3.3 液晶、纳米材料与超分子-鲁科版高二《化学》同步课堂练习题（解析版）

第第页第三节液晶、纳米材料与超分子练习题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列关于液晶的说法中，正确的是A．液晶是一种液态的晶体 B．所有物质在一定条件下都能成为液晶C．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 D．移去电场后，液晶分子相互平行排列【答案】C【解析】A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如表现出类似晶体的各向异性等，不是液态晶体，A错误；B．液晶是在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的特殊物质，并不是所有物质都能成为液晶，B错误；C．施加电场时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，C正确；D．施加电场时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，D错误；故选C。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．等离子体的外观为气态【答案】D【解析】A．实验粉末仍是由无数晶体颗粒构成，A错误；B．液晶是指外观为液态但具有晶体性质的物质，B错误；C．纳米材料指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度、具有特定功能的材料，C错误；D．等离子体是物质在气态的基础上进一步形成的气态微粒聚集体，D正确。故选D。3．下列说法错误的是A．测定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行实验B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后快速冷却，可得到较大颗粒明矾晶体C．利用超分子的分子识别特征，可用冠醚识别钾离子D．晶体和石英晶体中的化学键类型相同，但熔化时需克服微粒间的作用力类型不同【答案】B【解析】A．通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息，X射线衍射可以测定某一固体是否是晶体，A正确；B．温度降低的时候，饱和度也会降低，明矾会吸附在小晶核上，所以要得到较大颗粒的明矾晶体，配制比室温高10～20℃明矾饱和溶液然后浸入悬挂的明矾小晶核，静置过夜；急速冷却，可得到较小颗粒明矾晶体，故B错误；C．超分子具有分子识别和自组装的特征，利用超分子的分子识别特征，可用冠醚识别钾离子，故C正确；D．晶体和石英晶体中的化学键类型相同，但前者是分子晶体、后者为共价晶体，故熔化时前者克服分子间作用力、后者克服共价键，故需克服微粒间的作用力类型不同，故D正确；答案选B。4．下列关于物质特殊聚集状态的叙述，错误的是A．超分子内部分子之间通过非共价键结合B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分的排列都是长程有序【答案】D【解析】纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部是长程有序的晶体结构，界面则是无序结构。5．冠醚能与碱金属离子作用，并随环的大小不同而与不同的金属离子作用。12-冠-4与K+作用而不与Na+、Li+作用；18-冠-6与K+作用(如图)，但不与Li+或Na+作用。下列说法正确的是A．18-冠-6与K+作用，不与Li+或Na+作用，这反映了超分子的“自组装”的特征B．18-冠-6中O原子与K+间存在离子键C．18-冠-6中C和O的杂化轨道类型不同D．冠醚能与碱金属离子形成的晶体属于离子晶体【答案】D【解析】A．18-冠-6与K+作用，不与Li+或Na+作用，这反映了超分子的“分子识别”的特征，A选项错误；B．离子键是由阴、阳离子间形成的，18-冠-6为分子，分子中的O以O原子形式存在，所以18-冠-6中O原子与K+间不存在离子键，B选项错误；C．18-冠-6中C和O的价层电子对数均为4，杂化轨道类型均为sp3杂化，杂化轨道类型相同，C选项错误；D．冠醚能与碱金属离子形成晶体，碱金属离子是阳离子，故所得到的晶体里还有阴离子，则冠醚能与碱金属离子形成的晶体属于离子晶体，D选项正确；答案选D。6．科学研究表示，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是A．冠醚可以作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂B．液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关C．X射线衍射实验不能测定晶体的原子坐标D．纳米材料之一石墨烯可作为新型电源的电极材料【答案】C【解析】A．冠醚是分子中含有多个-OCH2CH2-结构单元的大环多醚，与高锰酸钾不反应，可作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂，A正确；B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关，B正确；C．晶体X射线衍射实验可以用于键长、键角和晶体结构的测定，能测定晶体的原子坐标，C错误；D．石墨烯是由碳元素形成的单质，具有良好的导电性，可作为新型电源的电极材料，D正确；故选：C。7．下列有关超分子的说法错误的是A．超分子是由两种或多种分子形成的聚集体B．分子形成超分子的作用可能是分子间作用力C．超分子具有分子识别的特性D．分子以共价键聚合形成超分子【答案】D【解析】A．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，A正确；B．超分子内部分子之间可以通过氢键、静电作用等分子间作用力结合在一起，B正确；C．分子识别和自组装是超分子形成的两个重要方面，C正确；D．超分子内部分子之间通过非共价键相结合，可以通过氢键、静电作用、堆积作用等结合在一起，D错误；综上所述答案为D。8．下列说法错误的是A．纳米颗粒界面通常为无序结构，但内部具有晶状结构B．利用红外光谱实验可确定青蒿素分子中含有的部分基团C．超分子内部分子之间通过氢键、弱配位键等相结合D．电子表液晶显示器在施加电场时，液晶分子沿垂直于电场方向排列【答案】D【解析】A．纳米颗粒是长程有序的晶状结构，界面却是长程无序和短程无序的结构，所以纳米颗粒界面通常为无序结构，但内部具有晶状结构，故A正确；B．在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当，利用红外光谱实验可确定青蒿素分子中含有的部分基团，故B正确；C．超分子内部分子之间通过氢键、弱配位键等相结合，故C正确；D．电子表液晶显示器在施加电场时，液晶分子沿电场方向排列，移去电场后，液晶分子无序排列，故D错误；故选D。9．利用“杯酚”从和的混合物中纯化的过程如图所示。

关于上述过程及涉及的物质的说法不正确的是（

）A．和“杯酚”之间的相互作用是键B．和被“杯酚”识别是利用了二者的分子体积大小不同C．“杯酚”分子内官能团之间通过氢键作用形成“杯底”D．若“杯酚”中氧原子数目为n，则“杯酚”的分子式可表示为【答案】A【解析】A．由图可知，和“杯酚”之间的相互作用是分子间作用力，故A错误；B．“杯酚”的空腔大小只适配C60，和被“杯酚”识别是利用了二者的分子体积大小不同，故B正确；C．“杯酚”分子内含有多个羟基，可形成分子内氢键，从而形成“杯底”，故C正确；D．由“杯酚”的结构简式可知，其中C、H、O原子个数比为14:14:1，若“杯酚”中氧原子数目为n，则“杯酚”的分子式可表示为，故D正确；故选A。10．下列说法不正确的是A．晶体具有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点B．晶体与非晶体具有相同的性质C．部分电子表、电脑的显示器是由液晶材料制成的D．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景【答案】B【解析】A．晶体有固定的熔点，自范性、各向异性，非晶体无固定的熔点，故A正确；B．晶体与非晶体内部结构不同，故表现的性质不同，故B错误；C．部分电子表、电脑的显示器是由液晶材料制成的，需要的驱动电压很低，故C正确；D．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景，等离子体技术在新能源行业、聚合物薄膜、材料防腐蚀等方面前景可观，故D正确；故选B。11．我国药学家屠呦呦因发现植物黄花蒿茎叶中含抗疟疾的物质——青蒿素而荣获2015年诺贝尔奖。科学家对青蒿素的结构进行进一步改良，合成药效更佳的双氢青蒿素、蒿甲醚。下列说法错误的是A．利用黄花蒿茎叶研究青蒿素结构的基本步骤：分离、提纯→元素分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式B．可用X射线衍射测定上述分子的空间结构C．元素分析仪可以确定青蒿素中是否含有C、H、O等元素D．可用质谱法确定分子中含有何种官能团的信息【答案】D【解析】根据有机物分子式及结构确定方法进行判断。【解析】A．研究有机物一般步骤：分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式，根据元素定量分析确定实验式、再测定相对分子质量确定分子式，最后通过波谱分析确定结构式，故A正确；B．分子的空间结构可用X射线衍射测定，故B正确；C．利用元素分析仪可以确定青蒿素中是否含有C、H、O等元素，故C正确；D．质谱法可以确定有机物的相对分子质量，红外光谱用来确定有机物结构中存在的基团，即确定分子中化学键和官能团的信息，故D错误。故选答案D。二、填空题12．超分子概念：若两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有和的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。【答案】特定结构特定功能【解析】略13．液晶性质及用途：晶的显示功能与液晶相关。在施加电压时，液晶分子排列，而移去电场后，液晶分子又状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以制造电子手表、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材。【答案】材料内部分子的排列能够沿电场方向恢复到原来的【解析】略14．液晶结构特点：液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出，所以液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的。【答案】有序排列各向异性【解析】略15．21世纪的新领域纳米技术正日益受到各国科学家的关注，请回答下列问题：（1）纳米是单位，1nm等于m。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1～100nm范围内材料的性质与应用。它与分散质的粒子大小一样。（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）球棍模型碳(C)30【解析】（1）纳米是长度单位；1nm等于10-9m；纳米科学与技术是研究结构尺寸在1～100nm范围内材料的性质与应用，它与胶体分散质的粒子大小一样；故答案为：长度；10-9；胶体。（2）根据模型可知，应该是球棍模型；分子马达可用于消除体内垃圾，应是含碳物质，再根据球棍模型可知，该混合物是碳氢元素组成，其中黑球表示碳元素，白球表示氢元素，该分子中组成环的原子是碳元素的原子，该分子中共有30个该原子；故答案为：球棍模型；碳(C)；30。16．纳米材料是指在1nm到100nm尺寸的材料，这种材料由于尺寸很小，因而具有许多与传统材料截然不同的性质，例如通常的金属材料大多是银白色光泽的，而纳米金属材料却是黑色的。据推测，纳米材料和纳米技术会引起生产和日常生活各方面的革命性的变化，是21世纪新技术发展的前沿。请回答下列问题：（1）1纳米(1nm)是_______。A．1×10-7m B．1×10-8m C．1×10-9m D．1×10-10m（2）原子的直径处于下列哪一种数量级_______。A．1×10-8m B．1×10-9m C．1×10-10m D．1×10-11m（3）纳米材料具有特殊性质的原因之一是由于它具有很大的表面积，即相同体积的纳米材料比一般材料的表面积大很多。所以处于表面的原子数目很多，其化学性质应(填“很活泼”“较活泼”或“不活泼”)。（4）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）C（2）C（3）很活泼（4）碳纳米管直径越大，结冰温度越低【解析】（1）1纳米(1nm)是1×10-9m。（2）原子的直径处于1×10-10m。（3）纳米材料比一般材料的表面积大很多。所以处于表面的原子数目很多，其化学性质应很活泼。（4）由题图可知，随着碳纳米管直径增大，结冰温度依次为27℃、7℃、-53℃、-83℃，即碳纳米管直径越大，结冰温度越低。17．超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由将2个分子、2个甲酸丁酯吡啶分子及2个分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。（1）位于第5周期ⅥB族，基态原子核外电子排布与相似，则基态原子的价电子排布式为；核外未成对电子数为。（2）该超分子中存在的化学键类型有(填字母)。A．键B．π键C．离子键D．氢键（3）配体中提供孤电子对的原子是(填元素符号)；甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有。（4）从电负性角度解释的酸性强于的。（5）与金刚石互为同素异形体，从结构与性质的关系角度解释的熔点远低于金刚石的原因。【答案】6ABC和F的电负性强于H，对成键电子的吸引能力强于H，使共用电子对偏向F，氧氢键较易断裂是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量【解析】（1）基态原子的价电子排布式为，而与同族，但周期数比的大1，因而基态原子的价电子排布式为，核外未成对电子数为6。故答案为：4d55s1；6。（2）该超分子的结构中有双键，说明该超分子中有键和π键，分子中不存在离子键，根据题给信息可知分子中有配位键，因而选AB。故答案为：AB。（3）做配体时C做配位原子，因为O提供孤电子对给C，C变成富电子中心，有提供电子对形成配位键的能力；甲酸丁酯吡啶中酯基中C原子的杂化方式为，在丁基中C原子形成四个单键，其杂化方式为。故答案为：C；sp2和sp3。（4）F的电负性强于H，对成键电子的吸引能力强于H，使共用电子对偏向F，氧氢键较易断裂，因此的酸性强于。故答案为：F的电负性强于H，对成键电子的吸引能力强于H，使共用电子对偏向F，氧氢键较易断裂。（5）根据晶体类型不同，性质不同来解释：是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量。故答案为：C60是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量18．2015年10月，我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新药青蒿素和双氢青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，成为首位获得诺贝尔科学奖的中国女科学家，震惊了世界，感动了中国。青蒿素(C15H22O5)的结构如图甲所示。请回答下列问题：（1）进一步研究发现，通过如图所示反应制得的双氢青蒿素比青蒿素水溶性好，所以治疗疟疾的效果更好。下列推测正确的是。A．青蒿素分子中碳原子采用sp3杂化B．质谱或核磁共振氢谱都可以鉴别青蒿素和双氢青蒿素C．利用青蒿研究青蒿素结构的基本步骤：元素分析确定实验式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式D．双氢青蒿素比青蒿素水溶性好的原因为O—H键是极性键而C=O键是非极性键（2）组成青蒿素的三种元素电负性由大到小的顺序是；在基态O原子中，核外存在对自旋状态相反的电子。（3）下列关于青蒿素的说法正确的是。a.青蒿素中既存在极性键又存在非极性键b.在青蒿素分子中，所有碳原子均处于同一平面c.图中数字标记的五个碳原子均只以σ键与其他原子成键（4）在确定青蒿素结构的过程中，可采用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂，其制备方法为4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3CH3ONa。①NaH为晶体，图乙是NaH的晶胞结构，若晶胞棱长为a，则Na原子间最小核间距为。②B(OCH3)3中B采用的杂化类型是。写出一种与B(OCH3)3具有相同空间结构的分子或离子：。③NaBH4结构如图丙所示，其中存在的化学键有。NaBH4是有机化学中的一种常用还原剂，其在热水中水解生成偏硼酸钠和氢气，该反应的化学方程式为。（5）硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。科学家发现硼化镁在39K时具有超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼交替排列。图丁是该晶体微观结构中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图象确定硼化镁的化学式为。【答案】BO>C>H3a离子asp2SO3(或CO)离子键、配位键、共价键NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑MgB2【解析】（1）A．青蒿素分子中的碳原子有2种，其中酯