高分子化學(xué)與物理試題集

高分子化學(xué)與物理試題集姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.高分子化合物的基本單元是：

A.小分子化合物

B.高分子鏈

C.單體

D.分子團(tuán)

2.高分子物理狀態(tài)分為：

A.液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)

B.硬態(tài)、軟態(tài)、溶膠態(tài)

C.熱塑性、熱固性、彈性

D.塑性、彈性、粘性

3.高分子溶液的特性不包括：

A.沉降

B.浮力

C.膜滲透

D.自由體積

4.高分子材料的力學(xué)功能不包括：

A.彈性

B.強(qiáng)度

C.耐磨性

D.導(dǎo)電性

5.以下哪種不是高聚物合成反應(yīng)的類型：

A.加聚反應(yīng)

B.聚合反應(yīng)

C.聚解反應(yīng)

D.縮合反應(yīng)

6.高分子的熱穩(wěn)定性通常用以下哪個(gè)參數(shù)表示：

A.熔點(diǎn)

B.蒸發(fā)速率

C.燃燒速率

D.軟化點(diǎn)

7.高分子化合物中的交聯(lián)密度越高，其物理性質(zhì)通常：

A.越穩(wěn)定

B.越脆

C.越有彈性

D.以上都不對

8.高分子材料的制備方法中，不屬于物理方法的為：

A.溶液聚合

B.膜聚合

C.沉聚聚合

D.離子交換聚合

答案及解題思路：

1.答案：C

解題思路：高分子化合物是由許多單體通過聚合反應(yīng)形成的長鏈分子，因此其基本單元是單體。

2.答案：A

解題思路：高分子物理狀態(tài)是指高分子在不同溫度和壓力下的物理形態(tài)，通常分為液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)。

3.答案：B

解題思路：高分子溶液的特性包括沉降、膜滲透、自由體積等，浮力不是高分子溶液的特性。

4.答案：D

解題思路：高分子材料的力學(xué)功能通常包括彈性、強(qiáng)度、耐磨性等，導(dǎo)電性不屬于力學(xué)功能。

5.答案：C

解題思路：加聚反應(yīng)、聚合反應(yīng)、縮合反應(yīng)都是高聚物合成反應(yīng)的類型，而聚解反應(yīng)不是。

6.答案：D

解題思路：高分子的熱穩(wěn)定性通常用軟化點(diǎn)來表示，它是指高分子材料從固態(tài)變?yōu)檐洃B(tài)的溫度。

7.答案：B

解題思路：交聯(lián)密度越高，高分子鏈之間的連接越緊密，通常會導(dǎo)致材料變得更脆。

8.答案：D

解題思路：離子交換聚合是一種化學(xué)方法，而溶液聚合、膜聚合、沉淀聚合都屬于物理方法。二、填空題1.高分子化合物由許多單體通過化學(xué)鍵連接而成。

2.高分子材料的功能與其分子量、分子量分布和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

3.高分子的力學(xué)功能是指其能夠承受的最大應(yīng)力而不發(fā)生永久變形的能力。

4.高分子材料的熱穩(wěn)定性可以通過其熱分解溫度來表征。

5.高分子材料的加工方法主要包括注塑和擠出。

答案及解題思路：

1.答案：單體、化學(xué)鍵

解題思路：高分子化合物是由許多單體通過化學(xué)反應(yīng)形成長鏈或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些單體通過化學(xué)鍵（如共價(jià)鍵）連接在一起。

2.答案：功能

解題思路：高分子材料的功能是指材料在特定條件下的物理、化學(xué)和機(jī)械特性，這些特性與分子量、分子量分布和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

3.答案：力學(xué)功能

解題思路：力學(xué)功能是指材料在受到外力作用時(shí)的響應(yīng)，包括彈性、強(qiáng)度、韌性等，高分子材料的力學(xué)功能與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

4.答案：熱分解溫度

解題思路：熱穩(wěn)定性是指材料在高溫下保持其化學(xué)結(jié)構(gòu)的能力，熱分解溫度是衡量高分子材料熱穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。

5.答案：注塑、擠出

解題思路：注塑和擠出是兩種常見的塑料加工方法，它們分別適用于不同類型的高分子材料，通過這些方法可以將高分子材料塑造成所需的形狀和尺寸。三、判斷題1.高分子材料的熔點(diǎn)與聚合物的分子量成正比。（）

2.高分子化合物的溶解性主要取決于其極性。（）

3.高分子的鏈結(jié)構(gòu)對其功能影響不大。（）

4.高分子材料的力學(xué)功能主要取決于其結(jié)晶度。（）

5.高分子材料的耐腐蝕性與其分子結(jié)構(gòu)無關(guān)。（）

答案及解題思路：

1.答案：×

解題思路：高分子材料的熔點(diǎn)與聚合物的分子量并非成正比。分子量的增加，熔點(diǎn)通常升高，但并非線性關(guān)系。當(dāng)分子量超過一定范圍后，熔點(diǎn)增加的幅度會減小，甚至可能不再增加。

2.答案：√

解題思路：高分子化合物的溶解性確實(shí)主要取決于其極性。極性分子更容易溶解在極性溶劑中，而非極性分子更容易溶解在非極性溶劑中。

3.答案：×

解題思路：高分子的鏈結(jié)構(gòu)對其功能影響很大。鏈結(jié)構(gòu)的不同會影響高分子的物理、化學(xué)功能，如熔點(diǎn)、硬度、韌性等。

4.答案：×

解題思路：高分子材料的力學(xué)功能不僅僅取決于其結(jié)晶度。除了結(jié)晶度，分子鏈的取向、分子量、交聯(lián)度等因素也會對其力學(xué)功能產(chǎn)生影響。

5.答案：×

解題思路：高分子材料的耐腐蝕性與其分子結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。分子結(jié)構(gòu)的不同會影響高分子材料對特定化學(xué)品的抵抗能力。例如含有極性基團(tuán)的高分子材料可能對酸、堿等腐蝕性物質(zhì)更為敏感。四、簡答題1.簡述高分子化合物的基本單元及其特性。

解答：

高分子化合物的基本單元是單體，這些單體通過化學(xué)反應(yīng)連接形成長鏈或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。特性包括：

高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，通常在數(shù)萬至數(shù)百萬之間。

具有可塑性、可熔性、可拉伸性等物理特性。

化學(xué)穩(wěn)定性，不易被酸、堿、氧化劑等腐蝕。

可生物降解性，部分高分子化合物可被微生物分解。

2.簡述高分子材料的物理狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變過程。

解答：

高分子材料的物理狀態(tài)主要有以下幾種：

線性結(jié)構(gòu)：分子鏈呈線性排列，具有較好的可塑性。

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：分子鏈相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)，具有較高的強(qiáng)度和硬度。

晶態(tài)：分子鏈排列整齊，具有明顯的晶體結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)變過程包括：

高分子材料的熔融：從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，分子鏈活動性增加。

高分子材料的結(jié)晶：從無定形變?yōu)榫B(tài)，分子鏈排列有序。

高分子材料的取向：在外力作用下，分子鏈沿某一方向排列。

3.簡述高分子材料的力學(xué)功能及其影響因素。

解答：

高分子材料的力學(xué)功能包括：

彈性：材料在受力后產(chǎn)生變形，去除外力后能恢復(fù)原狀。

塑性：材料在受力后產(chǎn)生永久變形，不能恢復(fù)原狀。

強(qiáng)度：材料抵抗變形或斷裂的能力。

影響因素包括：

分子結(jié)構(gòu)：分子鏈的長度、交聯(lián)密度、結(jié)晶度等。

制備工藝：加工溫度、壓力、時(shí)間等。

環(huán)境因素：溫度、濕度、光照等。

4.簡述高分子材料的熱穩(wěn)定性及其測試方法。

解答：

高分子材料的熱穩(wěn)定性是指材料在高溫下抵抗分解的能力。測試方法包括：

熱重分析（TGA）：測量材料在高溫下的質(zhì)量變化。

熱失重速率（TGA速率）：描述材料在高溫下的分解速率。

熱機(jī)械分析（TMA）：測量材料在高溫下的形變。

5.簡述高分子材料的加工方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。

解答：

高分子材料的加工方法包括：

熔融擠出：將高分子材料加熱熔融，通過擠出模具形成所需形狀。

注塑成型：將高分子材料加熱熔融，注入模具冷卻固化。

熱壓成型：將高分子材料加熱，通過壓力使其成型。

優(yōu)缺點(diǎn)

熔融擠出：優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，成本低；缺點(diǎn)是難以成型復(fù)雜形狀。

注塑成型：優(yōu)點(diǎn)是成型精度高，適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，加工周期長。

熱壓成型：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，成本低；缺點(diǎn)是成型精度較低，適應(yīng)范圍窄。

答案及解題思路：

1.答案：

高分子化合物的基本單元是單體，具有高相對分子質(zhì)量、可塑性、化學(xué)穩(wěn)定性等特性。

解題思路：

了解高分子化合物的基本單元和特性，結(jié)合高分子化學(xué)與物理試題集相關(guān)知識進(jìn)行解答。

2.答案：

高分子材料的物理狀態(tài)包括線性結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和晶態(tài)，轉(zhuǎn)變過程包括熔融、結(jié)晶和取向。

解題思路：

掌握高分子材料的物理狀態(tài)和轉(zhuǎn)變過程，結(jié)合高分子化學(xué)與物理試題集相關(guān)知識進(jìn)行解答。

3.答案：

高分子材料的力學(xué)功能包括彈性、塑性和強(qiáng)度，影響因素有分子結(jié)構(gòu)、制備工藝和環(huán)境因素。

解題思路：

了解高分子材料的力學(xué)功能和影響因素，結(jié)合高分子化學(xué)與物理試題集相關(guān)知識進(jìn)行解答。

4.答案：

高分子材料的熱穩(wěn)定性測試方法包括熱重分析（TGA）、熱失重速率（TGA速率）和熱機(jī)械分析（TMA）。

解題思路：

掌握高分子材料的熱穩(wěn)定性及其測試方法，結(jié)合高分子化學(xué)與物理試題集相關(guān)知識進(jìn)行解答。

5.答案：

高分子材料的加工方法包括熔融擠出、注塑成型和熱壓成型，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

解題思路：

了解高分子材料的加工方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合高分子化學(xué)與物理試題集相關(guān)知識進(jìn)行解答。五、計(jì)算題1.計(jì)算分子量為1000的聚合物在50℃時(shí)的粘度（已知粘度指數(shù)為0.5）。

解答：

使用公式：\[\eta=\eta_0\cdot(T140)^n\]

其中，\(\eta\)是粘度，\(\eta_0\)是參考溫度下的粘度，\(T\)是絕對溫度，\(n\)是粘度指數(shù)。

根據(jù)已知，粘度指數(shù)\(n=0.5\)，假設(shè)\(\eta_0=1\cdotPa\cdots\)（假設(shè)值），參考溫度\(T_0=20℃=293K\)，計(jì)算50℃時(shí)的粘度：

\[\eta=1\cdot(5020)^{0.5}\]

\[\eta=1\cdot(70)^{0.5}\]

\[\eta\approx1\cdot8.366\]

\[\eta\approx8.366\cdotPa\cdots\]

2.計(jì)算分子量為1000的高分子材料在60℃時(shí)的熔融指數(shù)（已知熔融指數(shù)為5）。

解答：

熔融指數(shù)（MFI）通常與溫度和分子量有關(guān)，公式為：

\[MFI=k\cdot\left(\frac{M_w}{T}\right)^b\]

其中，\(MFI\)是熔融指數(shù)，\(M_w\)是聚合物的分子量，\(T\)是溫度，\(k\)和\(b\)是常數(shù)，通常需要通過實(shí)驗(yàn)確定。

已知\(M_w=1000\)，\(T=60℃=333K\)，\(MFI=5\)，假設(shè)\(k=1\)，\(b=0.5\)，則：

\[5=1\cdot\left(\frac{1000}{333}\right)^{0.5}\]

\[5=\left(\frac{1000}{333}\right)^{0.5}\]

\[5=10.038\]

這個(gè)結(jié)果表明假設(shè)的常數(shù)\(k\)和\(b\)不適合當(dāng)前條件，實(shí)際值需要通過實(shí)驗(yàn)確定。

3.計(jì)算聚合物鏈的回轉(zhuǎn)半徑（已知聚合物的分子量為1000，極化率為1.5）。

解答：

回轉(zhuǎn)半徑\(R_g\)可以通過以下公式計(jì)算：

\[R_g=\sqrt[3]{\frac{M_w}{\pi\cdotN_A\cdot\rho}}\]

其中，\(M_w\)是聚合物的分子量，\(N_A\)是阿伏伽德羅常數(shù)（\(6.022\times10^{23}\cdotmol^{1}\)），\(\rho\)是聚合物的密度。

假設(shè)聚合物的密度\(\rho=1\cdotg/cm^3\)，則：

\[R_g=\sqrt[3]{\frac{1000}{\pi\cdot6.022\times10^{23}\cdot1}}\]

\[R_g=\sqrt[3]{\frac{1000}{3.14159\times6.022\times10^{23}}}\]

\[R_g\approx\sqrt[3]{5.294\times10^{22}}\]

\[R_g\approx1.78\times10^{7}\cdotm\]

4.計(jì)算高分子材料的結(jié)晶度（已知X射線衍射峰的強(qiáng)度比為Ih/Ic=2）。

解答：

結(jié)晶度\(\theta\)可以通過以下關(guān)系式計(jì)算：

\[\theta=\frac{I_h}{I_hI_c}\]

已知\(I_h/I_c=2\)，則：

\[\theta=\frac{2}{21}\]

\[\theta=\frac{2}{3}\]

\[\theta\approx0.667\]

5.計(jì)算高分子材料的密度（已知聚合物的分子量為1000，分子鏈的平均截面積為10^30m^3）。

解答：

密度\(\rho\)可以通過以下公式計(jì)算：

\[\rho=\frac{M_w}{V}\]

其中，\(M_w\)是聚合物的分子量，\(V\)是分子鏈的體積。

已知\(M_w=1000\)，\(V=10^{30}\cdotm^3\)，則：

\[\rho=\frac{1000}{10^{30}}\]

\[\rho=10^{33}\cdotkg/m^3\]

\[\rho=10^{33}\cdotg/cm^3\]

這個(gè)結(jié)果顯然是不合理的，因?yàn)槊芏韧ǔＲ診(g/cm^3\)或\(kg/m^3\)表示，并且數(shù)值遠(yuǎn)低于這個(gè)值。這里可能存在輸入數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤或單位轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。正確的計(jì)算應(yīng)該是：

\[\rho=\frac{1000\cdot10^{3}}{10^{30}}\]

\[\rho=10^{27}\cdotg/cm^3\]六、論述題1.論述高分子材料的力學(xué)功能及其影響因素。

（1）力學(xué)功能概述

（2）力學(xué)功能的影響因素

a.分子鏈結(jié)構(gòu)

b.微觀結(jié)構(gòu)

c.溫度與速率

d.外加應(yīng)力

2.論述高分子材料的熱穩(wěn)定性及其測試方法。

（1）熱穩(wěn)定性概述

（2）測試方法

a.熱重分析（TGA）

b.差示掃描量熱法（DSC）

c.紅外光譜法（IR）

d.熱變形溫度測試

3.論述高分子材料的加工方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）加工方法概述

a.注塑成型

b.擠出成型

c.噴涂成型

d.壓縮成型

（2）優(yōu)缺點(diǎn)分析

a.注塑成型

b.擠出成型

c.噴涂成型

d.壓縮成型

4.論述高分子化合物的溶解性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

（1）溶解性概述

（2）分子結(jié)構(gòu)對溶解性的影響

a.極性

b.分子量與分子量分布

c.結(jié)構(gòu)規(guī)整性

5.論述高分子材料的耐腐蝕性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

（1）耐腐蝕性概述

（2）分子結(jié)構(gòu)對耐腐蝕性的影響

a.極性

b.非極性

c.結(jié)構(gòu)規(guī)整性

答案及解題思路：

1.論述高分子材料的力學(xué)功能及其影響因素。

解題思路：首先介紹高分子材料的力學(xué)功能，然后分析影響力學(xué)功能的因素，包括分子鏈結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、溫度與速率、外加應(yīng)力等，最后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說明。

2.論述高分子材料的熱穩(wěn)定性及其測試方法。

解題思路：首先介紹高分子材料的熱穩(wěn)定性，然后分別介紹測試方法，如熱重分析、差示掃描量熱法、紅外光譜法等，并說明各自的特點(diǎn)和適用范圍。

3.論述高分子材料的加工方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。

解題思路：首先介紹高分子材料的加工方法，包括注塑成型、擠出成型、噴涂成型、壓縮成型等，然后分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，如適用范圍、成本、效率等。

4.論述高分子化合物的溶解性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

解題思路：首先介紹高分子化合物的溶解性，然后分析分子結(jié)構(gòu)對溶解性的影響，如極性、分子量與分子量分布、結(jié)構(gòu)規(guī)整性等，最后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說明。

5.論述高分子材料的耐腐蝕性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

解題思路：首先介紹高分子材料的耐腐蝕性，然后分析分子結(jié)構(gòu)對耐腐蝕性的影響，如極性、非極性、結(jié)構(gòu)規(guī)整性等，最后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說明。七、案例分析題1.某聚合物材料在高溫下出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，請分析其原因并提出解決方法。

a.案例背景

描述材料及其應(yīng)用背景。

b.原因分析

分析材料軟化可能與熱穩(wěn)定性、分子結(jié)構(gòu)、交聯(lián)密度等因素有關(guān)。

c.解決方法

提出提高材料熱穩(wěn)定性的方法，如添加熱穩(wěn)定劑、改變分子結(jié)構(gòu)等。

2.某高分子材料的耐腐蝕性差，請分析原因并提出提高耐腐蝕性的途徑。

a.案例背景

描述材料及其應(yīng)用背景。

b.原因分析

分析材料耐腐蝕性差可能與化學(xué)結(jié)構(gòu)、加工工藝、環(huán)境因素等有關(guān)。

c.提高耐腐蝕性的途徑

提出增強(qiáng)材料耐腐蝕性的方法，如選用耐腐蝕單體、改變分子結(jié)構(gòu)等。

3.某高分子材料在加工過程中出現(xiàn)氣泡，請分析原因并提出解決辦法。

a.案例背景

描述材