原子或剛性基團的聚合物（如聚苯乙烯），其Tg較高。（3）分子量：對于給定的聚合物，隨著分子量的增加，鏈段運動受到的阻礙增加，Tg會略有上升。但在一定范圍內(nèi)，分子量的影響較小。（4）結晶度：結晶聚合物中，晶區(qū)部分的鏈段運動受限，非晶區(qū)部分的鏈段運動相對自由。因此，結晶度越高，非晶區(qū)比例越低，Tg越低。（5）增塑劑：向聚合物中添加增塑劑可以降低分子間作用力，促進鏈段運動，從而降低Tg。增塑劑的種類、含量和與聚合物的相容性都會影響Tg的降低程度。（6）交聯(lián)：交聯(lián)會限制聚合物鏈的宏觀運動，也會對Tg產(chǎn)生影響，但交聯(lián)對Tg的影響比較復雜，取決于交聯(lián)密度等因素。綜上所述，聚合物玻璃化轉變溫度（Tg）是多種因素綜合作用的結果，可以通過改變這些因素來調(diào)控聚合物的使用溫度范圍。17.簡述物理共混改性改善聚合物性能的常用方法及其原理。解析：物理共混改性是指將兩種或多種不同的聚合物通過物理方法混合，形成復合材料或共混物，以改善單一聚合物的性能或獲得具有特定性能的新型材料。常用的物理共混方法及其原理如下：（1）熔融共混：將兩種或多種聚合物在熔融狀態(tài)下混合均勻，然后冷卻固化。這是最常用的物理共混方法。熔融共混的原理是利用聚合物分子鏈在高溫熔融狀態(tài)下的運動能力，使不同聚合物分子鏈相互滲透、纏繞，形成均勻的共混物。通過選擇合適的共混體系和配比，可以改善共混物的力學性能、熱性能、耐化學腐蝕性等。例如，將橡膠與硬質塑料共混，可以提高塑料的韌性和抗沖擊性。（2）溶液共混：將兩種或多種聚合物溶解在適當?shù)娜軇┲?，形成均勻的溶液，然后通過蒸發(fā)溶劑或其他方法使聚合物沉淀或固化。溶液共混的原理與熔融共混類似，但溶劑的存在可以促進聚合物分子鏈的運動，使共混更加均勻。溶液共混適用于一些難以熔融的聚合物，或需要制備特殊形態(tài)共混物的場合。（3）乳液共混：將兩種或多種聚合物分散在液體介質（通常是水）中，形成乳液，然后通過破乳或其他方法使聚合物顆粒聚集或固化。乳液共混適用于制備水性聚合物復合材料或分散體系。（4）界面共混：利用兩種或多種聚合物之間的界面作用，使它們相互結合形成共混物。例如，通過表面改性等方法，可以提高不同聚合物之間的相容性，促進界面結合，從而改善共混物的性能。物理共混改性的原理主要是利用不同聚合物分子鏈的互補性和協(xié)同效應，通過分子間相互作用、界面結合等方式，改善共混物的綜合性能。例如，通過共混可以提高聚合物的強度、韌性、耐磨性、耐老化性等，或賦予聚合物新的功能，如導電性、抗菌性等。成功的物理共混改性需要考慮聚合物之間的相容性、界面結合強度、組分比例等因素。18.論述高分子化學在開發(fā)新型能源材料（如太陽能電池材料、儲能材料）中的作用和前景。解析：高分子化學在開發(fā)新型能源材料中扮演著至關重要的角色，它為設計和合成具有優(yōu)異性能的能源材料提供了理論基礎、合成方法和材料平臺。其作用和前景主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）太陽能電池材料：高分子化學在開發(fā)有機太陽能電池（OSC）中發(fā)揮著核心作用。通過設計合成具有特定電子結構和光學性質的有機半導體聚合物和給體分子，可以構建高效的光電轉換器件。例如，聚對苯撐乙烯（PPV）及其衍生物、聚噻吩（PTT）及其衍生物、聚芴（PF）及其衍生物等是常用的有機半導體材料。高分子化學還可以合成具有優(yōu)異光電性能的非富勒烯受體材料，如非富勒烯酰亞胺、三芳胺等，顯著提高OSC的能量轉換效率。此外，高分子材料還可以用作太陽能電池的電極材料、封裝材料等。前景展望：隨著高分子化學的不斷發(fā)展，未來將能夠設計合成出具有更高能量轉換效率、更長壽命、更低成本的有機太陽能電池材料，并探索新型太陽能電池結構，如鈣鈦礦/有機疊層電池、柔性/可穿戴太陽能電池等。（2）儲能材料：高分子化學在開發(fā)新型儲能材料方面也具有巨大的潛力。例如：*聚合物電池：高分子材料可以用于制備聚合物鋰離子電池的隔膜、電解質、正負極材料等。聚合物隔膜可以提供良好的離子傳導性和安全性，而固態(tài)聚合物電解質則可以替代傳統(tǒng)的液體電解質，提高電池的安全性和能量密度。高分子正負極材料的研究也在不斷深入，例如，通過高分子化學方法合成具有高比容量、長循環(huán)壽命的鋰離子電池正極材料（如聚陰離子型材料、聚氧化物等）和負極材料（如聚硫材料）。*超級電容器：高分子材料可以用于制備超級電容器的電極材料、電解質材料等。例如，導電聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）可以作為超級電容器的電極材料，提供高比表面積和良好的電化學性能。高分子固體電解質可以提高超級電容器的安全性、可靠性和循環(huán)壽命。*其他儲能形式：高分子材料還可以用于其他儲能形式，如氫能儲存（如負載氫化物的聚合物復合材料）、熱能儲存（如相變儲能聚合物）等。前景展望：未來，高分子化學將繼續(xù)推動新型儲能材料的發(fā)展，重點在于開發(fā)具有更高能量密度、更長壽命、更快充放電速度、更低成本的儲能材料，以滿足日益增長的能源需求。此外，開發(fā)智能儲能材料、柔性儲能器件等也是未來的重要發(fā)展方向?？傮w而言，高分子化學在開發(fā)新型能源材料中具有廣闊的應用前景，它將繼續(xù)為解決能源危機和環(huán)境污染問題提供重要的技術支撐。19.結合應用化學專業(yè)知識，論述高分子材料在環(huán)境污染治理（如水體凈化、空氣凈化）方面的應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向。解析：高分子材料在環(huán)境污染治理中發(fā)揮著重要作用，它們可以被設計合成成各種功能材料，用于吸附、催化、膜分離等過程，以去除水、空氣中的污染物。其應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）水體凈化：*現(xiàn)狀：高分子吸附材料是水體凈化中應用最廣泛的高分子材料之一。例如，聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物可以用于絮凝沉淀去除懸浮物；活性炭（主要成分為碳聚合物）可以吸附水中的有機物和重金屬離子；離子交換樹脂（如苯乙烯-二乙烯苯共聚物）可以用于去除水中的無機鹽和放射性物質；殼聚糖（天然多糖聚合物）可以用于吸附水中的重金屬離子和抗生素。此外，高分子膜材料（如聚酰胺膜、聚偏氟乙烯膜等）可以用于水的反滲透、納濾、超濾等深度凈化過程，去除水中的溶解性污染物。近年來，納米高分子復合材料（如納米二氧化鈦/聚丙烯腈復合材料）在水體凈化中的應用也日益受到關注。*發(fā)展方向：未來，高分子材料在水體凈化領域的發(fā)展將重點在于：開發(fā)具有更高吸附容量、選擇性、穩(wěn)定性的新型高分子吸附材料；開發(fā)高效、低成本的水處理膜材料，提高膜分離效率，降低膜污染；開發(fā)智能響應型高分子材料，使其能夠在污染物濃度變化時自動調(diào)節(jié)其吸附性能；開發(fā)可生物降解的高分子水處理材料，減少二次污染；將高分子材料與其他技術（如光催化、電化學）相結合，開發(fā)協(xié)同水處理技術。（2）空氣凈化：*現(xiàn)狀：高分子材料在空氣凈化中的應用也非常廣泛。例如，活性炭纖維可以用于吸附空氣中的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）和甲醛等室內(nèi)空氣污染物；高分子催化材料（如負載貴金屬的聚合物催化劑）可以用于催化燃燒或催化氧化空氣中的有害氣體；高分子過濾材料（如聚酯纖維濾料）可以用于過濾空氣中的顆粒物；高分子透氣膜材料可以用于選擇性吸附或分離空氣中的特定氣體。此外，靜電駐極體高分子材料可以用于高效收集空氣中的顆粒物。*發(fā)展方向：未來，高分子材料在空氣凈化領域的發(fā)展將重點在于：開發(fā)具有更高吸附容量、更快吸附速率、更好選擇性的新型高分