2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——分子設計在晶體工程中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪一項不是分子設計中常用的官能團？A.羥基B.羧基C.酰胺基D.碳納米管2.在晶體工程中，π-π堆積主要作用力是？A.氫鍵B.范德華力C.離子鍵D.共價鍵3.下列哪種分子間作用力最強？A.氫鍵B.范德華力C.離子鍵D.共價鍵4.設計具有高孔隙率的材料，通常需要考慮？A.分子間作用力B.分子大小和形狀C.晶格類型D.以上都是5.有機發(fā)光二極管(OLED)中，分子設計主要關注？A.電致發(fā)光效率B.晶體結構C.材料穩(wěn)定性D.以上都是6.晶態(tài)溶劑是指？A.晶體中的溶劑分子B.溶解晶體的溶劑C.在晶體生長過程中進入晶格的溶劑分子D.以上都不是7.密度泛函理論(DFT)主要用于？A.計算分子間作用力B.模擬分子運動C.預測晶體結構D.以上都是8.自組裝是指？A.分子自發(fā)形成有序結構B.分子在外力作用下形成有序結構C.分子無序排列D.以上都不是9.智能材料是指？A.能夠感知外界刺激并作出響應的材料B.具有高智能的材料C.難以加工的材料D.以上都不是10.分子設計在藥物開發(fā)中的主要作用是？A.提高藥物活性B.降低藥物毒性C.改善藥物藥代動力學D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.分子設計的基本原則包括官能團設計、______、______和______。2.晶體工程的研究對象是______。3.分子間作用力主要包括氫鍵、______和______。4.π-π堆積是指______之間的堆積。5.多孔材料的孔徑通常在______之間。6.有機發(fā)光二極管(OLED)的基本結構包括______、______和______。7.晶態(tài)溶劑的存在可以提高晶體的______和______。8.密度泛函理論(DFT)的基本思想是將電子密度表示為______的函數(shù)。9.自組裝可以分為______和______兩種類型。10.智能材料可以分為______、______和______三種類型。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述分子設計在晶體工程中的意義。2.簡述氫鍵在分子設計中的作用。3.簡述π-π堆積在分子設計中的作用。4.簡述多孔材料的設計原則。5.簡述有機發(fā)光二極管(OLED)的工作原理。四、論述題（10分）試述分子設計在藥物開發(fā)中的作用，并舉例說明。五、計算題（5分）（如果包含此題，請根據(jù)學生實際情況調(diào)整）計算乙醇分子(C2H5OH)與水分子(H2O)之間的氫鍵鍵能（以kJ/mol為單位）。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.D6.C7.C8.A9.A10.D解析1.碳納米管是碳的一種同素異形體，屬于大分子或納米材料，不是分子設計中常用的官能團。2.π-π堆積主要作用力是分子間的范德華力，特別是π電子云之間的倫敦色散力。3.離子鍵是原子間最強的化學鍵，其鍵能遠高于氫鍵、范德華力和共價鍵。4.設計具有高孔隙率的材料需要綜合考慮分子間作用力、分子大小和形狀以及晶格類型等因素。5.有機發(fā)光二極管(OLED)的分子設計需要關注電致發(fā)光效率、晶體結構和材料穩(wěn)定性等多個方面。6.晶態(tài)溶劑是指在晶體生長過程中進入晶格并被晶格束縛的溶劑分子。7.密度泛函理論(DFT)主要用于預測和解釋晶體結構，特別是通過計算電子密度來分析晶體的穩(wěn)定性。8.自組裝是指分子自發(fā)地形成有序結構的過程，無需外力干預。9.智能材料是指能夠感知外界刺激（如溫度、壓力、光照等）并作出響應的材料。10.分子設計在藥物開發(fā)中可以用來提高藥物活性、降低藥物毒性、改善藥物藥代動力學等。二、填空題1.空間位阻控制，氫鍵設計，π-π堆積設計2.晶體3.范德華力，靜電相互作用4.芳香環(huán)5.0.1-100納米6.陽極，有機層，陰極7.穩(wěn)定性，熔點8.空間坐標9.物理自組裝，化學自組裝10.光敏材料，溫敏材料，電敏材料三、簡答題1.分子設計在晶體工程中的意義在于通過控制分子的結構、大小和功能，來設計和構建具有特定性能的晶體材料。這可以用于開發(fā)新型功能材料，如多孔材料、智能材料、藥物遞送系統(tǒng)等。2.氫鍵在分子設計中的作用是連接分子，形成有序的晶體結構，影響晶體的物理性質(zhì)，如熔點、沸點、溶解度等。氫鍵還可以用來設計具有特定功能的材料，如藥物分子、生物分子等。3.π-π堆積在分子設計中的作用是連接芳香環(huán)等平面分子，形成有序的晶體結構，影響晶體的物理性質(zhì)，如熔點、沸點、溶解度等。π-π堆積還可以用來設計具有特定功能的材料，如有機半導體、光敏材料等。4.多孔材料的設計原則包括控制孔徑大小和分布、提高孔隙率、增強材料穩(wěn)定性等。這可以通過選擇合適的分子結構、控制合成條件來實現(xiàn)。5.有機發(fā)光二極管(OLED)的工作原理是利用有機材料在電場作用下發(fā)光。當電流通過有機層時，電子和空穴在電場作用下分別向有機層注入，并在有機層中復合，釋放能量以光子的形式發(fā)射出來。四、論述題分子設計在藥物開發(fā)中起著至關重要的作用。通過分子設計，可以優(yōu)化藥物分子的結構，提高藥物的活性、選擇性和穩(wěn)定性。例如，可以通過設計具有特定官能團的藥物分子，來增強藥物與靶標的結合能力。此外，還可以通過設計具有特定物理性質(zhì)的藥物分子，如脂溶性、水溶性等，來改善藥物的藥代動力學性質(zhì)。例如，可以通過設計具有親水基團的藥物分子，來提高藥物的溶解度和生物利用度?？傊肿釉O計是藥物開發(fā)的重要工具，可以幫助科學家設計和開發(fā)出更有效、更安全的藥物。五、計算題（此題需要使用量子化學計算軟件或相關公式進行計