2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——拉曼光譜在化學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填入括號內(nèi)）1.拉曼散射光與入射光頻率不同的根本原因是分子發(fā)生了（）。A.彈性散射B.非彈性散射C.傅里葉變換D.吸收2.在拉曼光譜中，頻率低于入射光頻率的散射光稱為（）。A.反斯托克斯線B.斯托克斯線C.傅里葉變換紅外光D.Raman散光3.與紅外吸收光譜相比，拉曼光譜的主要優(yōu)勢之一是對（）樣品的適用性更好。A.含有大量對稱振動B.含有大量水分C.不透明固體D.易燃易揮發(fā)4.下列哪種分子振動模式理論上不會產(chǎn)生拉曼散射信號？（）A.非對稱伸縮振動B.對稱伸縮振動C.彎曲振動D.任何振動5.拉曼光譜中，峰位由分子的（）決定。A.熒光強(qiáng)度B.振動頻率C.質(zhì)量數(shù)D.溶劑效應(yīng)6.在拉曼光譜儀中，用于從散射光中分離出特定波長拉曼光譜線的部件是（）。A.光源B.單色器C.探測器D.透鏡組7.與氬離子激光器相比，半導(dǎo)體激光器作為拉曼光譜光源的主要優(yōu)點是（）。A.輸出功率更高B.波長范圍更寬C.體積更小，便攜性好D.發(fā)散角更小8.拉曼光譜中，峰強(qiáng)度主要與分子的（）有關(guān)。A.振動頻率B.振動模式對稱性C.基頻振動D.倍頻振動9.為了克服拉曼光譜信號通常很弱的缺點，可以采用（）技術(shù)顯著增強(qiáng)拉曼信號。A.傅里葉變換B.拉曼和紅外聯(lián)用C.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）D.增加光源功率10.下列哪個現(xiàn)象是拉曼光譜與傅里葉變換紅外光譜都能觀察到，但原理不同的信號？（）A.熒光B.峰寬C.基線D.倍頻峰二、填空題（請將答案填入橫線上）1.拉曼光譜是由于分子在入射光的照射下發(fā)生______散射而產(chǎn)生的。2.拉曼光譜中，頻率低于入射光頻率的譜線稱為______線，頻率高于入射光頻率的譜線稱為______線。3.拉曼光譜主要用于研究分子的______和______振動。4.拉曼光譜儀器中的探測器常用的有光電二極管、______和______等類型。5.在拉曼光譜數(shù)據(jù)分析中，常需要對光譜進(jìn)行______處理以消除背景干擾。6.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）利用______表面來極大地增強(qiáng)拉曼信號。7.拉曼光譜可以用于區(qū)分______和______兩種化學(xué)鍵。8.拉曼光譜在材料科學(xué)中可用于表征______、______和______等。9.拉曼光譜在生命科學(xué)領(lǐng)域可用于分析______、______等生物大分子。10.拉曼光譜技術(shù)的一個主要局限性是易受到______信號的干擾。三、簡答題1.簡述拉曼散射與瑞利散射的主要區(qū)別。2.解釋什么是斯托克斯線和反斯托克斯線，并簡述它們的產(chǎn)生原因和相對強(qiáng)度關(guān)系。3.簡述選擇拉曼光譜光源時需要考慮的主要因素。4.簡述拉曼光譜數(shù)據(jù)中基線校正的必要性和常用方法。5.拉曼光譜技術(shù)在分析化學(xué)中有哪些主要應(yīng)用？請列舉至少三個不同領(lǐng)域。四、光譜解析題已知某有機(jī)化合物樣品的拉曼光譜如下圖所示（此處僅為示例描述，非真實光譜）：*在約1450cm?1處有一強(qiáng)峰。*在約1375cm?1處有一中等強(qiáng)度峰。*在約1050cm?1處有一中等強(qiáng)度峰。*在約900cm?1處有一弱峰。請根據(jù)典型的官能團(tuán)拉曼特征頻率，指出該光譜中存在的可能化學(xué)鍵或官能團(tuán)，并簡要說明。五、討論與分析題1.拉曼光譜技術(shù)相較于紅外吸收光譜技術(shù)有哪些獨特的優(yōu)勢和局限性？在實際應(yīng)用中應(yīng)如何選擇？2.闡述表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）的基本原理及其在化學(xué)分析中可能的應(yīng)用前景。你認(rèn)為SERS技術(shù)的發(fā)展面臨哪些主要挑戰(zhàn)？試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.B6.B7.C8.B9.C10.B二、填空題1.非彈性2.斯托克斯，反斯托克斯3.伸縮，彎曲4.CCD，CMOS5.基線6.金屬7.共價，離子8.高分子，無機(jī)晶體，納米材料9.蛋白質(zhì)，核酸10.熒光三、簡答題1.解析思路：拉曼散射是分子振動/轉(zhuǎn)動能級間的非彈性散射，導(dǎo)致散射光頻率發(fā)生變化（產(chǎn)生斯托克斯線和反斯托克斯線）；瑞利散射是分子無振動/轉(zhuǎn)動能級變化的彈性散射，散射光頻率與入射光頻率相同。這是兩者最根本的區(qū)別。此外，瑞利散射強(qiáng)度遠(yuǎn)大于拉曼散射。2.解析思路：斯托克斯線頻率低于入射光，反斯托克斯線頻率高于入射光。產(chǎn)生原因：分子在吸收一個光子后從低振動能級躍遷到高振動能級（對應(yīng)斯托克斯線），或分子先發(fā)射一個光子再散射（對應(yīng)反斯托克斯線）。反斯托克斯線強(qiáng)度通常比斯托克斯線弱，因為低振動能級的粒子數(shù)遠(yuǎn)多于高振動能級的粒子數(shù)（玻爾茲曼分布）。3.解析思路：主要考慮因素包括：波長（與樣品相互作用性質(zhì)、儀器色散參數(shù)、樣品透光性相關(guān)，常用可見光區(qū)，如514.5nm,632.8nm,785nm,830nm等）；功率（影響信號強(qiáng)度和可能的熱效應(yīng)）；穩(wěn)定性（影響光譜質(zhì)量和定量分析）；相干性（影響分辨率和SERS效果）。4.解析思路：基線校正是必要的，因為樣品本身或儀器因素可能導(dǎo)致光譜基線偏離零點，影響峰位準(zhǔn)確判斷和峰高定量。常用方法包括多項式擬合、直線擬合等。目標(biāo)是去除這些系統(tǒng)偏差，使譜圖更清晰，數(shù)據(jù)更可靠。5.解析思路：應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。分析化學(xué)領(lǐng)域主要包括：①物質(zhì)定性鑒別（利用特征峰）；②混合物分析（峰重疊問題）；③過程分析監(jiān)測（在線、實時）；④環(huán)境監(jiān)測（水體、土壤中污染物）；⑤微區(qū)分析（表面、薄層）；⑥原位分析（反應(yīng)過程中）；⑦法醫(yī)鑒定等。四、光譜解析題解析思路：結(jié)合典型的有機(jī)官能團(tuán)拉曼光譜特征頻率進(jìn)行歸屬。*1450cm?1附近的強(qiáng)峰：通常歸因于飽和碳鏈的彎曲振動（CH?變形）。*1375cm?1附近的峰：通常歸因于甲基（CH?）的彎曲振動或亞甲基（CH?）的剪式振動。*1050cm?1附近的峰：可能歸因于C-O伸縮振動（如醇、醚、酯）、C-H面外彎曲（如烯烴）或C-N伸縮振動。*900cm?1附近的弱峰：常歸因于C-H面內(nèi)彎曲振動（如亞甲基的扭曲振動）或C-C骨架振動。結(jié)論示例：該光譜可能包含飽和烷烴結(jié)構(gòu)（如甲基、亞甲基），并可能存在含有C-O鍵或C-N鍵的官能團(tuán)。具體結(jié)構(gòu)需結(jié)合其他信息判斷。五、討論與分析題1.解析思路：拉曼光譜的優(yōu)勢：①對水透明；②對稱振動無信號，可識別對稱性強(qiáng)的分子或區(qū)分對稱和非對稱振動；③探測器可選用耐腐蝕材料。局限性：①信號通常比紅外弱（約10?倍）；②易受熒光干擾（尤其對有色樣品）；③儀器相對較貴。選擇依據(jù)：需根據(jù)樣品性質(zhì)（是否含水、顏色、對稱性）、分析目標(biāo)（定性/定量、實時監(jiān)測）和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮。對水敏感、對稱峰重要或需要快速檢測時，可能優(yōu)先選拉曼；對紅外吸收好的樣品或需要高靈敏度時，可能優(yōu)先選紅外。2.解析思路：SERS原理：利用粗糙的金屬表面（如Au,Ag）提供的“局域