2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——納米技術(shù)在應(yīng)用化學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后括號(hào)內(nèi)）1.下列關(guān)于納米材料“小尺寸效應(yīng)”的描述，錯(cuò)誤的是：A.納米粒子尺寸減小到納米量級(jí)時(shí)，其比表面積顯著增大B.納米粒子表面原子數(shù)占總原子數(shù)的比例急劇增加C.納米粒子內(nèi)部的量子力學(xué)校正效應(yīng)消失D.納米材料的宏觀物理性質(zhì)與其體塊材料顯著不同2.制備納米TiO?光催化劑，常采用的方法不包括：A.溶膠-凝膠法B.微波輻射法C.高溫固相法D.物理氣相沉積法3.下列哪種表征技術(shù)主要用來確定材料的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成？A.透射電子顯微鏡（TEM）B.掃描電子顯微鏡（SEM）C.X射線衍射（XRD）D.比表面積及孔徑分析儀（BET）4.碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，這主要?dú)w因于其：A.球狀碳原子結(jié)構(gòu)B.管狀碳原子骨架及sp2雜化軌道C.大量的表面缺陷D.易與金屬發(fā)生合金化5.在應(yīng)用化學(xué)中，利用納米材料的吸附性能進(jìn)行污染物去除，主要利用了其：A.量子尺寸效應(yīng)B.高比表面積和表面能C.磁性效應(yīng)D.光學(xué)特性6.下列應(yīng)用中，不屬于納米技術(shù)在催化領(lǐng)域貢獻(xiàn)的是：A.開發(fā)高效的多相催化劑，提高反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率B.制備納米催化劑載體，提高催化劑的分散度和穩(wěn)定性C.實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)的自動(dòng)化控制D.利用納米顆粒進(jìn)行催化過程的在線監(jiān)測7.量子點(diǎn)作為納米材料，其發(fā)光顏色主要取決于：A.納米點(diǎn)的尺寸B.納米點(diǎn)的形狀C.納米點(diǎn)的表面修飾D.納米點(diǎn)所處的環(huán)境溫度8.納米材料通常具有更高的表面能，這主要是因?yàn)椋篈.納米材料更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)B.納米材料表面原子處于受力不均衡狀態(tài)，具有更高的能量C.納米材料的密度比體塊材料小D.納米材料的熔點(diǎn)更低9.在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用納米技術(shù)進(jìn)行藥物遞送的主要優(yōu)勢包括：A.提高藥物的穩(wěn)定性B.實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送，提高療效并降低副作用C.降低藥物的溶解度D.簡化藥物的制備工藝10.納米技術(shù)的應(yīng)用可能帶來的潛在環(huán)境或健康風(fēng)險(xiǎn)主要涉及：A.納米材料的生物相容性B.納米材料的長期生態(tài)毒性C.納米材料的生產(chǎn)過程能耗D.納米材料的回收再利用難度二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題后橫線上）1.納米材料根據(jù)其空間維數(shù)，可分為______材料、______材料、______材料和______材料。2.納米顆粒的表面效應(yīng)是指納米顆粒具有______、______和______等表面特性。3.常用的納米材料制備方法包括______法、______法、______法和______法等。4.透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）都屬于______顯微鏡，它們利用______作為光源。5.納米技術(shù)在分離工程中的應(yīng)用可體現(xiàn)在制備具有______和______的分離材料。6.納米TiO?光催化劑在紫外光照射下能產(chǎn)生______和______，使其具有光催化活性。7.碳納米管可以分為單壁碳納米管（SWCNT）和______碳納米管（MWCNT）。8.納米傳感器的核心在于利用納米材料獨(dú)特的______或______對(duì)被測物質(zhì)進(jìn)行響應(yīng)。9.納米材料的穩(wěn)定性問題包括______穩(wěn)定性和______穩(wěn)定性。10.發(fā)展綠色納米技術(shù)需要關(guān)注納米材料的______、______和______等問題。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述納米材料的量子尺寸效應(yīng)及其對(duì)材料性能的影響。2.簡述利用納米材料改善傳統(tǒng)應(yīng)用化學(xué)催化劑性能的幾種主要途徑。3.簡述納米技術(shù)在環(huán)境污染物治理中的一種具體應(yīng)用實(shí)例及其原理。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述高比表面積這一納米材料特性在應(yīng)用化學(xué)多個(gè)領(lǐng)域（如催化、吸附、傳感）中的應(yīng)用優(yōu)勢和潛在挑戰(zhàn)。2.結(jié)合實(shí)例，論述納米技術(shù)在開發(fā)新型藥物遞送系統(tǒng)方面的應(yīng)用前景和需要克服的障礙。五、計(jì)算題/綜合應(yīng)用題（共15分）設(shè)計(jì)一個(gè)利用納米材料實(shí)現(xiàn)水中某重金屬離子（如Pb2?）高效去除的方案。請(qǐng)簡述所選擇的納米材料種類及其選擇理由，說明該材料去除Pb2?的潛在作用機(jī)制，并簡述該方案在實(shí)際應(yīng)用中可能需要考慮的關(guān)鍵因素。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.B6.C7.A8.B9.B10.B二、填空題1.零維，一維，二維，三維2.高表面能，小尺寸效應(yīng)，表面原子配位不全3.化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，溶膠-凝膠，水熱4.電子，電子束5.高比表面積，高孔體積6.光生空穴，光生電子7.多壁8.物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)9.物理化學(xué)，熱力學(xué)10.可控合成，環(huán)境友好，安全無毒三、簡答題1.解析思路：首先定義量子尺寸效應(yīng)（指當(dāng)粒子尺寸減小到納米量級(jí)，其能級(jí)從連續(xù)變?yōu)殡x散的現(xiàn)象）。然后闡述其影響：能級(jí)間距增大，導(dǎo)致材料的吸收光譜發(fā)生藍(lán)移（對(duì)于半導(dǎo)體），以及電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變（如超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度、磁矩等）。2.解析思路：從提高活性、選擇性和穩(wěn)定性三個(gè)維度展開。提高活性：利用納米小顆粒的高表面能提供更多活性位點(diǎn)；利用量子尺寸效應(yīng)或表面效應(yīng)調(diào)控催化劑電子結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)吸附和活化反應(yīng)物能力。提高選擇性：通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如納米管、納米籠）精確控制反應(yīng)空間和中間體。提高穩(wěn)定性：制備核殼結(jié)構(gòu)、摻雜、表面改性等手段，防止納米顆粒團(tuán)聚和燒結(jié)，增強(qiáng)抗中毒能力。3.解析思路：選擇一個(gè)具體實(shí)例，如利用納米零價(jià)鐵（nZVI）去除水中氯代有機(jī)物。原理：nZVI具有極高的還原活性，可以將有毒的氯代有機(jī)物中的氯原子還原，使其轉(zhuǎn)化為毒性較低或無毒的有機(jī)物；同時(shí)，nZVI也具有較大的比表面積，可以吸附部分污染物。需簡述其作為還原劑和吸附劑的雙重作用。四、論述題1.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)高比表面積的核心優(yōu)勢——增大物質(zhì)傳遞速率、增強(qiáng)反應(yīng)活性位點(diǎn)、提高吸附容量。分別結(jié)合催化（更多活性位點(diǎn)=更高催化速率）、吸附（更大容量=更高吸附效率）、傳感（增大接觸概率=更靈敏的響應(yīng)）進(jìn)行闡述。然后分析潛在挑戰(zhàn)：材料本身的穩(wěn)定性（易團(tuán)聚、易氧化）、大規(guī)模制備的成本和均勻性問題、納米顆粒的分離回收困難、以及可能帶來的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)（揚(yáng)塵、毒性等）。2.解析思路：開頭點(diǎn)明納米藥物遞送系統(tǒng)的目標(biāo)：提高藥物靶向性、控制釋放速率、保護(hù)藥物活性、降低副作用。結(jié)合實(shí)例說明：如利用納米脂質(zhì)體、聚合物膠束、無機(jī)納米粒（如Fe?O?,SiO?）等載體包裹藥物。論述其優(yōu)勢：如脂質(zhì)體可減少藥物代謝，聚合物膠束可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向，無機(jī)納米?？稍鰪?qiáng)成像和遞送。分析需要克服的障礙：如納米載體的生物相容性和長期安全性、精確的靶向控制技術(shù)、體內(nèi)過程的復(fù)雜性（如循環(huán)時(shí)間、代謝途徑）、規(guī)?；a(chǎn)和質(zhì)量控制等。五、計(jì)算題/綜合應(yīng)用題解析思路：1.選擇材料及理由：選擇納米氧化鋅（ZnO）或納米二氧化鈦（TiO?）作為吸附劑。理由：這兩種材料都具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較大的比表面積和合適的表面能，能夠有效吸附Pb2?離子。2.作用機(jī)制：闡述納米材料去除Pb2?的潛在機(jī)制。如納米ZnO/TiO?可以通過表面絡(luò)合作用（金屬離子與氧化物表面羥基或氧離子配位）吸附Pb2?；其高比表面積提供了大量的吸附位點(diǎn)；納米顆粒的表面電荷（如帶負(fù)電）也可以吸引Pb2?