高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第3节 液晶、纳米材料与超分子课时练习

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=1×10-9 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.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.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1~100nm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18∶21∶2∶1

D.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18∶21∶1∶1,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1~100 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。

①该图是马达分子的　　　　。 

②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)①球棍模型　②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:

某同学根据上述信息,推断B的轨道表示式如下图所示:

①该同学所画的轨道表示式违背了　　　　　。 

②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。

①已知金刚石中C—C键的键长为154.45 pm,C60中C—C键的键长为140~145 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: 

　。 

②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　　　　　。 

③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π键的数目为　　　　　。 

答案(1)①能量最低原理　②直线形

(2)①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　②3∶1

③N>C>Si　30

解析(1)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子排布违反了能量最低原理;②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)①C60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。②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3∶1。③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N>C>Si。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σ键和1个π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π键,因此一个Si60分子中共有30个π键。