1、第3节液晶、纳米材料与超分子A级必备知识基础练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2.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3.关于纳米材料,下列说法正确的是()纳米材料可大大提高材料的强度和硬度;纳米材料可提高材料的磁性;纳米材料能制作高贮存密度的量子
2、磁盘;纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞;纳米是长度单位。A.B.C.D.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.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
3、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.晶体的硬度和强度均比非晶体的硬度和强度高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7.美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60,首次制成了“纳米车”(如图所示),每辆“纳米车”由一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是()A.我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B.“纳米车”的诞生,说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C.“纳米车”是一种分子晶体D.C60
4、熔点比金刚石熔点高B级关键能力提升练以下选择题中有12个选项符合题意。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中不含有一氧化氮分子9.2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域作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
5、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10.美国Science上发表论文,宣布发现了一种Al的超原子结构,这种超原子(Al13)是以1个Al原子在中心,12个Al原子在表面形成的三角二十面体结构。这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定。请预测稳定的Al13所带的电荷为()A.-1B.+2C.+3D.011.21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
6、与技术是研究结构尺寸在1100 nm范围内材料的性质与应用。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。12.(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
7、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_。C级学科素养拔高练13.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:电离能(kJmol-1)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的空间结构为。(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题
8、,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。第3节液晶、纳米材料与超分子1.B液晶的显示原理为施加电场时,液晶分子沿电
9、场方向排列;移去电场后,液晶分子恢复到原来状态。2.D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面两部分组成。3.A4.D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.A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.B某些非晶体的硬度和强度比晶体的硬度和强度高。7.B“纳米车”是肉眼不能看见的,A项错误;“纳米车”只是几个分子的“组装”体,并非晶体,C项错误;C60属于分子晶体,熔点要比金刚石低得
10、多,D项错误。8.BDA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,正确。9.B分子状态的改变没有发生化学变化,故B项错误。10.A1个Al3+有3个价电子,因此13个Al3+应该有39个价电子,但这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定,所以应该带1个单位的负电荷,故选A项。11.答案(1)长度10-9胶体(2)球棍模型碳30解析根据
11、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。12.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。13.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
12、子的第一至第四电离能的变化可以判断出A为铍元素,B为镁元素,镁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2,可见题给轨道表示式的电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,其分子的空间结构应该是直线形。(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。根据所给晶胞结构图,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原子在元素周期表中的位置关系和元素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。
