《高分子化学》课程教学资源（第四版）第五章计算题题解

计算题 2.计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知:60℃时,kp=1761(mos)2,M=5.0molL,N=3.x101/ml, p=1.I 解:R 10Nk,[M_10°*32+10*176*5.0 2.34*10-4 2N 2*6023*1023 Nkn[M]32*104*176 =2.56*10 1.1*1012 3.比较苯乙烯在60℃下本体聚合和乳液聚合的速率和聚合度。乳胶粒数=101015mr,IM=5.0mobL p=50×101个(mls)2。两体系的速率常数相同:k=176L(mol·s),k=36×10L(mols) 解:本体聚合:R=P=50*1012 NA60=83*102molm7s-=8.3*10-°mols R,=kIMr 8.3*10 176*50 45*10-mos 2K 2*3.6*10 1762*52 2k,R2*36*107*945*10 1.138*103 1138 =18504 C/2+D0.77/2+0.23 103Nn[M]103*10*1015*176*5 乳液聚合 =7.3*10-4moLs 2NA 2*6.023*10 Mk[M1*103*176*5*103*0.5 8.8*10 4.经典乳液聚合配方如下:苯乙烯100g,水200g,过硫酸钾03g,硬脂酸钠5g。试计算: a、溶于水中的苯乙烯分子数(m已知:20℃溶解度为0.02g/100g水,阿佛伽德罗数NA=6.023×1023mor b、单体液滴数(m)。条件:液滴直径1000m,苯乙烯溶解和增溶量共2g,苯乙烯密度为0.9g·cm3 c、溶于水中的钠皂分子数(mr),条件:硬脂酸钠的CMC为013gL,分子量为306.5 d、水中胶束数(mr)条件:每胶束由100个肥皂分子组成 e、水中过硫酸钾分子数(mr),条件:分子量为270 f、初级自由基形成速率p(分子m·s)。条件:50℃时,k=9.5×10s1 g、乳胶粒数(mr)。条件:粒径100mm,无单体液滴。已知:苯乙烯密度0.9cm3,聚苯乙烯密度1.05 g·cm3,转化率50% 解:a20℃溶解度=02910g水,溶于水的苯乙烯质量:m2=m1S=002/00*200=004g

计算题 2. 计算苯乙烯乳液聚合速率和聚合度。已知：60℃时，kp=176 L(mol•s)-1，[M]=5.0mol•L-1，N=3.21014/ml， =1.11012(mol•s)-1 解： 4 23 3 14 3 2.34*10 2*6.023*10 10 *3.2*10 *176*5.0 2 10 [ ] − = = = A p p N Nk M R 5 12 14 2.56*10 1.1*10 [ ] 3.2*10 *176*5 = = =  Nk M X p n 3. 比较苯乙烯在 60℃下本体聚合和乳液聚合的速率和聚合度。乳胶粒数=1.01015ml-1，[M]=5.0mol•L -1， =5.01012 个(ml•s)-1。两体系的速率常数相同：kp=176L(mol•s)-1 , kt=3.6107L(mol•s)-1。 解：本体聚合： 1 1 8.3*10 . . 8.3*10 . . 6.023*10 5.0*10 1 2 1 9 1 2 3 1 2 − − − − − − = = = mol ml s = mol l s N R A i  6 1/ 2 7 9 1/ 2 9.45*10 2*3.6 *10 8.3*10 176*5.0* 2 [ ] − − =         =         = t i p p k R R k M mol/L.s 1850.4 0.77 / 2 0.23 1138 / 2 1.138*10 2*3.6*10 *9.45*10 176 *5 2 [ ] 3 7 6 2 2 2 2 = + = + = = = = − C D X k R k M n t p p   乳液聚合： 4 23 3 15 3 7.3*10 2*6.023*10 10 *1.0*10 *176*5 2 10 [ ] − = = = A p p N Nk M R mol/L.s 4 1 2 1 5 3 8.8*10 5*10 [ ] 1*10 *176*5*10 *0.5 = = =  Nk M n X p n 4. 经典乳液聚合配方如下：苯乙烯 100g，水 200g，过硫酸钾 0.3g，硬脂酸钠 5g。试计算： a、溶于水中的苯乙烯分子数(ml－1 )，已知：20℃溶解度为 0.02g/100g 水，阿佛伽德罗数 NA=6.0231023mol-1。 b、单体液滴数(ml－1 )。条件：液滴直径 1000nm，苯乙烯溶解和增溶量共 2g，苯乙烯密度为 0.9g•cm-3。 c、溶于水中的钠皂分子数(ml－1 ) ，条件：硬脂酸钠的 CMC 为 0.13g•L-1，分子量为 306.5。 d、水中胶束数(ml－1 )。条件：每胶束由 100 个肥皂分子组成。 e、水中过硫酸钾分子数(ml－1 ) ，条件：分子量为 270。 f、初级自由基形成速率 (分子•ml-1•s -1 )。条件：50℃时，kd=9.510-7 s -1。 g、乳胶粒数(ml－1 ) 。条件：粒径 100nm，无单体液滴。已知：苯乙烯密度 0.9 g• cm-3，聚苯乙烯密度 1.05 g• cm-3，转化率 50%。 解：a. 20℃溶解度=0.02g/100g 水，溶于水的苯乙烯质量： m2 = m1 s = 0.02/100*200 = 0.04g ；

苯乙烯的分子数:N=Nn=N,m2=6023+103*004=2316*10(阿佛伽德罗 M 104 NA=6023×102mor) 水的体积:F、200g=200ml Ig/ml 溶于水的苯乙烯的分子数:MN=1.158*108分子/ml b.液滴直径1000nm=10cm 每个液滴体积:1/6m3=1/6*3142*(10-)3=5236*1013cm3 每个液滴质量:m=p=5236*10-13*0.9=471*10-13g(苯乙烯密度为09g·cm3) 苯乙烯溶解和增溶量共2g,每m水中分散的苯乙烯质量:m总100-20498ml 单体液滴数 0.49 471*105=1.04*102分子l 0.13 游于水中的钠皂分子数mry):N=30656023*102 =255*10分子/ml d.水中胶束数(m- 体系中钠皂总分子数:~5 6.023*1023=98*1021 体系中溶解在水中的钠皂总分子数 分子ml e.水中过硫酸钾分子数(m-) 0.3*6023*102/200=3346*10分子m 270 f.初级自由基形成速率p(分子mrst): p=2k]=2*95*107*3346*1018=6358*1012(分子·mrsy) 100*50%100*50% g.乳胶粒数(m-):N 4/3**(100/2*10~=19710 N"197*10 9.85*1014分子mrs

苯乙烯 的分 子数 ： 2 23 20 2.316*10 104 0.04 = = = 6.023*10 * = M m N NAn NA （阿佛伽 德罗数 NA=6.0231023mol-1） 水的体积： ml g ml g V 200 1 / 200 = = 溶于水的苯乙烯的分子数： ml V N N 1.158*10 / ' = = 18分子 b. 液滴直径 1000nm=10-4 cm， 每个液滴体积： 3 4 3 13 1/ 6 1/ 6*3.142*(10 ) 5.236*10 − − d = = cm3 每个液滴质量： m V g 13 13 5.236*10 *0.9 4.71*10 − − =  = = （苯乙烯密度为 0.9g•cm-3） 苯乙烯溶解和增溶量共 2g，每 ml 水中分散的苯乙烯质量： m 0.49g / ml 200 100 2 = − 总 = 单体液滴数： 12 13 1.04*10 4.71*10 0.49 = − 分子/ml c. 溶于水中的钠皂分子数(ml－1 ) ： 17 3 23 2.55*10 10 *6.023*10 306.5 0.13 N = = 分子/ml d. 水中胶束数(ml－1 )： 体系中钠皂总分子数： 23 21 * 6.023*10 9.8*10 306.5 5 = 体系中溶解在水中的钠皂总分子数： 分子/ml e. 水中过硫酸钾分子数(ml－1 ) ： 23 18 *6.023*10 / 200 3.346*10 270 0.3 = 分子/ml f. 初级自由基形成速率 (分子•ml-1 •s -1 )： 7 18 12 = 2 [ ] = 2*9.5*10 *3.346*10 = 6.358*10 − k I  d (分子•ml-1 •s -1 ) g. 乳胶粒数(ml－1 ) ： 17 7 3 ' 1.97 *10 4 / 3* *(100 / 2*10 ) 1.05 100*50% 0.9 100*50% = + = −  N 14 17 9.85*10 200 ' 1.97 *10 = = = V N N 分子•ml-1 •s -1