2025年高三化学高考高分子化学前沿模拟试题

2025年高三化学高考高分子化学前沿模拟试题一、选择题（每题3分，共45分）下列关于高分子材料结构与性能的说法错误的是A.聚甲醛因分子链规整性高、结晶度大，具有“赛钢”之称，可反复加热熔融加工B.碳纤维的含碳量超过90%，兼具高强度与低密度，属于新型无机非金属材料C.聚乙烯胺分子中的氨基可与CO₂形成氢键，可用作工业废气中CO₂的捕集剂D.聚乳酸通过缩聚反应合成，其降解产物为乳酸，是环境友好型生物可降解材料下列单体与聚合反应类型对应正确的是A.苯乙烯——阳离子聚合B.异丁烯——自由基聚合C.己二酸与己二胺——缩聚反应D.甲基丙烯酸甲酯——阴离子聚合关于聚合反应机理的说法正确的是A.自由基聚合中，链终止方式包括偶合终止和歧化终止，其中偶合终止会使分子量分布变宽B.阳离子聚合的引发速率快、增长速率快，且易发生链转移反应，导致分子量降低C.阴离子聚合中，丁基锂引发剂可使链增长过程无终止，从而制备分子量分布窄的聚合物D.缩聚反应中，凝胶点是指体系开始出现不溶不熔凝胶的时刻，可通过阿伦尼乌斯方程预测下列高分子材料的制备方法与应用匹配错误的是A.乳液聚合——丁苯橡胶（用于汽车轮胎）B.悬浮聚合——聚氯乙烯（用于食品保鲜膜）C.界面缩聚——芳香族聚酰胺（用于防弹衣纤维）D.熔融缩聚——聚对苯二甲酸乙二醇酯（用于矿泉水瓶）关于聚合物结晶性的说法错误的是A.等规聚丙烯的结晶度高于无规聚丙烯，因其分子链排列规整B.聚己二酸己二胺（尼龙-66）的结晶能力受氢键影响，结晶速率快于聚乙烯C.聚合物结晶度越高，其密度、硬度和耐热性越高，但冲击韧性降低D.淬火处理可提高聚合物结晶度，退火处理则降低结晶度下列关于高分子化学反应的说法正确的是A.橡胶硫化过程中，硫原子将线性高分子交联成网状结构，聚合度增大B.聚甲基丙烯酸甲酯在高温下发生解聚反应，产物为甲基丙烯酸甲酯单体C.聚乙烯的老化主要是氧化反应，导致分子链断裂，表现为变硬、变脆D.聚酰胺的水解反应可使分子量降低，该过程可用于废弃尼龙材料的回收下列实验方法与实验目的匹配正确的是A.采用乌氏黏度计测定聚合物的数均分子量B.通过差示扫描量热法（DSC）测定聚合物的熔融指数C.利用X射线衍射（XRD）分析聚合物的分子链取向度D.使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴别聚合物的重复单元结构关于新型高分子材料的说法错误的是A.共价有机框架材料（COFs）通过共价键连接有机单元，具有规则孔道结构，可用于分子筛分B.形状记忆高分子材料在外界刺激（如温度、pH）下可恢复初始形状，其核心是分子链的可逆交联C.离子交换树脂中的活性基团（如-SO₃H、-N(CH₃)₃⁺）可与溶液中离子发生交换，用于水净化D.石墨烯/高分子复合材料通过石墨烯的π-π堆积作用增强力学性能，属于物理共混型复合材料下列关于聚合反应影响因素的说法错误的是A.乳液聚合中，胶束是聚合反应的主要场所，乳化剂浓度越高，胶束数量越多，反应速率越快B.悬浮聚合中，分散剂的作用是防止单体液滴聚集，常用的分散剂有聚乙烯醇和碳酸钙C.溶液聚合中，溶剂的极性会影响引发剂分解速率，极性越大，自由基聚合速率越快D.本体聚合中，反应热难以移除，易导致局部过热，可通过分段升温控制反应速率下列高分子材料的结构简式与名称对应错误的是A.[CH₂-CH(CH₃)]ₙ——聚丙烯B.[NH-(CH₂)₅-CO]ₙ——聚己内酰胺（尼龙-6）C.[CF₂-CF₂]ₙ——聚四氟乙烯D.[O-CH₂-CH₂-O-CO-C₆H₄-CO]ₙ——聚碳酸酯关于聚合物分子量的说法正确的是A.数均分子量（Mₙ）对聚合物的强度和韧性起主要作用，重均分子量（Mᵥ）则影响加工流动性B.凝胶渗透色谱（GPC）通过分离不同分子量的分子，可同时测定Mₙ、Mᵥ和分子量分布指数C.缩聚反应中，反应程度越高，聚合物分子量越大，当反应程度达到100%时，分子量趋于无穷大D.自由基聚合中，引发剂浓度增大，聚合物分子量增大，反应温度升高，分子量减小下列关于功能高分子材料的应用说法错误的是A.光敏高分子材料（如光刻胶）在紫外光照射下发生交联反应，用于集成电路制造B.医用高分子材料（如聚乳酸缝合线）需具备生物相容性和可降解性，避免二次手术C.导电高分子材料（如聚乙炔）通过掺杂（如I₂）可提高电导率，用于柔性电子器件D.高吸水性树脂（如聚丙烯酸钠）通过分子中的羧基与水分子形成共价键，吸水能力可达自身重量的千倍下列关于聚合反应实施方法的说法正确的是A.熔融缩聚适用于制备耐热性高分子材料，如聚酰亚胺，反应过程中需不断脱除小分子副产物B.溶液缩聚中，溶剂的作用是降低反应温度、溶解单体和聚合物，常用于制备分子量分布窄的聚合物C.界面缩聚反应速率快，可在常温常压下进行，如用己二胺和己二酰氯制备尼龙-66D.固相缩聚是在聚合物熔点以上进行的缩聚反应，适用于提高已合成聚合物的分子量下列关于高分子老化与防老化的说法错误的是A.聚乙烯的老化主要是氧化反应，导致分子链断裂，可通过添加抗氧剂（如BHT）延缓老化B.橡胶的臭氧老化表现为表面龟裂，可通过添加臭氧抑制剂（如对苯二酚）提高耐候性C.紫外线会引发聚合物分子链断裂，可添加光稳定剂（如炭黑）吸收紫外线，保护高分子材料D.热固性聚合物（如酚醛树脂）因分子链交联成网状结构，不会发生老化现象下列关于生物大分子与合成高分子的说法正确的是A.淀粉和纤维素的单体均为葡萄糖，但糖苷键类型不同，导致二者物理性质差异显著B.蛋白质的二级结构（如α-螺旋、β-折叠）主要通过肽键的共价键维持，三级结构则依赖氢键和疏水作用C.DNA的双螺旋结构中，两条链通过碱基对之间的范德华力连接，A与T形成三个氢键，G与C形成两个氢键D.合成高分子的分子量通常在10³~10⁷之间，而生物大分子（如蛋白质）的分子量一般小于10³，属于低分子化合物二、非选择题（共55分）（一）填空题（每空2分，共16分）高分子化合物的分子量具有多分散性，常用_______和_______来表征分子量分布宽度。自由基聚合的基元反应包括_______、_______、链终止和链转移，其中_______是控制聚合速率和分子量的关键步骤。逐步聚合反应中，当反应程度达到_______时，体系开始出现凝胶，该点可通过_______方程预测。乳液聚合体系由单体、水、乳化剂和引发剂组成，其中_______是聚合反应的主要场所，其直径约为_______nm。（二）简答题（共24分）（8分）以聚乳酸（PLA）和聚乙烯（PE）为例，比较生物可降解高分子与传统高分子在合成机理、结构特点和环境影响上的差异。答：聚乳酸通过乳酸分子间的缩聚反应合成，反应过程中脱去水分子，分子链中含有酯基（-COO-）；聚乙烯则通过乙烯的自由基加聚反应合成，分子链为饱和碳链结构。结构上，聚乳酸的酯基易水解，在自然环境中可被微生物分解为乳酸，最终代谢为CO₂和H₂O，无环境残留；聚乙烯分子链稳定，难以降解，长期积累会造成“白色污染”。此外，聚乳酸的结晶度较低，玻璃化转变温度（Tg）约60℃，耐热性较差；聚乙烯结晶度高，熔点约130℃，力学性能和化学稳定性更优。（8分）简述阴离子聚合的特点，并解释为何利用阴离子聚合可制备嵌段共聚物（如苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS）。答：阴离子聚合的特点包括：①引发速率快，几乎瞬间完成；②增长速率快，无链终止和链转移（除非人为加入终止剂）；③分子量分布窄（接近单分散）。由于阴离子聚合的活性中心（碳负离子）在反应过程中保持活性，当第一种单体（如苯乙烯）聚合完成后，加入第二种单体（如丁二烯），活性链可继续引发其聚合，从而形成具有明确结构的嵌段共聚物。例如，丁基锂引发苯乙烯聚合生成活性聚苯乙烯链，再加入丁二烯，活性中心进攻丁二烯双键，形成聚苯乙烯-b-聚丁二烯嵌段共聚物，该过程称为“活性聚合”。（8分）分析影响聚合物结晶速率的因素，并举例说明如何通过工艺控制调节聚合物的结晶度。答：影响因素包括：①分子链结构：规整性越高（如等规聚丙烯）、对称性越好（如聚乙烯），结晶速率越快；②温度：在Tg~Tm之间，存在最佳结晶温度，此时分子链运动能力和有序排列能力平衡；③应力：拉伸可使分子链取向，促进结晶（如聚丙烯薄膜拉伸后结晶度提高）；④杂质：某些物质（如成核剂）可作为晶核，加快结晶速率（如在聚对苯二甲酸乙二醇酯中添加滑石粉）。工艺控制方面，淬火（快速冷却）可降低结晶度（如PET瓶坯淬火后透明性提高），退火（缓慢冷却或保温）可提高结晶度（如尼龙制品退火后尺寸稳定性增强）。（三）计算题（15分）已知：己二酸（HOOC(CH₂)₄COOH）与己二胺（H₂N(CH₂)₆NH₂）通过熔融缩聚合成尼龙-66，两单体等摩尔投料。问题：（1）写出该缩聚反应的化学方程式；（3分）（2）当反应程度p=0.99时，计算数均聚合度Xₙ；（4分）（3）若己二酸过量2%（摩尔分数），当反应程度p=0.99时，计算数均聚合度Xₙ，并分析单体非等摩尔投料对聚合度的影响。（8分）解答：（1）化学方程式：nHOOC(CH₂)₄COOH+nH₂N(CH₂)₆NH₂→[NH(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO]ₙ+(2n-1)H₂O（2）等摩尔投料时，数均聚合度Xₙ=1/(1-p)=1/(1-0.99)=100。（3）己二酸过量2%时，设己二胺的摩尔数为Nₐ=1，己二酸的摩尔数为Nᵦ=1.02，基团数比r=Nₐ/Nᵦ=1/1.02≈0.9804。此时Xₙ=(1+r)/(1+r-2rp)=(1+0.9804)/(1+0.9804-2×0.9804×0.99)≈1.9804/(1.9804-1.9412)≈1.9804/0.0392≈50.5。影响分析：单体非等摩尔投料会导致聚合度显著降低。当一种单体过量时，末端基团无法完全反应，限制了分子链增长，过量越多，聚合度下降越明显。因此，缩聚反应中需严格控制单体配比，以获得高分子量聚合物。（四）实验题（10分）某实验小组欲通过自由基聚合制备聚苯乙烯（PS），选用过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，苯乙烯为单体，甲苯为溶剂。写出该聚合反应的化学方程式；（2分）实验中发现，随着反应进行，体系黏度逐渐增大，聚合速率先增大后减小，解释该现象的原因；（4分）若要提高聚苯乙烯的分子量，可采取哪些措施？（至少列举2种）（4分）解答：化学方程式：nC₆H₅CH=CH₂→[CH₂-CH(C₆H₅)]ₙ（BPO引发）。体系黏度增大是由于聚合物分子量增加，分子链运动阻力增大；聚合速率先增大是因为自由基浓度随引发剂分解逐渐增加，后减小是因为单体浓度降低、引发剂消耗，且体系黏度增大导致自由基扩散受阻，链终止速率下降（凝胶效应）。提高分子量的措施：①降低引发剂浓度（减少自由基数量，使分子链增长时间延长）；②降低反应温度（减慢引发剂分解速率，减少自由基生成）；③选用链转移常数小的溶剂（减少链转移反应，避免分子量降低）。三、综合应用题（15分）背景：2025年北京冬奥会使用的速滑服采用新型高分子材料，具有减阻、保暖和耐磨等特性。该材料由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维与聚氨酯（PU）涂层复合而成。问题：超高分子量聚乙烯的分子量通常大于10⁶，其分子链缠结程度高，解释其为何具有优异的力学性能（如高强度、高韧性）；（5分）聚氨酯通过异氰酸酯与多元醇的逐步聚合反应合成，写出甲苯二异氰酸酯（TDI）与乙二醇反应的化学方程式，并说明聚氨酯涂层的弹性来源；（5分）从绿色化学角度，提出一种改进速滑服材料制备工艺的建议，并说明理由。（5分）解答：超高分子量聚乙烯的分子链极长，分子间范德华力和缠结程度高，在外力作用下，分子链可通过链段运动分散应力，且不易发生分子链滑移，因此具有高强度和高韧性。此外，其结晶度高，分子排列规整，进一步增强了力学性能。化学方程式：O=C=N-C₆H₄-NCO+HOCH₂CH₂OH