高中化學選擇性必修2課時素養(yǎng)評價3-3液晶納米材料與超分子

課時素養(yǎng)評價十四液晶、納米材料與超分子(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括7小題,每小題5分,共35分)1.(2020·泰安高二檢測)玻璃是常見的非晶體,在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應用,有關(guān)玻璃的說法錯誤的是 ()A.玻璃內(nèi)部微粒排列是長程無序和短程有序的B.玻璃熔化時吸熱,溫度不斷上升C.光纖和玻璃的主要成分都可看成SiO2,二者都是非晶體D.利用X射線衍射實驗可以鑒別玻璃和水晶【解析】選C。根據(jù)玻璃是非晶體知,構(gòu)成玻璃的粒子的排列是長程無序和短程有序的,沒有固定的熔點,A、B正確;區(qū)分晶體與非晶體最科學的方法是對固體進行X射線衍射實驗,D正確。2.下列有關(guān)液晶的敘述中不正確的是 ()A.具有液體的流動性、晶體的各向異性B.制造液晶顯示器C.不是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)D.液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響【解析】選C。由液晶的定義可知液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài),C錯誤;這種在一定溫度范圍內(nèi)存在的液體既具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性,這種液體稱為液態(tài)晶體,簡稱液晶,這是液晶的定義,所以A正確;液晶分子聚集在一起時,其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響,這是液晶的性質(zhì),也可以用來解釋為什么可以用液晶來做液晶顯示器,所以B、D都正確。3.(2020·大連高二檢測)納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大,這是它具有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)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(shù)占總粒子數(shù)的百分數(shù)為 ()A.87.5%B.88.9%C.96.3%D.100%【解析】選B。表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的百分數(shù)為QUOTE×100%=88.9%。4.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.超分子就是兩個或多個分子“組合”在一起形成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體D.最大維度處于納米尺度的材料叫納米材料【解析】選C。食鹽粉末是由細小食鹽晶體組成,保持食鹽晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點,不是非晶體,故A項不正確;液晶是指外觀為液態(tài),但卻有晶體的特性的物質(zhì),故B項不正確;超分子就是兩個或多個分子“組合”在一起形成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體,故C項正確;納米材料是指至少有一維為納米級尺度的材料,故D項不正確。5.(2020·邢臺高二檢測)下列關(guān)于物質(zhì)特殊聚集狀態(tài)的敘述中,錯誤的是 ()A.在電場存在的情況下,液晶分子沿著電場方向有序排列B.非晶體的內(nèi)部原子或分子的排列雜亂無章C.液晶最重要的用途是制造液晶顯示器D.由納米粒子構(gòu)成的納米陶瓷有極高的硬度,但低溫下不具有優(yōu)良的延展性【解析】選D。納米粒子構(gòu)成的納米陶瓷在低溫下具有良好的延展性。6.(2020·福州高二檢測)2016年諾貝爾化學獎授予在合成分子機器領(lǐng)域做出貢獻的三位科學家。分子機器是一種特殊的超分子體系,當體系受到外在刺激(如pH變化、吸收光子、電子得失等)時,分子組分間原有作用被破壞,各組分間發(fā)生類似于機械運動的某種熱運動。下列說法不正確的是 ()A.驅(qū)動分子機器時,需要對體系輸入一定的能量B.分子狀態(tài)的改變會伴隨能量變化,屬于化學變化C.氧化還原反應有可能是刺激分子機器體系的因素之一D.光照有可能使分子產(chǎn)生類似于機械運動的某種熱運動【解析】選B。需要對體系輸入一定的能量,才能驅(qū)動分子機器,故A正確;分子狀態(tài)的改變是物態(tài)變化,屬于物理變化,故B錯誤;電子的得失是氧化還原反應的本質(zhì),則發(fā)生氧化還原反應時可刺激分子機器體系,故C正確;光照可使光能轉(zhuǎn)化為機械能,即光照能使分子產(chǎn)生類似于機械運動的某種熱運動,故D正確?！狙a償訓練】(2020·石家莊高二檢測)下列說法符合科學性的是 ()A.我廠生產(chǎn)的食鹽對人體有益,它是納米材料,易吸收、易消化B.我廠生產(chǎn)的食鹽,處于液晶狀態(tài),是你日常生活中不可缺少的物質(zhì),它是非常純凈的非晶體C.金的常規(guī)熔點約為1064℃,而制成2nm尺寸的金的熔點只有327℃左右,所以納米金屬于分子晶體D.液晶是一種具有晶體性質(zhì)的特殊物質(zhì),可用于制造顯示器【解析】選D。A、B是錯誤的,食鹽易溶于水,溶解前處于什么狀態(tài)與溶解、吸收無多大關(guān)系,只是溶解的快慢問題。通常食鹽處于晶體狀態(tài),不是處于液晶狀態(tài)。納米材料不同于一般的晶體、非晶體,所以C也是錯誤的。7.納米是長度單位,1nm等于1×109m,物質(zhì)的顆粒達到納米級時,具有特殊的性質(zhì)。如將單質(zhì)銅制成“納米銅”時,“納米銅”具有非常強的化學活性,可以在空氣中燃燒。下列對“納米銅”的有關(guān)敘述正確的是 ()A.常溫下,“納米銅”比銅片的金屬性強B.常溫下,“納米銅”比銅片更易失電子C.常溫下,“納米銅”與銅片的還原性相同D.常溫下,“納米銅”比銅片的氧化性強【解析】選B?！凹{米銅”能在空氣中燃燒,說明比銅片活潑,即比銅片更易失電子,比銅片還原性強;銅片和“納米銅”均為銅單質(zhì),故金屬性相同。二、非選擇題(本題包括3小題,共35分)8.(10分)(1)(CH3)3NH+和[AlCl4]可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成,熔點低于100℃,其揮發(fā)性一般比有機溶劑________(填“大”或“小”),可用作________(填字母)。

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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)及結(jié)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(jié)冰的規(guī)律是

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【解析】(1)由(CH3)3NH+和[AlCl4]形成的離子液體,陰、陽離子間的作用力肯定大于有機溶劑分子間的范德華力,因此其揮發(fā)性一般比有機溶劑小;該離子液體中不含氧,則其不助燃,屬于無機物,一般不能用作復合材料;由陰、陽離子形成的離子液體,應該具有導熱性,不可能用作絕熱材料。(2)由題圖可知,隨著碳納米管直徑的增大,結(jié)冰溫度依次為27℃、7℃、53℃、83℃,即碳納米管直徑越大,結(jié)冰溫度越低。答案:(1)小b(2)碳納米管直徑越大,結(jié)冰溫度越低9.(10分)科學的進步離不開技術(shù)的突破。原子光譜核磁共振、X射線衍射、量子計算等技術(shù)的發(fā)展與應用都推進了結(jié)構(gòu)的研究。如過渡元素原子結(jié)構(gòu)、超分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、配合物結(jié)構(gòu)研究等。胍鎓離子[C(NH2QUOTE]可以與甲基磺酸根(CH3SQUOTE)形成超分子晶體,其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)組成該晶體的元素中電負性最大的是________,其中S的雜化類型為________。

(2)元素C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大的順序為________,原因是__

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【解析】(1)電負性最大的元素為O元素,S形成了4個σ鍵,根據(jù)價層電子對互斥模型判斷S為sp3雜化。(2)水為極性溶劑,CH4為非極性分子,NH3、H2S均為極性分子,且NH3能與水形成氫鍵,再結(jié)合相似相溶原理可以判斷C、N、S的簡單氫化物在水中的溶解度從小到大為CH4<H2S<NH3。答案:(1)Osp3(2)CH4<H2S<NH3CH4為非極性分子,NH3、H2S均為極性分子,且NH3能與水形成氫鍵10.(15分)(2020·蘭州高二檢測)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(lǐng)域。由Mo將2個C60分子、2個p甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵組裝的超分子結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)Mo處于第五周期第ⅥB族,核外電子排布與Cr相似,它的基態(tài)價電子排布式是________;核外未成對電子數(shù)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)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(jié)構(gòu)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·cm3,Mo的摩爾質(zhì)量是Mg·mol1,阿伏加德羅常數(shù)是NA,晶體中距離最近的Mo原子核之間的距離為________pm。

【解析】(1)Cr的基態(tài)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(tài)價電子排布為4d55s1,用軌道電子排布表示為,因而核外未成對的電子為6個。(2)觀察該超分子結(jié)構(gòu)有雙鍵,說明有σ鍵和π鍵,分子中不存在離子鍵,根據(jù)信息Mo形成配位鍵,因而答案選AB。(3)CO作配體時是C作配位原子,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有形成雙鍵,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(jù)不同晶體類型的性質(zhì)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(jié)構(gòu)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,先計算出立方的棱長,每個晶胞中含有2個Mo原子,晶胞體積V=QUOTEcm3,所以立方棱長a=QUOTE=QUOTEcm,最近的兩個原子坐標為(0,0,0)和(1/2,1/2,1/2),根據(jù)比例關(guān)系,原子最近真實距離等于QUOTE×QUOTE×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)QUOTE×QUOTE×1010(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題8分,共16分)11.(2020·赤峰高二檢測)擬晶是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是目前發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一,具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)該擬晶的說法中錯誤的是 ()A.Al65Cu23Fe12可用作長期浸泡在海水中的材料B.Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價均可視為零C.Al65Cu23Fe12的硬度可能比金屬Al、Cu、Fe都大D.1molAl65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去277mol電子【解析】選A。根據(jù)題意,該擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能,因此其硬度可能比金屬Al、Cu、Fe都大。Al65Cu23Fe12與海水構(gòu)成原電池,會加速金屬的腐蝕,因此不可用作長期浸泡在海水中的材料。1molAl65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去277mol電子(因為硝酸過量,每個鐵原子失去3個電子)。12.我國科學家成功合成了3nm長的管狀定向碳納米管,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QUOTE)、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)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.碳纖維復合材料為高分子化合物【解析】選D。納米材料有其獨特的功能,一般飛機是用鋼鐵制造的,由于碳纖維的強度高、剛度高、密度小,它也可以是制造飛機的理想材料;碳纖維復合材料的主要組成元素是碳,性質(zhì)穩(wěn)定,抗腐蝕能力強。二、非選擇題(本題包括1小題,共14分)13.(2020·濟南高二檢測)納米技術(shù)制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領(lǐng)域。(1)A和B的單質(zhì)單位質(zhì)量的燃燒熱大,可用作燃料。已知A和B為短周期元素,其原子的第一至第四電離能如下表所示:電離能/(kJ·mol1)I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540某同學根據(jù)上述信息,推斷B的軌道表示式如下圖所示:①該同學所畫的軌道表示式違背了________。

②根據(jù)價層電子對互斥理論,預測A和氯元素形成的簡單分子空間構(gòu)型為________。

(2)氫氣作為一種清潔能源,必須解決它的儲存問題,C60可用作儲氫材料。①科學家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物,其晶胞如圖所示,該