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化学鲁科版 (2019)第3节 液晶、纳米材料与超分子作业ppt课件
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这是一份化学鲁科版 (2019)第3节 液晶、纳米材料与超分子作业ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了d55s1，sp2和sp3等内容，欢迎下载使用。
题组1.液晶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
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。
题组2.纳米材料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.全部B.②④⑤C.①②③⑤D.①③④
解析 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,能用于高密度的磁记录,纳米是长度单位,综上所述,故选A。
3.在10-9~10-7 m范围内的纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧,甚至发生爆炸。下列说法不正确的是( )A.纳米铜是一种新型化合物B.纳米铜颗粒比普通铜具有更强的化学活性C.纳米铜粒子大小介于1~100 nmD.利用丁达尔现象可区别纳米铜和普通铜
解析 纳米铜与普通铜所含铜原子种类相同,属于单质,A错误;纳米铜在空气中能剧烈燃烧,说明它比普通铜更容易被氧气氧化,有更强的化学活性,B正确;1 nm=10-9 m,10-9~10-7 m范围即是1~100 nm,C正确;在10-9~10-7 m范围内的纳米铜属于胶体,可以用丁达尔现象区别纳米铜和普通铜,D正确。
题组3.超分子4.下列有关超分子的说法正确的是( )A.超分子是如蛋白质一样的大分子B.超分子是由小分子通过聚合得到的高分子C.超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体D.超分子是由两个或两个以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
解析 超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子,也不是由小分子通过聚合得到的高分子,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,综上所述,故选D。
5.“超分子”已经在很多领域广泛应用。下列关于超分子说法正确的是( )A.冠醚的空穴结构对离子有选择作用,在有机反应中可做催化剂,图甲中K+与冠醚形成离子键B.杯酚具有“分子识别”特征,图乙中杯酚与C60形成氢键
C.可燃冰(图丙)可看作由水和甲烷等分子通过非共价键形成的超分子,硫化氢分子间也能通过与水分子间类似的相互作用形成分子笼D.烷基磺酸钠在水中聚集形成的胶束(图丁),反映了超分子的“自组装”特征
解析 冠醚的空穴有固定的结构,对离子有选择作用,在有机反应中可做催化剂;离子键为离子间的强相互作用力,图甲中K+与冠醚没有形成离子键,A错误。当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;杯酚具有“分子识别”特征,但是图乙中杯酚与C60没有形成氢键,B错误。水分子间能形成氢键,可燃冰(图丙)可看作由水和甲烷等分子通过非共价键形成的超分子;硫化氢分子间不能形成氢键,故不能通过与水分子间类似的相互作用形成分子笼,C错误。超分子自组装是分子通过分子间相互作用形成具有有序结构的聚集体,烷基磺酸钠在水中聚集形成的胶束(图丁),反映了超分子的“自组装”特征,D正确。
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。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”由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熔点比金刚石熔点低
解析 “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项正确。
7.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,其分子式为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∶1D.MBBA中不含有一氧化氮分子
解析 A项,有机高分子化合物由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的分子式可知,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,正确。
8.2016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
解析 分子状态的改变没有发生化学变化,故B项错误。
9.美国《Science》上发表论文,宣布发现了一种Al的超原子结构,这种超原子(Al13)是以1个Al原子在中心,12个Al原子在表面形成的三角二十面体结构。这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定。请预测稳定的Al13所带的电荷为( )A.-1B.+2C.+3D.0
解析 1个Al有3个价电子,因此13个Al应该有39个价电子,但这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定,所以应该带1个单位的负电荷,故选A项。
10.蒽的某种衍生物(结构如图)是荧光分子,分子中含有冠醚结构,可用作由光引发的分子开关。下列说法正确的是( )
A.冠醚结构中5个O原子与Na+不可能在同一平面上B.15-冠-5空穴也能适配Li+、K+C.分子识别是超分子的唯一特征D.一个该荧光分子中Na+周围的配位键数目为6
解析 由结构简式可知,5个O原子均与饱和碳以单键形式连接,饱和碳的空间结构为四面体形,因此不可能与钠离子共面,A正确;钾离子直径大于15-冠-5冠醚空腔直径,锂离子直径小于15-冠-5冠醚空腔直径,因此15-冠-5空穴不适配锂离子和钾离子,B错误;超分子的特征除分子识别外还有自组装,C错误;由结构简式可知,形成空穴的氧原子数为5,钠离子的配位数为5, D错误。
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 (填字母)。 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 。
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。
12.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M将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶分子及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)M位于第5周期ⅥB族,基态原子核外电子排布与Cr相似,则基态M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.σ键B.π键C.离子键D.氢键(3)配体CO中提供孤电子对的原子是(填元素符号) ;p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 。 (4)C60与金刚石互为同素异形体,从结构与性质的关系角度解释C60的熔点远低于金刚石的原因: 。 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
题组1.液晶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
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。
题组2.纳米材料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.全部B.②④⑤C.①②③⑤D.①③④
解析 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,能用于高密度的磁记录,纳米是长度单位,综上所述,故选A。
3.在10-9~10-7 m范围内的纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧,甚至发生爆炸。下列说法不正确的是( )A.纳米铜是一种新型化合物B.纳米铜颗粒比普通铜具有更强的化学活性C.纳米铜粒子大小介于1~100 nmD.利用丁达尔现象可区别纳米铜和普通铜
解析 纳米铜与普通铜所含铜原子种类相同,属于单质,A错误;纳米铜在空气中能剧烈燃烧,说明它比普通铜更容易被氧气氧化,有更强的化学活性,B正确;1 nm=10-9 m,10-9~10-7 m范围即是1~100 nm,C正确;在10-9~10-7 m范围内的纳米铜属于胶体,可以用丁达尔现象区别纳米铜和普通铜,D正确。
题组3.超分子4.下列有关超分子的说法正确的是( )A.超分子是如蛋白质一样的大分子B.超分子是由小分子通过聚合得到的高分子C.超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体D.超分子是由两个或两个以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
解析 超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子,也不是由小分子通过聚合得到的高分子,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,综上所述,故选D。
5.“超分子”已经在很多领域广泛应用。下列关于超分子说法正确的是( )A.冠醚的空穴结构对离子有选择作用,在有机反应中可做催化剂,图甲中K+与冠醚形成离子键B.杯酚具有“分子识别”特征,图乙中杯酚与C60形成氢键
C.可燃冰(图丙)可看作由水和甲烷等分子通过非共价键形成的超分子,硫化氢分子间也能通过与水分子间类似的相互作用形成分子笼D.烷基磺酸钠在水中聚集形成的胶束(图丁),反映了超分子的“自组装”特征
解析 冠醚的空穴有固定的结构,对离子有选择作用,在有机反应中可做催化剂;离子键为离子间的强相互作用力,图甲中K+与冠醚没有形成离子键,A错误。当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;杯酚具有“分子识别”特征,但是图乙中杯酚与C60没有形成氢键,B错误。水分子间能形成氢键,可燃冰(图丙)可看作由水和甲烷等分子通过非共价键形成的超分子;硫化氢分子间不能形成氢键,故不能通过与水分子间类似的相互作用形成分子笼,C错误。超分子自组装是分子通过分子间相互作用形成具有有序结构的聚集体,烷基磺酸钠在水中聚集形成的胶束(图丁),反映了超分子的“自组装”特征,D正确。
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。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”由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熔点比金刚石熔点低
解析 “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项正确。
7.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,其分子式为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∶1D.MBBA中不含有一氧化氮分子
解析 A项,有机高分子化合物由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的分子式可知,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,正确。
8.2016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
解析 分子状态的改变没有发生化学变化,故B项错误。
9.美国《Science》上发表论文,宣布发现了一种Al的超原子结构,这种超原子(Al13)是以1个Al原子在中心,12个Al原子在表面形成的三角二十面体结构。这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定。请预测稳定的Al13所带的电荷为( )A.-1B.+2C.+3D.0
解析 1个Al有3个价电子,因此13个Al应该有39个价电子,但这种超原子具有40个价电子(价电子即主族元素的最外层电子数)时最稳定,所以应该带1个单位的负电荷,故选A项。
10.蒽的某种衍生物(结构如图)是荧光分子,分子中含有冠醚结构,可用作由光引发的分子开关。下列说法正确的是( )
A.冠醚结构中5个O原子与Na+不可能在同一平面上B.15-冠-5空穴也能适配Li+、K+C.分子识别是超分子的唯一特征D.一个该荧光分子中Na+周围的配位键数目为6
解析 由结构简式可知,5个O原子均与饱和碳以单键形式连接,饱和碳的空间结构为四面体形,因此不可能与钠离子共面,A正确;钾离子直径大于15-冠-5冠醚空腔直径,锂离子直径小于15-冠-5冠醚空腔直径,因此15-冠-5空穴不适配锂离子和钾离子,B错误;超分子的特征除分子识别外还有自组装,C错误;由结构简式可知,形成空穴的氧原子数为5,钠离子的配位数为5, D错误。
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 (填字母)。 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 。
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。
12.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M将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶分子及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)M位于第5周期ⅥB族,基态原子核外电子排布与Cr相似,则基态M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.σ键B.π键C.离子键D.氢键(3)配体CO中提供孤电子对的原子是(填元素符号) ;p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 。 (4)C60与金刚石互为同素异形体,从结构与性质的关系角度解释C60的熔点远低于金刚石的原因: 。 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
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