第第頁第三節液晶、納米材料與超分子練習題學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、單選題1．液晶最重要的用途是制造液晶顯示器。下列關于液晶的說法中，正確的是A．液晶是一種液態的晶體 B．所有物質在一定條件下都能成為液晶C．施加電場時，液晶分子平行于電場方向排列 D．移去電場后，液晶分子相互平行排列【答案】C【解析】A．液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，既具有液體的流動性、黏度、形變性等，又具有晶體的某些物理性質，如表現出類似晶體的各向異性等，不是液態晶體，A錯誤；B．液晶是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特殊物質，并不是所有物質都能成為液晶，B錯誤；C．施加電場時，液晶分子能夠沿電場方向排列，而在移去電場之后，液晶分子又恢復到原來的狀態，C正確；D．施加電場時，液晶分子能夠沿電場方向排列，而在移去電場之后，液晶分子又恢復到原來的狀態，D錯誤；故選C。2．下列敘述正確的是A．食鹽粉末為非晶體B．液體與晶體混合物叫液晶C．最大維度處于納米尺度的材料叫納米材料D．等離子體的外觀為氣態【答案】D【解析】A．實驗粉末仍是由無數晶體顆粒構成，A錯誤；B．液晶是指外觀為液態但具有晶體性質的物質，B錯誤；C．納米材料指三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度、具有特定功能的材料，C錯誤；D．等離子體是物質在氣態的基礎上進一步形成的氣態微粒聚集體，D正確。故選D。3．下列說法錯誤的是A．測定某一固體是否是晶體可用X射線衍射儀進行實驗B．在沸水中配制明礬飽和溶液，然后快速冷卻，可得到較大顆粒明礬晶體C．利用超分子的分子識別特征，可用冠醚識別鉀離子D．晶體和石英晶體中的化學鍵類型相同，但熔化時需克服微粒間的作用力類型不同【答案】B【解析】A．通過對材料進行X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內部原子或分子的結構或形態等信息，X射線衍射可以測定某一固體是否是晶體，A正確；B．溫度降低的時候，飽和度也會降低，明礬會吸附在小晶核上，所以要得到較大顆粒的明礬晶體，配制比室溫高10～20℃明礬飽和溶液然后浸入懸掛的明礬小晶核，靜置過夜；急速冷卻，可得到較小顆粒明礬晶體，故B錯誤；C．超分子具有分子識別和自組裝的特征，利用超分子的分子識別特征，可用冠醚識別鉀離子，故C正確；D．晶體和石英晶體中的化學鍵類型相同，但前者是分子晶體、后者為共價晶體，故熔化時前者克服分子間作用力、后者克服共價鍵，故需克服微粒間的作用力類型不同，故D正確；答案選B。4．下列關于物質特殊聚集狀態的敘述，錯誤的是A．超分子內部分子之間通過非共價鍵結合B．非晶體基本構成微粒的排列是長程無序和短程有序C．液晶內部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性D．納米材料包括納米顆粒與顆粒間的界面兩部分，兩部分的排列都是長程有序【答案】D【解析】納米材料由直徑為幾個或幾十個納米的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒內部是長程有序的晶體結構，界面則是無序結構。5．冠醚能與堿金屬離子作用，并隨環的大小不同而與不同的金屬離子作用。12-冠-4與K+作用而不與Na+、Li+作用；18-冠-6與K+作用(如圖)，但不與Li+或Na+作用。下列說法正確的是A．18-冠-6與K+作用，不與Li+或Na+作用，這反映了超分子的“自組裝”的特征B．18-冠-6中O原子與K+間存在離子鍵C．18-冠-6中C和O的雜化軌道類型不同D．冠醚能與堿金屬離子形成的晶體屬于離子晶體【答案】D【解析】A．18-冠-6與K+作用，不與Li+或Na+作用，這反映了超分子的“分子識別”的特征，A選項錯誤；B．離子鍵是由陰、陽離子間形成的，18-冠-6為分子，分子中的O以O原子形式存在，所以18-冠-6中O原子與K+間不存在離子鍵，B選項錯誤；C．18-冠-6中C和O的價層電子對數均為4，雜化軌道類型均為sp3雜化，雜化軌道類型相同，C選項錯誤；D．冠醚能與堿金屬離子形成晶體，堿金屬離子是陽離子，故所得到的晶體里還有陰離子，則冠醚能與堿金屬離子形成的晶體屬于離子晶體，D選項正確；答案選D。6．科學研究表示，物質有多種聚集狀態。下列描述錯誤的是A．冠醚可以作為高錳酸鉀氧化烯烴的催化劑B．液晶顯示功能與液晶材料內部分子的排列密切相關C．X射線衍射實驗不能測定晶體的原子坐標D．納米材料之一石墨烯可作為新型電源的電極材料【答案】C【解析】A．冠醚是分子中含有多個-OCH2CH2-結構單元的大環多醚，與高錳酸鉀不反應，可作為高錳酸鉀氧化烯烴的催化劑，A正確；B．液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，液晶顯示功能與液晶材料內部分子的排列密切相關，B正確；C．晶體X射線衍射實驗可以用于鍵長、鍵角和晶體結構的測定，能測定晶體的原子坐標，C錯誤；D．石墨烯是由碳元素形成的單質，具有良好的導電性，可作為新型電源的電極材料，D正確；故選：C。7．下列有關超分子的說法錯誤的是A．超分子是由兩種或多種分子形成的聚集體B．分子形成超分子的作用可能是分子間作用力C．超分子具有分子識別的特性D．分子以共價鍵聚合形成超分子【答案】D【解析】A．超分子是由兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有特定結構和功能的聚集體，A正確；B．超分子內部分子之間可以通過氫鍵、靜電作用等分子間作用力結合在一起，B正確；C．分子識別和自組裝是超分子形成的兩個重要方面，C正確；D．超分子內部分子之間通過非共價鍵相結合，可以通過氫鍵、靜電作用、堆積作用等結合在一起，D錯誤；綜上所述答案為D。8．下列說法錯誤的是A．納米顆粒界面通常為無序結構，但內部具有晶狀結構B．利用紅外光譜實驗可確定青蒿素分子中含有的部分基團C．超分子內部分子之間通過氫鍵、弱配位鍵等相結合D．電子表液晶顯示器在施加電場時，液晶分子沿垂直于電場方向排列【答案】D【解析】A．納米顆粒是長程有序的晶狀結構，界面卻是長程無序和短程無序的結構，所以納米顆粒界面通常為無序結構，但內部具有晶狀結構，故A正確；B．在有機物分子中，組成化學鍵或官能團的原子處于不斷振動的狀態，其振動頻率與紅外光的振動頻率相當，利用紅外光譜實驗可確定青蒿素分子中含有的部分基團，故B正確；C．超分子內部分子之間通過氫鍵、弱配位鍵等相結合，故C正確；D．電子表液晶顯示器在施加電場時，液晶分子沿電場方向排列，移去電場后，液晶分子無序排列，故D錯誤；故選D。9．利用“杯酚”從和的混合物中純化的過程如圖所示。

關于上述過程及涉及的物質的說法不正確的是（

）A．和“杯酚”之間的相互作用是鍵B．和被“杯酚”識別是利用了二者的分子體積大小不同C．“杯酚”分子內官能團之間通過氫鍵作用形成“杯底”D．若“杯酚”中氧原子數目為n，則“杯酚”的分子式可表示為【答案】A【解析】A．由圖可知，和“杯酚”之間的相互作用是分子間作用力，故A錯誤；B．“杯酚”的空腔大小只適配C60，和被“杯酚”識別是利用了二者的分子體積大小不同，故B正確；C．“杯酚”分子內含有多個羥基，可形成分子內氫鍵，從而形成“杯底”，故C正確；D．由“杯酚”的結構簡式可知，其中C、H、O原子個數比為14:14:1，若“杯酚”中氧原子數目為n，則“杯酚”的分子式可表示為，故D正確；故選A。10．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【答案】B【解析】A．晶體有固定的熔點，自范性、各向異性，非晶體無固定的熔點，故A正確；B．晶體與非晶體內部結構不同，故表現的性質不同，故B錯誤；C．部分電子表、電腦的顯示器是由液晶材料制成的，需要的驅動電壓很低，故C正確；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，等離子體技術在新能源行業、聚合物薄膜、材料防腐蝕等方面前景可觀，故D正確；故選B。11．我國藥學家屠呦呦因發現植物黃花蒿莖葉中含抗瘧疾的物質——青蒿素而榮獲2015年諾貝爾獎?？茖W家對青蒿素的結構進行進一步改良，合成藥效更佳的雙氫青蒿素、蒿甲醚。下列說法錯誤的是A．利用黃花蒿莖葉研究青蒿素結構的基本步驟：分離、提純→元素分析確定實驗式→測定相對分子質量確定分子式→波譜分析確定結構式B．可用X射線衍射測定上述分子的空間結構C．元素分析儀可以確定青蒿素中是否含有C、H、O等元素D．可用質譜法確定分子中含有何種官能團的信息【答案】D【解析】根據有機物分子式及結構確定方法進行判斷?！窘馕觥緼．研究有機物一般步驟：分離、提純→確定實驗式→確定分子式→確定結構式，根據元素定量分析確定實驗式、再測定相對分子質量確定分子式，最后通過波譜分析確定結構式，故A正確；B．分子的空間結構可用X射線衍射測定，故B正確；C．利用元素分析儀可以確定青蒿素中是否含有C、H、O等元素，故C正確；D．質譜法可以確定有機物的相對分子質量，紅外光譜用來確定有機物結構中存在的基團，即確定分子中化學鍵和官能團的信息，故D錯誤。故選答案D。二、填空題12．超分子概念：若兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有和的聚集體，能表現出不同于單個分子的性質，可以把這種聚集體看成分子層次之上的分子，稱為超分子?！敬鸢浮刻囟ńY構特定功能【解析】略13．液晶性質及用途：晶的顯示功能與液晶相關。在施加電壓時，液晶分子排列，而移去電場后，液晶分子又狀態，所以液晶具有顯示功能。故液晶可以制造電子手表、計算器、數字儀表、計算機顯示器、電視顯示屏等器材?！敬鸢浮坎牧蟽炔糠肿拥呐帕心軌蜓仉妶龇较蚧謴偷皆瓉淼摹窘馕觥柯?4．液晶結構特點：液晶內部分子的排列沿分子長軸方向呈現出，所以液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質方面表現出類似晶體的。【答案】有序排列各向異性【解析】略15．21世紀的新領域納米技術正日益受到各國科學家的關注，請回答下列問題：（1）納米是單位，1nm等于m。納米科學與技術是研究結構尺寸在1～100nm范圍內材料的性質與應用。它與分散質的粒子大小一樣。（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。【答案】（1）長度10-9膠體（2）球棍模型碳(C)30【解析】（1）納米是長度單位；1nm等于10-9m；納米科學與技術是研究結構尺寸在1～100nm范圍內材料的性質與應用，它與膠體分散質的粒子大小一樣；故答案為：長度；10-9；膠體。（2）根據模型可知，應該是球棍模型；分子馬達可用于消除體內垃圾，應是含碳物質，再根據球棍模型可知，該混合物是碳氫元素組成，其中黑球表示碳元素，白球表示氫元素，該分子中組成環的原子是碳元素的原子，該分子中共有30個該原子；故答案為：球棍模型；碳(C)；30。16．納米材料是指在1nm到100nm尺寸的材料，這種材料由于尺寸很小，因而具有許多與傳統材料截然不同的性質，例如通常的金屬材料大多是銀白色光澤的，而納米金屬材料卻是黑色的。據推測，納米材料和納米技術會引起生產和日常生活各方面的革命性的變化，是21世紀新技術發展的前沿。請回答下列問題：（1）1納米(1nm)是_______。A．1×10-7m B．1×10-8m C．1×10-9m D．1×10-10m（2）原子的直徑處于下列哪一種數量級_______。A．1×10-8m B．1×10-9m C．1×10-10m D．1×10-11m（3）納米材料具有特殊性質的原因之一是由于它具有很大的表面積，即相同體積的納米材料比一般材料的表面積大很多。所以處于表面的原子數目很多，其化學性質應(填“很活潑”“較活潑”或“不活潑”)。（4）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）C（2）C（3）很活潑（4）碳納米管直徑越大，結冰溫度越低【解析】（1）1納米(1nm)是1×10-9m。（2）原子的直徑處于1×10-10m。（3）納米材料比一般材料的表面積大很多。所以處于表面的原子數目很多，其化學性質應很活潑。（4）由題圖可知，隨著碳納米管直徑增大，結冰溫度依次為27℃、7℃、-53℃、-83℃，即碳納米管直徑越大，結冰溫度越低。17．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。由將2個分子、2個甲酸丁酯吡啶分子及2個分子利用配位鍵自組裝的超分子結構如圖所示。（1）位于第5周期ⅥB族，基態原子核外電子排布與相似，則基態原子的價電子排布式為；核外未成對電子數為。（2）該超分子中存在的化學鍵類型有(填字母)。A．鍵B．π鍵C．離子鍵D．氫鍵（3）配體中提供孤電子對的原子是(填元素符號)；甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有。（4）從電負性角度解釋的酸性強于的。（5）與金剛石互為同素異形體，從結構與性質的關系角度解釋的熔點遠低于金剛石的原因?！敬鸢浮?ABC和F的電負性強于H，對成鍵電子的吸引能力強于H，使共用電子對偏向F，氧氫鍵較易斷裂是分子晶體，金剛石是共價晶體，共價晶體熔化時破壞共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時破壞分子間作用力所需的能量【解析】（1）基態原子的價電子排布式為，而與同族，但周期數比的大1，因而基態原子的價電子排布式為，核外未成對電子數為6。故答案為：4d55s1；6。（2）該超分子的結構中有雙鍵，說明該超分子中有鍵和π鍵，分子中不存在離子鍵，根據題給信息可知分子中有配位鍵，因而選AB。故答案為：AB。（3）做配體時C做配位原子，因為O提供孤電子對給C，C變成富電子中心，有提供電子對形成配位鍵的能力；甲酸丁酯吡啶中酯基中C原子的雜化方式為，在丁基中C原子形成四個單鍵，其雜化方式為。故答案為：C；sp2和sp3。（4）F的電負性強于H，對成鍵電子的吸引能力強于H，使共用電子對偏向F，氧氫鍵較易斷裂，因此的酸性強于。故答案為：F的電負性強于H，對成鍵電子的吸引能力強于H，使共用電子對偏向F，氧氫鍵較易斷裂。（5）根據晶體類型不同，性質不同來解釋：是分子晶體，金剛石是共價晶體，共價晶體熔化時破壞共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時破壞分子間作用力所需的能量。故答案為：C60是分子晶體，金剛石是共價晶體，共價晶體熔化時破壞共價鍵所需的能量遠高于分子晶體熔化時破壞分子間作用力所需的能量18．2015年10月，我國著名藥學家屠呦呦因發現治療瘧疾新藥青蒿素和雙氫青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學或醫學獎，成為首位獲得諾貝爾科學獎的中國女科學家，震驚了世界，感動了中國。青蒿素(C15H22O5)的結構如圖甲所示。請回答下列問題：（1）進一步研究發現，通過如圖所示反應制得的雙氫青蒿素比青蒿素水溶性好，所以治療瘧疾的效果更好。下列推測正確的是。A．青蒿素分子中碳原子采用sp3雜化B．質譜或核磁共振氫譜都可以鑒別青蒿素和雙氫青蒿素C．利用青蒿研究青蒿素結構的基本步驟：元素分析確定實驗式→測定相對分子質量確定分子式→波譜分析確定結構式D．雙氫青蒿素比青蒿素水溶性好的原因為O—H鍵是極性鍵而C=O鍵是非極性鍵（2）組成青蒿素的三種元素電負性由大到小的順序是；在基態O原子中，核外存在對自旋狀態相反的電子。（3）下列關于青蒿素的說法正確的是。a.青蒿素中既存在極性鍵又存在非極性鍵b.在青蒿素分子中，所有碳原子均處于同一平面c.圖中數字標記的五個碳原子均只以σ鍵與其他原子成鍵（4）在確定青蒿素結構的過程中，可采用硼氫化鈉(NaBH4)作為還原劑，其制備方法為4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3CH3ONa。①NaH為晶體，圖乙是NaH的晶胞結構，若晶胞棱長為a，則Na原子間最小核間距為。②B(OCH3)3中B采用的雜化類型是。寫出一種與B(OCH3)3具有相同空間結構的分子或離子：。③NaBH4結構如圖丙所示，其中存在的化學鍵有。NaBH4是有機化學中的一種常用還原劑，其在熱水中水解生成偏硼酸鈉和氫氣，該反應的化學方程式為。（5）硼(B)及其化合物在化學中有重要的地位?？茖W家發現硼化鎂在39K時具有超導性，在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，一層鎂一層硼交替排列。圖丁是該晶體微觀結構中取出的部分原子沿z軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。根據圖象確定硼化鎂的化學式為?！敬鸢浮緽O>C>H3a離子asp2SO3(或CO)離子鍵、配位鍵、共價鍵NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑MgB2【解析】（1）A．青蒿素分子中的碳原子有2種，其中酯