3.3　液晶、纳米材料与超分子 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019） 选择性必修2

液晶、纳米材料与超分子 （选择题1~10题，每小题5分，11~14题，每小题8分，共82分） 题组一　物质的聚集状态 1.下列关于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.固态中的原子或分子结合的较紧凑，相对运动较弱 D.液态物质微粒间的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 题组二　液晶 2.下列关于液晶的说法正确的是 （　　） A.液晶分子在长轴的平行方向和垂直方向具有相同的性质 B.液晶是一种晶体 C.液晶分子在特定条件下排列比较整齐，但不稳定 D.所有物质在一定条件下都能成为液晶 3.（2024·南京质检）目前最热门的机器人材料液晶弹性体是一种最具代表性的智能材料，在外界刺激下，其相态或分子结构会产生变化，进而改变液晶基元的排列顺序，从而导致材料本身发生宏观形变，当撤去外界刺激后，液晶弹性体可以恢复到原来的形状。下列说法错误的是 （　　） A.该液晶同时具有各向异性和弹性 B.这种液晶弹性体机器人可以采用热、光、电、磁等进行驱动 C.该液晶弹性体具有形状记忆功能 D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，而固体SiO2一定是晶体 题组三　纳米材料 4.下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述错误的是 （　　） A.是长程无序的一种结构状态 B.纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分的排列都是有序的 C.既不是微观粒子，也不是宏观物质 D.碳纳米材料中的石墨烯、富勒烯（C60）互为同素异形体 5.我国科学家成功合成了3 nm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度（抵抗变形的能力）高、密度小（只有钢的）、熔点高、化学性质稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是 （　　） A.它是制造飞机的理想材料 B.它的主要组成元素是碳 C.它的抗腐蚀能力强 D.碳纤维复合材料为高分子化合物 6.纳米材料具有一些与传统材料不同的特征，下列关于纳米材料的叙述错误的是 （　　） A.三维空间尺寸必须都处于纳米尺度 B.具有既不同于微观粒子也不同于宏观物体的独特性质 C.是原子排列成的纳米数量级原子团 D.具有与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态 7.关于纳米材料，下列说法正确的是 （　　） ①纳米是长度单位 ②将材料制成纳米尺度可提高材料的磁性 ③将材料制成纳米尺度可大大提高材料的强度和硬度 ④纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞 ⑤纳米材料能制作高贮存密度的量子磁盘 A.②③④ B.①②③④ C.②③④⑤ D.①②③④⑤ 题组四　超分子 8.超分子内部分子间相互结合的作用一定不是 （　　） A.共价键 B.氢键 C.弱配位键 D.静电作用 9.（2023·湖北鄂州月考）冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。18⁃冠⁃6与钾离子形成的超分子结构如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.含该超分子的物质属于分子晶体 B.冠醚可用于分离不同的碱金属离子 C.中心碱金属离子的配位数是不变的 D.冠醚与碱金属离子之间形成离子键 10.“杯酚”能与C60形成超分子、但不能与C70形成超分子，利用此性质的差异，实验室可用来分离C60、C70。已知C60、C70与“杯酚”的结构如下： 下列叙述正确的是 （　　） A.C60、C70都是一种新型的化合物 B.C60、C70与“杯酚”均属于共价晶体 C.C60中虽然没有离子键，但固体为离子晶体 D.“杯酚”分子中既存在σ键又存在π键 11.下列关于纳米材料的叙述错误的是 （　　） 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加快反应速率，提高反应物的平衡转化率 C.将纳米颗粒粉剂制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 12.美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”（如图所示），每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是 （　　） A.我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动 B.“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段 C.“纳米车”是一种分子晶体 D.C60熔点比金刚石熔点高 13.下列说法不正确的是 （　　） A.液晶具有类似晶体的各向异性和液体的可流动性 B.蛋白质的变性和纳米银离子的聚集都是化学变化 C.常压下，0 ℃时冰的密度比水的密度小，水在4 ℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关 D.冠醚和金属离子的聚集体可以看成是一类超分子 14.科学家利用四种原子序数依次递增的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成一种具有高效催化性能的超分子，其分子结构示意图如图所示（注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注）。W、X、Z分别位于不同周期，Z的原子半径在同周期元素中最大。下列说法不正确的是 （　　） A.Y的单质的氧化性在同主族中最强 B.简单离子半径：Z>Y C.Z与Y可形成多种离子化合物 D.简单氢化物的热稳定性：Y>X 15.（18分）（2023·郑州期中）西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心，成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输，如图甲所示。 已知：图甲中的有机物为“冠醚”，命名规则是“环上原子个数⁃冠⁃氧原子个数”。 请回答下列问题： （1）基态Cs原子的价电子排布式为　　　　　。基态K原子的核外电子云有　　　　个伸展方向。  （2）运输Cs+的冠醚名称是　　　　　　　。冠醚分子中氧原子的杂化类型是　　　　　，冠醚与碱金属离子之间存在微弱的配位键，配位原子是　　　　　（填元素符号）。  （3）几种冠醚与识别的碱金属离子的有关数据如下表所示： 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子（直径/pm） 12⁃冠⁃4 120~150 Li+（152） 15⁃冠⁃5 170~220 Na+（204） 18⁃冠⁃6 260~320 K+（276） —— 340~430 Rb+（304） Cs+（334） 18⁃冠⁃6不能识别和运输Na+和Cs+的原因是　　　　。观察图甲，冠醚不能识别和运输X-的主要原因可能是　　　　　　　　。  （4）足球烯的结构如图乙所示。1 mol足球烯含　　　　mol σ键。  （5）锂晶体结构及晶胞如图丙所示。锂晶胞中底边长为a pm，高为b pm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则锂晶体的密度为　　　　g· cm-3（用含字母的式子表示）。  答案精析 1.A　［物质的聚集状态除了气、液、固三态外，还有其他聚集状态，如液晶、纳米材料等，A错误；物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速度快，体系处于高度无序状态，B正确；对于固态物质，原子或分子相距很近，分子难以平动和转动，但能够在一定位置上做不同程度的振动，C正确；对液态物质而言，分子相距比较近，分子间作用力也较强，分子的转动明显活跃，平动也有所增加，使之表现出明显的流动性，D正确。］ 2.C 3.D　［液晶具有各向异性，根据题意其具有弹性，故A正确；液晶的各向异性即在热、电、光、磁等改变的情况下发生形变从而驱动，故B正确；液晶弹性体可以恢复到原来的形状即形状记忆功能，故C正确；液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，固体SiO2有晶体和非晶体之分，故D错误。］ 4.B　［纳米材料是短程有序而长程无序的一种结构状态，A正确；纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序，而界面则为无序结构，故B错误；纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，既不是微观粒子，也不是宏观物质，C正确；石墨烯、富勒烯(C60)互为同素异形体，D正确。］ 5.D　［由于碳纤维的强度高、刚度高、密度小，它可以是制造飞机的理想材料；碳纤维复合材料的主要组成元素是碳，性质稳定，抗腐蚀能力强。］ 6.A　［纳米颗粒的三维空间尺寸只要有一维处于纳米尺度即可，故A错误；由于纳米粒子存在巨大的比表面积，由纳米粒子构成的材料，往往产生既不同于微观原子、分子，也不同于宏观物质的特性，故B正确。］ 7.D 8.A　［超分子内部分子间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用、弱配位键等，A项符合题意。］ 9.B　［冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子，该物质是离子晶体，A错误；由题意得，冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，故可用于分离不同的碱金属离子，B正确；不同的碱金属离子直径大小不同，配位数随着空穴大小不同而改变，形成的超分子中心碱金属离子配位数也不同，C错误。］ 10.D　［C60、C70都是由一种元素组成的单质，故A错误；C60、C70与“杯酚”均属于分子晶体，B项错误；C60中碳原子间形成的是共价键，但固体为分子晶体，故C错误；“杯酚”分子结构中含有苯环，故存在σ键和π键，故D正确。］ 11.B　［催化剂可加快化学反应的速率，但不能使化学平衡发生移动，B项错误。］ 12.B　［“纳米车”是肉眼不能看见的，A项错误；“纳米车”只是几个分子的“组装”体，并非晶体，C项错误；C60属于分子晶体，熔点要比金刚石低得多，D项错误。］ 13.B　［蛋白质的变性属于化学变化，纳米银离子的聚集属于物理变化，故B不正确。］ 14.B　［根据题图可知，W形成1个共价键，且是四种短周期元素W、X、Y、Z中原子序数最小的元素，说明W原子核外只有1个电子，又W、X、Z分别位于不同周期，则W是H元素；X形成4个共价键，则X是C元素；Z的原子半径在同周期元素中最大，则Z是Na元素；Y形成2个共价键，其原子序数比C元素的大，比Na元素的小，则Y是O元素。同主族自上而下，元素非金属性逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，故O2的氧化性在同主族中最强，A项正确；电子层结构相同的不同离子，核电荷数越大，离子半径越小，故简单离子半径：Na+<O2-，B项错误；O、Na两种元素可形成Na2O、Na2O2等离子化合物，C项正确；元素的非金属性越强，其形成的简单氢化物的热稳定性就越强，元素的非金属性：C<O，所以形成的简单氢化物的热稳定性：CH4<H2O，D项正确。］ 15.(1)6s1　4 (2)21⁃冠⁃7　sp3 杂化　O (3)Na+直径太小，Cs+直径太大　氧的电负性较大，X-带负电荷，冠醚与阴离子作用力弱 (4)90　(5)×1030 解析　(1)Cs为第6周期ⅠA族元素，故基态Cs原子的价电子排布式为6s1；K原子ns能级有一个伸展方向，np能级有3个伸展方向，故基态K原子的核外电子云有4个伸展方向。 (2)运输Cs+的冠醚的分子中有21个原子，7个氧原子，故名称为21⁃冠⁃7；冠醚分子中氧原子有2个σ键，孤电子对数为2，价电子对数为4，故轨道的杂化类型是sp3杂化；氧原子有孤电子对，故氧原子形成配位键。 (4)1个C60分子有60个碳原子，每个碳原子与周围3个碳原子成键，每个碳原子成键数量为×3=1.5，则1 mol足球烯成键数量为1 mol×60×1.5=90 mol。 (5)图丙锂晶胞中含有原子数为1+4×+4×=2，晶胞的体积为V=a2b×10-30 cm3，则锂晶体的密度为ρ= g·cm-3=×1030 g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $$