2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子實驗與分析化學(xué)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.在進行滴定分析時，選擇指示劑的主要依據(jù)是（）。A.指示劑的顏色變化范圍B.指示劑的溶解度C.指示劑的穩(wěn)定性D.指示劑的摩爾質(zhì)量2.下列哪種方法屬于原子吸收光譜法的干擾類型？（）A.光散射干擾B.化學(xué)干擾C.背景吸收干擾D.放射性干擾3.在進行色譜分析時，提高柱效的主要途徑是（）。A.增加固定相的量B.降低流動相的流速C.提高柱溫D.使用更長的色譜柱4.下列哪種物質(zhì)可以作為分子印跡技術(shù)的模板分子？（）A.蛋白質(zhì)B.多糖C.小分子有機物D.合金5.紫外-可見分光光度法主要用于測定（）。A.無機離子B.有機官能團C.稀土元素D.放射性物質(zhì)6.在進行電化學(xué)分析時，下列哪種電極屬于工作電極？（）A.參比電極B.對電極C.玻璃電極D.工作電極7.下列哪種技術(shù)屬于表面增強光譜技術(shù)？（）A.核磁共振波譜法B.拉曼光譜法C.傅里葉變換紅外光譜法D.表面增強拉曼光譜法8.在進行實驗數(shù)據(jù)處理時，下列哪種方法屬于定量分析方法？（）A.因子分析B.主成分分析C.回歸分析D.聚類分析9.下列哪種儀器不屬于色譜儀的組成部分？（）A.進樣器B.檢測器C.分離柱D.質(zhì)譜儀10.分子印跡技術(shù)的主要優(yōu)點是（）。A.選擇性好B.成本低C.重現(xiàn)性好D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.滴定分析中，用于確定滴定終點的指示劑，其變色范圍一般應(yīng)在pH________之間。2.原子吸收光譜法中，原子吸收線的強度與原子蒸氣的________成正比。3.色譜分析中，分離效能的指標(biāo)是________。4.分子印跡技術(shù)中，印跡過程是在________溶劑中進行的。5.紫外-可見分光光度法是基于物質(zhì)對________的吸收來進行測定的。6.電化學(xué)分析中，電極電位的變化與溶液中________的活度（或濃度）有關(guān)。7.表面增強拉曼光譜法中，增強效應(yīng)主要來自于________。8.實驗數(shù)據(jù)處理中，常用的統(tǒng)計分析方法包括________、方差分析等。9.色譜分析中，分離的選擇性主要由________決定。10.分子實驗中，樣品的制備是保證實驗結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟之一。三、簡答題（每小題5分，共20分。請將答案寫在答題紙上。）1.簡述化學(xué)干擾在原子吸收光譜分析中的產(chǎn)生原因及其消除方法。2.簡述分子印跡技術(shù)的基本原理及其應(yīng)用領(lǐng)域。3.簡述紫外-可見分光光度法測定物質(zhì)濃度的基本原理。4.簡述電化學(xué)分析法的分類及其特點。四、計算題（每小題10分，共20分。請將答案寫在答題紙上，并寫出計算過程。）1.某樣品含未知濃度的某物質(zhì)，取10.00mL該樣品溶液，用0.1000mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL。計算該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（假設(shè)該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為60.00g/mol，且僅與NaOH發(fā)生反應(yīng)）2.某混合物由兩種組分A和B組成，它們的吸收光譜互不重疊。在波長λ?處，組分A的摩爾吸光系數(shù)為ε?，組分B的摩爾吸光系數(shù)為ε?。取一定量的混合物溶液，在波長λ?處測得吸光度為A?。計算組分A和B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（假設(shè)溶液濃度較低，符合比耳定律）五、實驗設(shè)計題（10分。請將答案寫在答題紙上。）設(shè)計一個實驗方案，用于分離和鑒定某混合物中的兩種有機化合物X和Y。請說明實驗原理、所用儀器、試劑、實驗步驟以及預(yù)期結(jié)果。試卷答案一、選擇題1.A*解析：指示劑的選擇必須使其變色點的pH范圍與滴定突躍范圍相吻合，一般應(yīng)在pH6-10之間。2.B*解析：化學(xué)干擾是指待測原子與干擾原子在高溫火焰中形成的穩(wěn)定化合物，導(dǎo)致測量吸收值降低。光散射和背景吸收是物理干擾，放射性干擾與原子吸收光譜法無關(guān)。3.B*解析：降低流動相流速可以增加傳質(zhì)效率，減少譜帶展寬，從而提高柱效。4.C*解析：分子印跡技術(shù)是以目標(biāo)分子為模板，通過印跡過程在載體上形成具有特定識別位點的空腔結(jié)構(gòu)，該空腔結(jié)構(gòu)的大小和形狀與模板分子相匹配。小分子有機物可以作為模板分子。5.B*解析：紫外-可見分光光度法主要用于測定具有共軛體系或含有發(fā)色基團的有機物，以及某些無機離子的顏色溶液。6.D*解析：工作電極是直接與被測物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的電極。參比電極提供電位參考，對電極參與電子轉(zhuǎn)移但不直接測定目標(biāo)物，玻璃電極是特定類型的指示電極。7.D*解析：表面增強拉曼光譜法（SERS）是利用貴金屬納米結(jié)構(gòu)表面等增強效應(yīng)來放大拉曼信號的技術(shù)。其他選項均為常規(guī)光譜分析技術(shù)。8.C*解析：回歸分析是建立自變量和因變量之間函數(shù)關(guān)系的一種定量分析方法。因子分析、主成分分析和聚類分析主要用于數(shù)據(jù)降維或分類。9.D*解析：質(zhì)譜儀主要用于測定分子量和結(jié)構(gòu)信息，不屬于色譜儀的常規(guī)組成部分，雖然可以與色譜聯(lián)用。10.D*解析：分子印跡技術(shù)具有高選擇性、高特異性和可重復(fù)使用等優(yōu)點，但成本較高，重現(xiàn)性受多種因素影響，并非絕對理想。二、填空題1.6-10*解析：指示劑變色范圍必須與滴定突躍范圍匹配，強酸強堿滴定突躍范圍大致在pH4-10，選擇合適的指示劑才能準(zhǔn)確判斷終點。2.濃度*解析：根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度A=εbc，其中ε為摩爾吸光系數(shù)，b為光程，c為物質(zhì)濃度。在相同條件下，吸光度與原子蒸氣濃度成正比。3.分離因子*解析：分離因子α=(tr?/tr?)，表征了兩種組分在色譜柱上的分離程度，α值越大，分離越好。4.溶劑*解析：印跡過程需要在含有模板分子的溶劑中進行，使模板分子與功能單體、交聯(lián)劑等相互作用，形成印跡位點。5.紫外-可見光*解析：紫外-可見分光光度法是基于物質(zhì)對波長范圍為200-800nm的紫外-可見光的吸收特性進行定性和定量分析的方法。6.電活性物質(zhì)*解析：根據(jù)能斯特方程，電極電位與電活性物質(zhì)的活度（濃度）呈對數(shù)關(guān)系。7.貴金屬納米結(jié)構(gòu)表面的等離子體共振效應(yīng)*解析：SERS效應(yīng)主要源于金屬納米結(jié)構(gòu)表面形成的局域表面等離子體激元（LSPR）與分子振動的共振耦合，導(dǎo)致拉曼信號得到顯著增強。8.描述統(tǒng)計*解析：描述統(tǒng)計方法用于總結(jié)和展示數(shù)據(jù)特征，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等。方差分析是推斷統(tǒng)計方法。9.固定相對流動相對流比（K值或分離因子）*解析：分離的選擇性由固定相和流動相的性質(zhì)以及它們之間的相互作用決定，常用分離因子α來衡量。10.標(biāo)準(zhǔn)化三、簡答題1.化學(xué)干擾是指待測原子與火焰中存在的其他元素（干擾原子）發(fā)生化學(xué)作用，生成穩(wěn)定化合物，導(dǎo)致基態(tài)原子減少，吸收值降低，從而造成測量結(jié)果偏低。消除方法包括：加入釋放劑（如鑭鹽，將干擾原子釋放出來）；加入抑制劑（如磷酸鹽，抑制生成穩(wěn)定化合物）；改進火焰條件（如使用氧化鋯空管，提高溫度）；使用有機溶劑（如甘油，降低干擾）。選擇合適的分析線也可以避免某些化學(xué)干擾。2.分子印跡技術(shù)的基本原理是模擬生物酶或抗體識別底物的過程，利用模板分子、功能單體和交聯(lián)劑在溶劑中聚合，形成具有特定識別位點的聚合物網(wǎng)絡(luò)。聚合物固化后，模板分子被移除，留下空腔結(jié)構(gòu)。該空腔結(jié)構(gòu)的大小、形狀和化學(xué)環(huán)境與模板分子高度相似，因此對模板分子或結(jié)構(gòu)類似物具有高度的選擇性和特異性識別能力。分子印跡技術(shù)廣泛應(yīng)用于制備仿生傳感器、固相萃取材料、催化劑、藥物控釋載體等領(lǐng)域。3.紫外-可見分光光度法是基于物質(zhì)對紫外光（波長200-400nm）和可見光（波長400-800nm）具有選擇性吸收的特性進行定量分析的方法。當(dāng)一束單色光通過待測物質(zhì)溶液時，溶液中的吸光物質(zhì)會吸收部分光能，剩余的光能透射過去。根據(jù)朗伯-比爾定律（A=εbc），溶液的吸光度（A）與溶液的濃度（c）和光程長度（b）成正比，而與摩爾吸光系數(shù)（ε）成正比。通過測定溶液的吸光度，并已知摩爾吸光系數(shù)和光程，可以計算出溶液中待測物質(zhì)的濃度。4.電化學(xué)分析法是基于測量電化學(xué)信號的變化來進行物質(zhì)分析的方法。主要分類包括：伏安分析法（如極譜法、伏安法），通過測量電流隨電位變化的曲線來進行分析；電位分析法（如離子選擇性電極法），通過測量電極電位的變化來進行分析；電導(dǎo)分析法，通過測量溶液電導(dǎo)的變化來進行分析；電化學(xué)阻抗譜法，通過測量交流電信號下的阻抗來進行分析。電化學(xué)分析法的優(yōu)點是靈敏度高、選擇性好、分析速度快、儀器相對簡單、可進行在線監(jiān)測等。四、計算題1.解：設(shè)該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w。n(NaOH)=c(NaOH)×V(NaOH)=0.1000mol/L×20.00mL/1000mL/L=0.002000mol根據(jù)反應(yīng)方程式，n(物質(zhì))=n(NaOH)m(物質(zhì))=n(物質(zhì))×M(物質(zhì))=0.002000mol×60.00g/mol=0.1200gw=m(物質(zhì))/m(樣品)=0.1200g/(10.00mL×1.00g/mL)=0.1200g/10.00g=0.01200=12.00%答：該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.00%。2.解：設(shè)組分A和B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為w_A和w_B，其質(zhì)量分別為m_A和m_B。A?=ε?c_Ab+ε?c_Bb=ε?(w_A/M_A)b+ε?(w_B/M_B)b由于在相同條件下測得吸光度A?，說明光程b相同，且溶液濃度較低，符合比耳定律。設(shè)混合物溶液的密度為ρ，取樣品體積為V，則m_A=w_A×(ρV),m_B=w_B×(ρV)。c_A=m_A/(M_A×V)=w_Aρ/M_A，c_B=m_B/(M_B×V)=w_Bρ/M_B。A?=ε?(w_Aρ/M_A)b+ε?(w_Bρ/M_B)bA?=ρb/(M_AM_Bρ)[ε?M_Bw_A+ε?M_Aw_B]A?=(b/(M_AM_B))[ε?M_Bw_A+ε?M_Aw_B]由于A?、ε?、ε?、b、M_A、M_B均為常數(shù)，令K=b/(M_AM_B)[ε?M_B+ε?M_A]，則A?=K[ε?M_Bw_A+ε?M_Aw_B]A?=K(ε?M_Bw_A+ε?M_Aw_B)A?/K=ε?M_Bw_A+ε?M_Aw_Bw_A=(A?/K-ε?M_Aw_B)/ε?M_B由于w_A+w_B=1，即w_B=1-w_A代入上式：w_A=(A?/K-ε?M_A(1-w_A))/ε?M_Bw_A=(A?/K-ε?M_A+ε?M_Aw_A)/ε?M_Bw_A(1-ε?M_A/ε?M_B)=(A?/K-ε?M_A)w_A=(A?/K-ε?M_A)/(1-ε?M_A/ε?M_B)同理，可以推導(dǎo)出w_B的表達式：w_B=(A?/K-ε?M_B)/(1-ε?M_B/ε?M_A)答：組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w_A=(A?/K-ε?M_A)/(1-ε?M_A/ε?M_B)，組分B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w_B=(A?/K-ε?M_B)/(1-ε?M_B/ε?M_A)。（其中K=b/(M_AM_B)[ε?M_B+ε?M_A]）五、實驗設(shè)計題設(shè)計一：采用柱色譜法分離。實驗原理：利用組分X和Y在固定相上的吸附能力或分配系數(shù)的差異，通過流動相的洗脫，實現(xiàn)分離。儀器：色譜柱（如硅膠柱）、燒杯、玻璃棒、滴液漏斗、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀等。試劑：合適的溶劑系統(tǒng)（如石油醚/乙酸乙酯混合溶劑）、硅膠、活性炭（可選）。實驗步驟：1.準(zhǔn)備色譜柱：將硅膠裝填入色譜柱中，刮平柱頂，用洗脫劑潤洗。2.樣品上樣：將混合物溶解在少量有機溶劑中，緩慢加入色譜柱頂端，避免樣品沖破硅膠層。3.洗脫：選擇合適的溶劑系統(tǒng)，從柱頂緩慢滴加，使組分按極性大小先后流出。4.收集餾分：根據(jù)組分在柱上的移動速度，分段收集洗脫液。每個餾分用少量脫脂棉過濾，除去硅膠等固體雜質(zhì)。5.定性鑒定：采用薄層色譜法（TLC）或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）等方法對收集到的餾分進行定性鑒定。6.提純（可選）：對目標(biāo)餾分進行重結(jié)晶或柱色譜進一步純化。預(yù)期結(jié)果：組分X和Y因在固定相上的相互作用力不同，會