第3章 第3节 液晶、纳米材料与超分子-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂Word课时作业（鲁科版2019）

1．关于液晶的下列说法中正确的是(　　) A．液晶是一种晶体 B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 C．液晶的化学性质与温度变化无关 D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 解析：D　[液晶的微观结构介于晶体和液体之间，A错误；虽然液晶分子在特定方向上的排列比较整齐，且具有各向异性，但液晶分子的排列是不稳定的，B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，C错误；温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，D正确。] 2．关于纳米材料，下列说法正确的是(　　) ①纳米材料可大大提高材料的强度和硬度　②纳米材料可提高材料的磁性　③纳米材料能制作高贮存密度的量子磁盘　④纳米机器人“医生”能进入人体杀死癌细胞　⑤纳米是长度单位 A．①②③④⑤　　　　 B．仅②③④ C．仅②③④⑤ D．仅①②③④ 解析：A　[纳米材料的性能包括提高材料的强度、硬度、改变颜色、增强磁性等。纳米技术能制造出纳米“机器人”，进入人体杀死癌细胞，制作的量子磁盘，能作高密度的磁记录。纳米是长度单位。] 3．在10－9 m～10－7 m范围内，对原子、分子进行操纵的纳米超分子技术往往能实现意想不到的变化。纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧，甚至发生爆炸，下列说法正确的是(　　) A．纳米铜是一种新型胶体 B．纳米铜颗粒比普通铜更易与氧气发生反应 C．纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同 D．纳米铜无须密封保存 解析：B　[A.纳米铜根据其微粒半径属于胶体，但不是新型胶体，故A错误；B.普通铜加热才能与氧气反应，而纳米铜遇到空气就会剧烈燃烧，更易发生氧化反应，故B正确；C.纳米铜和普通铜都由铜元素组成，所以铜原子种类相同，故C错误；D.纳米铜很易与氧气反应，应密封保存，故D错误。] 4．下列叙述正确的是(　　) A．液晶是由分子较大、分子形状呈长形或碟形的物质形成的晶体 B．制造光导纤维的主要材料是高纯度硅，属于共价晶体 C．H2O分子比H2S分子稳定是因为水分子之间存在氢键 D．NaCl和MgO晶体熔融时克服的作用力相同 解析：D　[A.液晶是一种介于晶体与液体之间的中间态物质，通常由分子较大、分子形状呈长形或碟形的物质形成液晶态，故A错误；B.制造光导纤维的主要材料是二氧化硅，属于共价晶体，故B错误；C.H2O分子比H2S分子稳定，是因H－O键的键能比H－S键的键能大，故C错误；D.NaCl和MgO晶体均为只含离子键的离子晶体，熔融时克服的作用力相同，均为离子键，故D正确。] 5．下列说法不正确的是(　　) A．液晶态介于晶体状态和液态之间，液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性 B．常压下，0℃时冰的密度比水的密度小，水中4℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关 C．金属易导电、易导热、有延展性、易锈蚀均与金属中的自由电子有关 D．石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，是一种混合型晶体 解析：C　[A.液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态，像液体具有流动性，像固体具有晶体的有序性，故A正确；B.冰中存在氢键，具有方向性和饱和性，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故B正确；C.金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故C错误；D.石墨的结构中，C原子与C原子以共价键相连接，形成平面网状结构，层与层之间存在范德华力，而在空间中，相邻两层网状结构的间隙中有少量自由移动的电子，连接的化学键性质介于金属键和共价键之间，所以石墨具有金属的部分性质，所以石墨晶体中既有共价键，又有金属键，还有范德华力，是一种混合型晶体，故D正确。] 6．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 解析：B　[据题意，“纳米车”是肉眼所不能见的，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。] 7．下列关于液晶的说法正确的是(　　) A．液晶是液体和晶体的混合物 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 解析：C　[液晶是指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一类特殊的物质，它既不同于晶体又不同于非晶体，在特定条件如外加电场作用下排列整齐，一旦取消电场又恢复原状，所以液晶不稳定。不是所有的物质都能成为液晶。] 8．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 解析：B　[晶体与非晶体内部结构不同，故表现的性质不同。] 9．水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态，它是由液态水急速冷却到165 K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是(　　) A．水由液态变为玻璃态，体积缩小 B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C．玻璃态是水的一种特殊状态 D．玻璃态水是分子晶体 解析：C　[玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同，水由液态变为玻璃态，质量不变，所以体积不变，故A、B错误；由“水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态”可知，玻璃态是水的一种特殊状态，故C正确；玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，不是分子晶体，故D错误。] 10．下列关于特殊聚集状态的应用的描述中，错误的是(　　) A．运用等离子束切割金属 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 解析：B　[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。] 11．碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。 下列关于碳纳米管的说法不正确的是(　　) A．碳纳米管属于一种有机合成纤维 B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体 C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性 D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料 解析：A　[碳纳米管由碳单质组成，不属于有机合成纤维，A错误；碳纳米管与金刚石都由碳元素组成，但结构与性质不同，互为同素异形体，B正确；碳单质性质稳定，所以常温下，碳纳米管具有较好的稳定性，C正确；碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新型储氢材料，D正确。] 12．纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。假设某纳米颗粒的大小和形状恰好与某晶体晶胞的大小和形状(如图)相同，则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为(　　) A．50%　　　　　 B．88.9% C．96.3 D．100% 解析：B　[这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分数为×100%＝88.9%。] 13．科学的进步离不开技术的突破。原子光谱、核磁共振、X射线衍射、量子计算等技术的发展与应用都推进了结构的研究。如过渡元素原子结构、超分子结构、晶体结构研究等。 (1)过渡元素Ni原子的基态电子排布式为　________　，Ni的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是　________　(填“吸收”或“发射”)光谱。 (2)胍鎓离子[C(NH2)]可以与甲基磺酸根(CH3SO)形成超分子晶体，其局部结构如图所示。 ①组成该晶体的元素中第一电离能最大的是　________________　，其中C的杂化轨道类型有　________　。 ②元素C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为　________　，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)近年研究人员通过量子化学计算预测并合成了化合物Na2He，经X射线衍射分析其晶胞结构如图所示。 ①晶胞中Na堆积形成　________　(填形状)空隙，He占据一半空隙，另一半由e－占据。已知Na2He晶体不能导电，理由是　________________　。 ②已知晶胞边长为a nm，晶胞中Na的半径为b nm，则He的半径为　________________　 nm(列出计算式即可)。 解析：(1)Ni的原子序数为28，根据能量最低原理可写出基态原子核外电子排布式为[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2；原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光，Ni的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是吸收光谱； (2)①组成该晶体的元素有C、H、N、O、S，O、S属于同一主族元素，同一主族元素的第一电离能从上而下依次减小，故O＞S；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但ⅤA族的大于ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C，故第一电离能最大的是N，其中甲基中的碳为sp3杂化，[C(NH2)]中C为sp2杂化；②元素C、N、S的简单氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为NH3＞H2S＞CH4，原因是CH4为非极性分子，NH3、H2S均为极性分子，且NH3能与水形成氢键； (3)①由图可知，晶胞中Na堆积形成立方体空隙，He占据一半空隙，另一半由e－占据。Na2He晶体中没有自由移动的离子和电子，因此不能导电；②已知晶胞边长为a nm，Na与He原子之间的距离为a nm，晶胞中Na的半径为b nm，则He的半径为 nm。 答案：(1)[Ar]3d84s2(或1s22s22p63s23p63d84s2) 吸收　(2)①N　sp2、sp3　②NH3＞H2S＞CH4　CH4为非极性分子，NH3、H2S均为极性分子，且NH3能与水形成氢键　(3)①立方体　没有自由移动的离子和电子　②a－b 14．21世纪的新领域纳米技术正日益受到各国科学家的关注，2000年时任美国总统的克林顿宣布了国家纳米倡议，并于2001年财政年度增加科技支出26亿美元，其中5亿给纳米技术。 请根据如图回答下列问题： (1)纳米是　________　单位，1纳米等于　________　米。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质与应用。它与　________　分散系的粒子大小一样。 (2)世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如上图，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。 解析：本题主要考查对纳米及晶体结构的理解。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“•”原子的结构特点，进一步确定组成环的原子是碳原子。 答案：(1)长度　10－9　胶体 (2)①球棍模型　②碳　30 15．(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“大”或“小”)，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)小　b　(2)纳米管直径越小，结冰温度越高 学科网（北京）股份有限公司 $$