2025年大學(xué)分子科學(xué)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：本卷共20小題，每小題2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.分子工程技巧中，關(guān)于分子設(shè)計的核心原則，以下說法正確的是（）A.僅考慮分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)B.綜合考慮分子的各種性質(zhì)和功能需求C.只關(guān)注分子的物理性質(zhì)D.隨意組合原子構(gòu)建分子答案：B2.分子識別過程中，起關(guān)鍵作用的分子間相互作用是（）A.共價鍵B.離子鍵C.氫鍵、范德華力等非共價鍵D.金屬鍵答案：C3.設(shè)計具有特定催化活性的分子時，主要依據(jù)的是（）A.分子的顏色B.分子的大小C.分子的電子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)D.分子的溶解性答案：C4.分子自組裝過程中，驅(qū)動力不包括（）A.熵增B.分子間相互作用C.外加能量D.化學(xué)反應(yīng)答案：D5.對于分子器件的設(shè)計，以下不正確的是（）A.要考慮與外界環(huán)境的兼容性B.只需關(guān)注分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)C.需滿足特定的功能要求D.要考慮信號傳輸和轉(zhuǎn)換答案：B6.分子工程中，調(diào)控分子性質(zhì)的常用方法不包括（）A.改變分子的化學(xué)組成B.調(diào)整分子的空間構(gòu)象C.增加分子的質(zhì)量D.引入取代基答案：C7.研究分子間弱相互作用對分子工程的意義在于（）A.無實際意義B.影響分子的穩(wěn)定性和功能C.僅改變分子的外觀D.只影響分子的溶解性答案：B8.分子工程中，篩選合適分子構(gòu)建材料的標(biāo)準(zhǔn)不包括（）A.材料的成本B.分子的性能C.材料的可加工性D.分子的來源答案：A9.設(shè)計分子傳感器時，最重要的是（）A.分子的大小合適B.能特異性識別目標(biāo)物質(zhì)并產(chǎn)生信號變化C.分子的顏色鮮艷D.分子的穩(wěn)定性好答案：B10.分子工程在藥物研發(fā)中的應(yīng)用，主要是（）A.改變藥物的味道B.提高藥物的療效和降低副作用C.增加藥物生產(chǎn)的成本D.延長藥物的保質(zhì)期答案：B11.關(guān)于分子動力學(xué)模擬在分子工程中的作用，錯誤的是（）A.預(yù)測分子的行為B.輔助分子設(shè)計C.完全取代實驗研究D.分析分子間相互作用答案：C12.分子工程中，優(yōu)化分子性能的策略不包括（）A.多分子協(xié)同作用B.單一分子獨立作用C.構(gòu)建分子超結(jié)構(gòu)D.改變分子所處環(huán)境答案：B13.設(shè)計分子催化劑時，對其活性中心的要求是（）A.具有合適的活性和選擇性B.越大越好C.越小越好D.與活性無關(guān)答案：A14.分子工程中，利用計算機(jī)輔助設(shè)計的優(yōu)勢不包括（）A.快速篩選大量分子結(jié)構(gòu)B.降低設(shè)計成本C.提高設(shè)計準(zhǔn)確性D.完全依賴計算機(jī)設(shè)計答案：D15.分子自組裝形成的有序結(jié)構(gòu)，其特點不包括（）A.具有特定功能B.結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定C.可調(diào)控D.具有層次性答案：B16.分子工程在納米材料制備中的應(yīng)用，主要是（）A.控制納米材料的尺寸和形狀B.增加納米材料的重量C.改變納米材料的顏色D.降低納米材料的純度答案：A17.研究分子光譜對分子工程的意義在于（）A.了解分子的結(jié)構(gòu)和能級B.無實際意義C.僅用于分析分子的顏色D.只用于分析分子的溶解性答案：A18.分子工程中，設(shè)計分子開關(guān)的關(guān)鍵是（）A.能在不同條件下實現(xiàn)狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)換B.分子的大小合適C.分子的顏色變化明顯D.分子的穩(wěn)定性好答案：A19.對于分子工程中材料的可回收性，以下說法正確的是（）A.不重要B.是設(shè)計材料時需考慮的因素之一C.只適用于部分材料D.與分子工程無關(guān)答案：B20.分子工程中，探索新型分子結(jié)構(gòu)的目的不包括（）A.發(fā)現(xiàn)新的性能和功能B.滿足不斷發(fā)展的科技需求C.增加研究的難度D.推動學(xué)科發(fā)展答案：C第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：請在橫線上填寫合適的內(nèi)容，每空1分。1.分子工程技巧主要包括分子設(shè)計、分子識別、分子自組裝、______以及分子器件設(shè)計等方面。答案：分子性質(zhì)調(diào)控2.分子識別是基于分子間的______相互作用，具有高度的選擇性。答案：非共價3.分子自組裝的驅(qū)動力包括熵增、分子間相互作用以及______等。答案：外加能量4.分子動力學(xué)模擬可以預(yù)測分子的______和分子間相互作用。答案：行為5.分子工程在藥物研發(fā)中的應(yīng)用主要是提高藥物的療效和降低______。答案：副作用6.設(shè)計分子催化劑時，要關(guān)注其活性中心的活性和______。答案：選擇性7.分子工程中利用計算機(jī)輔助設(shè)計可快速篩選大量的______。答案：分子結(jié)構(gòu)8.分子自組裝形成的有序結(jié)構(gòu)具有特定功能、可調(diào)控以及______等特點。答案：層次性9.分子工程在納米材料制備中的應(yīng)用主要是控制納米材料的______和形狀。答案：尺寸10.研究分子光譜有助于了解分子的______和能級。答案：結(jié)構(gòu)（二）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，每題5分。1.簡述分子工程中分子設(shè)計的主要步驟。答案：首先明確目標(biāo)分子所需具備的各種性質(zhì)和功能要求，然后綜合考慮分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)等因素，運用各種理論和方法進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)思與構(gòu)建，接著通過計算模擬、實驗驗證等手段對設(shè)計的分子進(jìn)行評估和優(yōu)化，最終確定合適有效的分子設(shè)計方案。2.分子識別在分子工程中有哪些重要應(yīng)用？答案：在藥物研發(fā)中用于設(shè)計能特異性識別靶點的藥物分子；在傳感器設(shè)計方面可構(gòu)建對特定物質(zhì)有識別功能的分子傳感器；在分離技術(shù)中有助于實現(xiàn)對特定分子的選擇性分離等，對實現(xiàn)分子的特定功能和構(gòu)建功能性分子體系具有關(guān)鍵作用。3.說明分子自組裝形成有序結(jié)構(gòu)的過程及影響因素。答案：過程：分子在一定條件下，依靠分子間相互作用如氫鍵、范德華力等自發(fā)聚集排列形成有序結(jié)構(gòu)。影響因素：分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、外界環(huán)境的溫度、溶劑性質(zhì)、濃度等，這些因素會影響分子間相互作用的強(qiáng)度和方式，從而影響自組裝結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性。4.分子工程在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用體現(xiàn)在哪些方面？答案：可設(shè)計具有特定性能的分子構(gòu)建材料，如高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高柔韌性等；通過分子自組裝制備具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的材料，如納米復(fù)合材料；調(diào)控材料的分子結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)材料的可加工性、可回收性等性能優(yōu)化，滿足不同領(lǐng)域?qū)Σ牧系亩鄻踊枨?。（三）論述題（共15分）答題要求：論述觀點清晰，邏輯連貫，字?jǐn)?shù)在300字左右。闡述分子動力學(xué)模擬在分子工程中的作用及局限性。答案：分子動力學(xué)模擬在分子工程中具有重要作用。它能預(yù)測分子的行為，如分子的運動軌跡、構(gòu)象變化等，幫助我們深入了解分子在不同條件下的動態(tài)過程?？梢苑治龇肿娱g相互作用，明確各種相互作用對分子體系性質(zhì)的影響，為分子設(shè)計提供依據(jù)。還能輔助分子設(shè)計，通過模擬不同結(jié)構(gòu)分子的性能，篩選出最優(yōu)方案。然而，它也存在局限性。模擬結(jié)果依賴于所采用的力場等模型，模型的準(zhǔn)確性會影響結(jié)果的可靠性。對于復(fù)雜體系，計算量巨大，耗時較長，限制了其在一些大規(guī)模體系中的應(yīng)用。而且模擬過程難以完全真實地反映實際環(huán)境中的所有因素，與實際實驗結(jié)果可能存在一定偏差。（四）材料分析題（共10分）材料：在分子工程研究中，研究人員設(shè)計了一系列分子A、B、C用于催化某一特定化學(xué)反應(yīng)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，分子A的催化活性較低，分子B的催化活性較高但選擇性較差，分子C具有良好的選擇性但活性又不足。答題要求：分析上述材料，回答以下問題，每題5分。1.從分子工程角度，針對分子A的情況，提出可能的改進(jìn)方向。答案：可以考慮對分子A的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，比如改變其化學(xué)組成，引入可能增強(qiáng)催化活性的基團(tuán)?；蛘哒{(diào)整分子A的空間構(gòu)象，使其活性中心更有利于與反應(yīng)物結(jié)合，從而提高催化活性。也可以研究分子A所處的環(huán)境因素，看是否能通過改變環(huán)境條件來提升其催化性能。2.對于分子B和C，如何設(shè)計一種新的分子來綜合它們的優(yōu)勢？答案：可以嘗試將分子B和C的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)片段進(jìn)行組合。比如選取分子B中有利于提高活性的部分結(jié)構(gòu)，與分子C中具有良好選擇性的部分結(jié)構(gòu)相結(jié)合，構(gòu)建新的分子結(jié)構(gòu)。然后通過計算模擬和實驗驗證，對新分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其既具有較高的催化活性，又具備良好的選擇性。（五）案例分析題（共5分）材料：在分子工程應(yīng)用于藥物研發(fā)的案例中，一種新型抗癌藥物分子D被設(shè)計出來。它能夠特異性地識別癌細(xì)胞表面的某一受體分子E，通過與受體結(jié)合，阻斷癌細(xì)胞的生長信號傳導(dǎo)通路，從而抑制癌細(xì)胞的生長。臨床試驗結(jié)果顯示，該藥物對特定類型的癌癥具有顯著療效，且副作用相對較小。答題要求：分析該案例體現(xiàn)了分子工程在藥物研發(fā)中的哪些優(yōu)勢？答案：該案例體現(xiàn)了分子工程在藥物研發(fā)中的顯著優(yōu)勢。