2025年大學分子科學與工程（分子工程技巧）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本大題共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.分子工程學的核心目標是（）A.合成新的分子B.理解分子間相互作用C.設計具有特定功能的分子體系D.研究分子的結構2.以下哪種方法不屬于分子工程中常用的分子設計策略（）A.基于結構的設計B.基于性能的設計C.隨機組合設計D.基于功能團的設計3.分子識別過程主要依賴于（）A.分子的大小B.分子的形狀C.分子間的特異性相互作用D.分子的電荷4.超分子化學中，主體分子與客體分子形成穩(wěn)定復合物的主要作用力不包括（）A.氫鍵B.范德華力C.共價鍵D.靜電作用5.在分子自組裝過程中，驅動力不包括（）A.熵增B.分子間相互作用C.外界能量輸入D.化學鍵的形成6.量子點在分子工程中的主要應用領域是（）A.催化B.發(fā)光材料C.傳感器D.以上都是7.設計具有高選擇性的分子傳感器時，關鍵在于（）A.選擇合適的識別基團B.提高傳感器的靈敏度C.降低檢測限D.優(yōu)化傳感器的穩(wěn)定性8.分子催化劑相比于傳統(tǒng)催化劑的優(yōu)勢不包括（）A.更高的選擇性B.可在溫和條件下反應C.易于回收利用D.成本更低9.以下哪種分子結構有利于提高分子的導電性（）A.線性結構B.環(huán)狀結構C.具有共軛體系的結構D.分支結構10.分子工程在藥物研發(fā)中的主要作用是（）A.設計新的藥物分子B.提高藥物的療效C.降低藥物的副作用D.以上都是11.用于構建分子器件的分子應具備的特性不包括（）A.良好的穩(wěn)定性B.可調(diào)控的物理性質(zhì)C.復雜的結構D.能夠實現(xiàn)特定的功能12.分子動力學模擬在分子工程中的主要作用是（）A.預測分子的性能B.指導分子設計C.解釋分子間相互作用機制D.以上都是13.以下哪種分子材料可用于制備柔性電子器件（）A.有機半導體B.金屬納米顆粒C.陶瓷材料D.高分子聚合物14.分子工程中，調(diào)控分子聚集態(tài)結構的方法不包括（）A.改變分子間相互作用B.控制外界環(huán)境條件C.引入雜質(zhì)分子D.改變分子的化學組成15.設計具有光致變色性能的分子時，關鍵因素是（）A.分子的共軛體系B.分子的電子云分布C.分子的熱穩(wěn)定性D.分子的可逆光化學反應16.分子工程在能源領域的應用不包括（）A.設計高效的太陽能電池材料B.開發(fā)新型儲能材料C.提高化石燃料的燃燒效率D.制備高效的催化劑用于水分解制氫17.以下哪種分子結構不利于分子的溶解性（）A.含有極性基團B.分子體積較小C.具有剛性骨架D.存在可形成氫鍵的位點18.分子印跡技術的原理是基于（）A.分子間的特異性相互作用B.分子的共價鍵合C.分子的物理吸附D.分子的靜電作用19.在分子工程中，利用基因工程手段改造生物分子的目的是（）A.獲得具有新功能的生物分子B.提高生物分子的表達量C.改善生物分子的穩(wěn)定性D.以上都是20.分子工程中，研究分子與界面相互作用的重要性在于（）A.理解分子在界面的行為B.優(yōu)化界面性能C.開發(fā)基于界面的分子器件D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡述分子工程的主要研究內(nèi)容，并舉例說明分子工程在某一領域的具體應用。22.（10分）闡述分子識別的基本原理，以及影響分子識別選擇性的因素。23.（10分）分子自組裝有哪些常見的類型？請分別舉例說明，并說明自組裝過程對構建功能性分子體系的重要性。24.（15分）閱讀材料：在分子工程領域，設計具有高效催化性能的分子催化劑是研究熱點之一。某研究團隊通過分子設計合成了一種新型的金屬有機配合物催化劑。該催化劑具有獨特的結構，中心金屬離子與有機配體形成了特定的空間構型。實驗結果表明，該催化劑在催化某一有機反應時，表現(xiàn)出了較高的活性和選擇性。問題：請分析該新型催化劑具有高活性和選擇性的可能原因，并說明分子工程在設計該催化劑過程中的作用。25.（15分）閱讀材料：分子工程在材料科學中有著廣泛的應用。例如，通過分子設計制備具有特殊光學性能的高分子材料。研究人員設計了一種含有共軛結構的高分子聚合物，該聚合物在可見光范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的熒光發(fā)射性能。進一步研究發(fā)現(xiàn)，聚合物的熒光強度與分子結構中的共軛長度、取代基種類等因素有關。問題：請闡述分子結構與熒光性能之間的關系，并說明分子工程如何通過調(diào)控分子結構來實現(xiàn)對熒光性能的優(yōu)化。答案：1.C2.C3.C4.C5.D6.D7.A8.D9.C10.D11.C12.D13.D14.D15.Dl6.C17.C18.A19.D20.D21.分子工程主要研究內(nèi)容包括分子設計、分子合成、分子組裝以及分子性能研究等。通過合理設計分子結構，利用化學合成方法制備目標分子，借助自組裝等手段構建功能性分子體系，并深入研究其物理化學性能。在藥物研發(fā)領域，分子工程可設計新的藥物分子，如針對特定靶點設計具有高親和力的小分子藥物，提高藥物療效并降低副作用。22.分子識別基本原理是主體分子與客體分子通過分子間特異性相互作用形成穩(wěn)定復合物。影響分子識別選擇性的因素有：主體分子和客體分子的形狀互補性，若形狀匹配度高，選擇性增強；分子間的非共價相互作用類型及強度，如氫鍵作用、靜電作用等，合適的相互作用能提高選擇性；分子表面的化學基團分布，特定化學基團可提供識別的特異性。23.分子自組裝常見類型有：基于氫鍵的自組裝，如某些含有多個氫鍵供體和受體的分子可通過氫鍵作用形成有序結構；基于π-π堆積的自組裝，一些具有共軛結構的分子通過π電子相互作用自組裝。自組裝過程對構建功能性分子體系很重要，它能自發(fā)形成特定的有序結構，為實現(xiàn)分子體系的特定功能奠定基礎，如形成具有特定催化活性位點的結構用于催化反應。24.該新型催化劑具有高活性和選擇性的可能原因：獨特的結構使中心金屬離子周圍的電子云分布有利于反應物分子的吸附和活化，有機配體的空間構型可引導反應物分子以合適的方向靠近金屬中心，降低反應的活化能。分子工程在設計過程中的作用：通過精確設計中心金屬離子與有機配體的組合，調(diào)控分子的空間結構和電子性質(zhì)，從而實現(xiàn)對催化劑活性和選擇性的優(yōu)化。25.分子結構與熒光性能關系密切，如果分子結構中的共軛長度