2025年大学本科三年级（分子科学与工程）分子材料设计测试题及答案

2025年大学本科三年级（分子科学与工程）分子材料设计测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.分子材料设计中，关于分子结构与性能关系的描述，以下正确的是A.分子对称性越高，材料性能越好B.分子链越长，材料强度越低C.分子间作用力越强，材料熔点越低D.分子的共轭结构有利于提高材料的导电性2.以下哪种方法可用于预测分子材料的光学性质A.量子力学计算B.热重分析C.红外光谱分析D.核磁共振3.在分子材料设计中，引入功能基团的主要目的是A.增加分子的分子量B.改变分子的颜色C.赋予材料特定的性能D.提高分子的稳定性4.对于分子材料的溶解性，下列说法错误的是A.分子极性越大，越易溶于极性溶剂B.分子结构越规整，溶解性越好C.适当增加分子的支链可改善溶解性D.形成分子间氢键会降低溶解性5.分子材料设计中，考虑分子堆积方式时，哪种堆积方式有利于提高材料的密度A.无序堆积B.层状堆积C.柱状堆积D.球状堆积6.以下哪类分子不适合作为分子材料的主体分子A.具有刚性结构的分子B.易发生化学反应的分子C.具有大π共轭体系的分子D.对称性高的分子7.在分子材料设计中，调控分子的电子云密度分布主要影响材料的A.热稳定性B.机械性能C.电学性能D.光学性能8.分子材料的荧光发射波长主要取决于A.分子的大小B.分子的电子跃迁类型C.分子的溶解性D.分子的纯度9.设计分子材料时，选择合适的溶剂进行合成反应，主要考虑溶剂的A.沸点B.密度C.极性D.颜色10.对于分子材料的磁性，下列描述正确的是A.顺磁性分子材料的磁性比抗磁性分子材料强B.分子中含有未成对电子有利于产生磁性C.分子材料的磁性与分子的形状无关D.磁性分子材料在常温下都具有明显的磁性11.分子材料设计中，优化分子的空间构型可改善材料的A.加工性能B.吸附性能C.热膨胀系数D.以上都是12.利用计算机辅助设计分子材料时，常用的软件是A.PhotoshopB.AutoCADC.GaussianD.MATLAB13.分子材料的玻璃化转变温度与分子的A.分子量分布有关B.化学组成有关C.结晶度有关D.以上都有关14.在分子材料设计中，研究分子间的电荷转移过程有助于理解材料的A.光致发光机制B.热传导机制C.摩擦性能D.吸附性能15.以下哪种分子间相互作用对分子材料的自组装行为影响最大A.范德华力B.氢键C.静电作用D.疏水作用16.分子材料设计中，通过改变分子的取代基来调控材料性能，这属于A.结构修饰策略B.复合策略C.掺杂策略D.共混策略17.对于分子材料的力学性能，分子链的柔顺性主要影响材料的A.硬度B.韧性C.拉伸强度D.弹性模量18.分子材料设计中，考虑分子的溶解性时，相似相溶原理的本质是A.分子间作用力相似B.分子大小相似C.分子形状相似D.分子电荷分布相似19.研究分子材料的晶体结构可采用的方法是A.X射线衍射B.扫描电子显微镜C.透射电子显微镜D.原子力显微镜20.在分子材料设计中，如何提高分子材料的化学稳定性A.减少分子中的双键B.增加分子的支链C.引入吸电子基团D.降低分子的对称性第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在横线上填写正确答案。21.分子材料设计的核心是通过对分子的______、______和______进行调控，以实现材料性能的优化。22.在分子材料中，分子间的______作用是影响材料聚集态结构和性能的重要因素之一。23.分子材料的导电性主要取决于分子的______和______。24.利用分子自组装技术制备分子材料时，需要考虑分子的______、______和______等因素。25.分子材料设计中，常用的表征手段有______、______、______等。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。26.简述分子材料设计中如何通过分子结构设计提高材料的发光效率。27.说明在分子材料设计中，如何考虑分子的溶解性与材料加工性能之间的关系。28.分子材料的热稳定性受哪些因素影响？在分子材料设计中如何提高热稳定性？29.举例说明分子材料设计中如何运用化学修饰的方法改善分子材料的性能。（三）论述题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。论述分子材料设计在能源领域的应用及发展前景。（四）材料分析题（共10分）材料：在分子材料设计中，研究人员发现一种新型分子结构，其具有独特的共轭体系和分子间相互作用。通过一系列实验测试，发现该分子材料在光电转换方面展现出优异的性能。答题要求：根据上述材料，分析该分子结构的哪些特点使其在光电转换方面具有优异性能，并阐述分子材料设计在光电转换领域的重要性。（五）方案设计题（共5分）答题要求：本大题共1小题，5分。设计一个简单的分子材料设计方案，用于制备具有高吸附性能的分子材料。答案：1.D2.A3.C4.B5.C6.B7.C8.B9.C10.B11.D12.C13.D14.A15.B16.A17.B18.A19.A20.A21.结构、组成、相互作用22.非共价23.电子结构、分子间电荷转移24.形状、官能团、相互作用25.红外光谱、核磁共振、X射线衍射26.可通过增加分子的共轭程度，使分子的电子跃迁更容易发生且能量损失减小，从而提高发光效率；优化分子的平面性，利于分子间的π-π堆积，增强发光性能；合理引入取代基，调节分子的电子云分布，改善发光效率。27.分子溶解性好有利于溶液加工，如溶液浇铸等方法制备薄膜等材料；但溶解性过好可能导致材料成型后强度等性能不佳。设计时需平衡溶解性，可通过适当控制分子的极性、大小、引入基团等，使分子在一定溶剂中有合适溶解性，同时又能保证材料在加工成型后具有良好的性能。28.分子材料的热稳定性受分子结构（如化学键强度、环的稳定性等）、分子间相互作用（如氢键、范德华力等）、是否存在易分解的基团等因素影响。提高热稳定性可通过引入稳定的化学键，如增加芳香环结构；增强分子间相互作用形成稳定的聚集态结构；去除易分解的基团等方法。29.例如对分子引入吸电子基团，可改变分子的电子云分布，影响分子的反应活性和性能。如在一些有机分子材料中引入吸电子基团后，其导电性得到改善；对分子进行烷基化修饰，可改变分子的溶解性和分子间相互作用，从而改善材料的加工性能和机械性能等。30.该分子独特的共轭体系有利于电子的传输和跃迁，能高效地吸收和转换光能。分子间相互作用可使分子有序排列，形成有利于光电转换的结构。分子材料设计在光电转换领域重要性在于可根据需求设计特定结构