2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——聚合反應(yīng)過程的機理與控制考試時間：______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)。若漏選、錯選或未選均不得分。）1.下列單體中，通常屬于加成聚合單體的有（）。A.乙烯B.苯乙烯C.丙烯腈D.鄰苯二甲酸二甲酯2.自由基聚合鏈增長階段，可能發(fā)生鏈終止的機制主要有（）。A.雙基終止B.單基終止（鏈轉(zhuǎn)移）C.鏈終止劑作用D.交聯(lián)反應(yīng)3.在自由基聚合中，提高引發(fā)劑濃度通常會（）。A.增加鏈引發(fā)速率常數(shù)B.降低鏈增長速率常數(shù)C.加快聚合反應(yīng)速率D.減少聚合度4.下列聚合反應(yīng)中，屬于逐步聚合的是（）。A.苯乙烯聚合B.乙烯聚合C.乙二醇與丙二酸二甲酯的縮聚反應(yīng)D.丁二烯聚合5.影響自由基聚合反應(yīng)分子量的因素主要包括（）。A.引發(fā)劑種類B.轉(zhuǎn)移劑濃度C.溫度D.單體活性6.下列關(guān)于活性/可控聚合的說法正確的是（）。A.聚合過程中活性中心不發(fā)生終止B.可以精確控制聚合物的分子量及其分布C.通常需要特殊的引發(fā)體系或催化劑D.聚合過程不可逆7.為了獲得高分子量、窄分子量分布的聚合物，可以采取的措施有（）。A.使用低濃度引發(fā)劑B.高溫聚合C.添加鏈轉(zhuǎn)移劑D.控制聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率8.在配位聚合中，催化劑的作用是（）。A.產(chǎn)生自由基B.活化單體，提供聚合活性中心C.促進鏈增長D.引發(fā)鏈終止9.下列聚合物中，屬于熱塑性塑料的是（）。A.聚酰胺B.聚碳酸酯C.酚醛樹脂D.乙丙橡膠10.聚合反應(yīng)過程中進行分子量控制的意義在于（）。A.獲得所需性能的聚合物B.降低生產(chǎn)成本C.提高反應(yīng)效率D.減少副反應(yīng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上。）1.加成聚合根據(jù)鏈增長方式的不同，主要分為__________聚合和__________聚合。2.自由基聚合的鏈終止方式中，__________終止對聚合速率影響最大。3.縮聚反應(yīng)中，每生成一個重復(fù)單元，通常伴隨著__________的脫除。4.影響聚合反應(yīng)速率最直接的因素是__________和__________。5.原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）中，需要使用__________和__________。6.控制聚合物立體規(guī)整性的主要方法包括__________聚合和__________聚合。7.聚合物的分子量分布寬度（PDI）定義為__________與__________的比值。8.在資源化學(xué)領(lǐng)域，利用__________單體合成聚合物是發(fā)展綠色化學(xué)的重要方向。9.合理控制聚合反應(yīng)的__________和__________，對于獲得理想的聚合物結(jié)構(gòu)和性能至關(guān)重要。10.高分子量聚乙烯通常采用__________聚合方法制備。三、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述自由基聚合的鏈增長步驟。2.與逐步聚合相比，加成聚合通常具有哪些特點？3.解釋什么是聚合物的分子量分布寬度（PDI），并說明其意義。4.簡述影響聚合物立體規(guī)整性的主要因素。四、計算題（共10分。請列出必要的計算步驟和公式。）已知某自由基聚合反應(yīng)的級數(shù)n為1.5，鏈增長速率常數(shù)k_p為1.0×10^4L/(mol·s)，單體初始濃度為2.0mol/L。假設(shè)聚合反應(yīng)在恒容條件下進行，忽略鏈終止和轉(zhuǎn)移的影響。試計算該聚合反應(yīng)的表觀速率常數(shù)k_p'，并估算當(dāng)單體轉(zhuǎn)化率為50%時，聚合度M_n的值。（提示：表觀速率常數(shù)k_p'=k_p*[M]^(n-1)，聚合度M_n=(k_p'/k_t)*(1-x)^(1/2)，其中k_t為終止速率常數(shù)，x為轉(zhuǎn)化率。假設(shè)k_t≈2k_p[M]）五、論述題（共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，全面、深入地回答下列問題。）結(jié)合資源利用效率和環(huán)境保護的角度，論述在《資源化學(xué)》專業(yè)背景下，進行聚合反應(yīng)過程控制（包括分子量、結(jié)構(gòu)、官能團等）的重要性，并舉例說明幾種關(guān)鍵的控制方法及其應(yīng)用前景。試卷答案一、選擇題1.ABC2.ABD3.AC4.C5.ABCD6.ABCD7.AD8.BCD9.AB10.ABCD二、填空題1.自由基；離子2.雙基3.小分子（如水、醇、HCl等）4.溫度；濃度（單體濃度）5.鏈轉(zhuǎn)移劑；配體6.定向；配位7.聚合度均值的平方；聚合度均值的平方根8.可再生（生物基）9.溫度；轉(zhuǎn)化率10.高壓三、簡答題1.答：鏈增長主要包括三個步驟：①單體加成到活性中心上，形成新的活性中心；②新的活性中心再與單體加成；③活性中心通過反應(yīng)（如雙基終止、鏈轉(zhuǎn)移等）轉(zhuǎn)化為非活性中心。這些步驟循環(huán)進行，形成高分子鏈。2.答：加成聚合通常特點包括：①聚合反應(yīng)對單體濃度和溫度較敏感；②聚合過程通常伴隨體積收縮；③可以通過活性/可控聚合方法精確控制分子量和結(jié)構(gòu)；④聚合物通常為熱塑性。3.答：PDI（PolydispersityIndex）是重均分子量（M_w）與數(shù)均分子量（M_n）的比值（M_w/M_n）。PDI反映了聚合物分子量分布的寬窄程度。PDI=1表示所有聚合物分子量相同（單分散），PDI>1表示分子量存在分布。較小的PDI通常意味著聚合物性能更均一、穩(wěn)定。4.答：影響聚合物立體規(guī)整性的主要因素包括：①單體結(jié)構(gòu)：單體分子中手性中心或取代基的空間位阻；②催化劑/引發(fā)劑種類：不同催化劑/引發(fā)劑對單體活化方式和定向能力不同；③反應(yīng)條件：溫度、壓力、溶劑等對鏈增長單元的排布有影響。四、計算題解：表觀速率常數(shù)k_p'=k_p*[M]^(n-1)=1.0×10^4L/(mol·s)*(2.0mol/L)^(1.5-1)=1.0×10^4L/(mol·s)*2.0mol/L=2.0×10^4L/(mol·s)聚合度M_n=(k_p'/k_t)*(1-x)^(1/2)由于k_t≈2k_p[M]，且x=0.5，(1-x)^(1/2)=(1-0.5)^(1/2)=0.707M_n=(k_p'/[2k_p[M]])*0.707=(2.0×10^4L/(mol·s)/[2*1.0×10^4L/(mol·s)*2.0mol/L])*0.707=(2.0×10^4/4.0×10^4)*0.707=0.5*0.707=0.3535答：表觀速率常數(shù)k_p'為2.0×10^4L/(mol·s)，聚合度M_n的估算值約為0.354。五、論述題結(jié)合資源利用效率和環(huán)境保護的角度，聚合反應(yīng)過程控制（包括分子量、結(jié)構(gòu)、官能團等）至關(guān)重要。首先，通過精確控制分子量（如M_n、PDI），可以獲得所需力學(xué)性能、加工性能和穩(wěn)定性的聚合物，避免資源浪費（如過度合成、性能不達標(biāo)造成的產(chǎn)品報廢）。其次，控制聚合物結(jié)構(gòu)（如tacticity,crystallinity）可以顯著影響其熱性能、光學(xué)性能、耐化學(xué)性等，從而拓展其應(yīng)用范圍，提高資源利用價值。再次，通過引入特定官能團或進行官能團轉(zhuǎn)化，可以賦予聚合物特殊功能（如生物相容性、導(dǎo)電性、傳感性），滿足特定應(yīng)用需求，實現(xiàn)資源的增值利用。此外，過程控制有助于優(yōu)化反應(yīng)條件，減少能耗和廢棄物產(chǎn)生，降低對環(huán)境的影響，符合綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的要求。關(guān)鍵控制方法包括：①活性/可控聚合（ATRP,RAFT,ROMP等），