题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
先判类型:加聚——含 C=C 的单体打开双键彼此相连,链节原子组成与单体完全相同,不脱小分子,故 M(聚合物) = n·M(单体);缩聚——含两个及以上官能团(−COOH / −OH / −NH₂)的单体每成一个键脱去一分子小分子(本题为 H₂O,18 g/mol),链节式量 = 各单体式量和 − 脱去小分子式量和。
三步:由链节倒推单体(加聚把链节两端半键合回双键;缩聚在断键处补 −H 与 −OH)→ 算链节式量与聚合度 → 用物料衡算独立回验。下面数值为自编示意,不代表真实物质常数或工业配方。
二、逐题精讲
题1
题1 加聚物:单体推断与聚合度
自编聚合物 P 的链节为 −CH₂−CH(CH₃)−,测得其平均分子量 M = 28000 g/mol(示意值,端基忽略)。
(1) 倒推单体并写出其分子式与式量。(2) 求聚合度 n。(3) 若另一加聚物链节为 −CH₂−CHCl−,单体是什么?说明加聚链节与单体在原子组成上的关系。
解析
(1) 倒推单体:链节 −CH₂−CH(CH₃)− 两端的半键合回,得 CH₂=CH−CH₃(丙烯,示意体系)。分子式 C₃H₆,式量 = 3×12 + 6×1 = 42 g/mol。核验:链节原子数 C₃H₆ 与单体完全相同,符合加聚「只开双键、不增减原子」。常见错是把端基 CH₃ 当成额外甲基另算一次,写成 C₄H₈。
(2) 聚合度:n = M / M(链节) = 28000 / 42 = 666.67。
如实登记:n 必须是整数,666.67 不是合法聚合度。原因:题目给的 M = 28000 是「平均」分子量(示意值),实测平均值本就不要求恰为链节式量的整数倍;若按单一分子处理,应取最接近的整数 n = 667,对应 M = 667 × 42 = 28014 g/mol,与 28000 差 14(相对 0.05%),属平均值的取位差。
所以严谨答法是:n ≈ 667(平均聚合度约 666.7),并注明「平均分子量 / 端基忽略」这两个口径,不把 666.67 当成精确整数照抄。
(3) −CH₂−CHCl− 的单体:CH₂=CHCl(氯乙烯,示意体系),分子式 C₂H₃Cl。
原子组成关系:加聚是双键打开后的首尾相连,单体分子一个原子都不丢,所以链节 = 单体去掉 π 键后的写法,二者分子式相同、式量相同。由此可得加聚物通式 M = n · M(单体)(端基忽略),与缩聚必须扣小分子形成对照。
倒推口诀:把链节左右两个半键在中间合回 C=C,链节上的取代基原样带回;若链节主链只有两个碳,单体就是单烯烃或取代烯烃。
答案 (1) 单体 CH₂=CH−CH₃(丙烯,C₃H₆,42 g/mol),链节与单体原子组成相同。(2) n=28000/42≈666.7,聚合度须为整数,取 n≈667(对应 28014),并注明 M 为平均分子量、端基忽略;不把 666.67 当精确整数。(3) 单体 CH₂=CHCl;加聚链节与单体原子组成相同、不脱小分子,故 M=n·M(单体)。
采分点 倒推得丙烯 1 分;分子式 C₃H₆ 1 分;式量 42 1 分;n=28000/42≈666.7 1 分;指出 n 须为整数并取 667 1 分;注明平均分子量与端基忽略口径 1 分;(3) 得 CH₂=CHCl 1 分;说明加聚不脱小分子、原子组成相同 1 分。
易错点 把链节的 CH(CH₃) 当成额外碳写成 C₄H₈;把 666.67 直接写成「聚合度 666.67」;不给「平均分子量」口径就硬取整数;(3) 写成 CH₃−CH₂Cl(饱和氯乙烷);把缩聚脱水规则套到加聚上。
题2
题2 缩聚物:链节式量、脱水数与物料衡算
自编聚酯:由二元酸(示意式量 166 g/mol)与二元醇(示意式量 62 g/mol)各 n = 100 个分子缩聚成一条线型链,每形成一个酯键脱去 1 分子 H₂O(18 g/mol)。端基按「一端 −COOH、一端 −OH」计。
(1) 求链节式量、聚酯分子量 M。(2) 求脱去水分子数与总脱水质量,用物料衡算独立验 M。(3) 若漏算脱水,M 会被算成多少?偏大多少?(4) 由链节 −O−CH₂−CH₂−O−CO−C₆H₄−CO− 倒推两种单体。
解析
(1) 链节式量:一个重复单元由一分子二元酸 + 一分子二元醇组成,成键时脱 2 分子水(酸两端各成一个酯键):M_链节 = 166 + 62 − 2×18 = 228 − 36 = 192 g/mol。
聚酯分子量(一条线型链、n = 100 个重复单元、两端保留端基):
M = n·M_链节 + M(H₂O) = 100 × 192 + 18 = 19218 g/mol。
那个 +18 是端基修正:线型链比「n 个封闭重复单元」多留了一个水分子的原子(一端 −COOH、一端 −OH),故末端补回 18。若按「端基忽略、取近似」口径,则 M ≈ 19200,两套口径分开登记,不混用。
(2) 脱水数与物料衡算:n 个二酸 + n 个二醇共 2n = 200 个单体单元,连成一条链需 2n − 1 = 199 个酯键,故脱去 199 分子水。
脱水总质量 = 199 × 18 = 3582 g/mol。
投料总质量 = 100×166 + 100×62 = 16600 + 6200 = 22800 g/mol。
M = 22800 − 3582 = 19218 g/mol ✓ 与 (1) 完全一致,两条独立路径闭合。
(3) 漏算脱水:若直接用 100×(166+62) = 22800 g/mol,比真值 19218 偏大 3582 g/mol(约 +18.6%)。原因:缩聚的链节不是单体的简单相加,每成一个键就把一分子水的原子移出 polymer。判类型错(把缩聚当加聚)是这一整类误差的根源。
顺带一条常见错:只扣 2n = 200 分子水得 22800 − 3600 = 19200,那是端基忽略的近似值,不是错但口径不同,须注明,不能与 19218 混着报。
(4) 倒推单体:在链节的酯键处断开,给 −O− 端补 −H、给 −CO− 端补 −OH:
HO−CH₂−CH₂−OH(二元醇,示意式量 62)与 HOOC−C₆H₄−COOH(二元酸,示意式量 166)。
回验:两者各失 −OH / −H 成键、脱 2 H₂O 后拼回题给链节 ✓。倒推口诀:缩聚链节里见 −O− 补 H 得醇、见 −CO− 补 OH 得酸;与加聚「把半键合回 C=C」是两套完全不同的动作。
答案 (1) 链节 166+62−36=192 g/mol,M=100×192+18=19218(端基忽略近似为 19200)。(2) 脱水 2n−1=199 分子、3582 g/mol;投料 22800−3582=19218 ✓。(3) 漏算得 22800,偏大 3582(+18.6%);扣 200 水得 19200 属端基忽略近似,口径须登记。(4) 单体为 HO−CH₂−CH₂−OH 与 HOOC−C₆H₄−COOH。
采分点 链节 192 1 分;M=19218 并说明端基 +18 1 分;登记 19200 近似口径 1 分;脱水数 199 1 分;脱水质量 3582 1 分;物料衡算 22800−3582=19218 1 分;漏算 22800 与 +18.6% 1 分;倒推两单体并给「−O−补H/−CO−补OH」口诀 1 分。
易错点 链节只扣 1 分子水(得 210);把脱水数写成 2n=200 却不登记近似口径;把端基 +18 漏掉还报「精确」;物料衡算时投料只算一种单体;(4) 补成 CH₃CH₂OH(一元醇)或苯甲酸(一元酸);把加聚倒推法套到缩聚上。
三、规律小结与对照表
| 环节 | 加聚 | 缩聚(本题) | 要点 | 常见错 |
|---|---|---|---|---|
| 单体特征 | 含 C=C | 含 −COOH / −OH 各二 | 先判类型 | 把缩聚当加聚 |
| 链节式量 | = M(单体) 42 | 166+62−2×18=192 | 缩聚扣小分子 | 只扣 1 个水 |
| 小分子 | 不脱 | 每键脱 1 H₂O(18) | 缩聚核心 | 漏算整体偏大 18.6% |
| 脱水数 | 0 | 2n−1=199(线型链) | 一条链少一个键 | 写成 2n=200 不登记 |
| 分子量 | M=n·42≈28000(平均) | M=192n+18=19218 | 端基 +18 | 666.67 当整数 |
| 物料衡算 | — | 22800−3582=19218 | 独立互验 | 投料只算一种 |
| 倒推 | 半键合回 C=C | −O−补H、−CO−补OH | 两套动作 | 混用口诀 |
聚合题先判类型:加聚只开 C=C、不脱小分子,链节原子组成=单体,故 M = n·M(单体);缩聚每成一个键脱一分子水,链节式量要扣掉 2×18,线型链脱水数是 2n−1(本题 199),分子量还要补端基 +18。最稳的互验是物料衡算:投料 22800 − 脱水 3582 = 19218,与 100×192+18 完全闭合;漏算脱水会报成 22800,偏大 18.6%。两处口径也如实登记:平均分子量给不出整数聚合度(n≈667),「端基忽略」得 19200 与精确 19218 是两套口径,不混着报。单体、分子量、聚合度与投料均为自编示意数据,不代表任何真实物质常数或工业配方。
四、自测清单
- □ 先由单体官能团判加聚还是缩聚;
- □ 加聚链节=单体原子组成,缩聚链节须扣小分子;
- □ 线型链脱水数按 2n−1,别顺手写 2n;
- □ 精确分子量补端基 +18,近似口径单独登记;
- □ 用「投料总质量 − 脱水质量」独立物料衡算;
- □ 聚合度取整数,平均值给不出整数时注明口径。