2026年量子化学工程师资格模拟试卷

2026年量子化学工程师资格模拟试卷考试时间：180分钟 总分：200分 年级/班级：2026级量子化学工程师班

一、选择题

1.下列哪一项不是量子化学的研究范畴？

A.分子结构的确定

B.化学反应机理的研究

C.原子核的物理性质

D.分子光谱的分析

2.在量子力学中，描述粒子状态的函数是？

A.波函数

B.概率密度

C.势能函数

D.能级

3.下列哪个量子数描述了电子在原子轨道中的取向？

A.主量子数

B.角量子数

C.磁量子数

D.自旋量子数

4.氢原子基态的电子构型是？

A.1s¹

B.1s²

C.2s²2p²

D.1s²2s²2p⁶

5.下列哪个分子具有极性？

A.CO₂

B.CH₄

C.H₂O

D.BF₃

6.分子轨道理论中，成键轨道和反键轨道的区别在于？

A.成键轨道能量低于基态，反键轨道能量高于基态

B.成键轨道能量高于基态，反键轨道能量低于基态

C.成键轨道和反键轨道能量相同

D.成键轨道和反键轨道没有能量差异

7.下列哪个效应会导致分子光谱的吸收？

A.分子振动

B.分子转动

C.电子跃迁

D.分子变形

8.哈特里-福克方程的目的是？

A.计算分子的电子能量

B.确定分子的几何构型

C.分析分子的光谱性质

D.研究分子的反应机理

9.分子间的范德华力包括哪几种？

A.取向力

B.诱导力

C.色散力

D.以上都是

10.量子化学中，变分法的核心思想是？

A.寻找能够精确描述粒子状态的波函数

B.通过近似方法找到能量最低的波函数

C.利用实验数据拟合理论模型

D.通过数值计算得到精确的分子能量

11.下列哪个分子具有手性？

A.丁烷

B.乙醇

C.甲烷

D.苯

12.分子间的氢键是一种？

A.共价键

B.离子键

C.范德华力

D.特殊的极性相互作用

13.量子化学中，密度泛函理论（DFT）的主要优势是？

A.计算速度快

B.能够处理大体系

C.理论基础完善

D.以上都是

14.下列哪个分子具有芳香性？

A.苯

B.环戊烷

C.乙烯

D.乙烷

15.分子间的相互作用力会影响分子的？

A.稳定性

B.反应活性

C.光谱性质

D.以上都是

16.量子化学中，基组的选择会影响？

A.计算精度

B.计算速度

C.模型适用性

D.以上都是

17.下列哪个效应会导致分子光谱的发射？

A.分子振动

B.分子转动

C.电子跃迁

D.分子变形

18.哈特里-福克方程的近似在于？

A.忽略电子间的相互作用

B.使用简化的波函数

C.计算能量时忽略某些项

D.以上都是

19.分子间的伦敦色散力是一种？

A.取向力

B.诱导力

C.色散力

D.特殊的极性相互作用

20.量子化学中，耦合簇理论（CC）的主要优势是？

A.计算精度高

B.能够处理大体系

C.理论基础完善

D.以上都是

二、填空题

1.量子化学中，描述粒子状态的函数满足______方程。

2.氢原子1s轨道的径向分布函数在______处达到最大值。

3.分子轨道理论中，成键轨道的形成是由于原子轨道的______。

4.分子光谱中，振动光谱的频率与分子的______有关。

5.哈特里-福克方程的目的是通过自洽场方法计算分子的______。

6.分子间的范德华力包括______、______和______。

7.量子化学中，变分法的核心思想是通过近似波函数找到能量______的解。

8.分子间的氢键是一种特殊的______相互作用。

9.密度泛函理论（DFT）的主要优势在于计算速度快，能够处理______体系。

10.分子间的相互作用力会影响分子的______、______和______。

11.量子化学中，基组的选择会影响计算精度、计算速度和______。

12.分子光谱中，发射光谱与______有关。

13.哈特里-福克方程的近似在于忽略电子间的______。

14.分子间的伦敦色散力是一种______力。

15.耦合簇理论（CC）的主要优势在于计算精度高，能够处理______体系。

三、多选题

1.下列哪些是量子化学的研究范畴？

A.分子结构的确定

B.化学反应机理的研究

C.原子核的物理性质

D.分子光谱的分析

2.在量子力学中，描述粒子状态的函数具有哪些性质？

A.连续性

B.单值性

C.可微性

D.正交性

3.下列哪些量子数描述了电子在原子轨道中的状态？

A.主量子数

B.角量子数

C.磁量子数

D.自旋量子数

4.氢原子基态的电子构型具有哪些特点？

A.1s轨道上有1个电子

B.2s轨道上有2个电子

C.2p轨道上有2个电子

D.1s轨道上有2个电子

5.下列哪些分子具有极性？

A.CO₂

B.CH₄

C.H₂O

D.BF₃

6.分子轨道理论中，成键轨道和反键轨道的区别在于哪些方面？

A.能量高低

B.电子密度分布

C.节点数量

D.轨道对称性

7.下列哪些效应会导致分子光谱的吸收或发射？

A.分子振动

B.分子转动

C.电子跃迁

D.分子变形

8.哈特里-福克方程的目的是什么？

A.计算分子的电子能量

B.确定分子的几何构型

C.分析分子的光谱性质

D.研究分子的反应机理

9.分子间的范德华力包括哪些类型？

A.取向力

B.诱导力

C.色散力

D.氢键

10.量子化学中，变分法的核心思想是什么？

A.寻找能够精确描述粒子状态的波函数

B.通过近似方法找到能量最低的波函数

C.利用实验数据拟合理论模型

D.通过数值计算得到精确的分子能量

11.下列哪些分子具有手性？

A.丁烷

B.乙醇

C.甲烷

D.苯

12.分子间的氢键是一种什么类型的相互作用？

A.共价键

B.离子键

C.范德华力

D.特殊的极性相互作用

13.量子化学中，密度泛函理论（DFT）的主要优势是什么？

A.计算速度快

B.能够处理大体系

C.理论基础完善

D.以上都是

14.下列哪些分子具有芳香性？

A.苯

B.环戊烷

C.乙烯

D.乙烷

15.分子间的相互作用力会影响分子的哪些性质？

A.稳定性

B.反应活性

C.光谱性质

D.以上都是

16.量子化学中，基组的选择会影响哪些方面？

A.计算精度

B.计算速度

C.模型适用性

D.以上都是

17.下列哪些效应会导致分子光谱的发射？

A.分子振动

B.分子转动

C.电子跃迁

D.分子变形

18.哈特里-福克方程的近似在于哪些方面？

A.忽略电子间的相互作用

B.使用简化的波函数

C.计算能量时忽略某些项

D.以上都是

19.分子间的伦敦色散力是一种什么类型的力？

A.取向力

B.诱导力

C.色散力

D.特殊的极性相互作用

20.量子化学中，耦合簇理论（CC）的主要优势是什么？

A.计算精度高

B.能够处理大体系

C.理论基础完善

D.以上都是

四、判断题

21.量子化学中的薛定谔方程是描述粒子状态随时间变化的方程。

22.氢原子的2p轨道有三个取向，分别用m_l=-1,0,+1表示。

23.分子轨道理论认为分子中的电子在整个分子空间中运动。

24.分子光谱中的转动光谱通常比振动光谱的频率低。

25.哈特里-福克方程能够精确计算多电子分子的电子能量。

26.分子间的范德华力是一种远程相互作用力。

27.量子化学中的变分法可以通过选择合适的波函数来得到系统的基态能量。

28.分子间的氢键是一种强烈的极性相互作用力。

29.密度泛函理论（DFT）的基本思想是电子密度可以描述系统的所有性质。

30.耦合簇理论（CC）能够精确描述电子间的相互作用。

31.基组的选择对计算结果的精度有重要影响。

32.分子光谱中的吸收光谱反映了分子从低能级到高能级的跃迁。

33.哈特里-福克方程的近似在于忽略了电子间的库仑相互作用。

34.分子间的伦敦色散力是一种与分子极性有关的相互作用力。

35.耦合簇理论（CC）的计算量通常比哈特里-福克方程大得多。

36.量子化学中的密度泛函理论（DFT）是一种近似方法。

37.分子间的相互作用力包括氢键、范德华力和离子键。

38.分子光谱中的振动光谱反映了分子键的伸缩和弯曲振动。

39.基组越大，计算的精度通常越高。

40.耦合簇理论（CC）能够处理大体系，但计算成本较高。

五、问答题

1.简述量子化学中薛定谔方程的意义及其分类。

2.解释分子轨道理论中成键轨道和反键轨道的形成机制，并举例说明。

3.比较哈特里-福克方程和密度泛函理论（DFT）在计算多电子分子能量方面的优缺点。

试卷答案

一、选择题答案及解析

1.C

解析：量子化学主要研究分子的结构、性质和反应机理，以及电子在原子和分子中的行为。原子核的物理性质属于核物理的研究范畴。

2.A

解析：在量子力学中，波函数是描述粒子状态的数学函数，它包含了粒子所有可能的信息。波函数的平方代表粒子在某一点出现的概率密度。

3.C

解析：磁量子数m_l描述了电子在原子轨道中的空间取向，它决定了原子轨道在磁场中的分裂情况。

4.A

解析：氢原子基态的电子构型是1s¹，表示在1s轨道上有1个电子。

5.C

解析：H₂O分子由于氧原子上有两个孤对电子，导致分子呈弯曲形，正负电荷中心不重合，因此具有极性。

6.A

解析：成键轨道的能量低于基态原子轨道的能量，而反键轨道的能量高于基态原子轨道的能量。

7.C

解析：分子光谱中的吸收光谱反映了分子中的电子从低能级跃迁到高能级的过程。

8.A

解析：哈特里-福克方程的目的是通过自洽场方法计算多电子分子的电子能量。

9.D

解析：分子间的范德华力包括取向力、诱导力和色散力。

10.B

解析：变分法的核心思想是通过选择一个近似的波函数，使其能量最小化，从而得到系统的基态能量。

11.B

解析：乙醇分子中的碳原子连接着四个不同的基团，具有手性。

12.D

解析：分子间的氢键是一种特殊的极性相互作用力，形成于氢原子与高电负性原子（如O、N、F）之间。

13.D

解析：密度泛函理论（DFT）的主要优势在于计算速度快，能够处理大体系，并且理论基础完善。

14.A

解析：苯分子具有芳香性，其π电子体系满足休克尔规则。

15.D

解析：分子间的相互作用力会影响分子的稳定性、反应活性和光谱性质。

16.D

解析：基组的选择会影响计算精度、计算速度和模型适用性。

17.C

解析：分子光谱中的发射光谱反映了分子中的电子从高能级跃迁到低能级的过程。

18.D

解析：哈特里-福克方程的近似在于忽略了电子间的相互作用，使用简化的波函数，并且在计算能量时忽略某些项。

19.C

解析：分子间的伦敦色散力是一种色散力，与分子的极性无关。

20.D

解析：耦合簇理论（CC）的主要优势在于计算精度高，能够处理大体系，并且理论基础完善。

二、填空题答案及解析

1.薛定谔方程

解析：量子化学中，描述粒子状态的函数满足薛定谔方程，它是一个二阶偏微分方程，描述了粒子动能和势能的总和等于总能量。

2.原子核

解析：氢原子1s轨道的径向分布函数在原子核处（r=0）达到最大值。

3.重叠

解析：分子轨道理论中，成键轨道的形成是由于原子轨道的线性组合和重叠，导致电子云密度在两个原子核之间增加。

4.振动频率

解析：分子光谱中，振动光谱的频率与分子的振动频率有关，反映了分子键的伸缩和弯曲振动。

5.基态能量

解析：哈特里-福克方程的目的是通过自洽场方法计算分子的基态能量。

6.取向力，诱导力，色散力

解析：分子间的范德华力包括取向力、诱导力和色散力。

7.最低

解析：量子化学中，变分法的核心思想是通过近似波函数找到能量最低的解。

8.极性

解析：分子间的氢键是一种特殊的极性相互作用力，形成于氢原子与高电负性原子（如O、N、F）之间。

9.大

解析：密度泛函理论（DFT）的主要优势在于计算速度快，能够处理大体系。

10.稳定性，反应活性，光谱性质

解析：分子间的相互作用力会影响分子的稳定性、反应活性和光谱性质。

11.模型适用性

解析：量子化学中，基组的选择会影响计算精度、计算速度和模型适用性。

12.电子跃迁

解析：分子光谱中，发射光谱与电子跃迁有关，反映了分子中的电子从高能级跃迁到低能级的过程。

13.库仑相互作用

解析：哈特里-福克方程的近似在于忽略了电子间的库仑相互作用。

14.色散力

解析：分子间的伦敦色散力是一种色散力，与分子的极性无关。

15.大

解析：耦合簇理论（CC）的主要优势在于计算精度高，能够处理大体系。

三、多选题答案及解析

1.A,B,D

解析：量子化学的研究范畴包括分子结构的确定、化学反应机理的研究和分子光谱的分析。原子核的物理性质属于核物理的研究范畴。

2.A,B,C,D

解析：在量子力学中，描述粒子状态的函数具有连续性、单值性、可微性和正交性。

3.A,B,C,D

解析：量子数包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数，它们共同描述了电子在原子轨道中的状态。

4.A,D

解析：氢原子基态的电子构型是1s²，表示在1s轨道上有2个电子。

5.C,D

解析：H₂O分子和BF₃分子具有极性。CO₂分子由于线性结构，正负电荷中心重合，因此不具有极性。CH₄分子由于正四面体结构，正负电荷中心重合，因此不具有极性。

6.A,B,C,D

解析：分子轨道理论中，成键轨道和反键轨道的区别在于能量高低、电子密度分布、节点数量和轨道对称性。

7.A,B,C

解析：分子光谱中的吸收或发射光谱反映了分子振动、转动和电子跃迁。

8.A,D

解析：哈特里-福克方程的目的是计算分子的电子能量和研究分子的反应机理。确定分子的几何构型和分析分子的光谱性质不是哈特里-福克方程的主要目的。

9.A,B,C

解析：分子间的范德华力包括取向力、诱导力和色散力。

10.B,C

解析：量子化学中，变分法的核心思想是通过近似方法找到能量最低的波函数，并利用实验数据拟合理论模型。

11.B

解析：乙醇分子中的碳原子连接着四个不同的基团，具有手性。

12.D

解析：分子间的氢键是一种特殊的极性相互作用力，形成于氢原子与高电负性原子（如O、N、F）之间。

13.A,B,D

解析：密度泛函理论（DFT）的主要优势在于计算速度快，能够处理大体系，并且理论基础完善。

14.A

解析：苯分子具有芳香性，其π电子体系满足休克尔规则。

15.A,B,C,D

解析：分子间的相互作用力会影响分子的稳定性、反应活性和光谱性质。

16.A,B,C,D

解析：基组的选择会影响计算精度、计算速度和模型适用性。

17.C

解析：分子光谱中的发射光谱反映了分子中的电子从高能级跃迁到低能级的过程。

18.A,B,C,D

解析：哈特里-福克方程的近似在于忽略了电子间的相互作用，使用简化的波函数，并且在计算能量时忽略某些项。

19.C

解析：分子间的伦敦色散力是一种色散力，与分子的极性无关。

20.A,B,C,D

解析：耦合簇理论（CC）的主要优势在于计算精度高，能够处理大体系，并且理论基础完善。

四、判断题答案及解析

21.√

解析：量子化学中的薛定谔方程是描述粒子状态随时间变化的方程，分为含时和非含时薛定谔方程。

22.√

解析：氢原子的2p轨道有三个取向，分别用m_l=-1,0,+1表示。

23.√

解析：分子轨道理论认为分子中的电子在整个分子空间中运动，形成分子轨道。

24.√

解析：分子光谱中的转动光谱通常比振动光谱的频率低，因为转动的能量级差较小。

25.×

解析：哈特里-福克方程是一种近似方法，不能精确计算多电子分子的电子能量，但它能够提供一个合理的近似值。

26.√

解析：分子间的范德华力是一种远程相互作用力，与分子的极性无关。

27.√

解析：量子化学中的变分法可以通过选择合适的波函数来得到系统的基态能量，尽管波函数是近似的，但可以得到基态能量的上限。

28.√

解析：分子间的氢键是一种强烈的极性相互作用力，形成于氢原子与高电负性原子（如O、N、F）之间。

29.√

解析：密度泛函理论（DFT）的基本思想是电子密度可以描述系统的所有性质，因此可以通过电子密度来计算系统的各种性质。

30.√

解析：耦合簇理论（CC）能够精确描述电子间的相互作用，因此能够提供较高的计算精度。

31.√

解析：基组的选择对计算结果的精度有重要影响，基组越大，计算的精度通常越高。

32.√

解析：分子光谱中的吸收光谱反映了分子从低能级到高能级的跃迁，吸收光谱的频率与能级差有关。

33.√

解析：哈特里-福克方程的近似在于忽略了电子间的库仑相互作用，因此只能提供一个近似的能量值。

34.×

解析：分子间的伦敦色散力是一种与分子极性无关的相互作用力，它与分子的电子云分布有关。

35.√

解析：耦合簇理论（CC）的计算量通常比哈特里-福克方程大得多，因为CC需要考虑电子间的相互作用。

36.√

解析：密度泛函理论（DFT）是一种近似方法，尽管其理论基础完善，但仍然需要使用近似函数和泛函。

37.×

解析：分子间的相互作用力包括氢键、范德华力和离子键，但离子键不属于分子间的相互作用力，而是形成离子化合物的化学键。

38.√

解析：分子光谱中的振动光谱反映了分子键的伸缩和弯曲振动，这些振动模式的频率与分子的力常数有关。

39.