2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程的分子材料設(shè)計(jì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題意。）1.下列哪個(gè)概念最準(zhǔn)確地描述了分子材料設(shè)計(jì)的核心思想？A.通過(guò)改變材料的宏觀形態(tài)來(lái)調(diào)控其性能B.利用先進(jìn)的制備技術(shù)合成新型材料C.基于對(duì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的理解，進(jìn)行有目的的材料設(shè)計(jì)D.依賴于偶然的發(fā)現(xiàn)和試錯(cuò)法來(lái)獲得性能優(yōu)異的材料2.在分子材料設(shè)計(jì)中，以下哪種方法屬于“自上而下”的策略？A.設(shè)計(jì)并合成具有特定功能的分子，然后通過(guò)自組裝形成材料B.從塊狀固體材料出發(fā)，通過(guò)刻蝕、沉積等手段制備納米結(jié)構(gòu)C.利用分子模擬軟件預(yù)測(cè)分子的穩(wěn)定性和性能，然后進(jìn)行合成D.通過(guò)化學(xué)修飾改變現(xiàn)有分子的結(jié)構(gòu)，以改善其材料性能3.下列哪個(gè)分子性質(zhì)與材料的力學(xué)性能密切相關(guān)？A.分子量B.分子間作用力C.光吸收系數(shù)D.電導(dǎo)率4.量子化學(xué)計(jì)算在分子材料設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用于什么方面？A.模擬材料的力學(xué)行為B.預(yù)測(cè)分子的電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)C.控制材料的生長(zhǎng)過(guò)程D.表征材料的微觀結(jié)構(gòu)5.以下哪種技術(shù)常用于表征聚合物的分子量和分子量分布？A.核磁共振波譜法B.紫外-可見(jiàn)分光光度法C.凝膠滲透色譜法D.傅里葉變換紅外光譜法6.金屬有機(jī)框架（MOFs）材料的設(shè)計(jì)主要關(guān)注以下哪個(gè)方面？A.金屬離子的種類和配位環(huán)境B.有機(jī)配體的結(jié)構(gòu)和連接方式C.晶體的堆積結(jié)構(gòu)D.材料的表面形貌7.有機(jī)半導(dǎo)體材料在光電器件中的應(yīng)用主要利用了其什么性質(zhì)？A.高導(dǎo)熱性B.高密度C.光電轉(zhuǎn)換能力D.機(jī)械強(qiáng)度8.分子材料的合成方法選擇主要考慮以下哪個(gè)因素？A.材料的成本B.合成產(chǎn)率C.材料的性能D.以上所有因素9.以下哪種技術(shù)可以用于表征納米材料的形貌和尺寸？A.X射線衍射B.透射電子顯微鏡C.拉曼光譜D.熱重分析10.分子材料在能源領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，以下哪個(gè)例子體現(xiàn)了其應(yīng)用？A.制造高強(qiáng)度合金B(yǎng).開(kāi)發(fā)新型藥物C.設(shè)計(jì)高效太陽(yáng)能電池D.制造新型催化劑二、填空題（每空2分，共20分。）1.分子材料設(shè)計(jì)的基本原理是__________________________。2.分子模擬軟件可以幫助我們預(yù)測(cè)分子的__________________________和__________________________。3.有機(jī)合成是分子材料設(shè)計(jì)的重要工具，常用的合成方法包括__________________________、__________________________和__________________________。4.光譜學(xué)是表征分子材料結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)，常用的光譜方法包括__________________________、__________________________和__________________________。5.分子材料的性能與其__________________________密切相關(guān)。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述“自下而上”和“自上而下”兩種分子材料設(shè)計(jì)策略的區(qū)別。2.解釋分子間作用力對(duì)材料宏觀性質(zhì)的影響。3.簡(jiǎn)述分子模擬在分子材料設(shè)計(jì)中的作用。4.列舉三種有機(jī)半導(dǎo)體材料，并簡(jiǎn)述其主要應(yīng)用。四、計(jì)算題（10分）已知某分子的結(jié)構(gòu)式如下，請(qǐng)計(jì)算其摩爾質(zhì)量，并預(yù)測(cè)其在紫外-可見(jiàn)光譜中的最大吸收波長(zhǎng)（假設(shè)該分子只有一個(gè)生色團(tuán)，并已知其生色團(tuán)的吸收波長(zhǎng)范圍在200-400nm之間）。```CH3|H2C=CH-CH=CH-CH=CH2```五、論述題（30分）設(shè)計(jì)一種新型分子材料，用于高效的光伏器件。請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明你的設(shè)計(jì)思路，包括分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料的合成方法、性能預(yù)測(cè)以及潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.B5.C6.B7.C8.D9.B10.C二、填空題1.分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系2.穩(wěn)定性；性能3.聚合反應(yīng)；有機(jī)合成；無(wú)機(jī)合成4.紫外-可見(jiàn)光譜；紅外光譜；核磁共振波譜5.分子結(jié)構(gòu)三、簡(jiǎn)答題1.答：“自下而上”策略是從原子或分子出發(fā)，通過(guò)自組裝等方式構(gòu)建具有特定功能的材料；“自上而下”策略是從塊狀固體材料出發(fā)，通過(guò)刻蝕、沉積等手段制備納米結(jié)構(gòu)或特定形狀的材料。2.答：分子間作用力（如范德華力、氫鍵等）會(huì)影響材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、粘度等宏觀性質(zhì)。例如，氫鍵的存在可以提高材料的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，并賦予材料一定的柔韌性。3.答：分子模擬可以幫助我們預(yù)測(cè)分子的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、電子性質(zhì)、光譜性質(zhì)等，從而指導(dǎo)分子材料的設(shè)計(jì)和合成。它可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，縮短研發(fā)周期，并為我們提供關(guān)于材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的深刻理解。4.答：有機(jī)半導(dǎo)體材料包括三苯胺、聚對(duì)苯撐乙烯（PPV）、富勒烯等。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。四、計(jì)算題答：該分子的摩爾質(zhì)量為182.27g/mol。該分子含有三個(gè)共軛的雙鍵，屬于α,β-不飽和烯烴，其生色團(tuán)的最大吸收波長(zhǎng)預(yù)計(jì)在250-300nm之間，具體波長(zhǎng)需要根據(jù)分子構(gòu)象和取代基效應(yīng)進(jìn)行更精確的計(jì)算。五、論述題答：設(shè)計(jì)一種新型有機(jī)光伏材料，分子結(jié)構(gòu)中包含寬譜吸收的生色團(tuán)（如稠環(huán)芳