高分子化学合成与聚合反应机制练习题集

高分子化学合成与聚合反应机制练习题集姓名_________________________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.高分子化合物的基本组成单元是什么？

A.分子

B.原子

C.单体

D.链节

2.聚合反应的类型主要有哪些？

A.链增长聚合

B.链终止聚合

C.节增长聚合

D.以上都是

3.线性高分子化合物和支链高分子化合物的区别是什么？

A.分子量

B.结构形态

C.功能

D.以上都是

4.聚合反应的引发剂有哪些？

A.光引发剂

B.热引发剂

C.化学引发剂

D.以上都是

5.聚合反应的终止剂有哪些？

A.热分解

B.氧化分解

C.紫外线分解

D.以上都是

6.聚合反应的调节剂有哪些？

A.抗氧剂

B.稳定剂

C.抗臭氧剂

D.以上都是

7.聚合反应的机理有哪些？

A.自由基聚合

B.逐步聚合

C.离子聚合

D.以上都是

8.聚合反应的动力学参数有哪些？

A.反应速率常数

B.反应级数

C.反应热

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：C

解题思路：高分子化合物是由许多相同或不同的单体通过化学反应连接而成的长链分子，因此其基本组成单元是单体。

2.答案：D

解题思路：聚合反应的类型包括链增长聚合、链终止聚合、节增长聚合等，所以选择D。

3.答案：D

解题思路：线性高分子化合物和支链高分子化合物的区别主要体现在分子量、结构形态和功能等方面，因此选择D。

4.答案：D

解题思路：聚合反应的引发剂包括光引发剂、热引发剂和化学引发剂，所以选择D。

5.答案：D

解题思路：聚合反应的终止剂包括热分解、氧化分解和紫外线分解，所以选择D。

6.答案：D

解题思路：聚合反应的调节剂包括抗氧剂、稳定剂和抗臭氧剂，所以选择D。

7.答案：D

解题思路：聚合反应的机理包括自由基聚合、逐步聚合和离子聚合，所以选择D。

8.答案：D

解题思路：聚合反应的动力学参数包括反应速率常数、反应级数和反应热，所以选择D。二、填空题1.高分子化合物是指相对分子质量在______以上的化合物。

答案：10000

解题思路：根据高分子化合物的定义，相对分子质量需远大于一般有机化合物，通常认为在10000以上。

2.聚合反应是指单体分子通过______反应形成高分子化合物的过程。

答案：加成、缩合、开环

解题思路：聚合反应包括加成聚合、缩聚聚合和开环聚合，这些反应类型使得单体分子能够连接成长链或网络结构。

3.聚合反应的引发剂主要包括______、______和______。

答案：自由基引发剂、阳离子引发剂、阴离子引发剂

解题思路：引发剂是引发聚合反应的物质，常见的有自由基引发剂、阳离子引发剂和阴离子引发剂，它们分别对应不同的聚合机理。

4.聚合反应的终止剂主要包括______、______和______。

答案：自由基终止剂、阳离子终止剂、阴离子终止剂

解题思路：终止剂是用于停止聚合反应的物质，包括自由基终止剂、阳离子终止剂和阴离子终止剂，它们能够与活性中心反应，终止链增长。

5.聚合反应的调节剂主要包括______、______和______。

答案：阻聚剂、交联剂、稳定剂

解题思路：调节剂用于控制聚合反应的速度、分子量和分子结构，包括阻聚剂、交联剂和稳定剂，它们对聚合过程有特定的调节作用。

6.聚合反应的机理主要包括______、______和______。

答案：逐步聚合机理、链增长聚合机理、链转移聚合机理

解题思路：聚合反应的机理描述了反应的具体过程，主要包括逐步聚合机理、链增长聚合机理和链转移聚合机理，这些机理决定了聚合反应的动力学和产物特性。

7.聚合反应的动力学参数主要包括______、______和______。

答案：反应速率常数、反应级数、链增长速率

解题思路：动力学参数描述了聚合反应的速率和过程，包括反应速率常数、反应级数和链增长速率，这些参数对理解和控制聚合过程。三、判断题1.高分子化合物都是通过聚合反应合成的。（）

答案：√

解题思路：高分子化合物是由许多单体分子通过化学反应连接而成的，这种连接方式称为聚合反应。聚合反应是合成高分子化合物的常见方法，因此高分子化合物大多数是通过聚合反应合成的。

2.聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂都是化学物质。（）

答案：√

解题思路：在聚合反应中，引发剂用于启动反应，终止剂用于停止反应，调节剂用于调整反应过程。这些物质都是化学物质，通过参与化学反应来影响聚合反应的进程。

3.聚合反应的机理包括链式聚合反应和逐步聚合反应。（）

答案：√

解题思路：聚合反应的机理主要包括链式聚合反应和逐步聚合反应。链式聚合反应是指单体分子通过链增长过程形成高分子链，而逐步聚合反应是指单体分子直接连接形成高分子链。

4.聚合反应的动力学参数主要包括反应速率、反应时间和反应温度。（）

答案：√

解题思路：聚合反应的动力学参数主要包括反应速率、反应时间和反应温度。反应速率描述了反应进行的快慢，反应时间表示反应进行的时间长度，反应温度则影响反应速率和反应平衡。

5.聚合反应的调节剂可以改变聚合反应的速率和产物的分子量分布。（）

答案：√

解题思路：聚合反应的调节剂可以改变聚合反应的速率和产物的分子量分布。通过调节剂的作用，可以控制反应速率，从而影响产物的分子量分布，实现特定功能的高分子材料合成。四、简答题1.简述高分子化合物的基本组成单元。

答案：

高分子化合物的基本组成单元是单体。单体通过化学反应连接成重复的链节，形成高分子链。这些单体可以是简单的分子，如乙烯、丙烯等，也可以是复杂的分子，如己内酰胺、己二酸等。

解题思路：

定义高分子化合物。

解释单体的概念。

列举单体的例子。

2.简述聚合反应的类型。

答案：

聚合反应的类型主要包括加成聚合、缩合聚合和开环聚合。加成聚合是指单体分子通过双键或三键的开环形成高分子链；缩合聚合是指单体分子通过消除小分子（如水、醇等）形成高分子链；开环聚合是指环状单体分子通过开环形成线性高分子链。

解题思路：

列举聚合反应的三种主要类型。

简要描述每种类型的反应过程。

举例说明。

3.简述聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂的作用。

答案：

引发剂：引发剂用于启动聚合反应，它能够提供活性中心，使单体分子发生聚合。例如过氧化物、自由基引发剂等。

终止剂：终止剂用于终止聚合反应，它能够消耗活性中心，使聚合反应停止。例如自由基终止剂、阴离子终止剂等。

调节剂：调节剂用于调节聚合反应的速率和分子量分布，它能够改变反应条件或引入不同的活性中心。例如光引发剂、催化剂等。

解题思路：

定义引发剂、终止剂和调节剂。

描述每种物质在聚合反应中的作用。

列举例子。

4.简述聚合反应的机理。

答案：

聚合反应的机理主要包括自由基聚合机理、阳离子聚合机理、阴离子聚合机理和配位聚合机理。自由基聚合机理涉及自由基的、增长和终止过程；阳离子聚合机理涉及阳离子的、增长和终止过程；阴离子聚合机理涉及阴离子的、增长和终止过程；配位聚合机理涉及金属催化剂与单体分子的配位作用。

解题思路：

列举聚合反应的四种主要机理。

简要描述每种机理的基本过程。

解释机理中的关键步骤。

5.简述聚合反应的动力学参数。

答案：

聚合反应的动力学参数包括反应速率常数、反应级数、链转移常数、终止速率常数等。反应速率常数描述了聚合反应的速率；反应级数表示反应速率与反应物浓度之间的关系；链转移常数描述了活性中心转移给其他单体分子的能力；终止速率常数描述了活性中心终止聚合反应的速率。

解题思路：

列举聚合反应的几个关键动力学参数。

解释每个参数的意义。

描述参数在聚合反应中的作用。五、论述题1.论述聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂在聚合反应中的作用。

1.1聚合反应的引发剂

在聚合反应中，引发剂是提供自由基、阳离子或阴离子等活性种子的物质。引发剂的作用

引发聚合反应：引发剂能够通过分解、光解或热解等方式产生活性种子，从而启动聚合反应。

控制聚合反应速率：通过调节引发剂的用量，可以控制聚合反应的速率。

控制聚合度：引发剂用量与聚合度呈正相关，通过控制引发剂用量，可以调节聚合物的分子量。

1.2聚合反应的终止剂

终止剂是指能够与活性种结合，使聚合反应停止的物质。终止剂的作用

增加活性种消耗：终止剂与活性种结合，使活性种失去引发或增长能力，从而终止聚合反应。

降低聚合反应速率：终止剂的存在会降低活性种浓度，进而降低聚合反应速率。

1.3聚合反应的调节剂

调节剂是指在聚合反应过程中，用于改善聚合物功能、调整反应条件和提高聚合效率的物质。调节剂的作用

调节聚合反应速率：通过调节反应条件，如温度、压力等，以及添加调节剂，可以控制聚合反应速率。

改善聚合物功能：通过调节剂的作用，可以提高聚合物的熔点、热稳定性、机械功能等。

调整反应条件：调节剂可以帮助优化聚合反应条件，提高聚合效率。

2.论述聚合反应的机理对聚合反应的影响。

2.1链式聚合反应机理

链式聚合反应机理主要包括链引发、链增长和链终止三个阶段。链式聚合反应机理对聚合反应的影响

影响聚合反应速率：链式聚合反应机理决定了聚合反应速率。

影响聚合度：聚合反应机理影响活性种的浓度，进而影响聚合度。

影响聚合物分子量分布：链式聚合反应机理影响聚合物分子量分布。

2.2逐步聚合反应机理

逐步聚合反应机理是指单体分子在催化剂的作用下，逐步聚合形成高分子化合物的过程。逐步聚合反应机理对聚合反应的影响

影响聚合反应速率：逐步聚合反应机理决定了聚合反应速率。

影响聚合度：逐步聚合反应机理影响单体分子聚合的程度，进而影响聚合度。

影响聚合物功能：逐步聚合反应机理影响聚合物的结构和功能。

3.论述聚合反应的动力学参数对聚合反应的影响。

3.1聚合反应速率常数

聚合反应速率常数是指单位时间内，活性种与单体分子发生反应的次数。聚合反应速率常数对聚合反应的影响

影响聚合反应速率：聚合反应速率常数越大，聚合反应速率越快。

影响聚合度：聚合反应速率常数越大，聚合度越低。

影响聚合物功能：聚合反应速率常数影响聚合物的分子量分布。

3.2聚合反应温度

聚合反应温度是指聚合反应过程中，单体分子和活性种的平均能量。聚合反应温度对聚合反应的影响

影响聚合反应速率：温度越高，聚合反应速率越快。

影响聚合度：温度越高，聚合度越低。

影响聚合物功能：温度影响聚合物的结构和功能。

答案及解题思路：

1.聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂在聚合反应中的作用。

答案：聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂在聚合反应中具有重要作用。引发剂用于启动聚合反应，终止剂用于停止聚合反应，调节剂用于改善聚合物功能、调整反应条件和提高聚合效率。

解题思路：分析引发剂、终止剂和调节剂在聚合反应中的具体作用，阐述它们对聚合反应的影响。

2.聚合反应的机理对聚合反应的影响。

答案：聚合反应的机理对聚合反应的影响包括影响聚合反应速率、聚合度和聚合物功能。

解题思路：分析链式聚合反应机理和逐步聚合反应机理，阐述其对聚合反应的影响。

3.聚合反应的动力学参数对聚合反应的影响。

答案：聚合反应的动力学参数对聚合反应的影响包括影响聚合反应速率、聚合度和聚合物功能。

解题思路：分析聚合反应速率常数和聚合反应温度对聚合反应的影响，阐述其对聚合反应的影响。六、计算题1.计算聚合反应的引发剂、终止剂和调节剂的用量。

a.引发剂的用量计算：

已知条件：

反应物的初始浓度\(C_0=0.5\,\text{mol/L}\)

引发剂的初始浓度\(C_{init}=0.01\,\text{mol/L}\)

反应时间\(t=10\,\text{min}\)

反应温度\(T=25^\circ\text{C}\)

反应速率常数\(k=10^{3}\,\text{min}^{1}\)

计算过程：

\[

\DeltaC_{\text{引发剂}}=k\cdott\cdotC_0

\]

代入数值得到引发剂消耗量。

b.终止剂的用量计算：

已知条件：

终止剂与引发剂反应的化学计量比为1:1

终止剂初始浓度\(C_{\text{终止剂}}=0.01\,\text{mol/L}\)

计算过程：

\[

\DeltaC_{\text{终止剂}}=\DeltaC_{\text{引发剂}}=0.5\times10^{3}\times10=5\times10^{3}\,\text{mol/L}

\]

c.调节剂的用量计算：

已知条件：

调节剂与反应物反应的化学计量比为1:1

调节剂初始浓度\(C_{\text{调节剂}}=0.1\,\text{mol/L}\)

计算过程：

\[

\DeltaC_{\text{调节剂}}=\DeltaC_{\text{反应物}}=0.5\times10^{3}\times10=5\times10^{3}\,\text{mol/L}

\]

2.计算聚合反应的动力学参数。

已知条件：

聚合反应速率方程：\(\text{速率}=k[\text{引发剂}]^2\)

实验测得的反应速率数据：

\(t=0\,\text{min},\text{速率}=0.01\,\text{mol/min}\)

\(t=10\,\text{min},\text{速率}=0.05\,\text{mol/min}\)

\(t=20\,\text{min},\text{速率}=0.025\,\text{mol/min}\)

计算过程：

1.根据速率方程拟合实验数据，求得反应速率常数\(k\)。

2.根据初始条件，计算引发剂浓度对速率的影响。

3.计算聚合反应的产物的分子量分布。

已知条件：

反应物的初始浓度\(C_0=0.5\,\text{mol/L}\)

反应时间\(t=30\,\text{min}\)

反应温度\(T=25^\circ\text{C}\)

反应速率常数\(k=10^{3}\,\text{min}^{1}\)

计算过程：

\[

M_r=\frac{\int0\,\text{min}^{t}[C_0]^{2}k\,\text{d}t}{\int0\,\text{min}^{t}[C_0]^{2}\,\text{d}t}

\]

代入数值计算得到分子量分布。

答案及解题思路：

答案及解题思路：

1.引发剂的用量计算：

\[

\DeltaC_{\text{引发剂}}=k\cdott\cdotC_0=10^{3}\times10\times0.5=5\times10^{3}\,\text{mol}

\]

2.终止剂的用量计算：

\[

\DeltaC_{\text{终止剂}}=\DeltaC_{\text{引发剂}}=5\times10^{3}\,\text{mol}

\]

3.调节剂的用量计算：

\[

\DeltaC_{\text{调节剂}}=\DeltaC_{\text{反应物}}=5\times10^{3}\,\text{mol}

\]

4.聚合反应的动力学参数：

根据实验数据，拟合速率方程：

\[

\text{速率}=10^{3}[\text{引发剂}]^2

\]

反应速率常数\(k=10^{3}\,\text{min}^{1}\)。

5.聚合反应的产物的分子量分布：

\[

M_r=\frac{\int0\,\text{min}^{30}[0.5]^{2}\cdot10^{3}\,\text{d}t}{\int0\,\text{min}^{30}[0.5]^{2}\,\text{d}t}=1.6\times10^5

\]七、实验题1.设计一个聚合反应实验方案。

实验方案：

（1）目的：通过聚合反应合成聚乙烯醇（PVA）。

（2）原料：

乙醛（CH3CHO）

甲醇（CH3OH）

硫酸（H2SO4）

碱性催化剂