石河子大学化学化工学院高分子化学期末考试试题.docx
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石河子大学化学化工学院高分子化学期末考试试题
01
1、基本概念（共15分,每小题3分）
⒈聚合物的化学反应⒉缩聚反应⒊乳化作用⒋动力学链长⒌引发剂半衰期
二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处）（每空1分，总计20分）
⒈自由聚合的方法有、、
和。
⒉逐步聚合的方法有、、
和。
⒊聚氨酯大分子中有、、
和基团。
⒋聚合反应按反应机理可分为、、
和四类。
⒌聚合物按大分子主链的化学组成、、
和四类。
三、简答题（共20分，每小题5分）
⒈乳液聚合的特点是什么?
⒉乙烯进行自由基聚合时，为什么得到低密度PE？
写出产生长支链和短支链有关的化学反应方程式？
⒊什么叫自由基？
自由基有几种类型？
写出氯乙烯自由基聚合时链终止反应方程式。
⒋何谓离子交换树脂?
写出合成强酸型阳离子交换树脂有关化学反应方程式。
四、（共5分，每题1分）选择正确答案填入（）中。
⒈自由基共聚合可得到（）共聚物。
⑴无规共聚物⑵嵌段共聚物⑶接技共聚物⑷交替共聚物
⒉为了得到立构规整的PP，丙烯可采用（）聚合。
⑴自由基聚合⑵阴离子聚合⑶阳离子聚合⑷配位聚合
⒊工业上为了合成聚碳酸酯可采用（）聚合方法。
⑴熔融缩聚⑵界面缩聚⑶溶液缩聚⑷固相缩聚
⒋聚合度基本不变的化学反应是（）
⑴PVAc的醇解⑵聚氨酯的扩链反应⑶高抗冲PS的制备⑷环氧树脂的固化
⒌表征引发剂活性的参数是（）
⑴kp（⑵t1/2⑶ki⑷kd
五、计算题（共35分，根据题目要求计算下列各题）
⒈（15分）用过氧化二苯甲酰（BPO）作引发剂，60℃研究甲基丙烯酸甲酯的本体聚合。
已知：
C（偶合终止系数）＝0.15；D（歧化终止系数）＝0.85；f＝0.8；
kp＝3.67×102L/mol.s；kd＝2.0×10-6s-1；
kt＝9.30×106L/mol.s；c（I）＝0.01mol/L；
CM＝1.85×10-5；CI＝2×10-2；
甲基丙烯酸甲酯的密度为0.937g./cm3；
计算：
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的平均聚合度
。
⒉（15分）甲基丙烯酸甲酯（M1）与苯乙烯（M2），在60℃下进行自由基共聚合。
已知：
r1=0.46,r2=0.52；
计算：
⑴（10分）画出x’1~x1曲线（计算五个点）。
⑵（5分）起始单体投料比m1：
m2＝0.85：
0.15（质量比），聚合初期共聚物组成
=？
计算结果
010
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
1.0
x’1~x1曲线
（自备坐标纸）
⒊（5分）欲使环氧树脂（环氧值为0.2），用官能团等摩尔的二乙烯基三胺固化。
请分别用Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点Pc。
⑴（3分）用Carothers方程计算凝胶点Pc：
⑵（2分）用Flory统计公式计算凝胶点Pc：
六、写出链引发反应方程式（共5分,每错一个方程式扣1分）
将单体和引发剂进行匹配，写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型（自由基聚合?
阳离子聚合?
阴离子聚合?
）。
⒈单体CH2＝C（CH3）COOCH3
⒉引发剂⑴ABIN⑵Na＋⑶BF3＋H2O
02
一、基本概念（共14分，5.2分,其余3分）⒈聚合物的无规降解
⒉体型缩聚反应⒊乳化剂⒋自由基共聚合反应⒌引发剂
二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处）（每空1分，总计20分）
⒈自由聚合的单体有、、和等。
⒉单体可分为、和三大类。
⒊表征乳化剂性能的指标是、和。
⒋阴离子聚合的引发体系有、和。
⒌某些聚合物按大分子主链中含的特征基团可命名为、、和聚合物等。
⒍根据共聚物大分子链中单体单元的排列顺序，共聚物分、
、、四类。
三、简答题（共20分，每题5分）
⒈乳化剂不参加聚合反应，但它的存在对聚合反应有很大影响，为什么?
⒉什么叫聚合物相对分子质量的多分散性？
⒊何谓自动加速现象？
并解释产生的原因。
⒋无规降解与聚合物结构有何关系?
举例说明哪些聚合物容易发生无规降解?
写出PE无规降解的化学反应方程式?
四、计算题（共40分）
⒈（10分）醋酸乙烯在60℃以偶氮二异丁腈为引发剂进行本体聚合，其动力学数据如下：
=1.16×10-5s-1，
=3700L·（mol·s）-1，
=7.4×107L·（mol·s）-1，c（M）=10.86mol/L，c（I）=0.206×10-3mol/L，CM=1.91×10-4，偶合终止占动力学终止的90%，试求所得聚醋酸乙烯的
。
⒉（15分）苯乙烯（M1）与丁二烯（M2）在5℃下进行自由基乳液共聚合时，其
=0.64，
=1.38。
已知：
苯乙烯和丁二烯的均聚链增长速率常数分别为49.0和25.3L·（mol·s）-1。
请：
（1）计算共聚时的链增长反应速率常数。
（2）比较两种单体和两种链自由基的反应活性的大小。
（3）做出此共聚反应的
曲线。
（4）要制备组成均一的共聚物需要采取什么措施？
3.（6分）计算60℃苯乙烯乳液聚合速率
和平均聚合度
。
已知：
kp=176L·（mol·s）-1，c（M）=5.0mol/L，N=1.0×1015个/mL，ρ=5.0×1012个/mL·s
4.（9分）等物质的量的二元醇和二元酸进行缩聚，如平衡常数K=200，在密闭体系中反应，不除去副产物水。
问：
⑴反应程度P和平均聚合度
能达到多少？
⑵如羧基的起始浓度
，要使
，须将小分子水
降低到怎样的程度？
5、（6分）以偶氮二异丁腈为引发剂，写出氯乙烯悬浮聚合的基元反应方程式
03
一、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈离子交换树脂⒉界面缩聚反应⒊阴离子聚合⒋平均聚合度⒌阻聚剂
二、填空题（将正确的答案填在下列各题的横线处）（每空1分，总计20分）
⒈连锁聚合包括、、和。
⒉连锁聚合的全过程一般有、、和
等几个基元反应。
⒊环状类单体主要有、、和等几类。
⒋控制共聚物组成的方法有、和
等方法。
⒌聚合物的化学反应按反应前后聚合度的变化情况可分、
和等化学反应。
⒍缩聚物按大分子形态可分为和两类。
三、简答题（共20分，每小题5分）
⒈乳液聚合动力学的特点是什么?
⒉乙烯进行自由基聚合时，为什么需在高温（130℃～280℃）高压（150MPa～250MPa）的苛刻条件下进行？
⒊甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时链终止方式如何？
并写出甲基丙烯酸甲酯自由基聚合时歧化终止反应方程式。
⒋何谓侧链断裂?
与聚合物结构有何关系？
写出PVC树脂侧链断裂有关化学反应方程式。
四、计算题（40分）
⒈（15分）以过氧化二苯甲酰（BPO）作引发剂，60℃研究苯乙烯在苯中的聚合。
已知：
苯乙烯溶液浓度为1.0mol/L,过氧化物的浓度为0.01mol/L，引发和聚合的初速分别为4.0×10-11mol/L.st和1.5×10-7mol/L.s。
CM＝8.0×10-5；CI＝3.2×10-4；CS＝2.3×10-6；
60℃苯乙烯的密度为0.887g./mL；60℃苯的密度为0.839g./mL；
计算：
⑴（2分）fkd。
⑵（13分）聚苯乙烯（PS）的平均聚合度
⒉（共12分）工业上为了合成具有一定相对分子质量的聚酰胺-1010，一般先将癸二胺（M1=172）和癸二酸（M2=202）制备成“1010盐”，然后再进行缩聚。
现已知该“1010盐”为中性，因此另加1.0%（以单体总数计）mol的苯甲酸（M’=122）作为官能团封锁剂控制聚酰胺-1010的相对分子质量，若反应程度P＝0.998，
请：
⑴（6分）写出合成聚酰胺-1010有关的聚合反应方程式。
⑵（6分）计算该聚酰胺-1010的数均相对分子质量
。
⒊（8分）苯乙烯（M1）与丁二烯（M2），在5℃下进行自由基共聚合。
已知：
M1、M2均聚链增长速率常数分别为49.0和25.1L/mol.S；
M1与M2共聚、M2与M1共聚链增长速率常数分别为76.6和18.2L/mol.s；
起始投料比m1：
m2＝1：
8（质量比）。
请：
计算聚合初期共聚物组成x’1=？
⒋（5分）欲使环氧树脂用官能团等物质的乙二胺固化，用Carothers方程和Flory统计公式分别计算凝胶点
。
⑴（3分）用Carothers方程计算凝胶点
：
⑵（2分）用Flory统计公式计算凝胶点
：
五、写出链引发反应方程式（共10分,每错一个方程式扣1分）
将单体和引发剂进行匹配，写出可能发生的链引发反应方程式并指出聚合反应类型（自由基聚合?
阳离子聚合?
阴离子聚合?
）。
⒈单体CH2＝CH－C6H5
⒉引发剂⑴BPO⑵Na＋⑶BF3＋H2O⑷C4H9Li
04
1、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈混缩聚2．聚合物
3.重复单元
4．阳离子聚合5．悬浮剂
二、填充题（将正确的答案填在下列各题的横线处,每空1分，总计20分）
⒈在自由基聚合体系中,用引发剂引发的引发速率方程式。
2．塑料按其受热行为的不同可分为塑料和塑料。
3．在合成聚合物中、和称为三大合成材料。
4．表征聚合物相对分子质量的物理量有和。
5．按自由基和阴离子聚合的单体有、和等。
6．聚氨酯可以看成是由和构成的嵌段共聚物。
7．逐步聚合包括和两类。
8.聚合物的相对分子质量方面的特征是、、。
9．氯乙烯自由聚合时，聚合速率用调节，而聚合物的相对分子质量用
控制。
三、回答问题（共20分,每小题5分）
⒈阴离子聚合在适当的条件下，其阴离子活性增长链可以长期不终止，而形成活性聚合物，为什么？
⒉与低分子化合物相比较，高分子化合物有哪些特点？
⒊何谓离子交换树脂？
主要有几种类型？
如何合成离子交换树脂？
⒋请写出工业上制备PA-66树脂有关的聚合反应方程式（以苯甲酸作官能团封锁剂）。
四、（共43分）计算题（根据题目要求，计算下列各题）
1.（本题15分）用偶氮二异丁腈（ABIN）为引发剂，苯乙烯60℃进行本体聚合。
试计算引发剂引发对聚合物平均聚合度倒数的贡献？
计算时采用以下数据和条件：
⑴c（I）＝0.04mol/L；⑵f＝0.8；⑶kd＝2.0×10-6s-1；
⑷kp＝176L/mol.s；⑸kt＝3.6×107L/mol.s；
⑹CM＝0.85×10-4；⑺CI＝0.05；
⑻60℃时苯乙烯的密度为0.887g/cm3
解：
2.（8分）由己二胺与己二酸合成尼龙-66，如尼龙-66的相对分子质量为15000，反应程度P=1,试计算原料比,并写出合成反应方程式。
解：
3.（本题14分）在高聚物生产中，共聚物组成是一个重要的生产指标。
已知：
氯乙烯（M1）和醋酸乙烯（M2）共聚；r1=1.68，r2=0.23（M1’=62.5）（M2’=86）
若要求共聚物中氯乙烯单体单元的含量为72wt%。
请：
⑴（10分）画出x’1~x1曲线。
⑵（1分）为了得到组成基本均一的共聚物，应采用怎样的投料方法？
⑶（3分）从图中得出起始单体投料比c（M1）0/c（M2）0=？
。
解：
⑴请将计算结果填入表中
计算结果
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
1.0
⑵
⑶所需的共聚物的组成为
图中对应的起始单体组成是：
x’1~x1曲线（自备坐标纸）
4.（6分）邻苯二甲酸酐与等物质的季戊四醇官能团等物质的量缩聚,分别按Carothers方程和Flory统计公式计算凝胶点PC。
解⒈按Carothers方程求凝胶点PC
⒉按Flory统计公式求凝胶点PC
五、（7分）为了合成维尼纶纤维的原料，从醋酸乙烯酯单体到聚乙烯醇，须经哪些反应？
每一反应的要点和关键是什么？
写出有关的化学反应方程式。
答：
经自由基聚合反应和醇解反应。
各步反应要点和关键如下：
①（4分）自由基聚合反应方程式
要点：
关键：
②（3分）醇解反应方程式
要点：
关键：
05
一、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈链增长反应⒉.相对分子质量分布曲线⒊向单体转移常数
⒋本体聚合
⒌聚合度相似的化学反应
二、计算题（共40分,根据题目要求，计算下列各题）
1.（本题20分）已知：
甲基丙烯酸甲酯（M1）和丙烯腈（M2）在60℃时进行自由基共聚合，实验数据如下：
共聚物组成与原料组成的关系
实验号
原料单体组成/mol·L-1
瞬时共聚物组成中含N量×100
MMA（M1）
AN
（M2）
1
2
3
0.0536
0.0325
0.0129
0.0149
0.0364
0.0590
2.53
5.75
11.08
提示：
纯聚丙烯腈（PAN）中含N量为26.4%；
；
试根据上述数据用截距-斜率法求共聚体系的竞聚率r1和r2值？
曲线
⒉（本题10分）用ABIN作引发剂（浓度为0。
1mol/L），使苯乙烯在40℃下于膨胀计中进行聚合，用N,N-二苯基-N-2,4,6-三硝基苯肼自由基（DPPH）作阻聚剂，实验结果表明，阻聚剂的用量与诱导期成直线关系，当DPPH用量分别为0和8×10-5mol·L-1时，诱导期分别为0和15min。
已知：
ABIN在40℃时的半衰期t1/2=150h，试求ABIN的引发效率f。
3.（10分）某一耐热性芳族聚酰胺其数均相对分子质量为24116。
聚合物经水解后，得39.31%（质量百分数）对苯二胺，59.81%（质量百分数）对苯二甲酸，0.88%苯甲酸（质量百分数）。
对苯二胺的相对分子质量为108，对苯二甲酸的相对分子质量为166，苯甲酸的相对分子质量为122。
试写出聚合物结构式和其水解反应式？
计算聚合物的数均相对分子质量
？
提示：
取100g水解物为计算的标准
三、填充题（根据题意，在下列各题的横线处，填上正确的答案，本大题共6小题，每空1分，总计20分）
⒈..按橡胶的成本、产量和性能可将其分为橡胶和橡胶。
⒉引发剂引发的自由基聚合体系中，影响聚合速率的因素是、
、和。
⒊阴离子聚合体系中活性中心离子对可能以、
和等三种形态存在。
⒋烯类单体自由基聚合时,终止方式与和有关，最后由决定。
⒌线型缩聚的单体有、、、和
等。
⒍聚合物的平均聚合度变大的化学反应有、和
等。
四、简答题（共3小题，共20分）
⒈（5分）何谓解散聚？
与聚合物的结构有何关系？
写出PMMA解聚的化学反应方程式。
⒉（5分）何谓缩聚，缩聚反应中“官能团等活性理论的假定”内容是什么？
根据其假定写出聚酯化反应的方程式。
⒊（共10分,每小题2分）下列单体适合何种机理聚合？
并写出有关聚合反应简式。
⑸
五、（共10分，每错一个方程式扣一分）以TiCl3和Al（C2H5）3为引发剂,H2为相对分子质量调节剂,写出丙烯配位阴离子聚合有关的基元反应方程式（不考虑活性中心形式）。
06
一、基本概念（共10分,每小题2分）
⒈聚合物相对分子质量稳定化法⒉体型缩聚的凝胶点
⒊乳化剂的亲水亲油平衡值HLB⒋本体聚合⒌引发剂的诱导分解
二、填空题（共20分,每空1分）
⒈体型缩聚物有、、和等。
⒉线型缩聚物有、、和等。
⒊计算体型缩聚的凝胶点有方程和统计公式。
⒋引发剂的选择原则是根据聚合实施方法选择引发剂的、根据聚合温度选择引发剂的、根据聚合周期选择引发剂的。
⒌本体聚合应选择引发剂、乳液聚合应选择引发剂。
三、简答题（共25分,每题5分,意义不完全者适当扣分）
⒈界面缩聚的特点是什么?
⒉请指出在什么条件下自由基聚合反应速率
与引发剂浓度c（I）的反应级数为：
⑴0级；⑵0.5级；⑶0.5~1级；⑷1级⑸0~0.5级。
⒊为什么自由基聚合时聚合物的相对分子质量与反应时间基本无关，而缩聚反应中聚合物的相对分子质量随时间的延长而增大？
⒋何谓聚合物官能团的化学转化？
在聚合物官能团的化学转化中，影响官能团转化的因素是什么?
官能团的转化率一般为多少？
单体（M1）
单体（M2）
甲基丙烯酸甲酯
丁二烯
0.25
0.75
丙烯酸甲酯
丁二烯
0.05
0.76
苯乙烯
丁二烯
0.58
1.35
马来酸酐
丁二烯
5.74×10-5
0.325
醋酸乙烯
丁二烯
0.013
38.45
丙烯腈
丁二烯
0.02
0.3
⒌甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯、丙烯腈等单体分别与丁二烯共聚，试以交替共聚倾向的次序排列上述单体，并说明原因。
四、（共5分，每题1分）选择正确答案填入（）中。
⒈接技共聚物可采用（⑵）聚合方法。
⑴逐步聚合反应⑵聚合物的化学反应⑶阳离子聚合⑷阴离子聚合
⒉为了得到立构规整的1.4-聚丁二烯，1,3–丁二烯可采用（⑷）聚合。
⑴自由基聚合⑵阴离子聚合⑶阳离子聚合⑷配位聚合
⒊工业上为了合成涤纶树脂（PET）可采用（⑴）聚合方法。
⑴熔融缩聚⑵界面缩聚⑶溶液缩聚⑷固相缩聚
⒋聚合度变大的化学反应是（⑶）
⑴PVAc的醇解⑵纤维素硝化⑶高抗冲PS的制备⑷离子交换树脂的制备
⒌表征聚合物相对分子质量的参数是（⑶、⑷）
⑴
⑵t1/2⑶
⑷
五、计算题（共40分，根据题目要求计算下列各题）
⒈（15分）苯乙烯在60℃以过氧化二特丁基为引发剂，苯为溶剂进行溶液聚合。
当单体苯乙烯的浓度c（M）=1mol/L，引发剂浓度c（I）=0.01mol/L时，引发和聚合的初速分别为4×10-11mol/L·s和1.5×10-7mol/L·s。
试根据计算判断低转化率下，在上述聚合反应中链终止的主要方式？
真正终止和链转移终止的比例？
已知：
60℃时CM=8.0×10-5，Cl=3.2×10-4，CS=2.3×10-6，苯乙烯的密度为0.887g/mL，苯的密度为0.839g/mL。
设苯乙烯-苯体系为理想溶液。
⒉（共12分）等摩尔比的乙二醇和对苯二甲酸于280℃下进行缩聚反应，已知平衡常数K=4.9。
如果达到平衡时所得聚酯的
=15。
⑴用缩聚反应中官能团等活性理论的假定表示该缩聚反应，并推导平衡常数K和平均聚合度
的关系式。
⑵试问此时体系中残存的小分子水的摩尔分数
为多少？
⒊（共13分）甲基丙烯酸甲酯（M1）与苯乙烯（M2），在60℃下进行自由基共聚合。
已知：
r1=0.46,r2=0.52；
请：
⑴（10分）画出
曲线（计算五个点）。
⑵（3分）为了得到：
组成比较均一的共聚物应采用何种投料方法？
计算结果（8分）
0
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
1.0
0
1.0
07
一、基本概念（共15分,每小题3分）
⒈聚合物的无规热降解
⒉缩合反应和缩聚反应
⒊乳化剂的临界胶束浓度ＣＭＣ⒋共聚合和共聚物⒌聚醚型聚氨酯
2、填空题（共20分，每空1分）
⒈阴离子聚合的单体有、、和
等。
⒉聚合物降解可分为、、和
等。
⒊乳化剂有、、和
四种。
⒋阳离子聚合的引发体系有、和等。
⒌逐步聚合反应包括和两类。
⒍聚合物聚合度变大的化学反应有、和
等。
三、简答题（共20分，每题5分,意义不完全者适当扣分）
⒈写出下列常用引发剂的结构式和分解反应式，并说明这些引发剂的引发活性和使用场合。
⑴偶氮二异庚腈⑵氢过氧化异丙苯
⒉何谓竞聚率？
说明其物理意义？
如何根据竞聚率值判断两单体的相对活性？
如何根据竞聚率值判断两单体是否为理想恒比共聚？
⒊何谓反应程度P？
请利用缩聚反应中官能团等活性理论的假定，以聚酯化反应为例，推导反应程度P与平均聚合度
的关系式？
⒋何谓离子交换树脂？
离子交换树脂有几种类型？
写出阳离子交换树脂的离子交换反应方程式？
四、计算题（共40分，根据题目要求计算下列各题）
1．（6分）按下述两种配方，使苯乙烯在苯中用过氧化二苯甲酰（BPO）作引发剂在60℃下进行自由基聚合。
⑴c（BPO）=2×10-4mol/L，c（M）=4.16mol/L；
⑵c（BPO）=6×10-4mol/L，c（M）=0.832mol/L。
设f=1，试求上述两种配方的转化率均达10%时所需要的时间比。
⒉（15分）已知苯乙烯（M1）和甲基丙烯酸（M2）共聚，r1＝0.5，r2＝0.5。
欲合成共聚物中苯乙烯单体单元起始含量为32％（质量百分比）的共聚物。
请：
⑴做出此共聚反应的
曲线。
⑵试求起始单体配料比（质量百分比）
？
（从做出的
曲线中或从
方程中）。
将计算结果列入表中
计算结果
x100.20.40.60.81.0
x’101.0
3.（7分）苯乙烯用过氧化二苯甲酰为引发剂进行自由基聚合时，其引发剂分解活化能﹑链增长反应活化能和链终止反应活化能分别为Ed=125.6kJ/mol，Ep=32.7kJ/mol，Et=10kJ/mol。
试比较聚合温度由50℃升至60℃时，聚合反应速率的变化?
4.（12分）尼龙-1010是根据“1010盐”中过量的癸二酸来控制尼龙-1010相对分子质量的。
如果要求合成尼龙-1010的相对分子质量
=3×104，问“1010盐”的酸值（以mgKOH/g1010盐计）应该是多少？
并写出有关的聚合反应方程式。
已知：
癸二胺的相对分子质量
，癸二酸的相对分子质量
五、以萘-钠配合物为引发剂，写出苯乙烯阴离子聚合链引发反应方程式（共5分）
07
一、基本概念（共12分,每小题3分）
1．共缩聚2．单体和聚合物
3.重复单元和链节
4．悬浮剂及悬浮作用
二、填充题（将正确的答案填在下列各题的横线处,每空1分，总计16分）
1．自由基聚合体系中,聚合速率方程式。
2．塑料按其性能、产量和生产成本可分为和。
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