高分子化学与物理实践题集及解析卷

高分子化学与物理实践题集及解析卷姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.高分子化学基本概念

A.高分子化合物是由许多小分子单元通过化学反应连接而成的大分子。

B.高分子化合物的分子量通常在几十到几千之间。

C.高分子化合物的结构单元是由碳、氢、氧、氮等元素组成的重复单元。

D.高分子化合物的溶解性取决于其分子量和极性。

2.高分子材料的分类

A.有机高分子材料和无机高分子材料。

B.线性高分子材料和交联高分子材料。

C.热塑性材料和热固性材料。

D.上述所有选项都是高分子材料的分类。

3.高分子物理性质

A.高分子材料的弹性是由其分子链的柔顺性决定的。

B.高分子材料的粘度随温度的升高而增大。

C.高分子材料的耐热性取决于其分子链的化学稳定性。

D.高分子材料的密度与其分子量成反比。

4.高分子化学结构

A.高分子化学结构主要由单体的连接方式和分子链的结构组成。

B.高分子化学结构可以通过红外光谱、核磁共振等手段分析。

C.高分子化学结构对材料的物理化学性质有很大影响。

D.上述所有选项都是正确的。

5.高分子反应机理

A.高分子聚合反应通常涉及自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合。

B.聚合反应的活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子。

C.高分子反应机理的研究对于合成新型高分子材料非常重要。

D.上述所有选项都是正确的。

6.高分子材料的合成

A.高分子材料的合成方法包括溶液聚合、悬浮聚合和界面聚合。

B.聚合反应的速率和效率受到反应条件、单体结构和催化剂的影响。

C.高分子合成中的副反应会导致产物纯度和功能的下降。

D.上述所有选项都是正确的。

7.高分子材料的加工

A.高分子材料的加工方法包括挤出、注塑、吹塑和压延。

B.加工温度和压力对高分子材料的力学功能有很大影响。

C.高分子材料的加工过程中，应避免氧化、降解和交联等不良反应。

D.上述所有选项都是正确的。

8.高分子材料的改性

A.高分子材料的改性目的是改善其功能，如提高强度、降低成本等。

B.常见的改性方法包括共聚合、交联、填充和接枝等。

C.改性材料的应用领域广泛，包括航空航天、汽车、建筑等。

D.上述所有选项都是正确的。

答案及解题思路：

1.答案：A解题思路：高分子化合物是由大量重复单元组成的大分子，这些单元通过化学键连接。

2.答案：D解题思路：高分子材料的分类非常广泛，包括根据来源、结构、功能等多个维度。

3.答案：C解题思路：高分子的耐热性取决于其分子链的化学稳定性，而弹性则与其柔顺性有关。

4.答案：D解题思路：红外光谱、核磁共振等都是分析高分子化学结构的重要手段。

5.答案：D解题思路：自由基、阳离子、阴离子和配位聚合都是高分子聚合反应的重要机理。

6.答案：D解题思路：溶液聚合、悬浮聚合和界面聚合是常见的聚合方法，反应条件等因素影响聚合效果。

7.答案：D解题思路：挤出、注塑等是高分子材料加工的常见方法，加工条件对材料功能有重要影响。

8.答案：D解题思路：改性是改善高分子材料功能的重要手段，共聚合、交联等方法广泛应用于改性。二、填空题1.高分子化合物的基本组成单元是__________。

答案：单体

解题思路：高分子化合物是由许多单体分子通过聚合反应形成的长链分子，因此单体是构成高分子化合物的基本单元。

2.高分子材料按用途可分为__________、__________、__________等。

答案：结构材料、功能材料、复合材料

解题思路：根据高分子材料在实际应用中的不同作用，可以将其分为结构材料（如塑料、橡胶）、功能材料（如薄膜、纤维）和复合材料（如碳纤维增强塑料）。

3.高分子材料的物理性质包括__________、__________、__________等。

答案：力学功能、电学功能、光学功能

解题思路：高分子材料的物理性质是指它们在不改变化学结构的情况下表现出的特性，如力学功能（如强度、韧性）、电学功能（如导电性、绝缘性）和光学功能（如透明度、折射率）。

4.高分子材料的化学结构主要由__________和__________组成。

答案：主链、侧链

解题思路：高分子材料的化学结构通常由主链和侧链两部分组成，主链决定了高分子的骨架结构，而侧链则影响高分子的物理和化学性质。

5.高分子材料的合成方法主要有__________、__________、__________等。

答案：自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合

解题思路：高分子材料的合成方法主要有自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等，这些方法通过不同的反应机理形成不同的聚合物结构。

6.高分子材料的加工方法包括__________、__________、__________等。

答案：挤出、注塑、吹塑

解题思路：高分子材料的加工方法涉及将高分子材料从熔融或溶液状态转变为最终产品形状的过程，常见的加工方法包括挤出、注塑和吹塑。

7.高分子材料的改性方法主要有__________、__________、__________等。

答案：共聚改性、交联改性、填充改性

解题思路：高分子材料的改性是通过改变材料的化学结构或物理形态来提高或改变其功能的过程，常见的改性方法包括共聚改性（引入不同单体）、交联改性（增加分子间连接）和填充改性（添加填料）。三、判断题1.高分子化合物都是天然存在的。

解答：×

解题思路：高分子化合物不仅包括天然存在的，如蛋白质、天然橡胶等，还包括人工合成的高分子化合物，如聚乙烯、聚丙烯等。因此，高分子化合物并不都是天然存在的。

2.高分子材料的熔点越高，其力学功能越好。

解答：×

解题思路：虽然熔点与材料的力学功能有一定的关系，但并不是熔点越高，力学功能就越好。熔点高意味着材料在加热时需要更高的温度才能熔化，这可能导致材料在加工过程中易产生缺陷。同时不同类型的高分子材料，其力学功能受多种因素影响，熔点并非唯一决定因素。

3.高分子材料的化学稳定性越好，其耐腐蚀功能越好。

解答：√

解题思路：高分子材料的化学稳定性与耐腐蚀功能是正相关的。化学稳定性好的材料在环境中抵抗化学反应的能力较强，因此其耐腐蚀功能也较好。

4.高分子材料的加工温度越高，其力学功能越好。

解答：×

解题思路：高分子材料的加工温度越高，其分子链活动性增强，有利于提高材料的流动性和成型的效果。但是加工温度过高可能导致材料分子链断裂、交联过度等缺陷，从而降低其力学功能。

5.高分子材料的改性可以提高其功能。

解答：√

解题思路：高分子材料的改性是指通过物理、化学或生物方法改变材料原有结构和功能的过程。通过改性，可以改善高分子材料的力学功能、耐腐蚀功能、加工功能等多种功能。因此，高分子材料的改性可以提高其功能。四、简答题1.简述高分子化合物的基本概念。

答案：高分子化合物是指由大量单体通过化学键连接形成的大分子化合物，其相对分子质量通常在10,000以上。高分子化合物具有链状、支链状、网状等多种结构形态，具有可塑性、弹性、强度和耐腐蚀性等优异功能。

解题思路：明确高分子化合物的定义，即由大量单体组成的大分子化合物；说明其相对分子质量特点；简要介绍高分子化合物的结构形态和功能。

2.简述高分子材料的分类及其特点。

答案：高分子材料分为天然高分子材料、合成高分子材料和半合成高分子材料。天然高分子材料具有生物降解性、可生物利用性等特点；合成高分子材料具有耐化学腐蚀、高强度、高弹性等特点；半合成高分子材料介于两者之间，具有较好的综合功能。

解题思路：列出高分子材料的分类；分别说明各类材料的特性；简要介绍各类材料的特点。

3.简述高分子材料的物理性质及其影响因素。

答案：高分子材料的物理性质包括熔点、硬度、弹性、密度、溶解度等。影响因素包括化学结构、分子量、结晶度、温度等。

解题思路：列出高分子材料的物理性质；说明影响因素；简要介绍影响因素的作用。

4.简述高分子材料的化学结构及其影响因素。

答案：高分子材料的化学结构包括链段结构、交联结构、取向结构等。影响因素包括聚合反应条件、分子量、分子链结构等。

解题思路：列出高分子材料的化学结构；说明影响因素；简要介绍影响因素的作用。

5.简述高分子材料的合成方法及其特点。

答案：高分子材料的合成方法主要有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合等。特点包括反应条件、催化剂、产物纯度等。

解题思路：列出高分子材料的合成方法；说明各类方法的特点；简要介绍特点的影响。

6.简述高分子材料的加工方法及其特点。

答案：高分子材料的加工方法主要有注塑、挤出、吹塑、压延等。特点包括加工温度、压力、速率等。

解题思路：列出高分子材料的加工方法；说明各类方法的特点；简要介绍特点的影响。

7.简述高分子材料的改性方法及其特点。

答案：高分子材料的改性方法主要有交联、共聚、填充、表面处理等。特点包括改性效果、加工工艺、成本等。

解题思路：列出高分子材料的改性方法；说明各类方法的特点；简要介绍特点的影响。五、计算题1.计算聚乙烯分子量的平均值。

题目描述：已知聚乙烯的分子量分布为M1：1000,M2：2000,M3：3000，各占5%，10%，85%。请计算聚乙烯分子量的平均值。

2.计算聚丙烯酸甲酯的数均分子量。

题目描述：聚丙烯酸甲酯的分子量分布为M1：10000,M2：15000,M3：20000，各占10%，20%，70%。求聚丙烯酸甲酯的数均分子量。

3.计算聚氯乙烯的粘度。

题目描述：已知聚氯乙烯的密度为1.4g/cm³，分子量为12000，温度为25°C。请计算聚氯乙烯在该条件下的粘度。

4.计算聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

题目描述：聚苯乙烯的Tg为80°C，分子量为10000，玻璃化转变时的热容为1.2J/g·K。求聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

5.计算聚乙烯醇的醇端基含量。

题目描述：聚乙烯醇的分子式为C2H4O，分子量为88，其中醇端基的含量为2%。求聚乙烯醇的醇端基含量。

6.计算聚丙烯的分子量分布宽度。

题目描述：聚丙烯的分子量分布为M1：5000,M2：10000，各占30%，70%。求聚丙烯的分子量分布宽度。

7.计算聚乳酸的结晶度。

题目描述：聚乳酸的熔点为180°C，实验测得熔融峰面积为50%，基线峰面积为100%。求聚乳酸的结晶度。

答案及解题思路：

1.计算聚乙烯分子量的平均值。

答案：M=(1000×52000×103000×85)/(51085)=2200

解题思路：使用加权平均公式计算分子量的平均值。

2.计算聚丙烯酸甲酯的数均分子量。

答案：Mn=(10000×1015000×2020000×70)/(102070)=15000

解题思路：同样使用加权平均公式计算数均分子量。

3.计算聚氯乙烯的粘度。

答案：η=(1.4×12000)/25=672Pa·s

解题思路：使用粘度公式η=ρM/T，其中ρ为密度，M为分子量，T为温度。

4.计算聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

答案：Tg=80°C

解题思路：直接给出已知条件中的玻璃化转变温度。

5.计算聚乙烯醇的醇端基含量。

答案：醇端基含量=2%

解题思路：直接给出已知条件中的醇端基含量。

6.计算聚丙烯的分子量分布宽度。

答案：Mw/Mn=(10000×305000×70)/(10000×705000×30)=1.43

解题思路：使用分子量分布宽度的公式计算。

7.计算聚乳酸的结晶度。

答案：结晶度=(熔融峰面积/基线峰面积)×100%=50%

解题思路：使用结晶度的计算公式直接计算。六、论述题1.论述高分子材料在现代社会中的应用及其发展趋势。

高分子材料在现代社会的应用广泛，包括但不限于以下几个方面：

工业应用：如塑料、橡胶、纤维等在汽车、航空航天、电子电气等领域的应用。

医疗应用：如高分子医疗器械、药物载体等。

建筑应用：如防水材料、隔热材料等。

日常生活应用：如包装材料、家具、日用品等。

高分子材料的发展趋势：

高功能化：开发具有更高强度、耐磨性、耐热性等功能的材料。

绿色环保：发展可降解、可回收的高分子材料，减少环境污染。

功能化：开发具有特殊功能的高分子材料，如导电、导热、磁性等。

智能化：结合纳米技术，开发具有自修复、自清洁等智能功能的高分子材料。

2.论述高分子材料的力学功能与其化学结构的关系。

高分子材料的力学功能与其化学结构密切相关，主要体现在以下几个方面：

分子量与分子量分布：分子量越大，材料的强度和韧性通常越好。

链结构：直链结构的材料通常具有较高的拉伸强度，而支链结构的材料则具有较好的柔韧性。

聚集态结构：晶体结构的材料具有较好的力学功能，而非晶态结构的材料则较为柔软。

增塑剂和交联剂：增塑剂可以改善材料的柔韧性，而交联剂可以提高材料的强度和硬度。

3.论述高分子材料的加工方法对材料功能的影响。

高分子材料的加工方法对其功能有显著影响，主要包括：

熔融加工：如挤出、注塑等，影响材料的尺寸稳定性、表面光滑度等。

溶剂加工：如涂覆、浸渍等，影响材料的附着力和耐腐蚀性。

热压成型：如压制成型、模压成型等，影响材料的尺寸精度和结构强度。

纤维加工：如拉伸、热处理等，影响材料的强度、模量和弹性。

4.论述高分子材料的改性方法对材料功能的影响。

高分子材料的改性方法可以显著提高其功能，常见的方法包括：

共聚改性：通过共聚反应引入新的化学结构，提高材料的耐热性、耐化学性等。

填充改性：添加填料如玻璃纤维、碳纤维等，提高材料的强度和刚性。

纳米复合改性：引入纳米材料，提高材料的力学功能、热稳定性和导电性。

表面改性：如等离子体处理、化学接枝等，提高材料的表面功能。

5.论述高分子材料的化学稳定性与其用途的关系。

高分子材料的化学稳定性与其用途密切相关，具体体现在：

耐化学性：在化学腐蚀性环境中使用的高分子材料需要具有好的耐化学性。

耐热性：在高温环境下使用的高分子材料需要具备良好的耐热性。

耐老化性：长期暴露在自然环境中的高分子材料需要具备良好的耐老化性。

耐生物降解性：用于生物医疗等领域的材料需要具备一定的生物降解性。

答案及解题思路：

答案：

1.高分子材料在现代社会中的应用广泛，发展趋势包括高功能化、绿色环保、功能化和智能化。

2.高分子材料的力学功能与其化学结构密切相关，包括分子量、链结构、聚集态结构等。

3.高分子材料的加工方法对其功能有显著影响，如熔融加工、溶剂加工、热压成型和纤维加工。

4.高分子材料的改性方法可以显著提高其功能，如共聚改性、填充改性、纳米复合改性和表面改性。

5.高分子材料的化学稳定性与其用途密切相关，包括耐化学性、耐热性、耐老化性和耐生物降解性。

解题思路：

1.结合高分子材料的应用领域和发展趋势，分析其应用和未来发展方向。

2.分析高分子材料的化学结构对其力学功能的影响，结合具体实例说明。

3.结合不同的加工方法，分析其对材料功能的影响，并举例说明。

4.结合高分子材料的改性方法，分析其对材料功能的提升，并举例说明。

5.结合高分子材料的化学稳定性，分析其与用途之间的关系，并举例说明。七、实验题1.实验室制备聚乙烯醇。

a)描述聚乙烯醇的制备原理及反应条件。

b)设计实验步骤，包括原料选择、反应温度、时间控制等。

c)阐述如何通过物理或化学方法表征聚乙烯醇的功能。

2.实验室制备聚氯乙烯。

a)解释聚氯乙烯的聚合反应机理。

b)列出制备聚氯乙烯的实验步骤，包括单体、引发剂的选择，以及反应条件控制。

c)讨论