2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子設(shè)計(jì)與合成在塑料材料工程中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種方法不屬于分子設(shè)計(jì)中的計(jì)算化學(xué)方法？A.分子力學(xué)模擬B.密度泛函理論計(jì)算C.量子化學(xué)計(jì)算D.有限元分析2.在聚合物合成中，下列哪種單體屬于烯烴類單體？A.丙烯腈B.苯乙烯C.乙二醇D.乳酸3.下列哪種聚合物屬于熱塑性聚合物？A.腈綸B.尼龍C.聚乙烯D.絲綢4.分子量分布寬的聚合物通常具有哪種性能？A.柔軟性B.硬度C.強(qiáng)度D.以上都是5.下列哪種改性方法不屬于物理改性方法？A.共混改性B.填充改性C.輻照改性D.接枝改性6.分子設(shè)計(jì)中，所謂的“分子識(shí)別”是指？A.分子之間通過(guò)非共價(jià)鍵相互結(jié)合B.分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系C.利用分子設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)控分子之間的相互作用D.分子設(shè)計(jì)與合成方法的選擇7.下列哪種合成方法屬于可控/可逆聚合？A.自由基聚合B.陰離子聚合C.開環(huán)聚合D.縮聚反應(yīng)8.綠色合成技術(shù)在塑料材料工程中的主要目標(biāo)是什么？A.提高生產(chǎn)效率B.降低環(huán)境污染C.降低材料成本D.以上都是9.分子設(shè)計(jì)中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要關(guān)注的是什么？A.分子中原子的連接方式B.分子的大小和形狀C.分子之間的相互作用D.分子的合成方法10.塑料材料的力學(xué)性能主要取決于什么？A.分子量B.分子結(jié)構(gòu)C.塑料種類D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分）1.分子設(shè)計(jì)的基本原理是__________原理。2.聚合物合成中最常用的單體類型是__________單體和__________單體。3.聚合物材料的性能主要包括力學(xué)性能、熱性能、__________性能和__________性能。4.分子設(shè)計(jì)中常用的計(jì)算方法包括__________、__________和分子力學(xué)模擬。5.綠色合成技術(shù)的主要特點(diǎn)包括原子經(jīng)濟(jì)性、__________和__________。6.分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以影響聚合物的__________、__________和加工性能。7.常用的聚合物材料改性方法包括__________、__________和共混改性。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述分子設(shè)計(jì)在開發(fā)新型塑料材料中的重要作用。2.簡(jiǎn)述不同合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述聚合物材料性能的主要指標(biāo)及其影響因素。4.簡(jiǎn)述分子設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的設(shè)計(jì)策略。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述如何通過(guò)分子設(shè)計(jì)來(lái)提高塑料材料的力學(xué)性能。2.論述綠色合成技術(shù)在塑料材料工程中的應(yīng)用前景。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某聚合物樣品的數(shù)均分子量為50,000g/mol，重均分子量為75,000g/mol，計(jì)算該聚合物的分子量分布指數(shù)（PDI）。2.假設(shè)某種塑料材料的密度為0.9g/cm3，分子量為60,000g/mol，計(jì)算該材料每立方厘米所含的分子數(shù)目（阿伏伽德羅常數(shù)取6.022×1023mol?1）。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.D6.C7.B8.B9.A10.D二、填空題1.結(jié)構(gòu)-性能2.烯烴類，含雜原子類3.光學(xué)，電學(xué)4.量子化學(xué)計(jì)算，分子動(dòng)力學(xué)模擬5.可持續(xù)性，環(huán)境友好性6.力學(xué)性能，熱性能7.填充改性，交聯(lián)改性三、簡(jiǎn)答題1.答案要點(diǎn)：分子設(shè)計(jì)可以從根本上決定塑料材料的結(jié)構(gòu)和性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的精準(zhǔn)調(diào)控和定制化開發(fā)。通過(guò)分子設(shè)計(jì)，可以開發(fā)出具有特定性能的新型塑料材料，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。解析思路：從分子設(shè)計(jì)的定義和作用出發(fā)，闡述其在材料開發(fā)中的重要性，強(qiáng)調(diào)其對(duì)材料性能的調(diào)控能力。2.答案要點(diǎn)：不同合成方法具有不同的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。例如，自由基聚合方法簡(jiǎn)單易行，但分子量控制較差；陰離子聚合可以制備高分子量、窄分子量分布的聚合物，但反應(yīng)條件要求苛刻；開環(huán)聚合可以制備結(jié)構(gòu)規(guī)整的聚合物，具有獨(dú)特的性能；縮聚反應(yīng)可以制備熱固性樹脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性。解析思路：列舉幾種常見的聚合物合成方法，分別說(shuō)明其原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，進(jìn)行比較分析。3.答案要點(diǎn)：聚合物材料性能的主要指標(biāo)包括力學(xué)性能（如拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、硬度等）、熱性能（如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性等）、光學(xué)性能（如透明度、折光率等）和電學(xué)性能（如介電常數(shù)、電導(dǎo)率等）。這些性能主要取決于聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量、分子量分布、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)等因素。解析思路：列舉聚合物材料的主要性能指標(biāo)，并說(shuō)明其影響因素，例如分子結(jié)構(gòu)、分子量等。4.答案要點(diǎn)：分子設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的設(shè)計(jì)策略包括：目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)、自底向上設(shè)計(jì)、自頂向下設(shè)計(jì)、基于知識(shí)的設(shè)計(jì)、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)等。這些策略可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)和需求進(jìn)行選擇和組合。解析思路：列舉幾種常用的分子設(shè)計(jì)策略，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。四、論述題1.答案要點(diǎn)：通過(guò)分子設(shè)計(jì)提高塑料材料的力學(xué)性能，可以從以下幾個(gè)方面入手：一是增加分子鏈的剛性和強(qiáng)度，例如引入剛性基團(tuán)、增加主鏈碳原子數(shù)等；二是提高分子鏈的取向度和結(jié)晶度，例如設(shè)計(jì)規(guī)整結(jié)構(gòu)、引入結(jié)晶促進(jìn)劑等；三是增加分子鏈之間的相互作用，例如引入極性基團(tuán)、增加交聯(lián)度等。此外，還可以通過(guò)共混改性、填充改性等方法來(lái)提高塑料材料的力學(xué)性能。解析思路：從分子結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，分析如何通過(guò)改變分子鏈的剛性、取向度、結(jié)晶度和相互作用等來(lái)提高塑料材料的力學(xué)性能，并結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。2.答案要點(diǎn)：綠色合成技術(shù)在塑料材料工程中的應(yīng)用前景廣闊。例如，可以開發(fā)環(huán)境友好的單體和催化劑，降低合成過(guò)程中的能耗和污染；可以設(shè)計(jì)可生物降解的塑料材料，減少塑料垃圾對(duì)環(huán)境的影響；可以利用可再生資源來(lái)合成塑料材料，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高和技術(shù)的不斷發(fā)展，綠色合成技術(shù)將在塑料材料工程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。解析思路：從環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，論述綠色合成技術(shù)在塑料材料工程中的應(yīng)用前景，并列舉具體的應(yīng)用實(shí)例。五、計(jì)算題1.答案：PDI=Mw/Mn=75,000/50,000=1.5解析思路：根據(jù)分子量分布指數(shù)（PDI）的定義，即重均分子量（Mw）與數(shù)均分子量（Mn）的比值，進(jìn)行計(jì)算。2.答案：N=(ρ