1、液晶、纳米材料与超分子 (40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题,每小题5分,共35分)1.(2020泰安高二检测)玻璃是常见的非晶体,在生产、生活中有着广泛的应用,有关玻璃的说法错误的是()A.玻璃内部微粒排列是长程无序和短程有序的B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升C.光纤和玻璃的主要成分都可看成SiO2,二者都是非晶体D.利用X射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶【解析】选C。根据玻璃是非晶体知,构成玻璃的粒子的排列是长程无序和短程有序的,没有固定的熔点,A、B正确;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D正确。2.下列有关液晶的叙述中不正确的是()A.具有液体的流动性、晶体
2、的各向异性B.制造液晶显示器C.不是物质的一种聚集状态D.液晶分子聚集在一起时,其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响【解析】选C。由液晶的定义可知液晶是物质的一种聚集状态,C错误;这种在一定温度范围内存在的液体既具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性,这种液体称为液态晶体,简称液晶,这是液晶的定义,所以A正确;液晶分子聚集在一起时,其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响,这是液晶的性质,也可以用来解释为什么可以用液晶来做液晶显示器,所以B、D都正确。3.(2020大连高二检测) 纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因。假设某纳米颗粒的大小和
3、形状恰好与某晶体晶胞的大小和形状(如图)相同,则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为()A.87.5%B.88.9%C.96.3%D.100%【解析】选B。表面粒子数占总粒子数的百分数为100%=88.9%。4.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.超分子就是两个或多个分子“组合”在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体D.最大维度处于纳米尺度的材料叫纳米材料【解析】选C。食盐粉末是由细小食盐晶体组成,保持食盐晶体的结构和性质特点,不是非晶体,故A项不正确;液晶是指外观为液态,但却有晶体的特性的物质,故B项不正确;超分子就是两个或多个分子“组合”在一起形成
4、的具有特定结构和功能的聚集体,故C项正确;纳米材料是指至少有一维为纳米级尺度的材料,故D项不正确。5.(2020邢台高二检测)下列关于物质特殊聚集状态的叙述中,错误的是()A.在电场存在的情况下,液晶分子沿着电场方向有序排列B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章C.液晶最重要的用途是制造液晶显示器D.由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度,但低温下不具有优良的延展性【解析】选D。纳米粒子构成的纳米陶瓷在低温下具有良好的延展性。6.(2020福州高二检测)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
5、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【解析】选B。需要对体系输入一定的能量,才能驱动分子机器,故A正确;分子状态的改变是物态变化,属于物理变化,故B错误;电子的得失是氧化还原反应的本质,则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系,故C正确;光照可使光能转化为机械能,即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动,故D正确。【补偿训练】(2020石家
6、庄高二检测)下列说法符合科学性的是()A.我厂生产的食盐对人体有益,它是纳米材料,易吸收、易消化B.我厂生产的食盐,处于液晶状态,是你日常生活中不可缺少的物质,它是非常纯净的非晶体C.金的常规熔点约为1 064 ,而制成2 nm尺寸的金的熔点只有327 左右,所以纳米金属于分子晶体D.液晶是一种具有晶体性质的特殊物质,可用于制造显示器【解析】选D。A、B是错误的,食盐易溶于水,溶解前处于什么状态与溶解、吸收无多大关系,只是溶解的快慢问题。通常食盐处于晶体状态,不是处于液晶状态。纳米材料不同于一般的晶体、非晶体,所以C也是错误的。7.纳米是长度单位,1 nm等于110-9 m,物质的颗粒达到纳米
7、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,可以在空气中燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述正确的是()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【解析】选B。“纳米铜”能在空气中燃烧,说明比铜片活泼,即比铜片更易失电子,比铜片还原性强;铜片和“纳米铜”均为铜单质,故金属性相同。二、非选择题(本题包括3小题,共35分)8.(10分)(1)(CH3)3NH+和AlCl4-可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成,熔点低于100 ,其挥发性一般比有机溶剂
8、_(填“大”或“小”),可用作_(填字母)。a.助燃剂b.“绿色”溶剂c.复合材料d.绝热材料(2)在纳米级的空间中,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_。【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小;该离子液体中不含氧,则其不助燃,属于无机物,一般不能用作复合材料;由阴、阳离子形成的离子液体,应该具有导热性,不可能用作绝热材料。(2)由题图可
9、知,随着碳纳米管直径的增大,结冰温度依次为27 、7 、-53 、-83 ,即碳纳米管直径越大,结冰温度越低。答案:(1)小b(2)碳纳米管直径越大,结冰温度越低9.(10分)科学的进步离不开技术的突破。原子光谱核磁共振、X射线衍射、量子计算等技术的发展与应用都推进了结构的研究。如过渡元素原子结构、超分子结构、晶体结构、配合物结构研究等。胍鎓离子C(NH2可以与甲基磺酸根(CH3S)形成超分子晶体,其局部结构如图所示。(1)组成该晶体的元素中电负性最大的是_,其中 S的杂化类型为_。(2)元素C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从小到大的顺序为_,原因是_。【解析】(1)电负性最大的元素为O元
10、素,S形成了4个键,根据价层电子对互斥模型判断S为sp3杂化。(2)水为极性溶剂,CH4为非极性分子,NH3、H2S均为极性分子,且NH3能与水形成氢键,再结合相似相溶原理可以判断C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从小到大为CH4 H2S NH3。答案:(1)Osp3(2)CH4 H2SCSi。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,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),每两个硅原子之间形成1个键,因此1个Si60分子中共有30个键。答案:(1)能量最低原理直线形(2)31NCSi30
