2025年高一化学合成有机高分子化合物试题及答案

2025年高一化学合成有机高分子化合物试题及答案一、选择题（每题4分，共40分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.下列关于合成有机高分子化合物的说法正确的是（）A.聚乙烯是由乙烯单体通过加成聚合反应制得的，属于缩聚反应B.聚氯乙烯的单体是氯乙烯，聚合过程中有小分子生成C.酚醛树脂的合成属于加聚反应，产物为线型高分子D.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是由对苯二甲酸与乙二醇通过缩聚反应制得的【答案】D【解析】A项错误，聚乙烯是通过加成聚合反应制得，但加成聚合不属于缩聚反应；B项错误，聚氯乙烯由氯乙烯加聚而成，无小分子生成；C项错误，酚醛树脂为缩聚反应产物，且可形成体型结构；D项正确，PET为典型缩聚产物。2.下列高分子材料中，属于热固性塑料的是（）A.聚乙烯B.聚苯乙烯C.酚醛树脂D.聚丙烯【答案】C【解析】酚醛树脂在加热成型后发生交联，形成不熔不溶的体型结构，属于热固性塑料；其余三项均为热塑性塑料。3.某高分子链片段为：—[—CH₂—CHCl—]ₙ—，下列说法正确的是（）A.该高分子为天然橡胶B.其单体为CH₂=CH₂C.该高分子可通过加聚反应制得D.该高分子链中不含极性键【答案】C【解析】该链节为聚氯乙烯（PVC）结构单元，由氯乙烯（CH₂=CHCl）加聚而成，含C—Cl极性键，天然橡胶为聚异戊二烯。4.下列关于高分子化合物“玻璃化转变温度（Tg）”的叙述正确的是（）A.Tg越高，分子链柔顺性越好B.Tg是结晶型高分子的熔点C.Tg以上，非晶区链段开始运动D.Tg与分子量无关【答案】C【解析】Tg是非晶态高分子由玻璃态向高弹态转变的温度，链段运动开始；Tg越高，链柔顺性越差；Tg与分子量有关，当分子量足够大后趋于恒定。5.在合成涤纶（PET）时，若乙二醇过量，则产物最可能（）A.分子量降低，端基为羧基B.分子量升高，端基为羟基C.分子量降低，端基为羟基D.分子量升高，端基为羧基【答案】C【解析】乙二醇过量使缩聚反应提前终止，链端主要为羟基，且平均聚合度下降，分子量降低。6.下列实验操作可用于鉴别聚乙烯与聚氯乙烯的是（）A.点燃，观察火焰颜色及气味B.加入溴水，观察是否褪色C.加入NaOH溶液加热，测pHD.加入FeCl₃溶液，观察颜色【答案】A【解析】聚乙烯燃烧似蜡，火焰蓝、无刺激性气味；聚氯乙烯燃烧有HCl放出，火焰黄绿，有刺鼻气味，可用湿润蓝色石蕊试纸检验。7.下列关于“定向聚合”的说法正确的是（）A.自由基聚合可实现全同立构B.Ziegler–Natta催化剂可实现立体定向聚合C.阳离子聚合产物立构规整度最高D.缩聚反应可得到全同立构高分子【答案】B【解析】Ziegler–Natta催化剂通过配位聚合可控制单体插入方式，获得高全同或间同立构产物；自由基聚合立构控制能力弱。8.某高分子链节为—[—NH—(CH₂)₆—NH—CO—(CH₂)₄—CO—]—，其单体为（）A.己二胺与己二酸B.己内酰胺C.己二胺与对苯二甲酸D.己内酯与乙二醇【答案】A【解析】该链节为尼龙66结构，由己二胺与己二酸缩聚而成。9.下列关于“高分子溶液”的说法正确的是（）A.高分子溶液为真溶液，溶质以分子形式分散B.高分子溶液的黏度随浓度升高而降低C.高分子溶液的渗透压远高于同浓度小分子溶液D.高分子溶液的θ条件下，链段间排斥力为零【答案】D【解析】θ条件下链段间排斥与吸引抵消，表现为理想链；A项错误，高分子溶液为胶体范畴；B项错误，黏度随浓度升高而显著增大；C项错误，渗透压低于同浓度小分子溶液。10.下列关于“可降解高分子”的说法错误的是（）A.聚乳酸（PLA）可通过水解降解为乳酸B.淀粉基塑料可在土壤中微生物作用下降解C.聚乙烯醇（PVA）因主链含酯键而易降解D.引入亲水基团可加速降解速率【答案】C【解析】PVA主链为C—C键，无酯键，降解靠侧基—OH，速率较慢；PLA主链含酯键，易水解。二、填空题（每空2分，共30分）11.写出合成聚苯乙烯（PS）的化学方程式（需注明引发剂类型）：__________________________________________________________【答案】nC₆H₅CH=CH₂→[—CH₂—CH(C₆H₅)—]ₙ引发剂：过氧化苯甲酰（BPO，自由基型）或正丁基锂（阴离子型）【解析】苯乙烯通过自由基或阴离子加聚得聚苯乙烯。12.尼龙6的单体为________，其开环聚合的催化剂常用________。【答案】己内酰胺；碱金属（如NaOH）或水（水解开环）【解析】己内酰胺在碱催化或高温水作用下开环生成聚酰胺6。13.涤纶（PET）的重复单元为________，其合成反应类型为________。【答案】—[—OCH₂CH₂OOC—C₆H₄—CO—]—；缩聚反应【解析】对苯二甲酸与乙二醇缩聚，脱去水分子。14.某高分子链节为—[—CH₂—C(CH₃)=CH—CH₂—]—，其单体系统命名为________，该高分子俗称________。【答案】2甲基1,3丁二烯；天然橡胶（聚异戊二烯）【解析】异戊二烯加聚得天然橡胶，链节含甲基侧链。15.聚乙烯的结晶度受________因素影响最大，提高结晶度可使其________（填“脆性”或“韧性”）增加。【答案】冷却速率；脆性【解析】慢冷利于链段规整排列，结晶度高，材料变硬、脆。16.在自由基聚合中，链转移反应会导致聚合物分子量________，若向单体转移常数增大，则分子量________。【答案】降低；降低【解析】链转移使活性链终止，聚合度下降。17.配位聚合中，Ziegler–Natta催化剂的活性中心为________，其立体定向能力来源于________。【答案】过渡金属—碳键（如Ti—C）；单体在配位空位上的定向插入【解析】催化剂晶体表面空位控制单体取向。18.聚乳酸（PLA）的降解产物为________，该降解反应属于________（填“水解”或“氧化”）。【答案】乳酸；水解【解析】酯键断裂生成乳酸，生物可吸收。19.高分子材料的老化主要表现为________、________和力学性能下降。【答案】变色；龟裂【解析】氧化、紫外作用导致链断裂或交联。20.将0.50g聚苯乙烯（Mₙ=1.0×10⁵g·mol⁻¹）溶于100mL甲苯，25℃下测得渗透压为________Pa（保留两位有效数字）。【答案】1.2【解析】π=cRT，c=(0.50/1.0×10⁵)/0.100=5.0×10⁻⁵mol·L⁻¹，R=8.314L·kPa·mol⁻¹·K⁻¹，T=298K，π=5.0×10⁻⁵×8.314×298=0.124kPa=124Pa≈1.2×10²Pa。三、推断与合成题（共30分）21.（10分）某无色透明聚合物X，可溶于氯仿，不溶于水，燃烧有芳香甜味，其红外光谱在1720cm⁻¹有强吸收，1HNMR显示δ2.3（单峰，3H）、δ7.0~7.2（多重峰，5H）。（1）推断X的链节结构简式；（2）写出合成X的单体及反应式；（3）指出X的两大应用。【答案】（1）—[—CH₂—CH(C₆H₅)—]—（2）单体：苯乙烯；nC₆H₅CH=CH₂→[—CH₂—CH(C₆H₅)—]ₙ（自由基引发）（3）一次性餐具、泡沫保温板（或电子包装、玩具）【解析】IR1720cm⁻¹为苯环骨架振动，非羰基；1HNMR2.3ppm为CH₂，7.0~7.2ppm为苯环质子，符合聚苯乙烯。22.（10分）实验室以己二酸与己二胺为原料，通过熔融缩聚制备尼龙66。（1）写出反应方程式并注明条件；（2）为何需抽真空或通氮气？（3）若产物黏度低，可能原因有哪些？【答案】（1）nHOOC(CH₂)₄COOH+nH₂N(CH₂)₆NH₂→[—OC(CH₂)₄CONH(CH₂)₆NH—]ₙ+(2n−1)H₂O条件：270℃，氮气保护，抽真空除水（2）排除氧气防止氧化变色，抽真空促进水分移除，提高分子量（3）单体纯度低、酸胺摩尔比偏离1:1、抽真空不足、温度过低导致反应不完全【解析】缩聚需严格等摩尔比，水分移除推动平衡。23.（10分）设计一条由乙烯出发合成高密度聚乙烯（HDPE）的路线，要求：（1）催化剂名称及组成；（2）反应条件（温度、压力）；（3）与低密度聚乙烯（LDPE）相比，HDPE的链结构差异及性能差异。【答案】（1）Ziegler–Natta催化剂：TiCl₄/Al(C₂H₅)₃（或茂金属催化剂）（2）温度：60~80℃，压力：0.1~1MPa，溶剂：己烷（3）HDPE主链支链极少，结晶度高（70~80%），密度0.95~0.97g·cm⁻³，熔点130~137℃，硬度大、拉伸强度高；LDPE含大量长支链，结晶度低（50~60%），密度0.91~0.94g·cm⁻³，柔韧、透明【解析】配位聚合可控制支化，自由基高压法产生支链。四、计算题（共25分）24.（12分）某聚酯由对苯二甲酸（TPA）与乙二醇（EG）缩聚制得。取4.00g聚酯样品，用过量KOH乙醇溶液皂化，消耗0.200mol·L⁻¹KOH42.5mL。（1）计算该聚酯的平均分子量Mₙ；（2）若其数均聚合度Xₙ=78，求链端基类型及比例。【答案】（1）皂化反应：—COO—+KOH→—COOK+HO—n(KOH)=0.200×0.0425=0.00850mol每摩尔酯键耗1molKOH，设Mₙ为聚酯分子量，则4.00/Mₙ×酯键数=0.00850PET重复单元C₁₀H₈O₄，M₀=192g·mol⁻¹，每单元含1酯键故4.00/Mₙ×(Mₙ/192)=0.00850→Mₙ=4.00×192/0.00850=9.0×10⁴g·mol⁻¹（2）Xₙ=Mₙ/M₀=90000/192≈469，与题给Xₙ=78矛盾，说明样品为低分子量副牌料或含游离酸。重新核算：若Xₙ=78，则Mₙ=78×192=1.5×10⁴g·mol⁻¹酯键数=78，需KOH=78×(4.00/15000)=0.0208mol，与实验值0.00850mol不符，表明链端主要为羧基（游离TPA）。设羧基摩尔分数为α，则(4.00/Mₙ)×α=0.00850，Mₙ=15000，解得α=0.032，即约3.2%链节含游离羧基，其余为羟基封端。【解析】利用皂化滴定反推酯键量，结合聚合度判断端基。25.（13分）苯乙烯在60℃以BPO为引发剂进行本体聚合，已知：k_d=2.0×10⁻⁵s⁻¹，k_p=341L·mol⁻¹·s⁻¹，k_t=7.0×10⁷L·mol⁻¹·s⁻¹，[M]=6.0mol·L⁻¹，[I]=0.010mol·L⁻¹，f=0.70。（1）计算自由基寿命τ；（2）求稳态自由基浓度[M·]；（3）求数均聚合度Xₙ（忽略链转移）。【答案】（1）τ=1/(2k_t[M·])，先求[M·]稳态：R_i=R_t→2fk_d[I]=2k_t[M·]²[M·]=√(fk_d[I]/k_t)=√(0.70×2.0×10⁻⁵×0.010/7.0×10⁷)=√(2.0×10⁻¹⁵)=4.5×10⁻⁸mol·L⁻¹τ=1/(2×7.0×10⁷×4.5×10⁻⁸)=1/(6.3)=0.16s（2）[M·]=4.5×10⁻⁸mol·L⁻¹（3）Xₙ=R_p/R_i=(k_p[M][M·])/(2fk_d[I])=(341×6.0×4.5×10⁻⁸)/(2×0.70×2.0×10⁻⁵×0.010)=9.2×10⁻⁵/2.8×10⁻⁷=3.3×10²【解析】利用稳态假设，聚合度为链增长速率与引发速率之比。五、综合探究题（共25分）26.（25分）阅读材料并回答问题：聚乳酸（PLA）是一种生物可降解聚酯，玻璃化转变温度Tg≈60℃，熔点T_m≈175℃。其合成路线主要有两条：路线A：由乳酸直接熔融缩聚；路线B：由丙交酯开环聚合。（1）写出两条路线的化学反应式并注明条件；（2）比较两条路线所得PLA的分子量高低并解释原因；（3）路线B中，如何控制PLA的立构规整度？给出具体催化剂及机理要点；（4）PLA在自然环境中的降解速率受哪些因素影响？提出两条加速降解的改性策略；（5）某PLA样品（Mₙ=1.2×10⁵g·mol⁻¹）在pH=7.4缓