题目
己内酰胺在封管内进行开环聚合。按1mol己内酰胺计,加有水0.0205mol、醋酸0.0205mol,测得产物的端羧基为19.8mmol,端氨基为2.3mmol。从端基数据计算数均分子量
己内酰胺在封管内进行开环聚合。按1mol己内酰胺计,加有水0.0205mol、醋酸
0.0205mol,测得产物的端羧基为19.8mmol,端氨基为2.3mmol。从端基数据计算数均分
子量
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定端氨基和端羧基的摩尔数
根据题目，测得端氨基为0.0023mol，端羧基为0.0198mol。由于水可以使己内酰胺开环聚合成尼龙-6，其中端氨基与端羧基数相等，因此参与反应的水分子数为0.0023mol。
步骤 2：确定醋酸的催化作用
醋酸对己内酰胺开环聚合有催化作用，更主要的是能与尼龙-6的端氨基反应，形成乙酰端基而封端。乙酰端基数与这样形成的羧基数相等。测得的羧基总数为0.0198mol，因此由上述反应形成羧基数与乙酰端基数、参加反应的醋酸分子数都相等，有0.0175mol。
步骤 3：计算尼龙-6的数均聚合度
合成所得的尼龙-6的分子数与总羧基数相等(0.0198mol)。己内酰胺分子数为1mol。各原子团的分子量或原子量如下：$NH(C{H}_{2})CO=113$，$H=1$，$OH=17$，$C{H}_{3}CO=43$。因此尼龙-6的数均聚合度为：
$$
\frac{1 \times 113 + 0.0023 \times (17 + 1) + 0.0175 \times (43 + 17)}{0.0198} = 5762
$$
根据题目，测得端氨基为0.0023mol，端羧基为0.0198mol。由于水可以使己内酰胺开环聚合成尼龙-6，其中端氨基与端羧基数相等，因此参与反应的水分子数为0.0023mol。
步骤 2：确定醋酸的催化作用
醋酸对己内酰胺开环聚合有催化作用，更主要的是能与尼龙-6的端氨基反应，形成乙酰端基而封端。乙酰端基数与这样形成的羧基数相等。测得的羧基总数为0.0198mol，因此由上述反应形成羧基数与乙酰端基数、参加反应的醋酸分子数都相等，有0.0175mol。
步骤 3：计算尼龙-6的数均聚合度
合成所得的尼龙-6的分子数与总羧基数相等(0.0198mol)。己内酰胺分子数为1mol。各原子团的分子量或原子量如下：$NH(C{H}_{2})CO=113$，$H=1$，$OH=17$，$C{H}_{3}CO=43$。因此尼龙-6的数均聚合度为：
$$
\frac{1 \times 113 + 0.0023 \times (17 + 1) + 0.0175 \times (43 + 17)}{0.0198} = 5762
$$