2025年大學《資源化學》專業(yè)題庫——化學智能材料在電化學中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列材料中，不屬于化學智能材料的是（）。A.溫度敏感聚合物B.光致變色材料C.普通金屬D.pH敏感凝膠2.智能材料響應外界刺激的主要特性是（）。A.導電性B.響應性C.穩(wěn)定性D.機械強度3.電化學傳感器的基本結(jié)構(gòu)通常不包括（）。A.檢測層B.參比電極C.復合層D.外部電路4.能斯特方程描述了電極電位與（）之間的關系。A.溫度B.離子濃度C.電流密度D.過電位5.在電化學儲能器件中，智能材料的主要作用是（）。A.提供導電通路B.儲存能量C.引入外部刺激D.提高催化活性6.下列電化學過程中，不屬于氧化還原反應的是（）。A.電解B.電化學沉積C.電導率測量D.電解池工作7.電極電位是指（）。A.電極與參比電極之間的電位差B.電極材料的電導率C.電極材料的功函數(shù)D.電極材料的化學勢8.下列關于過電位的描述，正確的是（）。A.正極過電位總是正值B.負極過電位總是負值C.過電位是電化學反應的必然結(jié)果D.過電位與電極反應速率無關9.電化學動力學主要研究（）。A.電極電位與離子活度之間的關系B.電化學反應的速率和機理C.電解質(zhì)溶液的性質(zhì)D.電極材料的結(jié)構(gòu)10.智能材料在電催化領域的應用主要利用其（）特性。A.選擇性B.穩(wěn)定性C.響應性D.導電性二、填空題（每空1分，共15分）1.智能材料是指能夠感知外界刺激并作出響應，從而改變其自身______或功能的材料。2.電化學是研究______與______之間相互作用的科學。3.電化學傳感器通常由______、______和______三部分組成。4.能斯特方程表明，在一定溫度下，電極電位與溶液中______的活度的對數(shù)成正比。5.電化學儲能器件主要包括______和______兩種類型。6.電極反應的速率通常用______來表示。7.智能材料在電化學中的應用領域主要包括______、______和______等。8.電化學池根據(jù)電極數(shù)目可以分為______和______。9.交換電流密度是指電極反應在______下的反應速率。10.綠色化學智能材料是指對環(huán)境______、______的智能材料。三、簡答題（每小題5分，共25分）1.簡述智能材料的分類及其各自的主要特性。2.簡述電化學傳感器的工作原理。3.簡述電化學儲能器件的基本工作原理。4.簡述電催化反應的特點。5.簡述化學智能材料在電化學領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。四、計算題（10分）已知某電化學反應在25℃下，其標準電極電位為0.5V，當反應體系中某離子濃度為0.1mol/L時，計算該電化學反應的電極電位。（已知該反應的電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2，溫度系數(shù)為0.059V/dec）五、論述題（30分）結(jié)合具體實例，論述化學智能材料在電化學傳感器、電化學儲能和電催化領域的應用前景及面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.A8.C9.B10.A二、填空題1.物理化學性質(zhì)2.電荷；化學物質(zhì)3.檢測層；參比電極；外部電路4.離子濃度5.超級電容器；電池6.電流密度7.電化學傳感器；電化學儲能；電催化8.單電池；蓄電池（或電池組）9.平衡10.安全；環(huán)保三、簡答題1.答：智能材料通常根據(jù)感知刺激的類型進行分類，主要包括：*溫敏材料：其物理化學性質(zhì)隨溫度變化而變化，如熱敏電阻、形狀記憶合金等。*光敏材料：其物理化學性質(zhì)隨光照強度、波長或照射時間的變化而變化，如光致變色材料、光催化材料等。*電敏材料：其物理化學性質(zhì)隨電場或電壓的變化而變化，如導電聚合物、電致變色材料等。*磁敏材料：其物理化學性質(zhì)隨磁場的變化而變化，如磁致伸縮材料、磁記錄材料等。*pH敏材料：其物理化學性質(zhì)隨溶液pH值的變化而變化，如離子交換樹脂、pH指示劑等。各類智能材料的主要特性在于其對外界刺激的響應性、可逆性、選擇性和靈敏度等。2.答：電化學傳感器的工作原理是利用智能材料對特定目標物質(zhì)的選擇性響應，導致其電化學性質(zhì)（如電位、電流、電導率等）發(fā)生變化，通過測量這種變化來檢測目標物質(zhì)的濃度。通常，電化學傳感器由三部分組成：檢測層（包含智能材料）、參比電極和外部電路。當目標物質(zhì)與檢測層中的智能材料發(fā)生作用時，會引起智能材料的電化學性質(zhì)改變，從而產(chǎn)生可測量的電信號。根據(jù)測量電信號的類型，電化學傳感器可以分為電位型、電流型、電導率型等。3.答：電化學儲能器件的基本工作原理是利用電化學反應將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，或者將儲存的化學能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。在充電過程中，電能驅(qū)動電化學反應發(fā)生，將電能儲存在智能材料的化學結(jié)構(gòu)中；在放電過程中，電化學反應逆向進行，將儲存的化學能釋放出來，轉(zhuǎn)化為電能。電化學儲能器件的核心是電極材料，智能材料的特性（如可逆相變、可逆氧化還原等）直接影響器件的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命等性能。4.答：電催化反應的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：*提高反應速率：智能材料作為催化劑，可以降低電化學反應的能壘，從而顯著提高反應速率。*改變反應選擇性：智能材料可以選擇性地促進特定的電化學反應，抑制其他副反應的發(fā)生。*降低過電位：催化劑的存在可以降低電化學反應所需的過電位，提高能量轉(zhuǎn)換效率。*操作條件溫和：電催化反應通常在室溫、常壓下進行，條件溫和，環(huán)境友好。5.答：化學智能材料在電化學領域的研究現(xiàn)狀主要集中在以下幾個方面：多功能智能材料的開發(fā)，即一種智能材料同時具有多種響應功能；高靈敏度、高選擇性電化學傳感器的研制，以滿足環(huán)境監(jiān)測、生物檢測等領域的需求；高能量密度、高功率密度智能材料電化學儲能器件的開發(fā)，以應對能源危機；智能材料在電催化領域的應用拓展，以促進燃料電池、電解水制氫等技術的發(fā)展；綠色化學智能材料的開發(fā)和應用，以減少對環(huán)境的負面影響。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：提高智能材料的響應靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性；降低器件的成本；延長器件的使用壽命；提高器件的實用化程度。四、計算題解：根據(jù)能斯特方程，25℃時電極電位表達式為：E=E°-(0.059/2)*log(Q)其中，E°為標準電極電位，0.059V為溫度系數(shù)，2為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，Q為反應商。對于某離子參與的反應，反應商Q可以表示為離子濃度的冪次方之積。假設該離子為M^n+，則Q=[M^n+]^v，v為其在反應中的系數(shù)。本題中，E°