1、第3节液晶、纳米材料与超分子课后篇素养形成必备知识基础练1.电子手表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。有关其显示原理的叙述中,正确的是()A.施加电场时,液晶分子沿垂直于电场方向排列B.移去电场后,液晶分子恢复到原来状态C.施加电场后,液晶分子恢复到原来状态D.移去电场后,液晶分子沿电场方向排列答案B解析液晶的显示原理为施加电场时,液晶分子沿电场方向排列;移去电场后,液晶分子恢复到原来状态。2.(2020山东淄博实验中学高二检测)纳米是长度单位,1 nm=110-9 m,物质的颗粒达到纳米级时,具有特殊的性质。如将单质铜制成“纳米铜”时,“纳米铜”具有非常强的化学活性,在
2、空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述中正确的是()A.常温下,“纳米铜”比铜片的金属性强B.常温下,“纳米铜”比铜片更易失去电子C.常温下,“纳米铜”与铜片的还原性相同D.常温下,“纳米铜”比铜片的氧化性强答案C解析“纳米铜”因其表面积大,所以化学反应速率大,但基本化学性质没有改变。3.下列叙述正确的是()A.食盐粉末为非晶体B.液体与晶体混合物叫液晶C.最大维度处于纳米尺度的材料叫纳米材料D.晶体具有固定的熔、沸点,而非晶体没有固定熔、沸点答案D解析食盐粉末由无数晶体颗粒组成,属于晶体;液晶是一种单独的物质聚集状态,不是液体与晶体的混合物;纳米材料由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界
3、面两部分组成。4.下列说法符合科学性的是()A.某厂生产的食盐有益人体健康,它是纳米材料,易吸收、易消化B.某厂生产的食盐,处于液晶状态,是日常生活中不可缺少的物质,它是非常纯净的非晶体C.金的熔点为1 064 ,而制成2 nm尺寸的金的熔点仅为327 左右,所以纳米金属于分子晶体D.液晶在一定温度范围内为液体状态,是一种具有晶体性质的特殊物质,可用于制造显示器答案D解析食盐处于晶体状态,而不是处于液晶状态,也不是纳米材料,A、B错误。纳米材料不同于一般的晶体、非晶体,C错误。5.(2021山东济南历城第二中学高二检测)下列关于物质聚集状态的叙述错误的是()A.物质只有气、液、固三种聚集状态B
4、.气态是高度无序的体系存在状态C.固态中的原子或者分子结合的较紧凑,相对运动较弱D.液态物质的微粒间距离和作用力的强弱介于固、气两态之间,表现出明显的流动性答案A解析物质除气、液、固三种聚集状态以外,还有其他的聚集状态,如液晶、纳米材料、超分子。6.下列关于物质聚集状态应用的描述错误的是()A.晶体和非晶体均呈固态B.晶体合金的硬度和强度均比非晶体合金的硬度和强度高C.液晶可用于各种显示仪器上D.化妆品中加入纳米颗粒可使其具备防紫外线的功能答案B解析某些非晶体合金的硬度和强度比晶体合金的硬度和强度高。7.下列关于纳米技术的叙述不正确的是()A.将“纳米材料”均匀分散到液体分散剂中可制得液溶胶B
5、.用纳米级金属颗粒粉剂作催化剂可增大化学反应速率,提高反应物的平衡转化率C.用纳米颗粒粉剂做成火箭的固体燃料将有更大的推动力D.银器能抑菌、杀菌,将纳米银微粒植入内衣织物中,有奇异的抑菌、杀菌效果答案B解析纳米材料颗粒的直径在1100nm之内,与胶体粒子直径范围相同,A正确;催化剂可增大化学反应的速率,但不能使化学平衡发生移动,B不正确;与块状固体相比,纳米颗粒直径小,表面积大,因而发生化学反应的速率大,所以短时间内可产生更大推动力,C正确;银为重金属,重金属微粒可使蛋白质变性,故有抑菌、杀菌作用,D正确。关键能力提升练8.液晶广泛用于电子仪表产品等,MBBA是一种研究较多的液晶材料,其化学式
6、为C18H21NO,下列有关说法正确的是()A.MBBA属于有机高分子化合物B.MBBA由碳、氢、氧、氮四种元素组成C.MBBA中碳、氢、氧、氮的原子个数比为182121D.MBBA中含有一氧化氮分子答案B解析A项,有机高分子化合物是由一类相对分子质量很大的分子聚集而成,一般无固定的化学式,错误;B项,此物质由碳、氢、氧、氮四种元素组成,正确;C项,由MBBA的化学式可知,碳、氢、氧、氮的原子个数比为182111,错误;D项,MBBA是由C18H21NO分子构成的化合物,不含NO分子,错误。9.(2020山东东营一中高二检测)2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分
7、子机器是一种特殊的超分子体系,当体系受到外在刺激(如pH变化、吸收光子、电子得失等)时,分子组分间原有作用被破坏,各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是()A.驱动分子机器时,需要对体系输入一定的能量B.分子状态的改变会伴随能量变化,属于化学变化C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一D.光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动答案B解析分子状态的改变没有发生化学变化,故B项错误。10.21世纪的新领域纳米技术正日益受到各国科学家的关注,请据图回答下列问题:(1)纳米是单位,1 nm等于 m。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1100 nm范围内材料的性质与应用
8、。它与的分散质粒子大小一样。(2)世界上最小的马达只有千万分之一个蚊子那么大,如图,这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。该图是马达分子的。该分子中含有的组成环的原子是元素的原子,分子中共有个该原子。答案(1)长度10-9胶体(2)球棍模型碳30解析根据题给信息,分子马达可用于消除体内垃圾,应是含碳物质,再根据图中“”所表示原子的成键特点,进一步确定组成环的原子是碳原子。11.(1)(CH3)3NH+和AlCl4-可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子构成,熔点低于100 ,其挥发性一般比有机溶剂(填“强”或“弱”),可用作(填代号)。a.助燃剂b.“绿色”溶剂c.复合材料d.绝热材料(2)在纳米
9、级的空间中,水的结冰温度是怎样的呢?为此,科学家对不同直径碳纳米管中水的结冰温度进行分析。下图是四种不同直径碳纳米管中的冰柱结构及结冰温度,冰柱的大小取决于碳纳米管的直径。水在碳纳米管中结冰的规律是。答案(1)弱b(2)碳纳米管直径越大,水的结冰温度越低解析(1)由(CH3)3NH+和AlCl4-形成的离子液体,阴、阳离子间的作用力肯定大于有机溶剂分子间的范德华力,因此其挥发性一般比有机溶剂弱。(2)由题图可知,随着碳纳米管直径的增大,水的结冰温度依次为27、7、-53、-83,即碳纳米管直径越大,水的结冰温度越低。学科素养拔高练12.纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会
10、生活和高科技领域。(1)A和B的单质单位质量放出的热量大,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540某同学根据上述信息,推断B的轨道表示式如下图所示:该同学所画的轨道表示式违背了。根据价电子对互斥理论,预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为。(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。已知金刚石中CC键的键长为154.45 pm,C60中CC键的键长为140145 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确并阐述理由:。科学家把C60和
11、K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质中K原子和C60分子的个数比为。继C60后,科学家又合成了Si60、N60,C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则一个Si60分子中键的数目为。答案(1)能量最低原理直线形(2)不正确,C60的熔点应该低于金刚石。因为C60属于分子晶体,而金刚石是共价晶体31NCSi30解析(1)根据两原子的第一至第四电离能的变化可以判断出A为铍,B为镁,镁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2,可见题给轨道表示式的电
12、子排布违反了能量最低原理;氯化铍分子中铍原子只形成2个共价键,根据价电子对互斥理论,其分子的空间构型应该是直线形。(2)C60的熔点应该低于金刚石,因为C60属于分子晶体,分子间只存在范德华力,而金刚石是共价晶体,原子间以牢固的共价键结合。根据所给晶胞,可以计算出属于该晶胞的K原子数和C60分子数分别为6、2,因此该物质中K原子和C60分子的个数比为31。根据C、Si、N原子在周期表中的位置关系和周期表中元素电负性的递变规律,可得C、Si、N电负性由大到小的顺序是NCSi。由于Si60分子中每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,并且每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,则每个硅原子跟相邻的3个硅原子必须形成3个键和1个键(即2个共价单键、1个共价双键,共4个键),每个硅原子都与另一个硅原子之间形成1个键,因此一个Si60分子中共有30个键。
