2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——分子催化材料合成及應(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.下列哪個(gè)物質(zhì)通常被用作均相催化劑？A.氧化鋁B.負(fù)載在硅膠上的鉑C.硫酸D.酶2.催化劑能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率的主要原因是？A.降低反應(yīng)的活化能B.提高反應(yīng)物的濃度C.改變反應(yīng)的平衡常數(shù)D.提供反應(yīng)所需的能量3.下列哪種方法不屬于常用的分子催化材料合成方法？A.溶膠-凝膠法B.水熱法C.沉積法制備法D.脫脂法4.X射線(xiàn)衍射（XRD）主要用于分析材料的？A.微觀(guān)結(jié)構(gòu)B.化學(xué)組成C.比表面積D.元素價(jià)態(tài)5.下列哪個(gè)領(lǐng)域不屬于分子催化材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域？A.化工生產(chǎn)B.環(huán)境保護(hù)C.藥物合成D.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)6.金屬催化劑通常具有高的催化活性，其主要原因是？A.金屬具有豐富的能級(jí)B.金屬表面容易吸附反應(yīng)物C.金屬具有良好的導(dǎo)電性D.金屬具有較低的熔點(diǎn)7.半導(dǎo)體催化劑在催化反應(yīng)中通常表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，其主要原因是？A.半導(dǎo)體具有寬的能帶隙B.半導(dǎo)體表面容易產(chǎn)生缺陷C.半導(dǎo)體具有良好的導(dǎo)電性D.半導(dǎo)體可以吸收可見(jiàn)光8.下列哪種催化劑屬于生物催化劑？A.鉑黑B.蛋白酶C.氧化鐵D.鈦酸鋇9.在設(shè)計(jì)分子催化材料時(shí)，通常需要考慮哪些因素？A.催化活性、選擇性、穩(wěn)定性B.材料的成本、產(chǎn)量、純度C.材料的顏色、形狀、密度D.材料的來(lái)源、價(jià)格、市場(chǎng)10.分子催化材料在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括？A.污水處理、空氣凈化、二氧化碳轉(zhuǎn)化B.廢物回收、資源利用、生態(tài)保護(hù)C.植樹(shù)造林、節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)D.土壤改良、水源保護(hù)、生物多樣性保護(hù)二、填空題（每空1分，共10分）1.催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)的__________，但不能改變化學(xué)反應(yīng)的__________。2.常用的分子催化材料合成方法包括__________、__________和沉積法制備法等。3.X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）主要用于分析材料的__________和__________。4.分子催化材料在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用主要包括__________、__________和__________等。5.酶是一種具有高效性和高選擇性的__________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述均相催化和多相催化的區(qū)別。2.簡(jiǎn)述溶膠-凝膠法的原理和步驟。3.簡(jiǎn)述分子催化材料在污水處理中的應(yīng)用原理。4.簡(jiǎn)述太陽(yáng)能利用中分子催化材料的作用。四、論述題（10分）設(shè)計(jì)一種新型分子催化材料用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，并說(shuō)明其設(shè)計(jì)思路和預(yù)期性能。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.A5.D6.B7.D8.B9.A10.A二、填空題1.平衡常數(shù)，反應(yīng)速率2.水熱法，溶膠-凝膠法3.元素組成，化學(xué)狀態(tài)4.合成氨，裂化，異構(gòu)化5.生物催化劑三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述均相催化和多相催化的區(qū)別。解析：均相催化是指催化劑和反應(yīng)物處于同一相態(tài)（通常是液相），催化劑分子能夠均勻地分散在反應(yīng)體系中。多相催化是指催化劑和反應(yīng)物處于不同的相態(tài)（通常是固液相或固氣相），催化劑以固體形式存在，反應(yīng)物在固體表面進(jìn)行吸附、反應(yīng)和脫附。均相催化反應(yīng)通常具有較快的反應(yīng)速率，但催化劑難以分離和回收。多相催化反應(yīng)通常具有較好的選擇性，催化劑可以循環(huán)使用。2.簡(jiǎn)述溶膠-凝膠法的原理和步驟。解析：溶膠-凝膠法是一種濕化學(xué)合成方法，其原理是利用金屬醇鹽或無(wú)機(jī)鹽在水溶液中發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成溶膠（納米級(jí)粒子分散的液體），然后經(jīng)過(guò)陳化、干燥和熱處理，最終形成凝膠或固體材料。其主要步驟包括：水解、縮聚、陳化、干燥和熱處理。3.簡(jiǎn)述分子催化材料在污水處理中的應(yīng)用原理。解析：分子催化材料在污水處理中主要利用其催化活性，將污水中的有機(jī)污染物分解為無(wú)害或低毒的物質(zhì)。例如，光催化材料可以在光照條件下將有機(jī)污染物降解為二氧化碳和水；氧化還原催化劑可以促進(jìn)有機(jī)污染物發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，從而將其去除。4.簡(jiǎn)述太陽(yáng)能利用中分子催化材料的作用。解析：分子催化材料在太陽(yáng)能利用中主要用于光催化水分解制氫和二氧化碳還原制燃料。光催化材料可以吸收太陽(yáng)能，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而驅(qū)動(dòng)水分解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣。或者，光催化材料可以促進(jìn)二氧化碳在光照條件下發(fā)生還原反應(yīng)，生成甲烷等燃料。四、論述題設(shè)計(jì)一種新型分子催化材料用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，并說(shuō)明其設(shè)計(jì)思路和預(yù)期性能。解析：設(shè)計(jì)一種新型分子催化材料用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，可以考慮以下設(shè)計(jì)思路：*選擇合適的催化劑：選擇具有高催化活性和選擇性的催化劑，例如，過(guò)渡金屬氧化物（如NiO、CuO）或貴金屬（如Ru、Rh）。*構(gòu)建獨(dú)特的催化結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)具有高比表面積和豐富活性位點(diǎn)的催化結(jié)構(gòu)，例如，納米顆粒、納米線(xiàn)、孔洞結(jié)構(gòu)等，以增加催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，提高催化效率。*優(yōu)化反應(yīng)條件：選擇合適的反應(yīng)溫度、壓力和氣氛，以?xún)?yōu)化催化反應(yīng)的效率和選擇性。預(yù)期性能：*高催化活性：能夠在較低的溫