2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子光譜學(xué)與光電化學(xué)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪一種光譜不屬于分子振動光譜？（）A.紅外吸收光譜B.拉曼光譜C.核磁共振光譜D.傅里葉變換紅外光譜2.在紫外-可見吸收光譜中，引起π→π*躍遷的能量通常比n→π*躍遷的能量？（）A.更高B.更低C.相同D.不確定，取決于具體分子3.下列關(guān)于拉曼散射和吸收光譜的描述，正確的是？（）A.拉曼散射與入射光頻率相同，吸收光譜頻率改變B.拉曼散射頻率高于入射光，吸收光譜頻率低于入射光C.拉曼光譜對水吸收敏感，吸收光譜對水吸收不敏感D.兩者都是分子振動和轉(zhuǎn)動的反映，但原理完全不同4.分子熒光發(fā)射光的波長總是比激發(fā)光的波長？（）A.更長B.更短C.相同D.可能更長也可能更短5.核磁共振（NMR）譜中，化學(xué)位移主要反映了？（）A.核自旋量子數(shù)B.質(zhì)子數(shù)C.化學(xué)環(huán)境的不同D.分子對稱性6.圓二色譜（CD）主要用于研究？（）A.分子量大小B.分子構(gòu)型（如手性）C.分子間作用力D.原子種類7.光電效應(yīng)中，光子能量必須至少等于材料的？（）A.功函數(shù)B.禁帶寬度C.晶格能D.離子化能8.在太陽能電池中，實現(xiàn)光生電子-空穴對有效分離的關(guān)鍵在于？（）A.光照強(qiáng)度足夠大B.電極材料導(dǎo)電性好C.光伏材料具有合適的能級結(jié)構(gòu)（帶隙）D.電池界面接觸良好9.光電化學(xué)電池的量子效率（Φ）定義為？（）A.產(chǎn)生的光電流與入射光強(qiáng)度的比值B.轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與吸收的光子數(shù)的比值C.電池輸出功率與入射光功率的比值D.電池開路電壓與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的差值10.下列哪種材料通常用作太陽能電池的光陽極？（）A.導(dǎo)電聚合物B.硅（Si）C.氧化銦錫（ITO）D.聚乙炔二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.分子吸收紅外光后，其______能級躍遷到振動激發(fā)態(tài)。2.拉曼光譜中，頻率向長波方向移動的現(xiàn)象稱為______效應(yīng)。3.核磁共振譜中，δ值越大，表示該核所處的化學(xué)環(huán)境______。4.熒光量子產(chǎn)率是指______與______的比值。5.光電化學(xué)過程的核心是光能轉(zhuǎn)化為______能。6.光伏效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料在光照下產(chǎn)生______和______的過程。7.影響光電化學(xué)電池開路電壓的主要因素是半導(dǎo)體材料的______和______。8.提高光電化學(xué)轉(zhuǎn)換效率的途徑之一是優(yōu)化半導(dǎo)體的______和______。9.在光電催化反應(yīng)中，光催化劑不僅需要具備合適的______，還需要良好的______。10.分子光譜法中，根據(jù)分子吸收或發(fā)射光譜的______、______和______信息可以進(jìn)行定性和定量分析。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述紫外-可見吸收光譜產(chǎn)生的原因及其主要應(yīng)用。2.簡述拉曼散射與紅外吸收光譜的互補(bǔ)性。3.簡述影響熒光強(qiáng)度的因素。4.簡述光電化學(xué)電池的基本結(jié)構(gòu)及其各部分的功能。四、計算題（每小題10分，共20分）1.某有機(jī)分子在298K下，吸收波長為250nm（2.48×10?cm?1）的光時，摩爾吸光系數(shù)ε=1.2×103Lmol?1cm?1。計算該波長處該化合物的吸光度（A）為0.6時，溶液的濃度是多少？2.已知某光電化學(xué)電池由n型半導(dǎo)體PbS（能帶隙Eg=2.3eV）構(gòu)成，在單色光照射下，測得開路電壓Voc=0.25V。假設(shè)光生載流子全部分離，且費米能級處于帶隙中間。計算入射光子的能量是多少？該電池能將此光子能量轉(zhuǎn)化為多少電能（以電壓形式表示）？五、論述題（10分）結(jié)合分子光譜學(xué)的知識，論述如何利用光譜技術(shù)（如UV-Vis,IR,Fluorescence等）研究一個新型有機(jī)光電材料的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)及其在光電器件中的應(yīng)用潛力。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.A5.C6.B7.B8.C9.B10.B二、填空題1.振動2.斯托克斯3.越不均勻4.發(fā)出的熒光光子數(shù)；吸收的光子數(shù)5.化學(xué)6.電子；空穴7.能級差；費米能級8.能級結(jié)構(gòu)；表面性質(zhì)9.能帶隙；光吸收性能10.波長；強(qiáng)度；峰位三、簡答題1.解析思路：光譜產(chǎn)生源于外層電子吸收光子能量躍遷到較高能級。紫外-可見光對應(yīng)于分子中價電子（π→π*,n→π*,σ→σ*等）的躍遷。應(yīng)用：定性結(jié)構(gòu)分析（如共軛體系、發(fā)色團(tuán)），定量分析（如Beer-Lambert定律），研究分子間相互作用等。2.解析思路：紅外光譜對振動頻率有選擇性的吸收，覆蓋范圍廣，但受對稱性禁阻和水分干擾。拉曼光譜是對紅外吸收的補(bǔ)充，利用散射效應(yīng)，對水不敏感，可提供振動和轉(zhuǎn)動信息，但散射效率低。兩者提供互補(bǔ)的振動指紋信息。3.解析思路：影響熒光強(qiáng)度的因素包括：激發(fā)態(tài)分子與基態(tài)分子之間的系間竄越（通常通過重原子淬滅），分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移，熒光猝滅（碰撞猝滅、靜態(tài)猝滅），溶劑效應(yīng)，pH值，溫度等。4.解析思路：基本結(jié)構(gòu)包括：光陽極（吸收光，產(chǎn)生光生載流子）、光陰極（通常作為參比電極或產(chǎn)生反向電勢）、電解質(zhì)（傳輸離子）、對電極（進(jìn)行輔助電極反應(yīng)）、以及連接的外電路。功能：光陽極負(fù)責(zé)光吸收和電荷產(chǎn)生；電解質(zhì)傳輸電荷以維持電荷平衡；對電極完成電化學(xué)反應(yīng)；外電路連接光陽極和對電極，形成回路并可能輸出電流/電壓。四、計算題1.解析思路：應(yīng)用Beer-Lambert定律A=εbc。已知A=0.6,ε=1.2×103Lmol?1cm?1,c為待求濃度，b通常為1cm（如果題目未說明，可假設(shè)光程為1cm）。代入公式計算c=A/(εb)=0.6/(1.2×103×1)=0.5×10?3molL?1=0.5mmolL?1。2.解析思路：光子能量E=hν=hc/λ。已知Eg=2.3eV是光陽極的能帶隙，Voc=0.25V是開路電壓。在開路狀態(tài)下，Voc對應(yīng)于光生載流子產(chǎn)生的電勢壘，其值等于半導(dǎo)體的內(nèi)建電勢。因此，入射光子能量至少需要等于能帶隙加上開路電壓對應(yīng)的能量（以電子伏特計）。E_photon=Eg+Voc=2.3eV+0.25eV=2.55eV。電能轉(zhuǎn)化為電壓即為Voc，值為0.25V。五、論述題解析思路：論述需覆蓋光譜技術(shù)如何提供結(jié)構(gòu)信息（UV-Vis判斷共軛、環(huán)狀等結(jié)構(gòu)，IR確認(rèn)官能團(tuán)，NMR