2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——利用分子設(shè)計(jì)提高材料的耐腐蝕性考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪種腐蝕不屬于電化學(xué)腐蝕？A.均勻腐蝕B.縫隙腐蝕C.化學(xué)腐蝕D.點(diǎn)蝕2.在電化學(xué)腐蝕中，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為？A.正極B.負(fù)極C.陽極D.陰極3.下列哪種材料在酸性環(huán)境中通常具有較好的耐腐蝕性？A.鋁B.鐵C.銅D.鎳4.分子設(shè)計(jì)中，通過引入哪些基團(tuán)可以提高材料的耐腐蝕性？A.羧基B.羥基C.氨基D.以上都是5.涂層技術(shù)屬于哪種材料改性方法？A.化學(xué)改性B.物理改性C.表面改性D.合金化6.下列哪種材料通常用于海洋環(huán)境中的結(jié)構(gòu)材料？A.碳鋼B.不銹鋼C.鋁合金D.鈦合金7.分子模擬技術(shù)在分子設(shè)計(jì)中的作用是什么？A.預(yù)測(cè)材料的性能B.優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)C.模擬分子間相互作用D.以上都是8.下列哪種因素不會(huì)影響材料的腐蝕行為？A.溫度B.濕度C.材料純度D.材料顏色9.應(yīng)力腐蝕開裂是指材料在什么條件下發(fā)生的腐蝕？A.常溫常壓B.高溫高壓C.一定應(yīng)力作用下D.一定腐蝕介質(zhì)作用下10.下列哪種方法不屬于表面處理技術(shù)？A.熱浸鍍鋅B.陽極氧化C.氣相沉積D.合金化二、填空題1.電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是金屬的_______反應(yīng)。2.腐蝕電勢(shì)是指金屬發(fā)生_______反應(yīng)時(shí)的電勢(shì)。3.分子設(shè)計(jì)的基本原理是_______-性能關(guān)系。4.涂層技術(shù)可以提高材料的_______性能。5.高分子材料通常具有良好的_______性能。6.分子設(shè)計(jì)中，常用的計(jì)算方法包括_______和密度泛函理論。7.耐腐蝕材料在化工行業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，例如可以用于制造_______和_______設(shè)備。8.分子設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)之一是如何降低材料的_______成本。9.表面處理技術(shù)可以提高材料的_______和_______性能。10.防腐涂料通常可以分為_______涂料和_______涂料。三、簡答題1.簡述電化學(xué)腐蝕的基本過程。2.簡述分子設(shè)計(jì)在提高材料耐腐蝕性方面的優(yōu)勢(shì)。3.簡述涂層技術(shù)提高材料耐腐蝕性的機(jī)理。4.簡述應(yīng)力腐蝕開裂的危害。四、論述題論述利用分子設(shè)計(jì)提高材料耐腐蝕性的策略和方法，并舉例說明。五、計(jì)算題某金屬在標(biāo)準(zhǔn)條件下的腐蝕電勢(shì)為-0.45V，當(dāng)將其置于pH=3的溶液中時(shí)，測(cè)得腐蝕電流密度為10^-5A/cm^2。假設(shè)該金屬的腐蝕反應(yīng)為M->M^n++ne^-，請(qǐng)計(jì)算該金屬在該溶液中的腐蝕速率(以mm/year表示，已知Faraday常數(shù)為96485C/mol，金屬的摩爾質(zhì)量為56.69g/mol，1A/cm^2=6.87x10^-3mm/year)。六、案例分析題某海洋工程結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材料制造，但在使用過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕問題。請(qǐng)分析可能導(dǎo)致該腐蝕問題發(fā)生的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.D5.C6.B7.D8.D9.C10.D二、填空題1.氧化2.析出3.結(jié)構(gòu)4.耐腐蝕5.耐腐蝕6.分子動(dòng)力學(xué)模擬7.化工容器，管道8.制造9.表面電阻，耐磨損10.油性，水性三、簡答題1.答：電化學(xué)腐蝕的基本過程包括金屬失去電子形成陽離子，陽離子進(jìn)入溶液，電子通過外電路流向陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。2.答：分子設(shè)計(jì)可以精確控制材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高材料的耐腐蝕性。與傳統(tǒng)的材料改性方法相比，分子設(shè)計(jì)具有針對(duì)性強(qiáng)、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。3.答：涂層技術(shù)通過在材料表面形成一層保護(hù)膜，可以隔絕材料與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而提高材料的耐腐蝕性。4.答：應(yīng)力腐蝕開裂是指材料在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的脆性斷裂，會(huì)導(dǎo)致材料失效，造成安全事故。四、論述題答：利用分子設(shè)計(jì)提高材料耐腐蝕性的策略和方法包括：引入耐腐蝕基團(tuán)、改善界面結(jié)構(gòu)、調(diào)控材料的微觀結(jié)構(gòu)等。例如，可以通過分子設(shè)計(jì)合成具有特殊表面結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架材料，使其具有良好的耐腐蝕性。五、計(jì)算題答：首先，根據(jù)法拉第定律，計(jì)算腐蝕反應(yīng)的摩爾速率：n*I/(F*A)=n*I/(F*A_0*x)，其中n=2,I=10^-5A/cm^2,F=96485C/mol,A_0=6.87x10^-3mm/year,x為金屬的摩爾質(zhì)量/密度。然后，將摩爾速率轉(zhuǎn)換為腐蝕速率：腐蝕速率=摩爾速率*摩爾質(zhì)量*密度/A_0=0.13