2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程的實(shí)驗(yàn)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在進(jìn)行有機(jī)合成反應(yīng)時(shí)，選擇合適的溶劑對(duì)于反應(yīng)的（）至關(guān)重要。A.速率B.選擇性C.產(chǎn)率D.以上都是2.下列哪種光譜方法主要用于確定有機(jī)物分子中原子間的化學(xué)鍵類型和分子構(gòu)型？A.紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)B.核磁共振波譜(NMR)C.傅里葉變換紅外光譜(FTIR)D.熒光光譜3.X射線衍射(XRD)技術(shù)在材料科學(xué)中主要應(yīng)用在于？A.測(cè)定材料的熔點(diǎn)B.分析材料的表面化學(xué)狀態(tài)C.測(cè)定材料的晶體結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸D.測(cè)定材料的密度4.在進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常需要緩慢降低溶液的（）來(lái)促使晶體生長(zhǎng)。A.pH值B.滲透壓C.溫度D.蛋白質(zhì)濃度5.“綠色化學(xué)”原則在分子合成實(shí)驗(yàn)中的核心目標(biāo)之一是？A.提高產(chǎn)率B.使用昂貴的試劑C.減少對(duì)環(huán)境和人體的危害D.縮短反應(yīng)時(shí)間6.點(diǎn)擊化學(xué)(ClickChemistry)技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于？A.反應(yīng)條件溫和B.產(chǎn)物具有高官能團(tuán)兼容性C.原子經(jīng)濟(jì)性高D.以上都是7.在設(shè)計(jì)一個(gè)研究分子間相互作用的實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇（）作為探針?lè)肿邮浅Ｒ?jiàn)的策略。A.某種熒光染料B.某種酶C.某種納米粒子D.以上都是8.分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬中，選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)主要考慮因素是？A.計(jì)算機(jī)的內(nèi)存大小B.模擬的系統(tǒng)規(guī)模C.所要模擬的物理過(guò)程的時(shí)間尺度D.模擬軟件的版本9.對(duì)一組實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析時(shí)，衡量回歸效果好壞的重要指標(biāo)是？A.樣本數(shù)量B.相關(guān)系數(shù)(R2)C.標(biāo)準(zhǔn)偏差D.回歸系數(shù)10.在生物分子實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行核酸操作時(shí)，通常需要在（）條件下進(jìn)行，以防止核酸酶的降解。A.高溫B.高壓C.無(wú)菌D.無(wú)酶(無(wú)核酸酶)二、填空題1.分子印跡技術(shù)是一種利用__________作為模板，通過(guò)交聯(lián)劑將模板分子包埋在聚合物網(wǎng)絡(luò)中，去除模板后形成具有特定識(shí)別位點(diǎn)的空腔結(jié)構(gòu)的方法。2.在使用透射電子顯微鏡(TEM)觀察樣品時(shí)，需要將樣品制成__________才能放入顯微鏡樣品室中進(jìn)行觀察。3.在進(jìn)行核磁共振(NMR)實(shí)驗(yàn)時(shí)，化學(xué)位移(δ)的單位通常是以__________為參照標(biāo)準(zhǔn)的。4.為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須嚴(yán)格遵守__________。5.傅里葉變換紅外光譜(FTIR)中，官能團(tuán)的特征吸收峰通常出現(xiàn)在__________波數(shù)范圍。6.在設(shè)計(jì)和優(yōu)化一個(gè)合成路線時(shí)，除了考慮產(chǎn)率和選擇性，還需要考慮反應(yīng)的__________和__________。7.分子模擬計(jì)算中，力場(chǎng)的作用是描述分子體系中原子間的相互作用力。8.在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，除了計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，還需要考慮數(shù)據(jù)的__________和__________。9.對(duì)于需要精確控制反應(yīng)條件的實(shí)驗(yàn)，如酶催化反應(yīng)，通常采用__________進(jìn)行反應(yīng)。10.實(shí)驗(yàn)室中廢棄的有機(jī)溶劑通常需要分類收集并進(jìn)行__________處理后才能排放。三、名詞解釋1.自組裝(Self-Assembly)2.分子識(shí)別(MolecularRecognition)3.綠色溶劑(GreenSolvent)4.相對(duì)分子質(zhì)量(RelativeMolecularMass)5.核磁共振波譜(NMRSpectroscopy)四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述高效液相色譜(HPLC)技術(shù)的基本原理及其在分離純化化合物中的應(yīng)用。2.列舉至少三種常用的分子模擬方法，并簡(jiǎn)述它們各自主要解決的科學(xué)問(wèn)題。3.為什么在生物大分子的實(shí)驗(yàn)研究中，緩沖溶液的選擇非常重要？4.簡(jiǎn)述在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)習(xí)的重要性。五、論述題1.論述選擇合適的表征技術(shù)對(duì)研究分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要性，并舉例說(shuō)明。2.結(jié)合一個(gè)具體的分子合成或材料制備實(shí)例，論述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中控制變量和優(yōu)化條件的必要性。---試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.C5.C6.D7.D8.C9.B10.D二、填空題1.特定分子2.薄片或薄膜3.四甲基硅烷(TMS)4.標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(SOP)/實(shí)驗(yàn)規(guī)范5.4000-400cm?16.安全性；經(jīng)濟(jì)性7.靜電力/化學(xué)鍵/范德華力(任答其一即可)8.異常值/誤差來(lái)源9.溫度控制反應(yīng)釜/恒溫設(shè)備10.燃燒/水解/去除三、名詞解釋1.自組裝：指分子或超分子通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用，自發(fā)地排列成有序或無(wú)序結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)過(guò)程。2.分子識(shí)別：指一個(gè)分子（識(shí)別體）與另一分子（識(shí)別物）通過(guò)特定的非共價(jià)鍵相互作用，選擇性地結(jié)合形成復(fù)合物的過(guò)程。3.綠色溶劑：指對(duì)環(huán)境和人體毒性小、可再生、易降解、反應(yīng)條件溫和的溶劑，如水、超臨界流體、離子液體等。4.相對(duì)分子質(zhì)量：指一個(gè)分子的質(zhì)量與碳-12原子質(zhì)量的1/12之比的無(wú)量綱數(shù)值，近似等于分子中各原子原子量之和。5.核磁共振波譜：利用原子核在強(qiáng)磁場(chǎng)中的核自旋特性，通過(guò)射頻脈沖激發(fā)和檢測(cè)共振信號(hào)，從而獲得分子結(jié)構(gòu)信息的一種波譜技術(shù)。四、簡(jiǎn)答題1.HPLC的基本原理是利用固定相和流動(dòng)相之間的相互作用，當(dāng)混合物組分隨流動(dòng)相通過(guò)色譜柱時(shí)，由于各組分與固定相的作用力強(qiáng)弱不同，導(dǎo)致它們?cè)谥鶅?nèi)的保留時(shí)間不同，從而實(shí)現(xiàn)分離。在分離純化中，通過(guò)選擇合適的固定相和流動(dòng)相體系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)化合物與其他雜質(zhì)的有效分離，并可通過(guò)檢測(cè)器檢測(cè)流出組分，進(jìn)行定性和定量分析。2.常用的分子模擬方法包括分子動(dòng)力學(xué)(MD)、蒙特卡洛(MC)、密度泛函理論(DFT)計(jì)算等。分子動(dòng)力學(xué)主要用于模擬原子/分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，研究體系的動(dòng)態(tài)行為、熱力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征；蒙特卡洛方法主要用于模擬具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的系統(tǒng)，如晶格結(jié)構(gòu)、相變過(guò)程等；密度泛函理論是一種基于電子密度函數(shù)的量子力學(xué)計(jì)算方法，主要用于計(jì)算分子的結(jié)構(gòu)、能量、電子性質(zhì)等。這些方法可解決分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、反應(yīng)機(jī)理研究、材料性能預(yù)測(cè)、分子間相互作用分析等科學(xué)問(wèn)題。3.生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸）的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)其理化性質(zhì)和生物學(xué)活性至關(guān)重要，而這些性質(zhì)和活性又受到溶液環(huán)境（pH、離子強(qiáng)度、溫度、溶劑性質(zhì)等）的強(qiáng)烈影響。緩沖溶液能夠穩(wěn)定溶液的pH值，為生物大分子提供適宜的微環(huán)境，維持其正確的構(gòu)象和活性。同時(shí)，緩沖離子還能影響生物大分子的溶解度、穩(wěn)定性以及與其他分子的相互作用，因此選擇合適的緩沖溶液對(duì)于保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。4.實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)有助于學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解?shí)驗(yàn)原理、熟悉實(shí)驗(yàn)步驟和操作要求，預(yù)見(jiàn)實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問(wèn)題及解決方案。這能提高實(shí)驗(yàn)效率，減少操作失誤，確保實(shí)驗(yàn)安全，并使學(xué)生能夠更主動(dòng)、更深入地參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而不是僅僅機(jī)械地執(zhí)行指令，從而更好地鞏固理論知識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)。五、論述題1.選擇合適的表征技術(shù)對(duì)于研究分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系至關(guān)重要，因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)（如空間構(gòu)型、官能團(tuán)種類與排布、結(jié)晶狀態(tài)等）直接決定了分子的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能（如光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)、催化活性、藥物靶點(diǎn)結(jié)合能力等）。合適的表征技術(shù)能夠提供關(guān)于分子結(jié)構(gòu)的信息，從而建立結(jié)構(gòu)與性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，利用X射線衍射(XRD)可以確定分子的晶體結(jié)構(gòu)，解釋其堆積方式和晶格參數(shù)，這與材料的熔點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)相關(guān)；利用核磁共振(NMR)可以確定分子的原子連接方式和化學(xué)環(huán)境，解釋其構(gòu)象、官能團(tuán)狀態(tài)，這與分子的溶解度、反應(yīng)活性等化學(xué)性質(zhì)相關(guān)；利用紅外光譜(IR)可以鑒定分子的官能團(tuán)，解釋其化學(xué)鍵合特性，這與分子的酸堿性、反應(yīng)位點(diǎn)等化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。通過(guò)綜合運(yùn)用多種表征技術(shù)，可以全面解析分子結(jié)構(gòu)，并深入理解其結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，為分子的設(shè)計(jì)、合成和性能優(yōu)化提供理論依據(jù)。例如，研究聚合物結(jié)構(gòu)（鏈長(zhǎng)、支化度、結(jié)晶度）與其力學(xué)性能（強(qiáng)度、韌性）的關(guān)系，就需要結(jié)合凝膠滲透色譜(GPC)、紅外光譜、XRD、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析等多種表征手段。2.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，控制變量和優(yōu)化條件是確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵。控制變量是指在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，除了要研究的自變量（獨(dú)立因素）外，其他可能影響因變量（依賴因素/結(jié)果）的因素都應(yīng)保持不變或嚴(yán)格控制。這是為了確保觀察到的因變量的變化確實(shí)是由自變量的變化引起的，而不是由其他干擾因素造成的。例如，在研究不同催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須控制反應(yīng)物濃度、溫度、壓力、溶劑等條件完全一致，才能公平地比較不同催化劑的催化效率。優(yōu)化條件則是指在確定了實(shí)驗(yàn)因素和水平后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算方法，尋找能夠使實(shí)驗(yàn)結(jié)果最優(yōu)（如產(chǎn)率最高、選擇性最好、時(shí)間最短、能耗最低等）的因素水平組合。例如，在合成目標(biāo)產(chǎn)物時(shí)，需要通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)或正交實(shí)驗(yàn)等方法，系統(tǒng)地考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、反應(yīng)物配比等條件對(duì)產(chǎn)率的影響，并找到最佳的反應(yīng)條件組合。通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜刂?/p>