2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——化學合成方法在有機材料研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.在有機合成中，利用分子內(nèi)碳-碳鍵斷裂并重新形成碳-碳鍵來構(gòu)建復雜分子的策略通常被稱為（）。A.熱力學控制反應(yīng)B.動力學控制反應(yīng)C.逆合成分析D.催化加氫反應(yīng)2.下列哪種催化劑通常用于促進碳-碳鍵的斷裂和重排，常用于構(gòu)建環(huán)狀化合物？（）A.酸催化劑B.堿催化劑C.路易斯酸催化劑D.重排催化劑（如溴化硼）3.原子經(jīng)濟性是評價化學反應(yīng)綠色程度的重要指標，它最高的化學反應(yīng)類型通常是（）。A.加成反應(yīng)B.消除反應(yīng)C.取代反應(yīng)D.重排反應(yīng)4.對于合成一種含有手性中心的有機材料，以下哪種方法能夠方便地獲得單一對映異構(gòu)體？（）A.使用非手性催化劑B.使用手性助劑或催化劑C.采用非立體選擇性的反應(yīng)D.分離外消旋體5.在有機材料合成中，使用超臨界流體（如超臨界CO2）作為溶劑，其主要優(yōu)點之一是（）。A.溶解能力極強B.環(huán)境友好且易于回收C.反應(yīng)速率極快D.價格非常低廉6.如果需要合成一種高分子量的聚合物，以下哪種聚合方法通常不適用？（）A.自由基聚合B.縮聚反應(yīng)C.開環(huán)聚合D.陰離子聚合（用于形成高分子量聚合物時）7.在核磁共振氫譜（1HNMR）中，用于確定分子中不同化學環(huán)境氫原子種類的主要依據(jù)是（）。A.質(zhì)子數(shù)量B.化學位移（δ值）C.耦合裂分模式D.氫原子自旋狀態(tài)8.對于合成具有特殊光學活性的有機材料，以下哪種技術(shù)可用于精確控制分子的立體構(gòu)型？（）A.均相催化B.固體酸催化C.不對稱催化D.活性自由基聚合9.從天然產(chǎn)物（如植物提取物）中分離并提純目標化合物，常用的單元操作不包括（）。A.萃取B.蒸餾C.重結(jié)晶D.氧化反應(yīng)10.在評價一種新型有機合成方法時，除了產(chǎn)率，還需要考慮的關(guān)鍵因素是（）。A.反應(yīng)時間B.原料成本C.操作安全性D.以上所有二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.有機合成中，通過分子間縮合反應(yīng)形成高分子化合物的過程通常稱為________。2.利用廉價、豐富的資源（如CO2、生物質(zhì)）作為合成原料的化學合成策略，是資源化學領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，體現(xiàn)了________原則。3.在有機材料表征中，紅外光譜（IR）主要用于鑒定分子中的________基團。4.催化劑通過改變反應(yīng)的________來加速化學反應(yīng)，但不改變化學平衡常數(shù)。5.設(shè)計有機合成路線時，選擇合適的________是決定反應(yīng)成敗和產(chǎn)率高低的關(guān)鍵因素之一。6.對于合成具有特定功能（如導電、光電）的有機材料，需要對其________和________進行精確調(diào)控。7.在資源化學背景下，開發(fā)高效、綠色的合成方法，旨在最大程度地利用資源并最小化對環(huán)境的________。8.固體酸催化劑在有機合成中具有獨特的優(yōu)勢，如________和________。9.利用化學方法將小分子單元連接成大分子（聚合物）的過程，稱為________。10.分子內(nèi)脫水或脫氫等反應(yīng)是常見的________反應(yīng)類型。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出每個名詞的準確定義）1.逆合成分析2.綠色化學3.原子經(jīng)濟性4.化學位移5.縮聚反應(yīng)四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述利用烯烴或炔烴進行聚合反應(yīng)合成高分子材料的主要方法有哪些？2.為什么在有機合成中經(jīng)常需要使用保護基團？請舉例說明。3.簡述核磁共振碳譜（13CNMR）在有機材料結(jié)構(gòu)鑒定中的作用。4.結(jié)合資源化學的特點，簡述綠色化學合成方法在有機材料合成中的重要性。五、論述題（每小題10分，共30分。請結(jié)合實例或具體原理，深入分析和闡述下列問題）1.以一種你熟悉的有機功能材料（如聚合物、導電材料、藥物分子等）為例，設(shè)計一條可能的合成路線，并簡要說明每步反應(yīng)的原理和關(guān)鍵控制點。2.比較并討論均相催化和非均相催化方法在有機合成中的應(yīng)用特點、優(yōu)缺點以及它們在資源化學領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。3.闡述如何通過化學合成方法對有機材料的物理化學性質(zhì)（如溶解性、力學性能、光學性質(zhì)等）進行調(diào)控？請結(jié)合具體合成策略或?qū)嵗f明。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.A4.B5.B6.A7.B8.C9.D10.D二、填空題1.縮聚反應(yīng)2.可持續(xù)發(fā)展（或原子經(jīng)濟、環(huán)境友好等）3.官能團4.能量（或活化能）5.催化劑6.結(jié)構(gòu)，性能7.污染（或環(huán)境影響）8.選擇性高，穩(wěn)定性好（或易分離、可重復使用等）9.聚合反應(yīng)10.消除三、名詞解釋1.逆合成分析：一種從目標分子出發(fā)，逐步推導出可commercially獲取的簡單起始原料的合成策略思考過程。2.綠色化學：旨在從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的設(shè)計、制造和應(yīng)用化學過程和產(chǎn)品的科學。3.原子經(jīng)濟性：指反應(yīng)中原子轉(zhuǎn)化為期望產(chǎn)物中的百分比，是衡量反應(yīng)副產(chǎn)物多少的指標。4.化學位移：在核磁共振譜中，共振吸收峰相對于標準物質(zhì)（如TMS）所偏離的頻率，反映了質(zhì)子在分子中的不同化學環(huán)境。5.縮聚反應(yīng)：指兩種或兩種以上分子間發(fā)生縮合反應(yīng)，同時生成小分子（如水、醇）并形成高分子鏈的聚合反應(yīng)。四、簡答題1.主要方法包括：加聚反應(yīng)（如自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合），這些方法通常由單體自聚生成高分子；縮聚反應(yīng)，單體間通過縮合反應(yīng)生成高分子并伴隨小分子（如水、醇）脫去的過程。此外，還有開環(huán)聚合，通過環(huán)狀單體開環(huán)形成高分子鏈。2.使用保護基團是為了暫時屏蔽或改變某些官能團的反應(yīng)活性，使其不參與不需要的副反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后再將保護基團去除，恢復官能團的原始活性。例如，在醇羥基存在下進行鹵代反應(yīng)時，可用乙?；ˋc）保護醇羥基變?yōu)橐阴４减?，反?yīng)結(jié)束后用堿去除乙?；?。3.13CNMR主要用于確定分子中碳原子的類型和連接方式。不同的碳原子（如脂肪碳、烯丙碳、芳環(huán)碳、羰基碳等）在特定化學環(huán)境下會出現(xiàn)在譜圖的不同區(qū)域（化學位移范圍），從而幫助識別分子骨架結(jié)構(gòu)。此外，通過碳碳耦合裂分可以了解碳原子間的連接關(guān)系。4.綠色化學合成方法注重原料效率（原子經(jīng)濟性）、能源效率、減少有害物質(zhì)使用和產(chǎn)生，符合資源化學利用資源、保護環(huán)境的核心理念。它們有助于提高合成效率，降低成本，減少環(huán)境污染，開發(fā)可持續(xù)的有機材料制備途徑，是實現(xiàn)資源化學目標的重要技術(shù)支撐。五、論述題1.（示例：合成聚酯類材料）*設(shè)計路線：二元酸+二元醇→聚酯*反應(yīng)原理：二元酸和二元醇在催化劑（如酸催化劑）存在下發(fā)生縮聚反應(yīng)，羧基與羥基脫水形成酯鍵，逐步聚合成高分子鏈。*關(guān)鍵控制點：①原料配比（需過量一種單體以保證完全反應(yīng)）；②催化劑選擇與用量；③反應(yīng)溫度（影響反應(yīng)速率和聚合物分子量）；④脫水條件（確保副產(chǎn)物水及時移除以推動平衡）；⑤聚合終止（控制反應(yīng)程度）。2.均相催化：催化劑與反應(yīng)物處于同一相（通常是液相），具有催化活性高、選擇性好、反應(yīng)速率快等優(yōu)點。但缺點是催化劑通常難以從產(chǎn)物中分離回收，成本較高，可能產(chǎn)生大量含有機溶劑的廢物。非均相催化：催化劑為固體，反應(yīng)物為氣體或液體，催化劑易分離回收，可重復使用，通常環(huán)境友好。但缺點是表面積限制、可能存在擴散限制、選擇性有時不如均相催化。在資源化學領(lǐng)域，非均相催化因其易于分離、環(huán)境友好等優(yōu)點更具吸引力，但均相催化在特定高選擇性反應(yīng)中仍不可或缺。3.有機材料的物理化學性質(zhì)可通過合成過程中的多種策略進行調(diào)控：*分子結(jié)構(gòu)設(shè)計：通過選擇不同單體、調(diào)整分子量、引入特定官能團或側(cè)基，可以調(diào)控材料的溶解性、熱穩(wěn)定性、力學性能等。例如，引入親水性基團可提高親水性，引入剛性基團可提高剛性。*共聚與交聯(lián)：通過共聚不同單體或進行交聯(lián)反應(yīng)，可以改變材料的組成、相結(jié)構(gòu)，從而調(diào)控其性能，如韌性、耐化學性等。*聚合物構(gòu)象控制：通過控制聚合反應(yīng)條件或后處理，可以調(diào)控聚合物鏈的構(gòu)象（如無規(guī)、嵌段、接枝），影響其規(guī)整性和性能。*納米復合：將有機材料與無機