2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——應(yīng)用化學(xué)在電化學(xué)傳感器研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在電化學(xué)傳感器中，將目標(biāo)物濃度變化轉(zhuǎn)換為可測(cè)量電信號(hào)的部分稱為（）。A.基體B.敏感元件C.轉(zhuǎn)換元件D.信號(hào)處理系統(tǒng)2.下列哪種電化學(xué)分析方法通常用于檢測(cè)物質(zhì)的氧化還原性質(zhì)？（）A.離子選擇性電極法B.電導(dǎo)滴定法C.循環(huán)伏安法D.質(zhì)譜法3.用于制備導(dǎo)電基底的非貴金屬材料中，具有高比表面積和優(yōu)異導(dǎo)電性的材料是（）。A.金B(yǎng).鉑C.石墨烯D.鉑黑4.分子印跡技術(shù)（MIPs）主要用于制備具有特定識(shí)別位點(diǎn)的傳感器的關(guān)鍵在于（）。A.高溫?zé)Y(jié)B.導(dǎo)電聚合物摻雜C.模板分子與功能化試劑的相互作用D.金屬催化5.提高電化學(xué)傳感器靈敏度的常用方法之一是構(gòu)建納米復(fù)合材料，其優(yōu)勢(shì)在于（）。A.提高電極穩(wěn)定性B.增大電極表面積C.降低檢測(cè)限D(zhuǎn).延長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間6.在電化學(xué)傳感器的性能指標(biāo)中，檢測(cè)限（LOD）的定義是（）。A.傳感器能夠可靠檢測(cè)到的最低濃度B.傳感器響應(yīng)信號(hào)達(dá)到飽和時(shí)的濃度C.傳感器響應(yīng)信號(hào)達(dá)到最大值一半時(shí)的濃度D.傳感器能夠重復(fù)測(cè)定的最低濃度7.電化學(xué)沉積法制備傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是（）。A.成本低廉B.可制備復(fù)雜形貌的納米結(jié)構(gòu)C.對(duì)基體材料要求不高D.沉積速率快8.下列哪種材料常被用作酶?jìng)鞲衅鞯墓潭ㄝd體，以保護(hù)酶的活性？（）A.金屬氧化物B.導(dǎo)電聚合物C.介孔二氧化硅D.分子印跡聚合物9.電位分析法屬于電化學(xué)分析的一種，其基本原理是利用（）。A.電流隨時(shí)間的變化B.電位隨電流的變化C.電位隨被測(cè)離子活度的變化D.電阻隨濃度的變化10.將電化學(xué)信號(hào)放大以方便后續(xù)處理和讀數(shù)的環(huán)節(jié)屬于傳感器的（）。A.敏感元件B.基體C.轉(zhuǎn)換元件D.信號(hào)處理系統(tǒng)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.電化學(xué)傳感器的基本組成包括敏感元件、______和信號(hào)處理系統(tǒng)。2.循環(huán)伏安法通過掃描______，可以研究電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和電子轉(zhuǎn)移過程。3.石墨烯等二維材料因其優(yōu)異的______和______特性，在電化學(xué)傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。4.分子印跡技術(shù)模擬生物識(shí)別分子的______，制備出具有特異性識(shí)別位點(diǎn)的聚合物材料。5.電化學(xué)傳感器的選擇性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)______的響應(yīng)能力，以及抗______干擾的能力。6.增加電極表面積是提高電化學(xué)傳感器______的有效途徑之一。7.納米材料的______效應(yīng)和______效應(yīng)是導(dǎo)致其電化學(xué)性能發(fā)生顯著變化的主要原因。8.在水溶液電化學(xué)中，常用的參比電極是______電極。9.電化學(xué)沉積可以通過控制電位或電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積層______和______的調(diào)控。10.生物電化學(xué)傳感器主要利用生物分子（如酶、抗體）的______或______來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定物質(zhì)的檢測(cè)。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電化學(xué)傳感器的工作原理。2.比較金屬電極和非金屬電極作為電化學(xué)傳感器基底材料的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述提高電化學(xué)傳感器檢測(cè)限（LOD）的常用方法。4.解釋什么是電化學(xué)沉積，并列舉兩種其在電化學(xué)傳感器制備中的應(yīng)用。四、論述題（每小題10分，共30分）1.論述導(dǎo)電聚合物在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并舉例說明一種基于導(dǎo)電聚合物的傳感器及其工作原理。2.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，論述納米材料在電化學(xué)傳感器領(lǐng)域的重要性。3.分析影響電化學(xué)傳感器選擇性和靈敏度的關(guān)鍵因素，并提出相應(yīng)的改進(jìn)策略。試卷答案一、選擇題1.B解析：敏感元件是電化學(xué)傳感器中直接與目標(biāo)物發(fā)生相互作用并將其濃度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的部分。2.C解析：循環(huán)伏安法通過掃描電位，使電極在不同電位下進(jìn)行氧化和還原掃描，從而研究物質(zhì)的電化學(xué)行為。3.C解析：石墨烯具有極高的比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電性，常被用作非貴金屬導(dǎo)電基底材料。4.C解析：分子印跡技術(shù)的核心在于利用模板分子與功能化試劑的相互作用，在聚合物網(wǎng)絡(luò)中形成與模板分子結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的識(shí)別位點(diǎn)。5.B解析：構(gòu)建納米復(fù)合材料可以增大電極的表面積，提供更多的活性位點(diǎn)，從而提高傳感器的靈敏度。6.A解析：檢測(cè)限（LOD）是指?jìng)鞲衅髂軌蚩煽繖z測(cè)到的最低濃度，通常定義為信號(hào)噪聲比（S/N）為3或2時(shí)的濃度。7.B解析：電化學(xué)沉積法可以根據(jù)需要制備具有特定納米結(jié)構(gòu)（如納米線、納米顆粒）的薄膜，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形貌的控制。8.C解析：介孔二氧化硅具有較大的比表面積和良好的生物相容性，可以有效地固定酶并保護(hù)其活性。9.C解析：電位分析法基于能斯特方程，其基本原理是測(cè)量電極電位隨被測(cè)離子活度的變化來確定離子濃度。10.D解析：信號(hào)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電化學(xué)信號(hào)放大、濾波、轉(zhuǎn)換等，以便于后續(xù)的記錄和分析。二、填空題1.轉(zhuǎn)換元件解析：電化學(xué)傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)處理系統(tǒng)三部分組成。2.電位解析：循環(huán)伏安法通過循環(huán)掃描電極電位，研究物質(zhì)在不同電位下的電化學(xué)行為。3.導(dǎo)電性，比表面積解析：石墨烯等二維材料因其優(yōu)異的導(dǎo)電性和巨大的比表面積而被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)傳感器。4.特異性識(shí)別位點(diǎn)解析：分子印跡技術(shù)模擬生物識(shí)別分子的三維結(jié)構(gòu)，制備出具有特異性識(shí)別位點(diǎn)的聚合物材料。5.目標(biāo)物，其他共存物質(zhì)解析：選擇性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)目標(biāo)物的響應(yīng)能力，以及抗其他共存物質(zhì)干擾的能力。6.靈敏度解析：增加電極表面積可以提供更多的活性位點(diǎn)，從而提高傳感器的靈敏度。7.小尺寸，表面效應(yīng)解析：納米材料的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)是導(dǎo)致其電化學(xué)性能發(fā)生顯著變化的主要原因。8.飽和甘汞解析：飽和甘汞電極（SCE）是水溶液電化學(xué)中常用的參比電極。9.組成，結(jié)構(gòu)解析：電化學(xué)沉積可以通過控制電位或電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積層化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)的調(diào)控。10.定量識(shí)別，定性識(shí)別解析：生物電化學(xué)傳感器利用生物分子的定量識(shí)別或定性識(shí)別能力來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定物質(zhì)的檢測(cè)。三、簡(jiǎn)答題1.答：電化學(xué)傳感器的工作原理主要包括：目標(biāo)物首先被富集或吸附到傳感器的敏感材料表面；然后，目標(biāo)物與敏感材料發(fā)生特定的電化學(xué)相互作用（如氧化還原反應(yīng)、電吸附等）；該相互作用產(chǎn)生可測(cè)量的電信號(hào)（如電流、電位、電導(dǎo)等）；最后，通過電化學(xué)儀器測(cè)量該信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為目標(biāo)物的濃度信息。2.答：金屬電極（如鉑、金）具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性，易于制備，是常用的電極材料。但其成本較高，且表面積有限。非金屬電極（如石墨烯、碳納米管、介孔碳）成本低廉，可以制備出極高的比表面積，提供更多的活性位點(diǎn)，且具有可調(diào)控的電子結(jié)構(gòu)。但其導(dǎo)電性可能不如金屬電極，且穩(wěn)定性有時(shí)較差。3.答：提高電化學(xué)傳感器檢測(cè)限（LOD）的常用方法包括：使用具有高靈敏度敏感材料的傳感器；增大電極表面積以增加目標(biāo)物富集量；采用信號(hào)放大技術(shù)（如酶催化放大、納米材料放大）；優(yōu)化儀器條件（如提高分辨率、降低噪聲）；選擇合適的信號(hào)處理方法等。4.答：電化學(xué)沉積是一種在電極表面通過電化學(xué)還原或氧化反應(yīng)沉積金屬或類金屬薄膜的方法。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、可以在各種基體上沉積、可控性強(qiáng)，能夠制備出納米結(jié)構(gòu)薄膜。在電化學(xué)傳感器制備中，電化學(xué)沉積可用于制備催化活性高的電極材料、修飾電極表面以提高選擇性和穩(wěn)定性、制備納米傳感器等。四、論述題1.答：導(dǎo)電聚合物具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、易于功能化、良好的生物相容性、可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在電化學(xué)傳感器中應(yīng)用廣泛。例如，聚苯胺（PANI）是一種常用的導(dǎo)電聚合物，可以制備成傳感器用于檢測(cè)葡萄糖。其工作原理是：葡萄糖分子在PANI電極表面被氧化，導(dǎo)致PANI的氧化態(tài)和還原態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生電流信號(hào)。隨著葡萄糖濃度的增加，電流信號(hào)增強(qiáng)，通過測(cè)量電流變化即可定量檢測(cè)葡萄糖。2.答：納米材料在電化學(xué)傳感器領(lǐng)域具有重要性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，納米材料具有巨大的比表面積，可以提供更多的活性位點(diǎn)，從而顯著提高傳感器的靈敏度和檢測(cè)限。其次，納米材料的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其電化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，可以利用這些特性設(shè)計(jì)出具有獨(dú)特識(shí)別能力的傳感器。此外，不同類型的納米材料（如納米顆粒、納米線、納米管）可以組合使用，構(gòu)建多功能、多參數(shù)的傳感器。最后，納米材料還可以用于改善電極的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，以及提高傳感器的生物相容性。例如，石墨烯納米片可以用于構(gòu)建高靈敏度的葡萄糖傳感器，金納米顆?？梢杂糜谠鰪?qiáng)酶?jìng)鞲衅鞯男盘?hào)。3.答：影響電化學(xué)傳感器選擇性和靈敏度的關(guān)鍵因素主要包括：敏感材料的理化性質(zhì)（如電子結(jié)構(gòu)、表面活性位點(diǎn)、尺寸效應(yīng)等）、電極表面狀態(tài)（如粗糙度、缺陷、修飾層等）、目標(biāo)物與敏感材料的相互作用強(qiáng)度、溶液條件（如pH值、離子強(qiáng)度、共存物