2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——高分子材料結(jié)構(gòu)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。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.下列哪種高分子鏈構(gòu)型對(duì)聚合物鏈柔順性貢獻(xiàn)最大？A.直鏈且無(wú)支化B.支鏈較多C.高度交聯(lián)D.螺旋構(gòu)型2.在高分子材料的熱轉(zhuǎn)變行為中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)主要與以下哪個(gè)因素密切相關(guān)？A.分子量大小B.聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)能力C.聚合物結(jié)晶度D.添加增塑劑3.對(duì)于聚乙烯(Polyethylene)而言，高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯相比，其主要結(jié)構(gòu)差異在于？A.單體類(lèi)型不同B.平均分子量大小C.鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性D.存在支化或交聯(lián)4.下列哪種聚合物通常具有最高的結(jié)晶度？A.聚丙烯(PP)B.聚氯乙烯(PVC)C.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)D.聚苯乙烯(PS)5.在使用凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定聚合物分子量時(shí)，通常需要采用多種溶劑，其主要目的是？A.提高溶解度B.改變聚合物構(gòu)象C.實(shí)現(xiàn)窄分子量分布D.消除多分散性效應(yīng)6.下列哪種測(cè)試方法主要用于測(cè)定高分子材料的熱穩(wěn)定性？A.熔點(diǎn)測(cè)定(DSC)B.拉伸試驗(yàn)C.熱重分析(TGA)D.傅里葉變換紅外光譜(FTIR)7.對(duì)于聚合物共聚物，無(wú)規(guī)共聚物與交替共聚物的主要區(qū)別在于？A.單體分子量不同B.聚合反應(yīng)機(jī)理不同C.結(jié)構(gòu)單元在主鏈上的排列方式D.端基結(jié)構(gòu)8.高分子材料的力學(xué)性能，如強(qiáng)度和韌性，與其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的哪一因素關(guān)系最為密切？A.分子量大小B.晶區(qū)大小和取向度C.鏈段運(yùn)動(dòng)能力D.聚合物密度9.在資源化學(xué)領(lǐng)域，高分子絮凝劑常用于水處理或礦物浮選，其作用機(jī)理主要是？A.物理吸附B.化學(xué)鍵合C.電性中和與架橋作用D.光化學(xué)反應(yīng)10.下列哪種加工方法最容易導(dǎo)致高分子材料發(fā)生取向？A.擠出B.注塑C.紡絲D.吹塑二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.高分子鏈的構(gòu)象是指聚合物鏈在______狀態(tài)下的三維空間排列方式。2.影響聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的分子量范圍通常在______以上。3.聚合物結(jié)晶過(guò)程通常包括鏈段擴(kuò)散、______和晶粒生長(zhǎng)等步驟。4.動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)不僅可以測(cè)量聚合物的儲(chǔ)能模量，還可以用來(lái)研究______隨溫度或頻率的變化。5.在石油化工中，乙烯和丙烯等烯烴單體主要通過(guò)______反應(yīng)制備。6.高分子材料的老化是指材料在______作用下性能發(fā)生劣化的過(guò)程。7.選擇合適的高分子表征技術(shù)時(shí)，需要考慮其______、信息獲取能力和對(duì)樣品的______影響。8.橡膠的高彈性主要來(lái)源于分子鏈的______和分子間作用力。9.功能高分子材料是指具有特定______或______的高分子材料。10.將廢舊高分子材料通過(guò)物理或化學(xué)方法進(jìn)行再利用，是______的重要途徑。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡(jiǎn)述影響聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的主要因素。2.簡(jiǎn)述高分子材料結(jié)晶度對(duì)材料性能的影響。3.簡(jiǎn)述紅外光譜(FTIR)主要用于分析高分子材料結(jié)構(gòu)的原理。4.簡(jiǎn)述高分子材料在礦產(chǎn)資源勘探或開(kāi)發(fā)中的一種具體應(yīng)用實(shí)例。四、計(jì)算題（每小題6分，共12分。請(qǐng)將計(jì)算過(guò)程和答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.某聚合物樣品的數(shù)均分子量(Mn)為50,000g/mol，重均分子量(Mw)為80,000g/mol。計(jì)算該聚合物的多分散指數(shù)(PDI，Mw/Mn)。2.已知聚乙烯的密度(ρ)為0.960g/cm3，結(jié)晶度(Xc)通過(guò)密度法測(cè)得為55%。假設(shè)聚乙烯的鏈節(jié)化學(xué)式量為28.05g/mol，無(wú)規(guī)聚乙烯的密度為0.876g/cm3。估算該聚乙烯樣品中結(jié)晶部分的密度（提示：可用整體密度和非晶密度關(guān)系估算）。五、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在答題卡相應(yīng)位置。）1.論述聚合物主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)其熱穩(wěn)定性的影響，并舉例說(shuō)明。2.結(jié)合資源化學(xué)專(zhuān)業(yè)的背景，論述開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型高分子材料的重要性及面臨的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.D6.C7.C8.B9.C10.C二、填空題1.垂直于2.幾十3.形成晶核4.聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變5.聚合6.環(huán)境7.特征、破壞8.斷裂與回復(fù)9.功能、性能10.資源循環(huán)利用三、簡(jiǎn)答題1.答：主要因素包括：（1）分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力（受鏈結(jié)構(gòu)、分子量、溫度影響）；（2）分子間作用力大小；（3）結(jié)晶度（結(jié)晶度越高，Tg越高）；（4）溶劑或增塑劑的存在（會(huì)降低Tg）；（5）填料或復(fù)合增強(qiáng)體的加入（可能提高或降低Tg，取決于相互作用）。2.答：結(jié)晶度對(duì)性能影響顯著：（1）提高密度和強(qiáng)度；（2）提高耐熱性（Tm升高）；（3）降低透明度或光澤度；（4）降低韌性或抗沖擊性（晶界可能成為裂紋根源）；（5）影響溶解性和透氣性。3.答：FTIR利用分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷來(lái)探測(cè)化學(xué)鍵。不同化學(xué)環(huán)境下的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率不同，產(chǎn)生特征吸收峰。通過(guò)分析吸收峰的位置、強(qiáng)度和形狀，可以識(shí)別聚合物中的官能團(tuán)、確定化學(xué)結(jié)構(gòu)、研究共聚組成、監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程或評(píng)估材料老化等。4.答：例如，高分子絮凝劑可用于礦物浮選，通過(guò)其表面電荷或架橋作用吸附或包覆礦物顆粒，改變顆粒表面性質(zhì)，使其易于附著在氣泡上或與其他顆粒聚集，從而實(shí)現(xiàn)礦物的有效分離和回收。又如，高分子聚合物可作為粘結(jié)劑用于燒結(jié)礦或耐火材料的生產(chǎn)，增強(qiáng)顆粒間的結(jié)合力。四、計(jì)算題1.解：PDI=Mw/Mn=80,000g/mol/50,000g/mol=1.6答：該聚合物的多分散指數(shù)為1.6。2.解：設(shè)結(jié)晶部分密度為ρ_c，非晶部分密度為ρ_a。聚合物整體密度ρ=Xc*ρ_c+(1-Xc)*ρ_a代入已知值：0.960g/cm3=0.55*ρ_c+(1-0.55)*0.876g/cm30.960=0.55*ρ_c+0.45*0.8760.960=0.55*ρ_c+0.39420.55*ρ_c=0.960-0.3942=0.5658ρ_c=0.5658/0.55≈1.030g/cm3答：該聚乙烯樣品中結(jié)晶部分的密度約為1.030g/cm3。五、論述題1.答：聚合物主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)其熱穩(wěn)定性有顯著影響。（1）主鏈原子類(lèi)型和鍵能：主鏈中含雜原子（如O,S,N）或存在雙鍵、三鍵，通常會(huì)增加主鏈的極性和共軛效應(yīng)，可能提高對(duì)熱氧老化的抗性。例如，聚酰胺（含酰胺鍵）的熱穩(wěn)定性通常高于聚乙烯。主鏈鍵能的大小也直接影響其熱解溫度。（2）鏈結(jié)構(gòu)剛性：線(xiàn)性、規(guī)整、交聯(lián)或含有剛性環(huán)（如聚苯醚PPO/PEEK）的主鏈結(jié)構(gòu)通常具有更高的熔點(diǎn)和熱變形溫度，熱穩(wěn)定性也相對(duì)更好。（3）分子間作用力：主鏈結(jié)構(gòu)影響分子間作用力的大小，作用力強(qiáng)的聚合物通常具有較高的熱穩(wěn)定性，因?yàn)樾枰嗄芰靠朔肿娱g作用力使其分解。例如，含有強(qiáng)氫鍵作用的聚合物（如某些聚酯）比非極性聚合物（如聚烯烴）熱穩(wěn)定性更高。綜上所述，主鏈結(jié)構(gòu)通過(guò)影響分子鏈運(yùn)動(dòng)能力、化學(xué)鍵能、極性、剛性及分子間作用力等多方面因素，決定聚合物的熱穩(wěn)定性水平。例如，聚四氟乙烯（PTFE）因其獨(dú)特的全氟代烷氧基主鏈和極強(qiáng)的分子間作用力，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。2.答：開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型高分子材料對(duì)資源化學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要。（1）重要性：資源日益枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)石化來(lái)源的高分子材料消耗大量不可再生資源，其生產(chǎn)和廢棄過(guò)程可能產(chǎn)生環(huán)境污染（如微塑料污染、難降解廢物）。開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型材料（如生物基高分子、可降解高分子、可回收高分子）有助于實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，符合綠色發(fā)展理念，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的需求，提升行業(yè)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。（2）面臨挑戰(zhàn)：主要挑戰(zhàn)包括：（1）性能與成本：許多環(huán)境友好型材料（如生物基材料）的性能（如強(qiáng)度、耐候性）或成本（如生產(chǎn)技術(shù)不成熟、原料價(jià)格高）與傳統(tǒng)材料相比仍有差距，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用受限。（2）回收技術(shù)：廢棄高分子材料的分類(lèi)、收集、高效、低成本回收及再