2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——有機(jī)聚合物的合成與性能研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列單體中，通常不用于自由基聚合的是（）。A.苯乙烯B.乙烯C.丙烯酸D.乙二醇2.在自由基聚合中，引發(fā)劑的作用是（）。A.提高聚合物的交聯(lián)度B.降低聚合物的分子量C.產(chǎn)生鏈引發(fā)自由基D.增加聚合物的立體規(guī)整性3.下列關(guān)于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）的敘述中，錯(cuò)誤的是（）。A.它是由對(duì)苯二甲酸和乙二醇通過縮聚反應(yīng)制得的B.它是一種熱塑性塑料C.它的分子鏈呈全同立構(gòu)時(shí)，結(jié)晶度較低D.它常用于制造飲料瓶和纖維4.下列聚合物中，屬于加聚物的是（）。A.聚酯B.聚酰胺C.聚乙烯D.聚碳酸酯5.下列聚合物中，分子鏈具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且多數(shù)不溶不熔的是（）。A.聚丙烯B.聚苯乙烯C.聚氨酯D.聚苯醚6.在聚合物表征中，凝膠滲透色譜（GPC）主要用于測(cè)定聚合物的（）。A.立體構(gòu)型B.分子量及其分布C.晶胞參數(shù)D.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度7.聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)能力與溫度的關(guān)系是（）。A.溫度升高，鏈段運(yùn)動(dòng)能力減弱B.溫度降低，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)C.溫度升高，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)D.溫度對(duì)鏈段運(yùn)動(dòng)能力無影響8.下列聚合物中，通常具有良好導(dǎo)電性的是（）。A.聚苯乙烯B.聚丙烯C.聚乙炔D.聚氯乙烯9.增加聚合物分子量通常會(huì)導(dǎo)致其（）。A.硬度降低，韌性增加B.硬度增加，韌性降低C.溶解度增加D.結(jié)晶度降低10.下列哪種方法不屬于聚合物化學(xué)改性？（）A.接枝共聚B.氯化C.交聯(lián)D.溶脹二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.聚合物的主要性能包括力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)腐蝕性等。2.聚合物的分子量主要有數(shù)均分子量、重均分子量和粘均分子量三種表示方法。3.自由基聚合通常分為鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止四個(gè)階段。4.聚合物的大分子鏈可以呈現(xiàn)線型、支化和交聯(lián)三種基本結(jié)構(gòu)。5.聚合物結(jié)晶度越高，其密度、硬度通常越大，但韌性會(huì)降低。6.聚合物的主鏈若由碳鏈構(gòu)成，則稱為碳鏈聚合物；若主鏈中含有雜原子，則稱為雜鏈聚合物。7.聚合物的主鏈若呈平面結(jié)構(gòu)，且所有原子共平面，則稱為平面聚合物。8.聚合物的耐熱性與其分子鏈中的化學(xué)鍵能和結(jié)晶度有關(guān)。9.聚合物溶液的粘度與其分子量和分子量分布有關(guān)。10.聚合物降解是指聚合物在光、熱、氧、化學(xué)介質(zhì)等因素作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，性能下降的過程。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的區(qū)別。2.簡(jiǎn)述聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的含義及其影響因素。3.簡(jiǎn)述聚合物交聯(lián)的概念及其對(duì)聚合物性能的影響。4.簡(jiǎn)述紅外光譜法在聚合物結(jié)構(gòu)表征中的作用。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟，得出結(jié)果）1.某聚合物樣品的質(zhì)量為0.5克，將其溶解在100毫升濃度為0.1摩/升的苯酚溶液中，在一定溫度下測(cè)定該溶液的粘度。已知該溫度下純苯酚的粘度為1.79厘泊，聚合物溶液的粘度為2.45厘泊。試計(jì)算該聚合物的數(shù)均分子量。（假設(shè)聚合物在苯酚中的溶液遵守Mark-Houwink方程，Mark-Houwink常數(shù)K=0.72，指數(shù)a=0.8）2.將0.1摩爾的A單體和0.1摩爾的B單體（A-B-A-B）進(jìn)行縮聚反應(yīng)，假設(shè)反應(yīng)是在等物質(zhì)的量水溶液中進(jìn)行，且每生成1摩爾水，生成1摩爾聚合物。試計(jì)算當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到80%時(shí)，體系的聚合度、未反應(yīng)的單體摩爾數(shù)、聚合物鏈的數(shù)均分子量和轉(zhuǎn)化率。五、論述題（15分。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例，深入闡述下列問題）試論述聚合物結(jié)構(gòu)（包括分子鏈結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等）對(duì)其性能（如力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能等）的影響規(guī)律，并舉例說明。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.C5.D6.B7.C8.C9.B10.D解析1.乙二醇是二元醇，通常用于縮聚反應(yīng)，而非自由基聚合。2.引發(fā)劑的作用是分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)。3.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）的分子鏈呈全同立構(gòu)時(shí)，結(jié)晶度較高。4.聚乙烯是由乙烯通過加成聚合反應(yīng)制得的。5.聚苯醚（PPO/PPE）分子鏈具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不溶不熔。6.凝膠滲透色譜（GPC）主要用于測(cè)定聚合物分子量及其分布。7.溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)。8.聚乙炔是一種導(dǎo)電聚合物。9.增加聚合物分子量通常會(huì)增加其內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻力，導(dǎo)致硬度增加，韌性降低。10.溶脹是指聚合物在溶劑中吸脹的過程，不屬于化學(xué)改性方法。二、填空題1.力學(xué)，熱學(xué)，光學(xué)，電學(xué)，耐化學(xué)腐蝕性2.數(shù)均，重均，粘均3.鏈引發(fā)，鏈增長(zhǎng)，鏈轉(zhuǎn)移，鏈終止4.線型，支化，交聯(lián)5.密度，硬度，韌性6.碳鏈，雜鏈7.平面聚合物8.化學(xué)鍵能，結(jié)晶度9.粘度10.光，熱，氧，化學(xué)介質(zhì)，結(jié)構(gòu)破壞，性能下降三、簡(jiǎn)答題1.解析加聚反應(yīng)是指單體分子通過不飽和鍵斷裂，相互加成形成聚合物的反應(yīng)，反應(yīng)過程中沒有小分子副產(chǎn)物生成?？s聚反應(yīng)是指單體分子通過官能團(tuán)反應(yīng)，生成聚合物的同時(shí)，有小分子（如水、醇、氫氯酸等）副產(chǎn)物生成的反應(yīng)。2.解析玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指聚合物由硬而脆的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀南鹉z態(tài)的最低溫度。影響因素包括聚合物主鏈的柔順性（如主鏈中化學(xué)鍵的類型和柔順性、側(cè)基的大小和極性）、分子量（分子量越大，Tg越高）、結(jié)晶度（結(jié)晶度越高，Tg越高）。3.解析聚合物交聯(lián)是指聚合物分子鏈之間通過化學(xué)鍵形成交聯(lián)點(diǎn)的過程。交聯(lián)會(huì)使聚合物由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其不溶不熔，硬度增加，韌性降低，耐熱性提高，但加工性能變差。4.解析紅外光譜法可以通過檢測(cè)聚合物分子中化學(xué)鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷來表征其結(jié)構(gòu)。不同的化學(xué)鍵和官能團(tuán)具有特征的紅外吸收峰，通過分析紅外光譜圖，可以識(shí)別聚合物的官能團(tuán)、確定其結(jié)構(gòu)單元、判斷共聚物的結(jié)構(gòu)等。四、計(jì)算題1.解析根據(jù)Mark-Houwink方程ηsp/η0=Mw^a/Mn^a，其中ηsp是溶液粘度，η0是純?nèi)軇┱扯?，Mw是重均分子量，Mn是數(shù)均分子量，a是Mark-Houwink常數(shù)。已知ηsp=2.45cP，η0=1.79cP，a=0.8。首先計(jì)算重均分子量Mw=(ηsp/η0)^(1/a)*Mn=(2.45/1.79)^(1/0.8)*Mn=1.384*Mn。由于溶液濃度較低，可以近似認(rèn)為Mw≈Mn。設(shè)聚合物質(zhì)量為mp=0.5g，溶液體積為V=100ml=0.1L，苯酚濃度為C=0.1mol/L。則聚合物物質(zhì)的量np=mp/Mn=0.5/Mnmol。溶液中苯酚的物質(zhì)的量nph=C*V=0.1*0.1=0.01mol。由于聚合物在苯酚中的溶液遵守Mark-Houwink方程，可以使用粘度比法計(jì)算數(shù)均分子量。粘度比法公式為(ηsp/η0)=(ρp/ρ0)*(Mn/M0)^a，其中ρp是聚合物密度，ρ0是溶劑密度。由于聚合物密度ρp遠(yuǎn)大于溶劑密度ρ0(聚乙烯密度約0.92g/cm^3，苯酚密度約1.08g/cm^3)，可以近似認(rèn)為ρp/ρ0≈1。因此Mn/M0^a≈ηsp/η0=2.45/1.79=1.374。M0為苯酚的分子量，M0=62g/mol。所以Mn=M0^a*1.374=62^0.8*1.374=50.97*1.374=70.34g/mol。最終結(jié)果取整數(shù)，Mn≈70340g/mol。2.解析聚合度為聚合物的分子量與單體單元的摩爾數(shù)之比。設(shè)聚合度為P。根據(jù)題意，反應(yīng)進(jìn)行到80%時(shí)，A和B的初始摩爾數(shù)為1mol，反應(yīng)掉的摩爾數(shù)為0.8*1=0.8mol。因此，剩余的A和B的摩爾數(shù)分別為1-0.8=0.2mol。每生成1摩爾聚合物，生成1摩爾水，所以生成的聚合物的摩爾數(shù)為0.8mol。由于是等物質(zhì)的量水溶液聚合，生成的聚合物鏈的端基為-OH。因此，聚合物的總摩爾數(shù)為0.8+0.2=1mol。聚合度P=聚合物總摩爾數(shù)/聚合物鏈的摩爾數(shù)=1/0.8=1.25。未反應(yīng)的單體摩爾數(shù)為0.2mol。聚合物的鏈的數(shù)均分子量為Mn=聚合物總質(zhì)量/聚合物總摩爾數(shù)。聚合物總質(zhì)量=0.8mol*62g/mol(A)+0.8mol*72g/mol(B)=49.6+57.6=107.2g。Mn=107.2g/1mol=107.2g/mol。轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)掉的摩爾數(shù)/初始摩爾數(shù)=0.8mol/1mol=80%。五、論述題解析聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響是一個(gè)復(fù)雜的問題，涉及到分子鏈結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面。分子鏈結(jié)構(gòu)方面，分子鏈的長(zhǎng)度（即分子量）直接影響聚合物的力學(xué)性能、熱性能和溶解性。分子量越高，內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻力越大，鏈段運(yùn)動(dòng)能力越弱，導(dǎo)致聚合物硬度增加，韌性降低，但耐熱性提高，溶解度降低。分子鏈的支化程度也會(huì)影響聚合物性能。支化會(huì)阻礙分子鏈間的緊密堆積，降低結(jié)晶度，導(dǎo)致聚合物密度降低，力學(xué)強(qiáng)度下降，但柔韌性增加。交聯(lián)會(huì)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使聚合物不溶不熔，硬度增加，耐熱性提高，但加工性能變差?？臻g構(gòu)型方面，對(duì)于結(jié)晶聚合物，其結(jié)晶度越高，密度越大，硬度越高，耐熱性越高，但韌性越低。對(duì)于同一種聚合物，全同立構(gòu)的結(jié)晶度最高，間同立構(gòu)次之，無規(guī)立構(gòu)最低。對(duì)于聚合物主鏈，若含有極性基團(tuán)，則其極性越大，氫鍵作用越強(qiáng)，結(jié)晶度越高，密度越大，硬度越高，耐熱性越高，但溶解性越差。若主鏈中含有手性中心，則其立體規(guī)整性會(huì)影響其結(jié)晶度和性能。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)方面，聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（包括晶區(qū)和非晶區(qū)）對(duì)其性能具有重要影響。晶區(qū)是分子鏈有序排列的區(qū)域，其強(qiáng)度較高，但柔韌性較差。非晶區(qū)是分子鏈無序排列的區(qū)域，其柔韌性較好，但強(qiáng)度較低。晶區(qū)和非晶區(qū)的比例以及界面的結(jié)構(gòu)都會(huì)影響聚合物的力學(xué)性能、熱性能和光學(xué)性能。例如，高結(jié)晶度的聚合物通常具有更高的強(qiáng)度和耐熱性，但更脆；而高非晶度的聚合物通常具有