高中化学鲁科版（2019）选择性必修2 第3章第3节 液晶、纳米材料与超分子
一、单选题
1．（2021高一下·长沙开学考）纳米金即指金的微小颗粒，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色，在微生物检测、农药残留等方面应用广泛。下列关于纳米金的叙述中，错误的是（ ）
A．纳米金是一种新型化合物
B．纳米金颗粒比普通金更易与氧气发生反应
C．纳米金与普通金所含金原子的质子数相同
D．纳米金分散在水中能产生丁达尔效应
2．（2020高三上·长春期中）开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是（ ）
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
3．（2020高三上·北京月考）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。下列说法错误的是（ ）
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
4．（2020高一下·濮阳期末）材料科学是以化学为基础的一门新兴热门学科，下列有关高中化学学习过的材料的描述错误的是（ ）
A．纳米材料属于胶体
B．钢、铝合金属于金属材料
C．陶瓷、玻璃属于无机非金属材料
D．聚乙烯、蛋白质属于有机高分子材料
5．（2020·昌平模拟）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”成一种超分子，具有高效的催化性能，其分子结构示意图如图。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。（注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注）下列说法错误的是（ ）
A．Y单质的氧化性在同主族中最强 B．离子半径：Z>Y
C．Z与Y可组成多种离子化合物 D．氢化物的热稳定性：Y>X
6．（2020高一下·绍兴期中）纳米是长度单位，1纳米等于1×10－9米，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。例如将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述正确的是（ ）
A．常温下“纳米铜”比铜片的还原性强，反应时反应速率快
B．“纳米铜”颗粒更细小，反应时接触面积大，反应速率快
C．“纳米铜”与铜是同素异形体
D．常温下“纳米铜”比铜片更易得电子，反应时反应速率快
7．“纳米材料”（1nm=10﹣9m）已广泛应用于催化及军事科学中．“纳米材料”是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，如将“纳米材料”分散到液体分散剂中．有以下叙述：①所得物质一定是溶液，②能全部透过半透膜，③有丁达尔现象，④所得液体可以全部透过滤纸．对所得分散系的上述叙述正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
8．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
二、综合题
9．液晶是一类新型材料．MBBA是一种研究得较多的液晶化合物．它可以看作是由醛A和胺B去水缩合的产物．
（1）对位上有﹣C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是：
（2）醛A的异构体甚多．其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个，它们是：
10．（2020高三上·大同期中）在庆祝中华人民共和国成立 70 周年的阅兵仪式上，最后亮相的 DF—31 A 洲际战略
导弹是我国大国地位 、国防实力的显著标志。其制作材料中包含了 Fe 、Cr 、Ni 、C 等多种元素。回答下列问题：
（1）基态镍原子的价电子排布式为 。
（2）与 Cr 同周期且基态原子最外层电子数相同的元素，可能位于周期表中的 区。
（3）铁元素能与CO形成 Fe (CO)5。羰基铁[ Fe (CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含 mol σ键，与CO互为等电子体的一种离子的化学式为 。
（4）碳的一种同素异形体的晶体可采取非最密堆积，然后在空隙中插入金属离子获得超导体。如图为一种超导体的面心立方晶胞，C60分子占据顶点和面心处，K+占据的是C60分子围成的 空隙和 空隙(填几何空间构型)；若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，则距离A位置最近的阳离子的原子坐标参数为 。
（5）某种磁性氮化铁的结构如图所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。正六棱柱底边长为a nm，高为c nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为_g/cm3( 列出计算式)。
11．（2020高二下·宣化月考）化学元素形成的单质或化合物在工农业生产、军事国防、医疗生活各个领域发挥着重要的作用。
（1）钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：2Mn2++5S2O82—+8H2O 2MnO4—+10SO42—+16H+
①基态S原子核外有 种不同空间运动状态的电子。
②已知H2S2O8的结构如图所示：
H2S2O8中硫原子的轨道杂化方式为 ；上述反应每生成1molMnO4—，S2O82—断裂的共价键类型及其数目分别为 、 （设阿伏加德罗常数的值为NA）
（2）Fe可以与CN—、H2NCONH2（尿素）等多种配体形成配合物。
①请写出与CN—互为等电子体的一种分子： 、一种离子： 。
②组成尿素的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为： ，1molH2NCONH2（尿素）分子中含有σ键的数目为 。
③FeN的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x—n)CunNy。
Cu处于周期表中 区，其最高能层的符号为 ，基态铜原子的价电子排布式为 。FexNy转化为两种Cu的替代型产物的能量变化如图2所示，其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
（3）铬是银灰色的结晶体，质硬而脆，是制造不锈钢、高速钢的重要原料。
①CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是 （填“极性”或“非极性”）分子
②CrCl3·6H2O实际上是配合物，配位数是6，其固体有三种颜色，其中一种浅绿色固体于足量硝酸银反应时，1mol固体可生成1molAgCl沉淀，则这种浅绿色固体中阳离子的化学式为 。
12．随着纳米技术的飞速发展，四氧化三铁纳米颗粒在磁性记录、磁流体、吸波、催化、医药等领域有着广泛的应用．“共沉淀法”是制备四氧化三铁纳米颗粒的常见方法，具体步骤为：将一定量的FeCl2 4H2O和FeCl3 6H2O制成混合溶液加入到烧瓶中，在N2气氛下，滴加氨水、搅拌、水浴恒温至混合液由橙红色逐渐变成黑色，继续搅拌15min，磁铁分离磁性颗粒，用蒸馏水洗去表面残留的电解质，60℃真空干燥并研磨，可得直径约10nm Fe3O4磁性颗粒．
（1）“共沉淀法”中N2的作用是 ，制备的总离子反应方程式为 ．
（2）在医药领域，四氧化三铁纳米颗粒经表面活性剂修饰后，被成功制成磁性液体，又称磁流体（见图a）．磁流体属于 分散系，负载药物后通过静脉注射或动脉注射进入人体，利用四氧化三铁具有 功能，在外界磁场的作用下，富集于肿瘤部位，当外磁场交变时，可控释药．
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】胶体的性质和应用；纳米材料
【解析】【解答】A． 纳米金和普通的金属金都是由金元素组成的，则纳米金属于单质，不是化合物，A符合题意；
B． 纳米金颗粒比普通金小的多，与氧气的接触面积大得多，则更易与氧气发生反应，B不符合题意；
C． 纳米金和普通的金属金都是由金原子构成的，故纳米金与普通金所含金原子的质子数相同，C不符合题意；
D． 分散质粒子直径在1nm-100nm之间的分散系为胶体，则纳米金分散在水中形成胶体，故能产生丁达尔效应，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A． 纳米金是金形成的单质；
B． 增大了接触面积，有利于反应的进行；
C． 两者均由金原子构成的；
D． 根据直径在1nm-100nm之间的分散系为胶体进行判定。
2．【答案】A
【知识点】硅和二氧化硅；无机非金属材料；高分子材料；纳米材料
【解析】【解答】A. 氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，A符合题意；
B. C60属于分子晶体，B不符合题意；
C. 纤维素乙酸酯不属于天然高分子材料，自然界没有这种纤维，C不符合题意；
D. 单晶硅常用于制造电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，硬度大、强度高；
B．C60为分子晶体，不是原子晶体；
C．纤维素、蛋白质为天然高分子化合物，而酚醛树脂是人工合成的；
D．二氧化硅是制造光导纤维的主要材料，单晶硅常用于太阳能电池。
3．【答案】B
【知识点】超分子
【解析】【解答】A．需要对体系输入一定的能量，才能驱动分子机器，故A不符合题意；
B．分子状态的改变是物态变化，属于物理变化，故B符合题意；
C．电子的得失是氧化还原反应的本质，则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系，故C不符合题意；
D．光照可使光能转化为机械能，即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】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，说明反应可在光照条件下进行，且可以是氧化还原反应，驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量，以此解答该题。
4．【答案】A
【知识点】无机非金属材料；合金及其应用；高分子材料；分散系、胶体与溶液的概念及关系；纳米材料
【解析】【解答】A．纳米材料实际上指的是组成材料的晶粒处于纳米范畴，纳米材料不属于胶体，A描述符合题意；
B．钢、铝合金属于金属材料，B描述不符合题意；
C．陶瓷、玻璃是传统的硅酸盐，属于无机非金属材料，C描述不符合题意；
D．聚乙烯、蛋白质属于有机物，且分子量很大，则属于有机高分子材料，D描述不符合题意；
故答案为A。
【分析】胶体是分散质粒径在1-100nm之间，是分散质分散在分散剂中，而纳米材料并不一定分散到分散剂中。
5．【答案】B
【知识点】元素周期律和元素周期表的综合应用；微粒半径大小的比较；超分子
【解析】【解答】根据上述分析可知：W是H，X是C，Y是O，Z是Na元素。
A．同一主族的元素，原子序数越大，元素的原子半径越大，原子获得电子的能力就越弱，单质的氧化性就越弱。由于O是同一主族中原子序数最小的元素，故O2的氧化性在同主族中最强，A不符合题意；
B．Y是O，Z是Na元素，O2-、Na+核外电子排布都是2、8，电子排布相同，离子的核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：ZC．O、Na两种元素可形成两种离子化合物Na2O、Na2O2，C不符合题意；
D．元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。X是C，Y是O，由于元素的非金属性：CX，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据图示可知W形成1个共价键，又是短周期中原子序数最小的元素，说明W原子核外只有1个电子，则W是H元素，X形成4个共价键，则X是C元素，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，则Z是Na元素，Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，说明Y原子核外有2个电子层，最外层有6个电子，则Y是O元素，然后根据问题逐一分析解答。
6．【答案】B
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】A．常温下“纳米铜”比铜片的与氧气的接触面积大，活动性强，反应时反应速率快，A不符合题意；
B．Cu是固体，把Cu制成“纳米铜”颗粒更细小，化学反应时接触面大，所以反应速率快，B符合题意；
C．“纳米铜”与铜都是Cu元素的同种单质，只是颗粒大小不同而已，C不符合题意；
D．常温下“纳米铜”比铜片更易失去电子，反应时反应速率快，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】铜本身不能在空气中燃烧只能加热到红热，但是增大了与氧气的接触面积之后可以迅速达到铜燃烧的着火点，反应速率更快
7．【答案】D
【知识点】胶体的性质和应用；纳米材料
【解析】【解答】解：胶体的微粒直径在1﹣100nm之间，胶体具有的性质为：有丁达尔效应、能透过滤纸但不能透过半透膜、处于介稳状态；
故选：D．
【分析】“纳米材料”（1nm=10﹣9m）是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，分散到液体分散剂中，对于所得分散系为胶体，根据胶体的性质判断．
8．【答案】A
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】解：A、碳纳米管是由碳原子组成的，是碳单质，不是有机物，故A错误；
B、碳纳米管是由碳原子组成的，是一种碳单质，与金刚石互为同素异形体，故B正确；
C、碳单质常温下比较稳定，故C正确；
D、碳纳米管比表面积大，易吸附氢气，故可做储氢材料，故D正确．
故选A．
【分析】A、碳纳米管是由碳原子组成的；
B、碳纳米管是由碳原子组成的，是一种碳单质；
C、碳单质常温下比较稳定；
D、碳纳米管比表面积大，易吸附氢气．
9．【答案】（1）
（2）
【知识点】同分异构现象和同分异构体；液晶
【解析】【解答】（1）丁烷的同分异构体有2种：正丁烷和异丁烷，在两种异构体中各含有两种不同性质的氢原子，如图，所以﹣C4H9共有4种，苯胺可能有4个异构体为：
（2）醛A的分子式为C8H8O2 ，除去苯环的6个碳原子，还有2个碳原子去形成酯的结构，这些酯的同分构体有：乙酸苯酚酯（1种）；甲酸甲苯酚酯（3种）：甲酸苯甲酯（1种）；苯甲酸甲酯（1种）． 因此，含有苯环结构并属于酯类化合物的同分异构体有：
故答案为：
【分析】（1）从没有类别异构和位置异构，只有﹣C4H9的碳架异构的角度分析．
（2）此小题有两个限制条件：属于酯类化合物且结构式中有苯环，不涉及类别异构．由酯的组成可知：，
虚线左侧来源于酸，右侧来源于醇．将它转化为3种酰基：HCO﹣、CH3CO﹣、；
6种烃氧基：．
根据其组成，两两相接，可写出6种酯的结构．
10．【答案】（1）3d64s2
（2）s 、ds
（3）10；CN- 或 或NO+
（4）正四面体；正八面体；（ ， ， ）
（5）
【知识点】原子核外电子排布；晶胞的计算；等离子体
【解析】【解答】(1)镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，价电子的排布式为3d64s2，故答案为：3d64s2；(2)铬元素的原子序数为24，价电子的排布式为3d54s1，最外层电子数为1，与铬元素同周期且基态原子最外层电子数相同的是钾元素和铜元素，分别位于周期表中的s区和ds区，故答案为：s；ds；(3)配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数2，1个Fe(CO)5分子含10个σ键，则1mLFe(CO)5分子中含10molσ键；原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的离子有CN-或 或NO+等，故答案为：10；CN-或 或NO+；(4)碳的一种同素异形体的品体可采取非最密堆积，然后在空隙中插入金属离子获得超导体。如图为一种超导体的面心立方晶胞，C60分子占据顶点和面心处，由C60分子围成的构型分别为正四面体和正八面体，则K+占据的是C60分子圆成的正四面体和正八面体的空隙中；若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，说明该晶胞的棱长是1，则距离A位置C60分子最近的K+为形成的正四面体体心上的，为晶胞棱长的 ，则距离A位置最近的阳离子的原子坐标参数为（ ， ， ），故答案为：（ ， ， ）；(5)由晶胞结构可知，晶胞的底面为正六边形，边长为a nm，底面积为 ，晶胞的体积为 ，晶胞中含有N原子数为2，含有的Fe原子数为：12× +2× +3=6，该晶胞的质量m= ，所以该晶体密度 = ，故答案为： 。
【分析】（1）镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，价电子的排布式为3d64s2
（2）铬元素的原子序数为24，价电子的排布式为3d54s1，最外层电子数为1，与铬元素同周期且基态原子最外层电子数相同的是钾元素和铜元素，分别位于周期表中的s区和ds区
（3）配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数2，1个Fe(CO)5分子含10个σ键，则1mLFe(CO)5分子中含10molσ键，CO具有14个电子，互为等电子体的离子有CN-或 C22- 或NO+
（4）根据图示所示，C60分子占据顶点和面心处，钾离子处于4个C60分子形成的正四面体和6个C60分子形成的正八面体，若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，说明该晶胞的棱长是1，则距离A位置C60分子最近的K+为形成的正四面体体心上的，为晶胞棱长的 1/4 ，
（5）根据计算，氮原子处于六面体中心，晶胞中含有N原子数为2，铁原子占据上下面的面心和顶点，含有的Fe原子数为：12× +2× +3=6，晶胞的质量就是一个晶胞中晶胞的体积可以利用底面积x高进行计算，底面积是6个小三角形的面积之和
11．【答案】（1）16；sp3；σ键（或非极性键）；2.5NA
（2）CO；C22-；N＞O＞C；7NA；ds；N；3d104s1；FeCu3N
（3）非极性；[Cr(H2O)4Cl2]+
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用；配合物的成键情况；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；等离子体
【解析】【解答】（1）①原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，硫原子核外有16个电子，所以有16种不同运动状态的电子，故答案为16。
②H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=4+ (6-4×1-2)=4，所以采取sp3杂化；由方程式可知生成MnO4-时，S2O82-转化为SO42-，断掉中间的过氧键，即非极性键（或σ键），反应生成1molMnO4-，需要反应2.5NA的S2O82-，即断裂2.5NA的非极性键。故答案为sp3杂化；σ键（或非极性键）；2.5NA。
（2）①价电子数与原子数都分别相等的粒子是等电子体，因此与CN-互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式分别是CO和C22-，故答案为CO、C22-。
②组成尿素的第二周期元素为N、C、O，同周期从左向右第一电离能增大，氮原子2p轨道半充满，为稳定状态，第一电离能大于O，因此第一电离能大小顺序是N>O>C；由尿素分子的结构式 可知：1个C—N键中含有1个σ键，1个C=O键含有1个σ键，σ键的数目为3，每个亚氨基中σ键的数目2，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为7NA，故答案为N＞O＞C，7NA。
③Cu的价电子排布式为3d104s1，位于第四周期IB族，属于ds区；最高能层符号为N；Cu属于副族元素，价电子包括最外层电子，以及次外层的d能级，即基态铜原子的价电子排布式为3d104s1；能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，每个晶胞均摊：Cu原子的个数为8×1/8=1，Fe位于面心，Fe原子的个数为6×1/2=3，N位于体心，N原子个数1，则Cu替代a位置Fe型化学式为Fe3CuN，故答案为ds，N，3d104s1，FeCu3N。
（3）①CCl4、CS2都是非极性分子，非极性分子的溶质极易溶于非极性分子形成的溶剂，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，故答案为非极性。
②1mol固体可生成1mol氯化银沉淀，说明该配合物的分子的外界有1个氯离子，则该配合物阳离子带1个单位的正电荷，其配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物內界中含有2个氯原子和4个水分子，所以其阳离子为[Cr(H2O)4Cl2]+，故答案为[Cr(H2O)4Cl2]+。
【分析】(1)①原子核外电子的运动状态都不相同；
②根据VSEPR理论计算杂化方式；根据单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键分析；
(2)①等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团；
②第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量；
③Cu属于ds区；最高能层符号为N；价电子排布式为3d104s1；根据均摊法计算化学式；
(3)①根据相似相容原理分析；
②根据配合物的内界和外界分析；
12．【答案】（1）防止Fe2+被氧化；Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O
（2）胶体；吸附
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】解：（1）FeCl2中滴加氨水生成氢氧化亚铁，极易被空气中的氧气所氧化，所以FeCl2 4H2O和FeCl3 6H2O制成混合溶液中，滴加氨水，必须在N2气氛下，防止Fe2+被氧化，制备的总离子反应方程式为Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O，
故答案为：防止Fe2+被氧化；Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O；（2）四氧化三铁纳米颗粒直径约10nm，根据分散系的分类可知，该分散系为胶体，粒子胶体中的分散质有吸附作用，所以在外界磁场的作用下，能富集于肿瘤部位，
故答案为：胶体； 吸附．
【分析】（1）FeCl2中滴加氨水生成氢氧化亚铁，极易被空气中的氧气所氧化，根据元素守恒和电子得失守恒写化学方程式；（2）四氧化三铁纳米颗粒直径约10nm，根据分散系的分类可判断，粒子胶体中的分散质有吸附作用，据此答题；
1 / 1高中化学鲁科版（2019）选择性必修2 第3章第3节 液晶、纳米材料与超分子
一、单选题
1．（2021高一下·长沙开学考）纳米金即指金的微小颗粒，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。由氯金酸通过还原法可以方便地制备各种不同粒径的纳米金，其颜色依直径大小而呈红色至紫色，在微生物检测、农药残留等方面应用广泛。下列关于纳米金的叙述中，错误的是（ ）
A．纳米金是一种新型化合物
B．纳米金颗粒比普通金更易与氧气发生反应
C．纳米金与普通金所含金原子的质子数相同
D．纳米金分散在水中能产生丁达尔效应
【答案】A
【知识点】胶体的性质和应用；纳米材料
【解析】【解答】A． 纳米金和普通的金属金都是由金元素组成的，则纳米金属于单质，不是化合物，A符合题意；
B． 纳米金颗粒比普通金小的多，与氧气的接触面积大得多，则更易与氧气发生反应，B不符合题意；
C． 纳米金和普通的金属金都是由金原子构成的，故纳米金与普通金所含金原子的质子数相同，C不符合题意；
D． 分散质粒子直径在1nm-100nm之间的分散系为胶体，则纳米金分散在水中形成胶体，故能产生丁达尔效应，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A． 纳米金是金形成的单质；
B． 增大了接触面积，有利于反应的进行；
C． 两者均由金原子构成的；
D． 根据直径在1nm-100nm之间的分散系为胶体进行判定。
2．（2020高三上·长春期中）开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是（ ）
A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B．C60属于原子晶体，用于制造纳米材料
C．纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D．单晶硅常用于制造光导纤维
【答案】A
【知识点】硅和二氧化硅；无机非金属材料；高分子材料；纳米材料
【解析】【解答】A. 氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，A符合题意；
B. C60属于分子晶体，B不符合题意；
C. 纤维素乙酸酯不属于天然高分子材料，自然界没有这种纤维，C不符合题意；
D. 单晶硅常用于制造电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A．氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，硬度大、强度高；
B．C60为分子晶体，不是原子晶体；
C．纤维素、蛋白质为天然高分子化合物，而酚醛树脂是人工合成的；
D．二氧化硅是制造光导纤维的主要材料，单晶硅常用于太阳能电池。
3．（2020高三上·北京月考）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。下列说法错误的是（ ）
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
【答案】B
【知识点】超分子
【解析】【解答】A．需要对体系输入一定的能量，才能驱动分子机器，故A不符合题意；
B．分子状态的改变是物态变化，属于物理变化，故B符合题意；
C．电子的得失是氧化还原反应的本质，则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系，故C不符合题意；
D．光照可使光能转化为机械能，即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】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，说明反应可在光照条件下进行，且可以是氧化还原反应，驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量，以此解答该题。
4．（2020高一下·濮阳期末）材料科学是以化学为基础的一门新兴热门学科，下列有关高中化学学习过的材料的描述错误的是（ ）
A．纳米材料属于胶体
B．钢、铝合金属于金属材料
C．陶瓷、玻璃属于无机非金属材料
D．聚乙烯、蛋白质属于有机高分子材料
【答案】A
【知识点】无机非金属材料；合金及其应用；高分子材料；分散系、胶体与溶液的概念及关系；纳米材料
【解析】【解答】A．纳米材料实际上指的是组成材料的晶粒处于纳米范畴，纳米材料不属于胶体，A描述符合题意；
B．钢、铝合金属于金属材料，B描述不符合题意；
C．陶瓷、玻璃是传统的硅酸盐，属于无机非金属材料，C描述不符合题意；
D．聚乙烯、蛋白质属于有机物，且分子量很大，则属于有机高分子材料，D描述不符合题意；
故答案为A。
【分析】胶体是分散质粒径在1-100nm之间，是分散质分散在分散剂中，而纳米材料并不一定分散到分散剂中。
5．（2020·昌平模拟）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”成一种超分子，具有高效的催化性能，其分子结构示意图如图。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。（注：实线代表共价键，其他重复单元的W、X未标注）下列说法错误的是（ ）
A．Y单质的氧化性在同主族中最强 B．离子半径：Z>Y
C．Z与Y可组成多种离子化合物 D．氢化物的热稳定性：Y>X
【答案】B
【知识点】元素周期律和元素周期表的综合应用；微粒半径大小的比较；超分子
【解析】【解答】根据上述分析可知：W是H，X是C，Y是O，Z是Na元素。
A．同一主族的元素，原子序数越大，元素的原子半径越大，原子获得电子的能力就越弱，单质的氧化性就越弱。由于O是同一主族中原子序数最小的元素，故O2的氧化性在同主族中最强，A不符合题意；
B．Y是O，Z是Na元素，O2-、Na+核外电子排布都是2、8，电子排布相同，离子的核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径：ZC．O、Na两种元素可形成两种离子化合物Na2O、Na2O2，C不符合题意；
D．元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。X是C，Y是O，由于元素的非金属性：CX，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据图示可知W形成1个共价键，又是短周期中原子序数最小的元素，说明W原子核外只有1个电子，则W是H元素，X形成4个共价键，则X是C元素，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，则Z是Na元素，Y形成2个共价键，原子序数比C大，比Na小，说明Y原子核外有2个电子层，最外层有6个电子，则Y是O元素，然后根据问题逐一分析解答。
6．（2020高一下·绍兴期中）纳米是长度单位，1纳米等于1×10－9米，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。例如将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述正确的是（ ）
A．常温下“纳米铜”比铜片的还原性强，反应时反应速率快
B．“纳米铜”颗粒更细小，反应时接触面积大，反应速率快
C．“纳米铜”与铜是同素异形体
D．常温下“纳米铜”比铜片更易得电子，反应时反应速率快
【答案】B
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】A．常温下“纳米铜”比铜片的与氧气的接触面积大，活动性强，反应时反应速率快，A不符合题意；
B．Cu是固体，把Cu制成“纳米铜”颗粒更细小，化学反应时接触面大，所以反应速率快，B符合题意；
C．“纳米铜”与铜都是Cu元素的同种单质，只是颗粒大小不同而已，C不符合题意；
D．常温下“纳米铜”比铜片更易失去电子，反应时反应速率快，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】铜本身不能在空气中燃烧只能加热到红热，但是增大了与氧气的接触面积之后可以迅速达到铜燃烧的着火点，反应速率更快
7．“纳米材料”（1nm=10﹣9m）已广泛应用于催化及军事科学中．“纳米材料”是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，如将“纳米材料”分散到液体分散剂中．有以下叙述：①所得物质一定是溶液，②能全部透过半透膜，③有丁达尔现象，④所得液体可以全部透过滤纸．对所得分散系的上述叙述正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
【答案】D
【知识点】胶体的性质和应用；纳米材料
【解析】【解答】解：胶体的微粒直径在1﹣100nm之间，胶体具有的性质为：有丁达尔效应、能透过滤纸但不能透过半透膜、处于介稳状态；
故选：D．
【分析】“纳米材料”（1nm=10﹣9m）是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，分散到液体分散剂中，对于所得分散系为胶体，根据胶体的性质判断．
8．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
【答案】A
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】解：A、碳纳米管是由碳原子组成的，是碳单质，不是有机物，故A错误；
B、碳纳米管是由碳原子组成的，是一种碳单质，与金刚石互为同素异形体，故B正确；
C、碳单质常温下比较稳定，故C正确；
D、碳纳米管比表面积大，易吸附氢气，故可做储氢材料，故D正确．
故选A．
【分析】A、碳纳米管是由碳原子组成的；
B、碳纳米管是由碳原子组成的，是一种碳单质；
C、碳单质常温下比较稳定；
D、碳纳米管比表面积大，易吸附氢气．
二、综合题
9．液晶是一类新型材料．MBBA是一种研究得较多的液晶化合物．它可以看作是由醛A和胺B去水缩合的产物．
（1）对位上有﹣C4H9的苯胺可能有4个异构体，它们是：
（2）醛A的异构体甚多．其中属于酯类化合物，而且结构式中有苯环结构的异构体就有6个，它们是：
【答案】（1）
（2）
【知识点】同分异构现象和同分异构体；液晶
【解析】【解答】（1）丁烷的同分异构体有2种：正丁烷和异丁烷，在两种异构体中各含有两种不同性质的氢原子，如图，所以﹣C4H9共有4种，苯胺可能有4个异构体为：
（2）醛A的分子式为C8H8O2 ，除去苯环的6个碳原子，还有2个碳原子去形成酯的结构，这些酯的同分构体有：乙酸苯酚酯（1种）；甲酸甲苯酚酯（3种）：甲酸苯甲酯（1种）；苯甲酸甲酯（1种）． 因此，含有苯环结构并属于酯类化合物的同分异构体有：
故答案为：
【分析】（1）从没有类别异构和位置异构，只有﹣C4H9的碳架异构的角度分析．
（2）此小题有两个限制条件：属于酯类化合物且结构式中有苯环，不涉及类别异构．由酯的组成可知：，
虚线左侧来源于酸，右侧来源于醇．将它转化为3种酰基：HCO﹣、CH3CO﹣、；
6种烃氧基：．
根据其组成，两两相接，可写出6种酯的结构．
10．（2020高三上·大同期中）在庆祝中华人民共和国成立 70 周年的阅兵仪式上，最后亮相的 DF—31 A 洲际战略
导弹是我国大国地位 、国防实力的显著标志。其制作材料中包含了 Fe 、Cr 、Ni 、C 等多种元素。回答下列问题：
（1）基态镍原子的价电子排布式为 。
（2）与 Cr 同周期且基态原子最外层电子数相同的元素，可能位于周期表中的 区。
（3）铁元素能与CO形成 Fe (CO)5。羰基铁[ Fe (CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含 mol σ键，与CO互为等电子体的一种离子的化学式为 。
（4）碳的一种同素异形体的晶体可采取非最密堆积，然后在空隙中插入金属离子获得超导体。如图为一种超导体的面心立方晶胞，C60分子占据顶点和面心处，K+占据的是C60分子围成的 空隙和 空隙(填几何空间构型)；若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，则距离A位置最近的阳离子的原子坐标参数为 。
（5）某种磁性氮化铁的结构如图所示，N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。正六棱柱底边长为a nm，高为c nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为_g/cm3( 列出计算式)。
【答案】（1）3d64s2
（2）s 、ds
（3）10；CN- 或 或NO+
（4）正四面体；正八面体；（ ， ， ）
（5）
【知识点】原子核外电子排布；晶胞的计算；等离子体
【解析】【解答】(1)镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，价电子的排布式为3d64s2，故答案为：3d64s2；(2)铬元素的原子序数为24，价电子的排布式为3d54s1，最外层电子数为1，与铬元素同周期且基态原子最外层电子数相同的是钾元素和铜元素，分别位于周期表中的s区和ds区，故答案为：s；ds；(3)配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数2，1个Fe(CO)5分子含10个σ键，则1mLFe(CO)5分子中含10molσ键；原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的离子有CN-或 或NO+等，故答案为：10；CN-或 或NO+；(4)碳的一种同素异形体的品体可采取非最密堆积，然后在空隙中插入金属离子获得超导体。如图为一种超导体的面心立方晶胞，C60分子占据顶点和面心处，由C60分子围成的构型分别为正四面体和正八面体，则K+占据的是C60分子圆成的正四面体和正八面体的空隙中；若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，说明该晶胞的棱长是1，则距离A位置C60分子最近的K+为形成的正四面体体心上的，为晶胞棱长的 ，则距离A位置最近的阳离子的原子坐标参数为（ ， ， ），故答案为：（ ， ， ）；(5)由晶胞结构可知，晶胞的底面为正六边形，边长为a nm，底面积为 ，晶胞的体积为 ，晶胞中含有N原子数为2，含有的Fe原子数为：12× +2× +3=6，该晶胞的质量m= ，所以该晶体密度 = ，故答案为： 。
【分析】（1）镍元素的原子序数为28，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，价电子的排布式为3d64s2
（2）铬元素的原子序数为24，价电子的排布式为3d54s1，最外层电子数为1，与铬元素同周期且基态原子最外层电子数相同的是钾元素和铜元素，分别位于周期表中的s区和ds区
（3）配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数2，1个Fe(CO)5分子含10个σ键，则1mLFe(CO)5分子中含10molσ键，CO具有14个电子，互为等电子体的离子有CN-或 C22- 或NO+
（4）根据图示所示，C60分子占据顶点和面心处，钾离子处于4个C60分子形成的正四面体和6个C60分子形成的正八面体，若C60分子的坐标参数分别为A(0，0，0)，B( ，0， )，C(1，1，1)等，说明该晶胞的棱长是1，则距离A位置C60分子最近的K+为形成的正四面体体心上的，为晶胞棱长的 1/4 ，
（5）根据计算，氮原子处于六面体中心，晶胞中含有N原子数为2，铁原子占据上下面的面心和顶点，含有的Fe原子数为：12× +2× +3=6，晶胞的质量就是一个晶胞中晶胞的体积可以利用底面积x高进行计算，底面积是6个小三角形的面积之和
11．（2020高二下·宣化月考）化学元素形成的单质或化合物在工农业生产、军事国防、医疗生活各个领域发挥着重要的作用。
（1）钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：2Mn2++5S2O82—+8H2O 2MnO4—+10SO42—+16H+
①基态S原子核外有 种不同空间运动状态的电子。
②已知H2S2O8的结构如图所示：
H2S2O8中硫原子的轨道杂化方式为 ；上述反应每生成1molMnO4—，S2O82—断裂的共价键类型及其数目分别为 、 （设阿伏加德罗常数的值为NA）
（2）Fe可以与CN—、H2NCONH2（尿素）等多种配体形成配合物。
①请写出与CN—互为等电子体的一种分子： 、一种离子： 。
②组成尿素的第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为： ，1molH2NCONH2（尿素）分子中含有σ键的数目为 。
③FeN的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x—n)CunNy。
Cu处于周期表中 区，其最高能层的符号为 ，基态铜原子的价电子排布式为 。FexNy转化为两种Cu的替代型产物的能量变化如图2所示，其中相对不稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
（3）铬是银灰色的结晶体，质硬而脆，是制造不锈钢、高速钢的重要原料。
①CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是 （填“极性”或“非极性”）分子
②CrCl3·6H2O实际上是配合物，配位数是6，其固体有三种颜色，其中一种浅绿色固体于足量硝酸银反应时，1mol固体可生成1molAgCl沉淀，则这种浅绿色固体中阳离子的化学式为 。
【答案】（1）16；sp3；σ键（或非极性键）；2.5NA
（2）CO；C22-；N＞O＞C；7NA；ds；N；3d104s1；FeCu3N
（3）非极性；[Cr(H2O)4Cl2]+
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用；配合物的成键情况；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；等离子体
【解析】【解答】（1）①原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，硫原子核外有16个电子，所以有16种不同运动状态的电子，故答案为16。
②H2S2O8中，硫原子价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=4+ (6-4×1-2)=4，所以采取sp3杂化；由方程式可知生成MnO4-时，S2O82-转化为SO42-，断掉中间的过氧键，即非极性键（或σ键），反应生成1molMnO4-，需要反应2.5NA的S2O82-，即断裂2.5NA的非极性键。故答案为sp3杂化；σ键（或非极性键）；2.5NA。
（2）①价电子数与原子数都分别相等的粒子是等电子体，因此与CN-互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式分别是CO和C22-，故答案为CO、C22-。
②组成尿素的第二周期元素为N、C、O，同周期从左向右第一电离能增大，氮原子2p轨道半充满，为稳定状态，第一电离能大于O，因此第一电离能大小顺序是N>O>C；由尿素分子的结构式 可知：1个C—N键中含有1个σ键，1个C=O键含有1个σ键，σ键的数目为3，每个亚氨基中σ键的数目2，一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7，故每摩尔尿素中含有σ键的数目为7NA，故答案为N＞O＞C，7NA。
③Cu的价电子排布式为3d104s1，位于第四周期IB族，属于ds区；最高能层符号为N；Cu属于副族元素，价电子包括最外层电子，以及次外层的d能级，即基态铜原子的价电子排布式为3d104s1；能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定，每个晶胞均摊：Cu原子的个数为8×1/8=1，Fe位于面心，Fe原子的个数为6×1/2=3，N位于体心，N原子个数1，则Cu替代a位置Fe型化学式为Fe3CuN，故答案为ds，N，3d104s1，FeCu3N。
（3）①CCl4、CS2都是非极性分子，非极性分子的溶质极易溶于非极性分子形成的溶剂，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，故答案为非极性。
②1mol固体可生成1mol氯化银沉淀，说明该配合物的分子的外界有1个氯离子，则该配合物阳离子带1个单位的正电荷，其配位数是6，根据氯原子守恒知，则该配合物內界中含有2个氯原子和4个水分子，所以其阳离子为[Cr(H2O)4Cl2]+，故答案为[Cr(H2O)4Cl2]+。
【分析】(1)①原子核外电子的运动状态都不相同；
②根据VSEPR理论计算杂化方式；根据单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键分析；
(2)①等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团；
②第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量；
③Cu属于ds区；最高能层符号为N；价电子排布式为3d104s1；根据均摊法计算化学式；
(3)①根据相似相容原理分析；
②根据配合物的内界和外界分析；
12．随着纳米技术的飞速发展，四氧化三铁纳米颗粒在磁性记录、磁流体、吸波、催化、医药等领域有着广泛的应用．“共沉淀法”是制备四氧化三铁纳米颗粒的常见方法，具体步骤为：将一定量的FeCl2 4H2O和FeCl3 6H2O制成混合溶液加入到烧瓶中，在N2气氛下，滴加氨水、搅拌、水浴恒温至混合液由橙红色逐渐变成黑色，继续搅拌15min，磁铁分离磁性颗粒，用蒸馏水洗去表面残留的电解质，60℃真空干燥并研磨，可得直径约10nm Fe3O4磁性颗粒．
（1）“共沉淀法”中N2的作用是 ，制备的总离子反应方程式为 ．
（2）在医药领域，四氧化三铁纳米颗粒经表面活性剂修饰后，被成功制成磁性液体，又称磁流体（见图a）．磁流体属于 分散系，负载药物后通过静脉注射或动脉注射进入人体，利用四氧化三铁具有 功能，在外界磁场的作用下，富集于肿瘤部位，当外磁场交变时，可控释药．
【答案】（1）防止Fe2+被氧化；Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O
（2）胶体；吸附
【知识点】纳米材料
【解析】【解答】解：（1）FeCl2中滴加氨水生成氢氧化亚铁，极易被空气中的氧气所氧化，所以FeCl2 4H2O和FeCl3 6H2O制成混合溶液中，滴加氨水，必须在N2气氛下，防止Fe2+被氧化，制备的总离子反应方程式为Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O，
故答案为：防止Fe2+被氧化；Fe2++2Fe3++8NH3 H2O=Fe3O4↓+8NH4++4H2O；（2）四氧化三铁纳米颗粒直径约10nm，根据分散系的分类可知，该分散系为胶体，粒子胶体中的分散质有吸附作用，所以在外界磁场的作用下，能富集于肿瘤部位，
故答案为：胶体； 吸附．
【分析】（1）FeCl2中滴加氨水生成氢氧化亚铁，极易被空气中的氧气所氧化，根据元素守恒和电子得失守恒写化学方程式；（2）四氧化三铁纳米颗粒直径约10nm，根据分散系的分类可判断，粒子胶体中的分散质有吸附作用，据此答题；
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