2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程分析方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在紫外-可見(jiàn)光譜中，下列哪個(gè)躍遷通常需要較高的能量？A.n→π*躍遷B.π→π*躍遷C.σ→σ*躍遷D.n→σ*躍遷2.下列哪種色譜方法通常適用于分析沸點(diǎn)較高或?qū)岵环€(wěn)定的化合物？A.氣相色譜(GC)B.液相色譜(HPLC)C.蒸氣壓色譜(PVC)D.離子色譜(IC)3.核磁共振波譜(NMR)中，化學(xué)位移主要反映了什么？A.核外電子云密度B.化學(xué)鍵的強(qiáng)度C.核自旋磁量子數(shù)D.核與磁場(chǎng)耦合的程度4.在氣相色譜(GC)中，用于分離不同組分的核心原理是？A.溶解度差異B.沸點(diǎn)差異C.與固定相的相互作用力差異D.介電常數(shù)差異5.紅外光譜(IR)主要用于識(shí)別什么？A.分子中的原子種類B.分子整體的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)C.化學(xué)鍵的振動(dòng)模式D.分子的電子結(jié)構(gòu)6.下列哪種分析技術(shù)主要用于測(cè)定固體材料的表面元素組成和化學(xué)態(tài)？A.原子吸收光譜(AAS)B.掃描電子顯微鏡(SEM)C.X射線光電子能譜(XPS)D.離子色譜(IC)7.動(dòng)態(tài)光散射(DLS)主要用于測(cè)定什么？A.大分子的絕對(duì)分子量B.膠體或大分子的粒徑分布C.分子的晶格常數(shù)D.固體的熔點(diǎn)8.差示掃描量熱法(DSC)主要用于研究什么？A.分子的核磁共振特性B.化合物的熱穩(wěn)定性和相變過(guò)程C.分子的紫外吸收特性D.固體的表面形貌9.在分子識(shí)別領(lǐng)域，分子印跡技術(shù)主要利用了什么原理？A.分子間范德華力B.共價(jià)鍵的形成C.特異性結(jié)合（如抗原-抗體、酶-底物）D.離子交換作用10.進(jìn)行精確的定量分析時(shí)，選擇分析方法的主要依據(jù)之一是？A.儀器的價(jià)格高低B.分析速度的快慢C.儀器的復(fù)雜程度D.方法的靈敏度（尤其是檢測(cè)限）二、填空題1.紫外-可見(jiàn)光譜法是基于分子中電子從______躍遷到______而產(chǎn)生的吸收光譜。2.液相色譜(HPLC)中，根據(jù)固定相的性質(zhì)，主要可分為_(kāi)_____色譜和______色譜。3.核磁共振波譜(NMR)中，______越大，表示該核所處的化學(xué)環(huán)境越不相似。4.氣相色譜(GC)中，分離效能的指標(biāo)是______，它表示單位柱長(zhǎng)上的分離能力。5.紅外光譜(IR)中，官能團(tuán)的特征吸收峰通常出現(xiàn)在______cm?1和______cm?1區(qū)域。6.X射線光電子能譜(XPS)可以提供樣品表面______元素的信息，并可以確定其______。7.掃描電子顯微鏡(SEM)主要利用______來(lái)成像，可以獲得樣品表面的______圖像。8.動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)定的粒徑是溶膠中粒子的______，它受到溶劑粘度和溫度的影響。9.差示掃描量熱法(DSC)可以測(cè)量物質(zhì)在程序控溫過(guò)程中吸收或釋放的______和______。10.在進(jìn)行色譜分析時(shí)，選擇合適的______和______對(duì)于獲得良好分離至關(guān)重要。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述紫外-可見(jiàn)光譜法(UV-Vis)定量的基本原理。2.簡(jiǎn)要比較氣相色譜(GC)和液相色譜(HPLC)的主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述核磁共振波譜(NMR)中化學(xué)位移產(chǎn)生的原因。4.簡(jiǎn)述X射線光電子能譜(XPS)分析樣品表面元素組成的基本原理。四、計(jì)算題1.某樣品在254nm處的吸光度為0.500，已知該處的摩爾吸光系數(shù)(ε)為1.8×103Lmol?1cm?1，樣品濃度為0.0020molL?1。求該樣品在此波長(zhǎng)處的透光率(T)。2.在一根特定長(zhǎng)度的色譜柱上，某組分的保留時(shí)間(tR)為15.0分鐘，死時(shí)間(tM)為2.0分鐘。求該組分的保留體積(Vr)以及調(diào)整保留時(shí)間(tR')。五、論述題結(jié)合分子科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，論述選擇合適的分析方法對(duì)于研究目的的重要性，并說(shuō)明在選擇方法時(shí)應(yīng)考慮哪些主要因素。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.A4.C5.C6.C7.B8.B9.C10.D二、填空題1.基態(tài)；激發(fā)態(tài)2.反相；正相3.化學(xué)位移(或δ)4.分離因子(或N)5.4000；15006.有機(jī)；化學(xué)態(tài)(或化學(xué)環(huán)境)7.電子束；立體8.等效hydrated半徑(或ZH)9.熱量；功率10.固定相；流動(dòng)相三、簡(jiǎn)答題1.解析思路:紫外-可見(jiàn)光譜法定量基于比爾-朗伯定律(A=εbc)。當(dāng)波長(zhǎng)固定(ε和c相同)時(shí)，吸光度(A)與樣品濃度(c)成正比。因此，可以通過(guò)測(cè)量樣品在特定波長(zhǎng)處的吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線(已知濃度樣品的吸光度)或已知ε值來(lái)計(jì)算未知樣品的濃度。2.解析思路:GC和HPLC的主要區(qū)別在于分離原理、流動(dòng)相狀態(tài)、適用樣品類型和檢測(cè)器類型。GC使用氣體作為流動(dòng)相，適用于分離沸點(diǎn)較低、揮發(fā)性較好的樣品；HPLC使用液體作為流動(dòng)相，可分離沸點(diǎn)較高、對(duì)熱不穩(wěn)定、離子型及大分子樣品；GC通常分離效率更高，分析速度更快，而HPLC的應(yīng)用范圍更廣。3.解析思路:NMR中化學(xué)位移的產(chǎn)生源于原子核置于不均勻的磁場(chǎng)環(huán)境中。這個(gè)不均勻磁場(chǎng)可以由外加磁場(chǎng)的不均勻性或鄰近原子核的自旋磁矩產(chǎn)生的局部磁場(chǎng)(自旋-自旋耦合)造成。原子核周圍的電子云分布不均勻，會(huì)對(duì)原子核產(chǎn)生一個(gè)屏蔽效應(yīng)或反屏蔽效應(yīng)，使得原子核實(shí)際感受到的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生偏移，這個(gè)偏移量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)的大小就定義為化學(xué)位移，反映了核外電子環(huán)境（即化學(xué)鍵和相鄰原子）對(duì)原子核磁性的影響。4.解析思路:XPS利用強(qiáng)度較大的X射線照射樣品表面，使樣品表面的原子內(nèi)層電子被激發(fā)逸出，形成光電子流。通過(guò)分析這些光電子的動(dòng)能分布，可以確定光電子的來(lái)源（即樣品表面元素）以及它們的結(jié)合能。不同的元素原子具有特定的內(nèi)層電子能級(jí)和結(jié)合能，因此結(jié)合能譜峰的位置可以用來(lái)定性識(shí)別表面元素。結(jié)合能譜峰的強(qiáng)度與該元素在表面的相對(duì)含量有關(guān)，可以進(jìn)行半定量或定量分析。四、計(jì)算題1.解析思路:首先根據(jù)吸光度公式A=-log(T/100)或A=log(I?/I)計(jì)算透光率T。已知A=0.500，則T=100*10^(-A)=100*10^(-0.500)=100*0.316=31.6%。也可以使用A=εbc計(jì)算，c=A/(εb)，但題目要求的是透光率T，故直接用公式計(jì)算即可。答案:透光率T=31.6%。2.解析思路:保留體積Vr=tR*Fm，其中Fm=Vm/tM。調(diào)整保留時(shí)間tR'=tR-tM。已知tR'=15.0min-2.0min=13.0min。保留體積Vr=tR'*(Vm/tM)。由于題目未給出體積Vm，通常保留體積和調(diào)整保留時(shí)間可以直接關(guān)聯(lián)，即Vr=tR'*(保留體積單位/死時(shí)間單位)。若以分鐘為單位，則Vr=13.0分鐘*(單位體積/分鐘)=13.0單位體積。若必須用給定量計(jì)算，需假設(shè)Vm使得單位一致，但通常保留體積和調(diào)整保留時(shí)間直接按比例計(jì)算。答案:調(diào)整保留時(shí)間tR'=13.0分鐘。保留體積Vr=tR'*(保留體積單位/分鐘)=13.0單位體積(具體數(shù)值取決于單位設(shè)定)。五、論述題解析思路:論述題需結(jié)合實(shí)例，體現(xiàn)對(duì)方法選擇重要性和影響因素的理解。*重要性:選擇合適的分析方法直接關(guān)系到研究目的能否實(shí)現(xiàn)。例如，研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)需要NMR或X-ray單晶學(xué)；檢測(cè)水體中痕量有機(jī)污染物需要高靈敏度、高選擇性的HPLC-MS；研究材料表面元素組成需用XPS；測(cè)定聚合物分子量需用GPC。錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇可能導(dǎo)致無(wú)法獲得有效數(shù)據(jù)、成本過(guò)高、耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)或結(jié)果誤判。*選擇因素:*分析目標(biāo):是定性、定量、結(jié)構(gòu)解析、還是動(dòng)力學(xué)研究？*樣品性質(zhì):樣品的類型（有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、生物大分子）、狀態(tài)（氣體、液體、固體）、揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性、溶解性等。*所需信息:需要獲得哪種類型的數(shù)據(jù)（元素組成、分子量、結(jié)構(gòu)、含量、表面形貌等）？*靈敏度與檢測(cè)限:需要檢測(cè)的濃度是高還是低？*選擇性與干擾:分析物是否易受共存組分的干擾？*分析速度與通量:是否需要快速分析大量樣品？*成本與可行性:儀器設(shè)備、試劑成本、操作復(fù)雜度、實(shí)驗(yàn)室條件等。*數(shù)據(jù)可靠性:方法的準(zhǔn)確度、精密度和重現(xiàn)性是否滿足要求？示例:若要研究一種新型高