2025年大學(xué)《化學(xué)測量學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——化學(xué)測量在新材料研究中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.在新型催化劑的研發(fā)過程中，常需要精確測定反應(yīng)前后催化劑表面活性位點(diǎn)的數(shù)量和種類。以下哪種化學(xué)測量技術(shù)最適合用于此目的？A.紫外-可見分光光度法B.毛細(xì)管氣相色譜法C.掃描電子顯微鏡-能譜法D.原子力顯微鏡2.為了研究某種高分子材料在特定溶劑中的溶脹行為，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測其體積變化。以下哪種測量方法最適用于此動態(tài)過程研究？A.X射線衍射法B.熱重分析法C.傅里葉變換紅外光譜法D.毛細(xì)管粘度計(jì)法3.某研究團(tuán)隊(duì)合成了一種潛在的藥物遞送載體（納米粒子），需要確定其表面是否成功修飾了靶向分子，并評估修飾層的厚度。以下測量技術(shù)組合中最合適的是？A.原子吸收光譜法與X射線光電子能譜法B.拉曼光譜法與透射電子顯微鏡法C.質(zhì)譜法與核磁共振波譜法D.離子色譜法與差示掃描量熱法4.在半導(dǎo)體材料的制備過程中，痕量雜質(zhì)（如金屬離子）的存在可能會嚴(yán)重影響其性能。用于檢測和定量這些痕量雜質(zhì)最常用的化學(xué)測量技術(shù)類別是？A.電化學(xué)分析法B.光譜分析法（原子吸收/發(fā)射、分子光譜）C.質(zhì)譜分析法D.熱分析法5.研究人員需要表征一種新型薄膜材料的界面化學(xué)狀態(tài)，特別是界面處元素價(jià)態(tài)的變化。最適合進(jìn)行此項(xiàng)分析的測量技術(shù)是？A.掃描電子顯微鏡B.傅里葉變換紅外光譜法C.X射線光電子能譜法D.壓力瓶法6.對于具有復(fù)雜化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)的功能材料，進(jìn)行元素分布成像分析時(shí)，常首選的測量技術(shù)是？A.紫外-可見分光光度法B.X射線衍射粉末法C.二次離子質(zhì)譜法D.傅里葉變換紅外光譜法7.在研究電池材料的循環(huán)壽命時(shí)，需要原位監(jiān)測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變和相變過程。以下哪項(xiàng)測量技術(shù)能夠提供這類信息？A.動態(tài)光散射法B.原位X射線衍射法C.拉曼光譜表面增強(qiáng)技術(shù)D.熒光光譜法8.某種新型磁性材料的性能與其微觀晶粒尺寸密切相關(guān)。用于精確測定該材料晶粒尺寸的化學(xué)測量（或相關(guān)物理測量）技術(shù)是？A.傅里葉變換紅外光譜法B.原子力顯微鏡C.X射線衍射線寬法D.毛細(xì)管氣相色譜法9.為了評估一種環(huán)境催化劑的表觀活性和穩(wěn)定性，需要在模擬反應(yīng)條件下進(jìn)行在線監(jiān)測。以下哪種測量技術(shù)最適合實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？A.傅里葉變換紅外光譜衰減全反射法B.恒電流極化法C.激光誘導(dǎo)擊穿光譜法D.掃描電子顯微鏡10.在比較兩種不同材料的導(dǎo)電性能時(shí)，最直接、最常用的化學(xué)測量（或物理測量）方法是？A.化學(xué)發(fā)光分析法B.順磁共振波譜法C.交流阻抗法D.質(zhì)譜飛行時(shí)間法二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線上）1.化學(xué)測量在新材料研究中不僅用于______，也用于______和______。2.選擇化學(xué)測量技術(shù)時(shí)，需要考慮待測物的______、______、______以及測量環(huán)境等因素。3.原位測量技術(shù)能夠______，實(shí)時(shí)追蹤材料在特定條件下的變化過程。4.X射線光電子能譜（XPS）主要用于分析材料的______和______信息。5.掃描電子顯微鏡（SEM）結(jié)合______可以實(shí)現(xiàn)元素的面掃描成像分析。6.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術(shù)在材料研究中可用于鑒定______、______和______。7.電化學(xué)測量方法在新能源材料（如電池、超級電容器）研究中，常用于評價(jià)材料的______、______和______等性能。8.離子色譜法是一種重要的______分析方法，適用于分離和測定樣品中的______或______等陰、陽離子。9.熱重分析（TGA）和差示掃描量熱法（DSC）是常用的熱分析方法，可以用來研究材料的______、______和______等熱性質(zhì)。10.為了獲得材料內(nèi)部微觀區(qū)域的化學(xué)成分信息，除了EDS/EDX，還可以考慮使用______或______等分析技術(shù)。三、名詞解釋（每題4分，共20分）1.選擇性2.靈敏度3.原位測量4.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）5.元素價(jià)態(tài)分析四、簡答題（每題6分，共18分）1.簡述利用化學(xué)測量技術(shù)表征材料微觀形貌的常用方法及其原理。2.簡述電化學(xué)測量技術(shù)在評價(jià)儲能材料性能方面的主要應(yīng)用。3.簡述選擇合適的化學(xué)測量方法來分析復(fù)雜基體中痕量元素時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。五、論述題（12分）論述化學(xué)測量技術(shù)在推動高分子材料功能化研究方面所扮演的重要角色，并舉例說明幾種關(guān)鍵的測量方法及其具體應(yīng)用。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.C2.D3.B4.C5.C6.C7.B8.C9.A10.C二、填空題（每空2分，共20分）1.組成，結(jié)構(gòu)，性能2.種類，含量，形態(tài)/存在狀態(tài)3.不破壞樣品/在接近實(shí)際使用條件下4.元素，化學(xué)態(tài)5.能譜儀（EDS/EDX）6.化學(xué)官能團(tuán)，分子量，微觀結(jié)構(gòu)7.電化學(xué)活性，儲能能力，離子/電子傳輸速率8.離子，有機(jī)酸，無機(jī)酸根9.熱穩(wěn)定性，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，熔融/結(jié)晶溫度10.質(zhì)譜儀（SIMS），電子探針微分析（EPMA）三、名詞解釋（每題4分，共20分）1.選擇性：指測量方法能夠?qū)δ繕?biāo)分析物進(jìn)行準(zhǔn)確測定，而受到共存組分干擾的能力。2.靈敏度：指測量方法能夠檢測出待測物最小濃度的能力，通常用檢出限或定量限來衡量。3.原位測量：指在接近材料實(shí)際使用或反應(yīng)的環(huán)境條件下進(jìn)行的測量，可以直接觀察材料的動態(tài)變化過程。4.表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）：利用特定的貴金屬納米結(jié)構(gòu)基底增強(qiáng)拉曼信號，使得對吸附在表面的痕量物質(zhì)具有極高的檢測靈敏度。5.元素價(jià)態(tài)分析：指測定材料中元素以何種化學(xué)形式（如氧化態(tài)、還原態(tài)等）存在的分析方法。四、簡答題（每題6分，共18分）1.常用方法有掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）。SEM利用二次電子或背散射電子成像，可觀察材料表面形貌和微結(jié)構(gòu)，結(jié)合能譜儀（EDS）可進(jìn)行微區(qū)元素分析；TEM利用透射電子束，可觀察到更小尺寸（納米級）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)合能量色散X射線譜儀（EDX）或電子能量損失譜（EELS）也可進(jìn)行微區(qū)元素和化學(xué)態(tài)分析。其原理基于電子與樣品相互作用，通過檢測不同信號（二次電子、背散射電子、透射電子）或二次產(chǎn)生的輻射（X射線、電子能量損失）來獲取信息。2.電化學(xué)測量技術(shù)主要通過測量電極與電解液之間的電化學(xué)信號（電流、電壓、電荷等）來評價(jià)儲能材料的性能。主要應(yīng)用包括：利用循環(huán)伏安法（CV）研究材料的氧化還原電位、峰電流面積與法拉第響應(yīng)物質(zhì)的量關(guān)系，從而評價(jià)其比容量和電化學(xué)活性；利用恒電流充放電法測量充放電容量、庫侖效率，評價(jià)其儲能能力和循環(huán)穩(wěn)定性；利用電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究電荷在材料內(nèi)部的傳輸過程（如離子擴(kuò)散、電子傳導(dǎo)），評估其倍率性能和界面穩(wěn)定性。3.選擇合適化學(xué)測量方法時(shí)需考慮：①待測元素的性質(zhì)（如原子序數(shù)、電離能）；②待測物的含量水平（痕量、微量、常量）；③基體成分的復(fù)雜性及其與待測物的相互作用（如基體效應(yīng)）；④所需信息的深度（表面還是內(nèi)部？整體平均還是局部分布？）；⑤測量技術(shù)的靈敏度、選擇性、檢出限和準(zhǔn)確度是否滿足要求；⑥實(shí)驗(yàn)條件（如溫度、壓力、氣氛、所需設(shè)備availability）。五、論述題（12分）化學(xué)測量在新材料功能化研究中扮演著至關(guān)重要的角色。功能化通常涉及對材料的組成、結(jié)構(gòu)或表面進(jìn)行改性，以賦予其特定的功能（如導(dǎo)電、光學(xué)、磁學(xué)、催化、傳感等）?；瘜W(xué)測量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)對這些功能化過程進(jìn)行精確表征、控制、評價(jià)和優(yōu)化的核心手段。首先，在組成調(diào)控與檢測方面，各種光譜（如XPS、AES、SIMS、EDS、AAS、ICP）和色譜技術(shù)能夠精確測定元素種類、含量及其化學(xué)態(tài)，用于確保目標(biāo)元素的引入或雜質(zhì)的去除，是功能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。例如，通過XPS或AES可以精確調(diào)控半導(dǎo)體表面的功函數(shù)或修飾特定化學(xué)環(huán)境。其次，在結(jié)構(gòu)構(gòu)筑與表征方面，XRD用于確定晶體結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸和相組成，SEM、TEM用于觀察微觀形貌、尺寸和分布，F(xiàn)TIR、NMR用于鑒定化學(xué)鍵合、官能團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)，這些信息直接關(guān)聯(lián)著材料的功能特性。例如，通過控制納米材料的尺寸和形貌（SEM/TEM）可以調(diào)控其比表面積和光學(xué)性質(zhì)。再次，在表面與界面工程方面，SERS、XPS、UPS等技術(shù)能夠提供表面原子層次的結(jié)構(gòu)和化學(xué)態(tài)信息，對于設(shè)計(jì)具有特定表面催化活性、吸附性能或界面結(jié)合力的功能材料至關(guān)重要。例如，利用SERS增強(qiáng)檢測