2022年高分子化学(第五版)潘祖仁版习题答案.docx

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1、2022年高分子化学(第五版)潘祖仁版习题答案 篇一：高分子化学潘祖仁版课后习题 第一章绪论 思索题 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和自然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用 5. 写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物的名称。 a. CH2=CHFb. CH2=C2? c. HO5COOH e. NH26NH + HOOC4 COOH d.CH2-CH2| CH2-O 6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。属于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚合还是逐步聚合？ 2=C2a.nc.n b.nC=CHCHd. 7. 写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应

2、式：聚丙烯腈、自然橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。 答：聚丙烯腈：丙烯腈CH2=CHCN 自然橡胶：异戊二烯CH2=C-CH=CH2 丁苯橡胶：丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5 聚甲醛：甲醛CH2O 3 聚苯醚：2，6二甲基苯酚 3 +O2 On CH3 OH3 聚四氟乙烯：四氟乙烯CF2=CF22 CH3Cl-Si-Cl 聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷 CH3 O-Si n CH3 CH3 计算题 1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。 a、组分A：质量 = 10g，分子量 = 30 000；b、组分B：质量 =

3、 5g，分子量 = 70 000； c、组分C：质量 = 1g，分子量 = 100 000 解：数均分子量 niMimim?Mn? nnii ? 10?5?1 ?38576 10/30000?5/70000?1/100000 质均分子量 Mw? ? mM?wMm i i i i i 10?30000?5?70000?1?100000 ?46876 10?5?1 分子量分布指数 Mw/Mn=46876/38576 = 1.22 2. 等质量的聚合物A和聚合物B共混，计算共混物的n和w。 聚合物 A：n=35,000, 聚合物B：n=15,000, w =90,000； w=300,000 ?21

4、000 Mn? 解： 2mmMnA ?mMnB Mw? m.MwA?m.MwB ?195000 2m 第2章 缩聚与逐步聚合 计算题 8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终物水的条件下缩聚，欲得 Xn。另在解除副产 Xn?100，问体系中残留水分有多少？ 解： Xn? 1 ?K?1?3 1?p Xn? 1 ?1?p K ?pnwK ?100nw nw?4*10?4mol/L 9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少？ 解：假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol，则醋酸的摩尔数为0.015mol。Na

5、=2mol，Nb=2mol，Nbmol ?0.015 r? NaNb?2Nb , ? 2 ?0.985 2?2*0.015 当p=0.995时， Xn? 1?r1?0.985 ?79.88 1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.995 当p=0.999时， Xn? 1?r1?0.985 ?116.98 1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.999 10. 尼龙1010是依据1010盐中过量的癸二酸来限制分子量，假如要求分子量为20000，问1010盐的酸值应当是多少？（以mg KOH/g计） 解：尼龙1010重复单元的分子量为338，则其结构单元的平均分子量M=169

6、Xn? 20000 ?118.34 169 假设反应程度p=1， Xn? 1?r1?r ?,r?0.983 1?r?2rp1?r 尼龙1010盐的结构为：NH3+（CH2）NH3OOC（CH2）8COO-，分子量为374。 由于癸二酸过量，假设Na（癸二胺）=1，Nb（癸二酸）=1.0/0.983=1.0173，则 酸值? ?M?2?56?2 ?5.18 Na?M1010374 第三章自由基聚合 （这章比较重要） 思索题 2. 下列烯类单体适于何种机理聚合？自由基聚合、阳离子聚合还是阴离子聚合？并说明缘由。 CH2=CHCl CH2=CCl2 CH2=CHCN CH2=C2 CH2=CHCH3

7、 CH2=C2CH2=CHC6H5CF2=CF2 CH2=CCOOR CH2=C-CH=CH2 答：CH2=CHCl：适合自由基聚合，Cl原子的诱导效应是吸电子基团，但共轭效应却有供电性，两者相抵后，电子效应微弱。 CH2=CCl2：自由基及阴离子聚合，两个吸电子基团。 CH2=CHCN：自由基及阴离子聚合，CN为吸电子基团，将使双键?电子云密度降低，有利于阴离子的进攻，对自由基有共轭稳定作用。 CH2=C2：阴离子聚合，两个吸电子基团（CN）。 CH2=CHCH3：配位聚合，甲基（CH3）供电性弱，难以进行自、阳、阴三种聚合，用自由基聚合只能得无定型蜡状物低、分子量，用阴离子聚合只能得到低分

8、子量油状物。 CH2=C2 ：阳离子聚合，CH3 是供电子基团，与双键有超共轭。 CH2=CHC6H5：三种机理均可，共轭体系?电子简单极化和流力。 CF2=CF2：自由基聚合，对称结构，但氟原子半径小，F体积小使四取缔啊仍聚合。 CH2=CCOOR：阴离子聚合，取代基为两个吸电子基（CN及COOR），兼有共轭效应。 CH2=C-CH=CH2：三种机理均可，共轭体系。 3. 下列单体能否进行自由基聚合，并说明缘由。 CH2=C2 ClCH=CHCl CH2=CC2H5 CH3CH=CHCH3 CH2=CHOCOCH3 CH2=CCOOCH3 CH3CH=CHCOOCH3 CF2=CFCl 答：

9、CH2=C2：不能，两个苯基取代基位阻大小。 ClCH=CHCl：不能，对称结构。 CH2=CC2H5：不能，二个推电子基，只能进行阳离子聚合。 CH3CH=CHCH3：不能，结构对称。 CH2=CHOCOCH3：醋酸乙烯酯，能，吸电子基团。 CH2=CCOOCH3：甲基丙烯酸甲酯，能。 CH3CH=CHCOOCH3 ：不能，1，2双取代，位阻效应。 CF2=CFCl：能，结构不对称，F原子小。 计算题 篇二：高分子化学潘祖仁版课后习题答案 第一章绪论 思索题 1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区分。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加

10、聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由很多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有改变。在缩聚物中，不采纳单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。假如用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。 聚合物是指由很多简洁的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上

11、所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以 Xn表示。 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区分。 答：合成高分子多半是由很多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾运用large or big molecule的术语。 从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是很多大分子的聚集体。 依据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在

12、几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。 齐聚物指聚合度只有几几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和自然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用 4. 举例说明和区分：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。 答：按单体-聚合物组成结构改变，可将聚合反应分成缩聚、加聚、开环聚合三大类；而按机理，可分成逐 步聚合和连锁聚合两类。 1）缩聚、聚加成和逐步聚合 缩聚是官能团单体间多次缩合反应的结果，除了缩聚物为主产物外，还有低分子副产物产生，缩聚物和单体的元素组成并不相

13、同。 逐步聚合是无活性中心，单体中不同官能团之间相互反应而逐步增长，每步反应的速率和活化能大致相同。大部分缩聚属于逐步聚合机理，但两者不是同义词。 聚加成反应是含活泼氢功能基的亲核化合物与含亲电不饱和功能基的亲电化合物之间的聚合。属于非缩聚的逐步聚合。 2）加聚、开环聚合和连锁聚合 加聚是烯类单体加成聚合的结果，无副产物产生，加聚物与单体的元素组成相同。 连锁聚合由链转移、增长、终止等基元反应组成，其活化能和速率常数各不相同。 多数烯类单体的加聚反应属于连锁聚合机理。 环状单体?-键断裂后而聚合成线形聚合物的反应称作开环聚合。近年来，开环聚合有了较大的发展，可另列一类，与缩聚和加聚并列。开环聚

14、合物与单体组成相同，无副产物产生，类似加聚；多数开环聚合物属于杂链聚合物，类似缩聚物。 5. 写出下列单体的聚合反应式，以及单体、聚合物的名称。 a. CH2=CHFb. CH2=C2? c. HO5COOH e. NH26NH + HOOC4COOH d.CH2-CH2 | CH2-O 6. 按分子式写出聚合物和单体名称以及聚合反应式。属于加聚、缩聚还是开环聚合，连锁聚合还是逐步聚合？ 2=C2a.nc.n b.n2C=CHCH2d.n 7. 写出下列聚合物的单体分子式和常用的聚合反应式：聚丙烯腈、自然橡胶、丁苯橡胶、聚甲醛、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷。 答：聚丙烯腈：丙烯腈CH2=

15、CHCN 自然橡胶：异戊二烯CH2=C-CH=CH2 丁苯橡胶：丁二烯+苯乙烯CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH-C6H5 聚甲醛：甲醛CH2O 3 聚苯醚：2，6二甲基苯酚 3 +O2 On CH3 OH3 聚四氟乙烯：四氟乙烯CF2=CF22 CH3Cl-Si-Cl 聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷 CH3 O-Si n CH3 CH3 8. 举例说明和区分线形结构和体形结构、热塑性聚合物和热固性聚合物、非晶态聚合物和结晶聚合物。 答：线形和支链大分子依靠分子间力聚集成聚合物，聚合物受热时，克服了分子间力，塑化或熔融；冷却后，又凝合成固态聚合物。受热塑化和冷却固化可以反复可逆进行，这种热

16、行为特称做热塑性。但大分子间力过大（强氢键）的线形聚合物，如纤维素，在热分解温度以下，不能塑化，也就不具备热塑性。 带有潜在官能团的线形或支链大分子受热后，在塑化的同时，交联成体形聚合物，冷却后固化。以后受热不能再塑化变形，这一热行为特称做热固性。但已经交联的聚合物不能在称做热固性。 聚氯乙烯，生橡胶，硝化纤维：线形，热塑性 纤维素：线形，不能塑化，热分解 酚醛塑料模制品，硬橡皮：交联，已经固化，不再塑化 9. 举例说明橡胶、纤维、塑料的结构-性能特征和主要差别。 答：现举纤维、橡胶、塑料几例及其聚合度、热转变温度、分子特性、聚集态、机械性能等主要特征列于 纤维须要有较高的拉伸强度和高模量，并

17、希望有较高的热转变温度，因此多选用带有极性基团（尤其是能够形成氢键）而结构简洁的高分子，使聚集成晶态，有足够高的熔点，便于烫熨。强极性或氢键可以造成较大的分子间力，因此，较低的聚合度或分子量就足以产生较大的强度和模量。 橡胶的性能要求是高弹性，多选用非极性高分子，分子链柔顺，呈非晶型高弹态，特征是分子量或聚合度很高，玻璃化温度很低。 塑料性能要求介于纤维和橡胶之间，种类繁多，从接近纤维的硬塑料（如聚氯乙烯，也可拉成纤维）到接近橡胶的软塑料（如聚乙烯，玻璃化温度极低，类似橡胶）都有。低密度聚乙烯结构简洁，结晶度高，才有较高的熔点（130）；较高的聚合度或分子量才能保证聚乙烯的强度。等规聚丙烯结晶

18、度高，熔点高（175），强度也高，已经进入工程塑料的范围。聚氯乙烯含有极性的氯原子，强度中等；但属于非晶型的玻璃态，玻璃化温度较低。运用范围受到限制。 10. 什么叫玻璃化温度？橡胶和塑料的玻璃化温度有何区分？聚合物的熔点有什么特征？ 答：玻璃化温度及熔点是最重要的热转变温度。 玻璃化温度是聚合物从玻璃态到高弹态的热转变温度。受外力作用，玻璃态时的形变较小，而高弹态时的形变较大，其转折点就是玻璃化温度，可用膨胀计或热机械曲线仪进行测定。玻璃化温度是非晶态塑料（如聚氯乙烯、聚苯乙烯等）的运用上限温度，是橡胶（如顺丁橡胶、自然橡胶等）的运用下限温度。引入极性基团、位阻较大的芳杂环和交联是提高玻璃化

19、温度的三大途径。 熔点是晶态转变成熔体的热转变温度。高分子结构困难，一般聚合物很难结晶完全，因此往往有一熔融范围。熔点是晶态聚合物的运用上限温度。规整的微结构、适当极性基团的引入都有利于结晶，如低密度聚乙烯、等规聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺-66等。 在聚合物合成阶段，除平均分子量和分布外，玻璃化温度和熔点往往是须要表征的重要参数。 计算题 1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。 a、组分A：质量 = 10g，分子量 = 30 000；b、组分B：质量 = 5g，分子量 = 70 000； c、组分C：质量 = 1g，分子量 = 100 000 解：数均分子量 Mn? m?

20、niMin? ?mi ini ? 10?5?1 10/30000?5/70000?1/100000 ?38576 质均分子量 M?mi Mw i m?wi Mi i ? 10?30000?5?70000?1?100000 10?5?1 ?46876 分子量分布指数 Mw/Mn=46876/38576 = 1.22 2. 等质量的聚合物A和聚合物B共混，计算共混物的n和w。 聚合物 A：n=35,000, w =90,000； 聚合物B：n=15,000, w=300,000 M2mn? m?21000 ?m解： MnA MnB Mw? m.MwA?m.MwB 2m ?195000 篇三：高分子

21、化学潘祖仁版课后习题答案 第一章绪论 计算题 1. 求下列混合物的数均分子量、质均分子量和分子量分布指数。 a、组分A：质量 = 10g，分子量 = 30 000；b、组分B：质量 = 5g，分子量 = 70 000； c、组分C：质量 = 1g，分子量 = 100 000 解：数均分子量 niMimim?Mn?nnii ? 10?5?1?3857610/30000?5/70000?1/100000 质均分子量 Mw? ?mM?wMmiiiii 10?30000?5?70000?1?100000?4687610?5?1 分子量分布指数Mw/Mn=46876/38576 = 1.22 第2章 缩

22、聚与逐步聚合 计算题 2. 羟基酸HO-4-COOH进行线形缩聚，测得产物的质均分子量为18,400 g/mol-1，试计算：a. 羧基已经醌化的百分比b. 数均聚合度 c. 结构单元数n 解：已知Mw 依据?18400,M0?100 Xw?Mw1?p得：p=0.989，故已酯化羧基百分数为98.9%。 和Xw?M01?p Mw Mn?1?P,Mn?9251 Mn9251?92.51 M0100Xn? 8. 等摩尔的乙二醇和对苯二甲酸在280下封管内进行缩聚，平衡常数K=4，求最终 物水的条件下缩聚，欲得Xn。另在解除副产Xn?100，问体系中残留水分有多少？ 解：Xn?1?K?1?3 1?p

23、 K?pnwK?100nw Xn?1?1?p nw?4*10?4mol/L 9. 等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，p=0.995或0.999时聚酯的聚合度多少？ 解：假设二元醇与二元酸的摩尔数各为1mol，则醋酸的摩尔数为0.015mol。Na=2mol，Nb=2mol，Nb?0.015mol r?Na Nb?2Nb,?2?0.985 2?2*0.015 当p=0.995时， Xn?1?r1?0.985?79.88 1?r?2rp1?0.985?2*0.985*0.995 当p=0.999时， Xn? 14题 1?r1?0.985?116.98 1?r?2rp1?0.985?2*0

24、.985*0.999 18. 制备醇酸树脂的配方为1.21mol 季戊四醇、0.50mol邻苯二甲酸酐、0.49mol丙三羧酸，问能否不产生凝胶而反应完全？ 解：依据配方可知醇过量。 f?2?2.245 1.21?0.5?0.49 pc?2?0.89，所以必需限制反应程度小于0.89过不会产生凝胶。 f 第三章自由基聚合 6 14 思索题 （这章比较重要） 计算题 7. 过氧化二苯甲酰引发某单体聚合的动力学方程为：Rp=kP1/21/2，假定各基元反应的速率常数和f都与转化率无关，0=2 mol?L-1，=0.01 mol?L-1，极限转化率为10%。若保持聚合时间不变，欲将最终转化率从10提

25、高到20，试求： （1）0增加或降低多少倍？（2）0增加或降低多少倍？0变更后，聚合速率和聚合度有何改变？ （3）假如热引发或光引发聚合，应当增加或降低聚合温度？ Ed、Ep、Et分别为124、32 和8 kJ?mol-1。 解：（题意有修改） 低转化率下聚合动力学方程： ?fkd?Rp?kp?k?t?1/21/2 1/2?fkd?0?ln?kp?kt? ?fkd?令k?kp?k?t?1/21/2t ln01?1/2?ln?1/2?kt （1）当聚合时间固定时，C与单体初始浓度无关，故当聚合时间肯定时，变更0不变更转化率。 （2）当其它条件肯定时，变更0，则有： ln11/21/2/ln?1

26、01/02 1?C11?C2 20%?4.51，即引发剂浓度增加到4.51倍时，聚合转化率可以从10%增加到20%。 10% 由于聚合速率Rp 聚合度/2?10，故0增加到4.51倍时，Rp增加2.12倍。 ?1/2，故0增加到4.51倍时，Xn下降到原来0.471。即聚合度下降到原来的1/2.12。 Xn?0 （3）引发剂引发时，体系的总活化能为： E?E?E?Ep?t?d?90kJ/mol 2?2? 热引发聚合的活化能与引发剂引发的活化能相比，相当或稍大，温度对聚合速率的影响与引发剂引发相当，要使聚合速率增大，需增加聚合温度。 光引发聚合时，反应的活化能如下： E?E?Ep?t?28kJ/

27、mol 2? 上式中无Ed项，聚合活化能很低，温度对聚合速率的影响很小，甚至在较低的温度下也能聚合，所以无需增加聚合温度。 8. 以过氧化二苯甲酰做引发剂，苯乙烯聚合各基元反应的活化能为 是比较从50增至60以及从80增Ed?123KJ/mol,Ep?32.6KJ/mol,Et?10KJ/mol， 至90聚合速率和聚合度的改变。光引发的状况又如何？ E?E?Ep?t 2? k?Ae?E/RT k50?Ae?Ed?2?90.1kJ/mol ?90100 8.314?323.15?2.725?10?15A k60?2.748k50 k60?7.462?10?15A,所以 同理k90?2.236k80 E?E?Ep?t 2? ?Ed?2?34.9kJ/mol ? X60k60?E/RT?0.677 kX50Ae50?50? X90k90?E/RT?0.721 X80k80Ae?80?E/RTAe?90?E/RTAe?60? 第22页 共22页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页第 22 页 共 22 页