第二十二章合成高分子化合物练习及答案
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第二十二章合成高分子化合物
1.高分子化合物与低分子化合物有何区别？
答案：
高分子化合物与低分子化合物的主要区别表现在如下两个方面：
（1）相对分子质量的不同：通常低分子的相对分子质量是在一千以下，并且是定值，而高分子的相对分子质量是在五千以上，并且具有多分散性，分子量大小不等，一般是指平均分子量。
（2）物理机械性能的不同：一般来说，高分子化合物具有较好的强度和弹性。
而低分子化合物则没有，也就是说，其相对分子质量必须达到其物理机械性能方面与低分子化合物有明显差别时，才称为高分子化合物。
2 .解释下列概念：
单体，链节，链锻，聚合度，相对分子质量的分散性，分子链的柔顺性，分子链的两种运动单元，加聚反应，链式聚合反应，逐步聚合反应。
答案：
单体：能聚合成高分子化合物的低分子化合物称为单体（monomer）。
链节：组成高分子链的重复结构单元称为链节(chain unit)。
链段：所谓链段是指链节数，这些链段中的链节在链中局部运动时作为整体参加，链段的大小是指包含的链节多少，是统计的结果。
聚合度：聚合度是指高分子链中所包含的链节数，它是衡量高分子化合物的相对分子质量大小的一个指标。
相对分子质量的分散性：是指高分子化合物中相对分子质量大小不等的现象，即高分子化合物的相对而言分子质量肖有不均一性。
分子的柔顺性：线形高分子链在通常情况下处于卷曲状态，但可以通过σ单键自由旋转，链段的运动比整个分子链的运动容易发生得多。
这种易运动性即为分子链的柔顺性。
分子链的两种运动单元：链段和整个分子链。
加聚反应：低分子单体通过加成反应合成高分子的反应。
缩聚反应：低分子单体通过缩合反应合成高分子的反应。
链式聚合反应：是指由一种或两种以上单体聚合成高聚物的反应。
逐步聚合反应：是指单体通过官能团反应生成低聚物，然后由低聚物转化为高聚物的反应。
最典型的例子为缩聚反应。
3.橡胶为什么有高弹性，低分子物质有这种性能吗？为什么？
答案：
橡胶在室温下处于高弹态，高弹态是由于链段运动而整个分子链不能运动所表现出来的物理状态。
链段运动会使分子发生形变，在外力作用下，分子链可以被拉长，从卷曲状态变成不安定的伸展状态，外力消除后，立即又恢复到安定的卷曲状态，表现出高弹形就的性能。
低分子物质，无大分子链结构，无分子链段运动，而是整个运动，故不可能有高弹性。
4.如何众高聚物的聚集状态敬贺塑料，橡胶和纤维三大材料？线型结构的纤维和兼是否有本质的区别？
答案：
塑料在室温下处于线形聚集状态，分子链主要以有序排列为主，即结晶主通常较高。
橡胶在室温下处于卷曲聚集状态，分子链主要以列定形排列为主，即分子链内结晶区比例很少。
纤维在通常
情况下其线形分子链同时以有序排列和无定形排列存在，纤维拉抻后可以使分子链的有序排列部分增加，分子链排列更规整，即结晶增多。
纤维和塑料的分子链都属于线形结构。
纤维的分子链易通过链节间的氢键作用形成卷曲状态，但经拉伸后卷曲聚集状态会向线形聚集状态转变，且不会像橡胶那样在外力消失后又回复到卷曲状态。
因此，纤维和塑料在本质上并无太大区别。
线型塑料与纤维并无本质区别，主要区别是纤维的线状分子形成若干局部的微晶区。
5.为什么缩聚的的相对分子质量往往比加聚物的相对分子质量小，缩聚物的相对分子质量的多分散性比加聚物的多分散性小？
答案：
这是因为缩聚反应一般为可逆的平衡反应，且影响链终的因素又很多，因此缩聚物的相对分子质量一般比加聚物的相对分子质量小，通常缩聚物的相对分子质量只有几千至一万左右，很少有超过四五万的。
缩聚反应一般易通过控制反应温度，单体的纯度和摩尔比来控制缩聚物的相对而言分子质量；而加聚反应一般为链式反应，反应不易控制。
因此，通常而言，缩聚物的相对而言分子质量的多分散性比加聚物的多分散性小。
6.CH 2＝CHX 型单体发生自由基聚全反应时，除生成线形高分子外，还能得到怎样结构的高分子？为什么（用反应表示）？配位聚合反应有这种现象吗？为什么？
答案：
还能形成支链高分子和交联高分子，这是由于反应过程中会产生链转移，具体过程如下：
CH 2
CH X
+
CH 2
CH X
~~
CH 2
CH 2X
+
CH 2
C X
大分子链自由基
CH 2
CHX
CH 2
C X
CH 2CHX
支链分子
CH 2
C X
X
C
CH 2
CH CH 2
C CH 2
X
X
~~~~~~
~~~
~~
~
配位聚合是烯烃分子与过渡金属原子的d 轨道发生配位作用，单体分子在金属与烷基间插入，反复进行生成大分子链，中间无链转移过程，故只能生成线型大分子链，不能生成交联高分子。
7.用什么结构的单体和什么聚合方法才能合成有规结构的定向聚合物？定向聚合物在提高三大合成材料性能上有何意义？
答案：
用乙烯或α-烯烃为单体，经配位聚合反应，可以合成有规结构的定向聚合物。
例如，丙烯在齐格勒-纳塔催化剂作用下，形成 全同立构（或等规）聚合物。
CH 2
CHCH 3
n CH 2
CH CH 3
*
n
定向聚合物可以提高聚合物的相对而言密度，熔点，强度等物理机械性能。
立构规整聚合物在强度或高弹性等到性能上优于无规聚合物，有更高的使用价值。
8.用煤，石灰石，食盐为基本原料合成下列高分子，反应式表示： (1)聚氯乙烯 (2)聚丙烯腈(“合成羊毛”)
答案：
（1）先利用石灰石与煤在高温下反应制备电石：
CaO C
+CaC 2+
CO
（2）水解电石制备乙炔：
+CaC 2+2H 2O
HC
CH Ca(OH)2
（3）利用乙炔反应制备氯乙烯和丙烯腈：
++HC
CH HCl
2°CH 2CHCl
HC
CH HCN
CuCl 2
CH 2
CHCN
（4）利用聚合反应合成聚氯乙烯和聚丙烯腈：
CH 2
CHCl
CH 2
CHCN
n n (PhCO 2)2
CH 2
CH Cl
n
CH 2
CH CN
n
9. 用石油裂化气为基本原料合成下列高分子，用反应式表示； (1)聚乙烯 (2)聚甲基丙烯酸甲酯聚 (3)丁二烯（橡胶）
答案：
石油裂化气的主要原料有乙烯，丙烯，丁烯和异丁烯，丁二烯等。
聚乙烯的合成：
CH 2
CH 2
n CH 2
CH 2
n
TiCl 4-Al(C 2H 5)3
60~75C
°
聚丁二烯的合成：
CH 2
CH n n
CH
CH 2
Ni(OCOR)2/Al(Bu-s)3
BF 3/乙醇
C
CH 2
H
C
H
CH 2
~
~
聚甲基丙烯酸甲酯的合成：
n
C CH 2
C ~
~
CH 3CH
CH 2
CH 3COCH 3
CH 3C
OH
CH 3
CN
C
H
2C
COOCH 3
CH 3
Na S O CH 3
COOCH 3
10.如何用离子交换树脂除去水中的盐分制备无离子水（可代替蒸馏水作用分析用），用反应表示。
写出用离子交换树脂软化硬水的反应式。
答案：
盐分中存在钠离子和氯离子，要制备无离子水，需同时用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
具体过程如下：
P ~SO
3H Na
+P
~SO 3Na +H P
~P ~NH(CH 3)3OH NH(CH 3)3Cl
+HO
+Cl
硬水中存在较多的金属离子，主要为Ca 2+
和Mg 2+。
可以用阳离子交换树脂软化：
P
~SO 3H
+~SO 3)2Ca +2H P
~
P ~OS 3)2Mg ++Mg 2
Ca 2(P
(2H
SO 3H。
