學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精2020-2021學年新教材魯科化學選修性必修2課時分層作業：3.3液晶、納米材料與超分子含解析課時分層作業（十四)液晶、納米材料與超分子(建議用時：40分鐘)［合格過關練]1．關于納米材料，下列說法正確的是()①納米材料可大大提高材料的強度和硬度②納米材料可提高材料的磁性③納米材料能制作高貯存密度的量子磁盤④納米機器人“醫生"能進入人體殺死癌細胞⑤納米是長度單位A．①②③④⑤ B．②③④C．②③④⑤ D．①②③④A［納米材料的性能包括提高材料的強度、硬度、改變顏色、增強磁性等。納米技術能制造出納米“機器人”，進入人體殺死癌細胞，制作的量子磁盤，能作高密度的磁記錄。納米是長度單位。］2．納米材料是當今材料科學研究的前沿，其研究成果廣泛應用于催化及軍事科學中。將納米材料分散到液體分散劑中，所得混合物可能具有的性質是(）A．能全部透過半透膜B．有丁達爾效應C．所得液體不可以全部透過濾紙D．所得物質一定是溶液B［納米材料是指三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料，其微粒直徑大小一致,故其分散系應為膠體，應具備膠體的性質。］3．下列說法不正確的是()A．液晶態介于晶體狀態和液態之間，液晶具有一定程度的晶體的有序性和液體的流動性B．常壓下，0℃時冰的密度比水的密度小,水中4℃時密度最大,這些都與分子間的氫鍵有關C．金屬易導電、易導熱、有延展性、易銹蝕均與金屬中的自由電子有關D．石墨晶體中既有共價鍵，又有金屬鍵，還有范德華力，是一種混合晶體C[A。液晶態是指介于晶體和液體之間的物質狀態，像液體具有流動性，像固體具有晶體的有序性，故A正確;B.冰中存在氫鍵，具有方向性和飽和性，其體積變大，則相同質量時冰的密度比液態水的密度小，故B正確;C.金屬易銹蝕與金屬晶體結構無關、與化學性質有關，金屬的化學性質比較活潑，容易被空氣中的氧氣所氧化,故C錯誤；D。石墨的結構中，C原子與C原子以共價鍵相連接,形成平面網狀結構，層與層之間存在范德華力，而在空間中,相鄰兩層網狀結構的間隙中有少量自由移動的電子，連接的化學鍵性質介于金屬鍵和共價鍵之間,所以石墨具有金屬的部分性質，所以石墨晶體中既有共價鍵，又有金屬鍵,還有范德華力,是一種混合晶體，故D正確。］4．在10－9m～10－7A．納米銅是一種新型膠體B．納米銅顆粒比普通銅更易與氧氣發生反應C．納米銅與普通銅所含銅原子的種類不同D．納米銅無須密封保存B[A.納米銅根據其微粒半徑屬于膠體，但不是新型膠體,故A錯誤;B。普通銅加熱才能與氧氣反應，而納米銅遇到空氣就會劇烈燃燒,更易發生氧化反應,故B正確；C。納米銅和普通銅都由銅元素組成，所以銅原子種類相同,故C錯誤；D.納米銅很易與氧氣反應，應密封保存，故D錯誤。]5．下列敘述正確的是(）A．液晶是由分子較大、分子形狀呈長形或碟形的物質形成的晶體B．制造光導纖維的主要材料是高純度硅，屬于共價晶體C．H2O分子比H2S分子穩定是因為水分子之間存在氫鍵D．NaCl和MgO晶體熔融時克服的作用力相同D［A.液晶是一種介于晶體與液體之間的中間態物質，通常由分子較大、分子形狀呈長形或碟形的物質形成液晶態，故A錯誤；B.制造光導纖維的主要材料是二氧化硅,屬于共價晶體，故B錯誤；C.H2O分子比H2S分子穩定，是因H—O鍵鍵能比H—S鍵鍵能大，故C錯誤；D.NaCl和MgO晶體均為只含離子鍵的離子晶體，熔融時克服的作用力相同，均為離子鍵,故D正確.］6．石墨烯是從石墨中剝離出來的，其結構如圖所示.單層的石墨烯其厚度只有一個碳原子厚，被證實是世界上已經發現的最薄、最堅硬的物質，可制成電阻率最小的納米材料.下列關于石墨烯的說法正確的是(）A．石墨烯與金剛石互為同位素B．從石墨中剝離得石墨烯需克服范德華力C．石墨烯是高分子化合物D．制成的納米材料微粒直徑在1nm～100nm,因此石墨烯納米材料屬于膠體B[A.石墨烯與金剛石互為同素異形體，A錯誤;B.石墨屬于混合型晶體，分子間存在分子間作用力，所以從石墨剝離得石墨烯需克服范德華力,B正確；C。由題意可知,單層石墨成為石墨烯，石墨烯屬于單質，C錯誤:D.石墨烯是單質,膠體是混合物，D錯誤。]7．下列說法不正確的是(）A．晶體具有固定的熔、沸點,而非晶體沒有固定的熔、沸點B．晶體與非晶體具有相同的性質C．部分電子表、電腦的顯示器是由液晶材料制成的D．等離子體是一種很好的導電體，在信息產業等領域有非常好的應用前景B[晶體與非晶體內部結構不同,故表現的性質不同.]8．下列關于液晶的說法正確的是（）A．液晶是液體和晶體的混合物B．液晶是一種晶體C．液晶分子在特定條件下排列比較整齊,但不穩定D．所有物質在一定條件下都能成為液晶C[液晶是指在一定的溫度范圍內既具有液體的可流動性，又具有晶體的各向異性的一類特殊的物質,它既不同于晶體又不同于非晶體,在特定條件如外加電場作用下排列整齊，一旦取消電場又恢復原狀,所以液晶不穩定.不是所有的物質都能成為液晶。］9．（素養題)科學家用有機分子和球形籠狀分子C60，首次制成了“納米車”（如圖所示），每輛“納米車”是用一個有機分子和四個球形籠狀分子“組裝”而成。下列說法正確的是()A．我們可以直接用肉眼清晰地看到這種“納米車”的運動B．“納米車"的誕生，說明人類操縱分子的技術進入一個新階段C．“納米車"是一種分子晶體D．C60熔點比金剛石熔點高B［據題意，“納米車”是肉眼所不能見的，A項錯誤;“納米車”只是幾個分子的“組裝”體,并非晶體，C項錯誤;C60屬于分子晶體，熔點要比金剛石低得多,D項錯誤。］10．碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成,具有許多異常的力學、電學和化學性能。下列關于碳納米管的說法不正確的是()A．碳納米管屬于一種有機合成纖維B．碳納米管與金剛石互為同素異形體C．常溫下，碳納米管具有較好的穩定性D．碳納米管比表面積大,可用作新型儲氫材料A[碳納米管由碳單質組成，不屬于有機合成纖維，A錯誤；碳納米管與金剛石都由碳元素組成，但結構與性質不同，互為同素異形體，B正確；碳單質性質穩定，所以常溫下，碳納米管具有較好的穩定性，C正確；碳納米管是由碳原子組成的六角形蜂巢狀平面薄膜卷曲而成，所以比表面積大，可用作新型儲氫材料，D正確。]11．21世紀的新領域納米技術正日益受到各國科學家的關注，2000年時任美國總統的克林頓宣布了國家納米倡議,并于2001年財政年度增加科技支出26億美元，其中5億給納米技術。請根據如圖回答下列問題：（1)納米是________單位，1納米等于________米。納米科學與技術是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質與應用.它與________分散系的粒子大小一樣。(2)世界上最小的馬達，只有千萬分之一個蚊子那么大，如上圖，這種分子馬達將來可用于消除體內垃圾。①該圖是馬達分子的________。②該分子中含有的組成環的原子是________元素的原子,分子中共有________個該原子.[解析］本題主要考查對納米及晶體結構的理解。根據題給信息，分子馬達可用于消除體內垃圾，應是含碳物質，再根據圖中“●”原子的結構特點，進一步確定組成環的原子是碳原子。［答案]（1）長度10－9膠體（2)①球棍模型②碳3012．（1）(CH3）3NH＋和[AlCl4］－可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子構成，熔點低于100℃，其揮發性一般比有機溶劑________（填“大”或“小”)，可用作________(填代號).a．助燃劑 B．“綠色”溶劑c．復合材料 D．絕熱材料(2）在納米級的空間中，水的結冰溫度是怎樣的呢?為此，科學家對不同直徑碳納米管中水的結冰溫度進行分析。下圖是四種不同直徑碳納米管中的冰柱結構及結冰溫度，冰柱的大小取決于碳納米管的直徑。水在碳納米管中結冰的規律是_____________________________________________________。[答案](1）小b(2）納米管直徑越小,結冰溫度越高13．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p—甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結構如圖所示.（1）Mo處于第5周期第ⅥB族，核外電子排布與Cr相似,它的基態價電子排布式是________；核外未成對電子數是________個。（2）該超分子中存在的化學鍵類型有________。A．σ鍵 B．π鍵C．離子鍵 D．氫鍵（3）該超分子中配體CO提供孤電子對的原子是______(填元素符號)，p—甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有________.（4)從電負性角度解釋CF3COOH的酸性強于CH3COOH的原因_____________________________________________________.（5)C60與金剛石互為同素異形體,從結構與性質之間的關系解釋C60的熔點遠低于金剛石的原因是________________________________________________________________________________________________________________。（6)已知：某晶胞中各原子的相對位置可用如圖所示的原子坐標表示，其中所有頂點原子坐標均為(0,0，0).鉬（Mo）的一種立方晶系的晶體結構中,每個晶胞有2個Mo原子，其中Mo原子坐標是(0,0,0)及（1/2,1/2，1/2）。已知該晶體的密度是ρg·cm－3，Mo的摩爾質量是Mg·mol－1,阿伏加德羅常數是NAmol－1,晶體中距離最近的Mo原子核外之間的距離為________pm.［解析］（1)Cr的基態價電子分布為3d54s1，而Mo與Cr同主族，但比Cr多了一周期，因而基態價電子分布為4d55s1,核外未成對的電子為6個。（2)觀察該超分子結構有雙鍵，說明有σ鍵和π鍵，分子中不存在離子鍵，根據信息Mo形成配位鍵，因而答案選AB。(3）CO做配體時是C做配位原子,氧把孤對電子給了碳,碳變成富電子中心,有提供電子對形成配位鍵的能力,p-甲酸丁酯吡啶中碳原子形成雙鍵，說明其雜化方式為sp2,在丁基中C原子形成四個單鍵為sp3雜化。（4)F的電負性強于H，對電子的吸引能力強，使共用電子對偏向F，使氧氫鍵較易斷裂，因此CF3COOH酸性強于CH3COOH。(5）根據不同晶體類型的性質不同來解釋：C60是分子晶體，金剛石是共價晶體,共價晶體熔化時破壞的共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時破壞的分子間作用力。(6)Mo的一種立方晶系的晶體結構中，以（0,0，0）Mo原子為中心,那么與之最近的Mo原子有8個，分別是(1/2，1/2,1/2),（－1/2，1/2，1/2)，(1/2，－1/2,1/2)等等，因而為體心立方堆積，先計算出立方的邊長，因而每個晶胞中含有2個Mo原子,晶胞體積V＝eq\f(2M,ρNA)cm3，所以立方邊長a＝eq\r（3，V)＝eq\r（3,\f(2M，ρNA))cm，最近的兩個原子坐標為(0,0,0)和(1/2，1/2，1/2)，可知該立方邊長為1，用距離公式算出兩原子相距eq\f(\r（,3）,2），根據比例關系，原子最近真實距離等于eq\r（3，\f（2M,ρNA)）×eq\f（\r(，3),2）×1010pm。［答案]（1)4d55s16(2)AB(3）Csp2和sp3(4）F的電負性強于H，對電子的吸引能力強，使共用電子對偏向F，使氧氫鍵較易斷裂，因此酸性強于CH3COOH(5)C60是分子晶體，金剛石是共價晶體，共價晶體熔化時破壞的共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時破壞的分子間作用力(6）eq\r(3,\f(2M，ρNA))×eq\f（\r（,3)，2)×1010[素養培優練]14．水的狀態除了氣態、液態和固態外，還有玻璃態，它是由液態水急速冷卻到165K時形成的，玻璃態的水無固定形狀，不存在晶體結構，且密度與普通液態水的密度相同，有關玻璃態水的敘述正確的是（）A．水由液態變為玻璃態，體積縮小B．水由液態變為玻璃態，體積膨脹C．玻璃態是水的一種特殊狀態D．玻璃態水是分子晶體C［玻璃態水的密度與普通液態水的密度相同，水由液態變為玻璃態，質量不變，所以體積不變,故A、B錯誤;由“水的狀態除了氣態、液態和固態外，還有玻璃態”可知，玻璃態是水的一種特殊狀態，故C正確；玻璃態的水無固定形狀，不存在晶體結構，不是分子晶體，故D錯誤。］15．下列關于特殊聚集狀態的應用的描述中，錯誤的是(）A．運用等離子束切割金屬B．晶體合金的硬度和強度均比非晶體合金的硬度和強度高C．液晶用于各種顯示儀器上D．化妝品中加入納米顆粒可使其具備防紫外線的功能B[某些非晶體合金的硬度和強度比晶體合金的硬度和強度高.]16．我國科學家成功合成了3nm長的管狀納米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小（只有鋼的eq\f(1，4））、熔點高、化學性質穩定性好的特點,因而被稱為“超級纖維”。下列對碳纖維的說法不正確的是()A．它是制造飛機的理想材料B．它的主要組成元素是碳C．它的抗腐蝕能力強D．碳纖維復合材料不導電D[納米材料有其獨特的功能，我們都知道：一般飛機是用鋁合金及鋼制造的,由于碳纖維的“強度高、剛度高、密度小"，它也可以作為制造飛機的理想材料；碳纖維復合材料其主要組成元素是碳，但由于合成的是納米級材料，也可類似于石墨結構，存在著自由電子。]17．納米材料的表面粒子數占總粒子數的比例極大，這是它具有許多特殊性質的原因.假設某納米顆粒的大小和形狀恰好與某晶體晶胞的大小和形狀（如圖）相同，則這種納米顆粒的表面粒子數占總粒子數的百分數為（）A．50% B．88。9%C．96.3％ D．100％B［這種納米顆粒的表面粒子數占總粒子數的百分數為eq\f(8，9）×100%＝88.9%。］18．科學的進步離不開技術的突破。原子光譜、核磁共振、X射線衍射、量子計算等技術的發展與應用都推進了結構的研究。如過渡元素原子結構、超分子結構、晶體結構研究等。(1）過渡元素Ni原子的基態電子排布式為________________,Ni的核外電子由基態躍遷至激發態時產生的光譜是________________(填“吸收”或“發射”）光譜.(2）胍鎓離子[C(NH2)eq\o\al(＋，3)］可以與甲基磺酸根（CH3SOeq\o\al(－，3）)形成超分子晶體，其局部結構如圖所示.①組成該晶體的元素中第一電離能最大的是________，其中C的雜化類型有________。②元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從大到小的順序為________,原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。（3）近年研究人員通過量子化學計算預測并合成了化合物Na2He，經X射線衍射分析其晶胞結構如圖所示。①晶胞中Na堆積形成________(填形狀)空隙，He占據一半空隙，另一半由e－占據.已知Na2He晶體不能導電，理由是________________________。②已知晶胞邊長為anm，晶胞中Na的半徑為bnm,則He的半徑為________________nm（列出計算式即可)。［解析](1）Ni的原子序數為28，根據能量最低原理可寫出電子排布式為［Ar］3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2；原子吸收可見光和紫外光，可以