第3章 不同聚集状态的物质与性质
第3节 液晶、纳米材料与超分子
1．关于液晶的叙述中，错误的是( )
A．液晶是物质的一种聚集状态 B．液晶具有流动性
C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态 D．液晶具有各向异性
2．下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是( )
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种晶体结构
3．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
4．下列有关超分子的说法正确的是( )
A．超分子即大分子或高分子化合物 B．超分子的重要特征是分子识别
C．超分子一定是电中性的 D．超分子中仅存在共价键
5．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
6．科学研究表明，物质含有许多种聚集状态，下列关于物质聚集状态的描述错误的是( )
A．等离子体的外观为气态
B．液晶和液态是物质的两种聚集状态
C．等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质
7．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．液晶具有液体的流动性，在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
C．等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
D．液态物质的微粒间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
8．下列关于物质特殊聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C．液晶最重要的用途是制造液晶显示器
D．由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度，但低温下不具有优良的延展性
9．纳米材料是最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。纳米粒子是指直径为1～100 nm 的超细粒子(1 nm＝1×10－9 m)。由于表面效应和体积效应，其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，有关纳米粒子的叙述不正确的是( )
A．因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体
B．一定条件下纳米粒子可催化水的分解
C．一定条件下，纳米TiO2陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好
D．纳米粒子半径小，表面活性高
10．纳米材料是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。将纳米材料分散到液体分散剂中，所得混合物可能具有的性质是( )
A．能全部透过半透膜 B．有丁达尔现象
C．所得液体不可以全部透过滤纸 D．所得物质一定是溶液
11．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．②③④ C．②③④⑤ D．①②③④
12．纳米是长度单位，1 nm＝1×10－9 m，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。如将单质铜制成“纳米铜”时，“纳米铜”具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述中正确的是( )
A．常温下，“纳米铜”比铜片的金属性强 B．常温下，“纳米铜”比铜片更易失去电子
C．常温下，“纳米铜”与铜片的还原性相同 D．常温下，“纳米铜”比铜片的氧化性强
13．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，其化学式为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∶1
D．MBBA中含有一氧化氮分子
14．冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力，成为超分子化学中重要一员。18-冠-6 是其中的一种，结构如图。下列说法正确的是( )
A．该分子是CH3OCH3的同系物 B．该分子中所有原子可能共平面
C．该分子含有σ键、极性键、非极性键 D．该有机物的最简式与甲醛的最简式相同
15．利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是( )
A．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯 B．C60能与“杯酚”形成超分子
C．C70不能与“杯酚”形成超分子 D．“杯酚”能够循环使用
16．利用超分子可分离C60和C70.将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是( )
A．第一电离能：CC．杯酚与C60形成氢键 D．C60与金刚石晶体类型不同
17．纳米技术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，1纳米等于________米。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1～100 nm范围内材料的性质与应用。它与________分散系中分散质的粒子大小一样。
(2)世界上最小的马达是分子马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图所示，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。
①上图是这种分子马达的________(填序号)。
a．结构式 B．晶胞 c．比例模型(或填充模型) D．球棍模型
②在这种分子马达中，构成环状结构的是________元素的原子，这种原子在1个分子马达中共有________个。
18．超分子化学在识别、催化、传输等功能方面已迅速渗透到各学科领域。如图是一种由两个相同分子(a)组装形成的分子盒(b)。请回答：
(1)两分子(a)通过 结合成(b)。
A．离子键 B．配位键 C．氢键 D．分子间作用力
(2)(a)分子中C原子的杂化方式为 ，基态Zn的价层电子轨道表示式为 。
(3)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态O原子，其核外电子自旋磁量子数的代数和为 。
1．下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
2．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是( )
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，能表现出不同于单个分子的性质
B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的
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，两部分都是长程有序的
3．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
4．金属玻璃就是由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却得到的具有非晶态结构的金属固体。以下关于金属玻璃的说法正确的是( )
A．金属玻璃能自发呈现多面体外形
A．金属玻璃具有固定的熔点
C．鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验
D．金属玻璃是金属与二氧化硅的混合物
5．拟晶(quasicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是目前发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关该拟晶的说法中错误的是(双选)( )
A．Al65Cu23Fe12可用做长期浸泡在海水中的材料
B．Al65Cu23F12中三种金属的化合价均可视为零
C．Al65Cu23Fe12的硬度可能比金属Al、Cu、Fe都大
D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去277 mol电子
13．某超分子的结构如图所示，下列有关超分子的描述不正确的是( )
A．图示中的超分子是两个不同的分子通过氢键形成的分子聚集体
B．超分子的特征是分子识别和分子自组装
C．超分子就是高分子
D．图示中的超分子中的N原子采取sp2、sp3杂化
6．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。下图是18-冠-6与钾离子以配位键结合形成的超分子结构示意图。下列说法错误的是( )
A．冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键
B．中心原子K+的配位数为6
C．冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有阴离子
D．这类配合物晶体是分子晶体
7．超分子@18-冠-6的合成过程如图所示。
已知：18-冠-6的空腔直径为的直径为。
下列说法错误的是( )
A．水中溶解性：化合物Ⅰ＞化合物Ⅱ
B．18-冠-6的空穴与钾离子尺寸适配，二者通过弱作用力形成超分子
C．18-冠-6亦可与形成稳定的超分子
D．超分子可以是分子，也可以是离子
8．利用超分子可以对一些物质进行分离，例如利用杯酚(杯酚用“”表示)分离C60和C70的过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．杯酚与C60分子之间的作用为范德华力
B．杯酚易溶于氯仿，难溶于甲苯
C．晶体熔点：杯酚＞C70＞C60
D．操作①用到的主要仪器为分液漏斗
9．“杯酚”分离和的过程可用下图表示，相关说法错误的是( )
A．“杯酚”可以通过和甲醇缩聚反应制得
B．操作Ⅰ和操作Ⅱ都是“过滤”
C．与“杯酚”借助分子间力形成了超分子，该分子不溶于甲苯
D．“杯酚”可溶于氯仿循环使用
10．在超分子化学中，常用Cu+模板合成各种拓扑结构分子，图1为诺贝尔得主Auvage教授利用亚铜离子为模板合成的索烃结构。Cu也可与Zn、Sn及S构成四元半导体化合物的四方晶胞，结构如图2所示，下列说法错误的是( )
A．基态核外没有未成对电子
B．1mo1索烃中所含的配位键的数量为8
C．半导体化合物中Zn原子与Sn原子个数比为1∶2
D．在四方晶胞中Sn位于S原子组成的四面体空隙中
11．超分子笼PPC-2封装钌(Ru)纳米颗粒形成一种高效催化剂。PPC-2是由A、B、C三个组件拼装而成的正八面体超分子笼，结构示意如图。
注：C组件中浅色原子由其他邻近组件提供。
(1)基态Co原子的价电子排布式为_______。
(2)组件A中所含四种元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(3)组件B中碳原子的杂化类型为_______。
(4)组件C中Co原子位于相邻O原子构成的_______空隙中(填“四面体”或“八面体”)。
(5)每个组件C带一个单位负电荷，综合各组件所带电荷，计算PPC-2中n=_______。
(6)钌纳米颗粒进入PPC-2超分子笼后，钌晶体从六方堆积转化为面心立方堆积(晶胞参数为a pm)。超分子笼内钌晶体密度为_______ g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
12．研究含碳化合物的结构与性质，对生产、科研等具有重要意义
(1)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图： ，该电子排布图违背了____________；CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体。CH、CH的空间构型分别为________、________。
(2)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图1所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
图1
图2
①Li＋与X的空腔大小相近，恰好能进入到X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为__________。
②冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是___________________________。
③烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。
ⅰ.水分子中氧的杂化轨道的空间构型是________，H—O键键角________(填“＞”“＜”或“＝”)109°28′。
ⅱ.已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图2所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是_________________________________________。第3章 不同聚集状态的物质与性质
第3节 液晶、纳米材料与超分子
1．关于液晶的叙述中，错误的是( )
A．液晶是物质的一种聚集状态 B．液晶具有流动性
C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态 D．液晶具有各向异性
【答案】C
【解析】液晶是固态、液态、气态之外的一种聚集状态，与液态不是同一种聚集状态。
2．下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是( )
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种晶体结构
【答案】A
【解析】纳米材料的基本构成微粒的尺度只需至少一维处于纳米级，A不正确；纳米材料短程有序而长程无序，D正确；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，B、C正确。
3．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
【答案】D
【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。
4．下列有关超分子的说法正确的是( )
A．超分子即大分子或高分子化合物 B．超分子的重要特征是分子识别
C．超分子一定是电中性的 D．超分子中仅存在共价键
【答案】B
【解析】超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，不属于大分子或高分子，超分子中存在分子间相互作用；超分子定义中的分子是广义的，包括离子；故选B。
5．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】分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分子。
6．科学研究表明，物质含有许多种聚集状态，下列关于物质聚集状态的描述错误的是( )
A．等离子体的外观为气态
B．液晶和液态是物质的两种聚集状态
C．等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子
D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质
【答案】C
【解析】A项，等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，故A正确，B项，液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，所以液晶和液态是不同的聚集状态，故B正确；C项，等离子体由电子、阳离子和电中性的微粒构成，故C错误；D项，离子液体是一种只由离子组成的液体，其熔点较低，以液态稳定存在，故D正确；故选C。
7．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．液晶具有液体的流动性，在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性
C．等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
D．液态物质的微粒间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
【答案】C
【解析】A项，施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，在有电场的情况下分子按照电场方向排列，A项正确；B项，液晶既具有流动性，也具有类似于晶体的各向异性，是介于液体和晶体之间的一种特殊的聚集状态，B项正确；C项，等离子体是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的整体上呈电中性的物质，C项错误；D项，液态物质分子相距比较近，分子间作用力也较强，微粒间距离和作用力的强弱介于固气两态之间，液态物质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项正确；故选C。
8．下列关于物质特殊聚集状态的叙述中，错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C．液晶最重要的用途是制造液晶显示器
D．由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度，但低温下不具有优良的延展性
【答案】D
【解析】A项，液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响，在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列，故A正确；B项，内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体，故B正确；C项，液晶具有晶体的各向异性，故可以利用对光的通过性质不同，而制造出液晶显示器，液晶最重要的用途是制造液晶显示器，故C正确；D项，纳米粒子构成的纳米陶瓷在低温下具有良好的延展性，故D错误；故选D。
9．纳米材料是最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。纳米粒子是指直径为1～100 nm 的超细粒子(1 nm＝1×10－9 m)。由于表面效应和体积效应，其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，有关纳米粒子的叙述不正确的是( )
A．因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体
B．一定条件下纳米粒子可催化水的分解
C．一定条件下，纳米TiO2陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好
D．纳米粒子半径小，表面活性高
【答案】A
【解析】题中涉及纳米材料这一新型材料，根据纳米粒子微粒大小，判断出其分散质粒子大小刚好处在胶体分散质大小的范围内，因此，将其分散到适当的分散剂中，可制得胶体。
10．纳米材料是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。将纳米材料分散到液体分散剂中，所得混合物可能具有的性质是( )
A．能全部透过半透膜 B．有丁达尔现象
C．所得液体不可以全部透过滤纸 D．所得物质一定是溶液
【答案】B
【解析】纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料，其微粒直径范围和胶体微粒的直径大小一致，故其分散系应为胶体，应具备胶体的性质。
11．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．②③④ C．②③④⑤ D．①②③④
【答案】A
【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，能作高密度的磁记录。纳米是长度单位。
12．纳米是长度单位，1 nm＝1×10－9 m，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。如将单质铜制成“纳米铜”时，“纳米铜”具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述中正确的是( )
A．常温下，“纳米铜”比铜片的金属性强 B．常温下，“纳米铜”比铜片更易失去电子
C．常温下，“纳米铜”与铜片的还原性相同 D．常温下，“纳米铜”比铜片的氧化性强
【答案】C
【解析】“纳米铜”因其表面积大，所以化学反应速率快，但基本化学性质没有变。
13．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，其化学式为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∶1
D．MBBA中含有一氧化氮分子
【答案】B
【解析】A项，有机高分子化合物是由一类相对分子质量很大的分子聚集而成，且无固定的化学式；B项，此物质由碳、氢、氧、氮四种元素组成；C项，由MBBA的化学式可知，碳、氢、氧、氮的原子个数比为18∶21∶1∶1；D项，MBBA物质是由C18H21NO分子构成的化合物。
14．冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力，成为超分子化学中重要一员。18-冠-6 是其中的一种，结构如图。下列说法正确的是( )
A．该分子是CH3OCH3的同系物 B．该分子中所有原子可能共平面
C．该分子含有σ键、极性键、非极性键 D．该有机物的最简式与甲醛的最简式相同
【答案】C
【解析】A项，同系物是指结构相似，分子式相差1个或n个CH2的物质，18-冠-6与CH3OCH3结构不相似，所以不是同系物，故A正确；B项，该分子中碳原子具有甲烷的结构特点，所以该分子中所有原子不可能共平面，故B错误；C项，该分子含有共价单键，所以含有σ键，而且分子中含有C-C，C-H键，所以还含有极性键、非极性键，故C正确；D项，该有机物的分子式为C12H24O6，最简式为C2H4O，与甲醛的最简式CH4O不相同，故D错误；故选C。
15．利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是( )
A．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯 B．C60能与“杯酚”形成超分子
C．C70不能与“杯酚”形成超分子 D．“杯酚”能够循环使用
【答案】A
【解析】A项，由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，而C70不能，C60与“杯酚”形成的超分子不能溶于甲苯，但不能证明C60是否能溶于甲苯，A项错误；B项，由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，故B正确；C项，由题图可知，C70不能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，故Ｃ正确；D项，通过溶剂氯仿的作用，破坏“杯酚”与C60形成的超分子，可实现将C60与C70分离，且“杯酚”能够循环使用，D项正确；故选A。
16．利用超分子可分离C60和C70.将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是( )
A．第一电离能：CC．杯酚与C60形成氢键 D．C60与金刚石晶体类型不同
【答案】C
【解析】A项，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，所以第一电离能：C17．纳米技术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，1纳米等于________米。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1～100 nm范围内材料的性质与应用。它与________分散系中分散质的粒子大小一样。
(2)世界上最小的马达是分子马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图所示，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。
①上图是这种分子马达的________(填序号)。
a．结构式 B．晶胞 c．比例模型(或填充模型) D．球棍模型
②在这种分子马达中，构成环状结构的是________元素的原子，这种原子在1个分子马达中共有________个。
【答案】(1)长度 10－9 胶体 (2)①d ②碳 30
18．超分子化学在识别、催化、传输等功能方面已迅速渗透到各学科领域。如图是一种由两个相同分子(a)组装形成的分子盒(b)。请回答：
(1)两分子(a)通过 结合成(b)。
A．离子键 B．配位键 C．氢键 D．分子间作用力
(2)(a)分子中C原子的杂化方式为 ，基态Zn的价层电子轨道表示式为 。
(3)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态O原子，其核外电子自旋磁量子数的代数和为 。
【答案】(1)B
(2)sp2
(3)+1或-1
【解析】(1)Zn原子提供空轨道，N原子提供孤对电子，故两分子a通过配位键结合成b；故答案为：B；(2)a分子中C原子的价电子对数为3，则杂化方式为sp2，Zn的原子序数为30，则电子排布式为[Ar]3d104s2；；(3)基态O原子电子排布式为1s22s22p4，则其孤电子有两个，在不同的轨道有两个自旋状态相同的电子。
1．下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
【答案】B
【解析】A项，超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，故A正确；B项，超分子有的是有限的，有的是无限伸展的，故B错误；C项，冠醚与某些金属的包合物都是超分子，可以识别碱金属离子，故C正确；D项，细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质，生物体的细胞即是由各种生物分子自组装而成，故D正确；故选B。
2．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是( )
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，能表现出不同于单个分子的性质
B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的
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，两部分都是长程有序的
【答案】D
【解析】A项，超分子能表现出不同于单个分子的性质，其原因是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项，构成非晶体的微粒，在非晶体中的排列，遵循长程无序和短程有序的规则，B正确；C项，液晶具有各向异性，其原因是液晶内部分子沿分子长轴方向进行有序排列，C正确；D项，纳米材料实际上是三维空间尺寸至少有一维处于纳米级尺度的、具有特定功能的材料，纳米材料内部具有晶体结构，但界面处则为无序结构，D错误；故选D。
3．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项，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项，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项，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项，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。
4．金属玻璃就是由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却得到的具有非晶态结构的金属固体。以下关于金属玻璃的说法正确的是( )
A．金属玻璃能自发呈现多面体外形
A．金属玻璃具有固定的熔点
C．鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验
D．金属玻璃是金属与二氧化硅的混合物
【答案】C
【解析】金属玻璃属于类似于玻璃态的一种非晶体结构，因此不能自发呈现多面体外形，A错误；非晶体没有固定的熔点，B错误；鉴别晶体与非晶体最可靠的科学方法是进行X射线衍射实验，C正确；金属玻璃由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却形成的，与二氧化硅无关，D错误。
5．拟晶(quasicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是目前发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关该拟晶的说法中错误的是(双选)( )
A．Al65Cu23Fe12可用做长期浸泡在海水中的材料
B．Al65Cu23F12中三种金属的化合价均可视为零
C．Al65Cu23Fe12的硬度可能比金属Al、Cu、Fe都大
D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去277 mol电子
【答案】A
【解析】根据题意，该拟晶具有合金的某些优良物理性能，因此其硬度可能比金属Al、Cu、Fe都大。但它是否可用做长期浸泡在海水中的材料与其化学性能即是否耐腐蚀有关。1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去277 mol电子(因为硝酸过量，每个铁原子失去3个电子)。
13．某超分子的结构如图所示，下列有关超分子的描述不正确的是( )
A．图示中的超分子是两个不同的分子通过氢键形成的分子聚集体
B．超分子的特征是分子识别和分子自组装
C．超分子就是高分子
D．图示中的超分子中的N原子采取sp2、sp3杂化
【答案】C
【解析】A项，超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，图示中的超分子是两个不同的分子通过氢键形成的分子聚集体，故A正确；B项， 超分子的特征是分子识别和分子自组装，例如细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质，生物体的细胞即是由各种生物分子自组装而成，故B正确；C项，超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，超分子不同于高分子，故C错误；D项， 图示中的超分子中的N原子有双键、有单键，则采取sp2、sp3杂化，故D正确；故选 C。
6．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。下图是18-冠-6与钾离子以配位键结合形成的超分子结构示意图。下列说法错误的是( )
A．冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键
B．中心原子K+的配位数为6
C．冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有阴离子
D．这类配合物晶体是分子晶体
【答案】D
【解析】A项，配位键是共价键的一种类型，是由一方提供空轨道，另一方提供孤电子对形成的共用电子对，故冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键，A正确；B项，由图可知，中心原子K+周围形成了6个配位键，故其的配位数为6，B正确；C项，由题干信息可知冠醚是皇冠状的分子，则冠醚与碱金属离子形成配合物是一个配位阳离子，故所得到的晶体里还有阴离子，C正确；D项，由C项分析可知，该类化合物配合物晶体是由阴、阳离子组成的，故属于是离子晶体，D错误；故选D。
7．超分子@18-冠-6的合成过程如图所示。
已知：18-冠-6的空腔直径为的直径为。
下列说法错误的是( )
A．水中溶解性：化合物Ⅰ＞化合物Ⅱ
B．18-冠-6的空穴与钾离子尺寸适配，二者通过弱作用力形成超分子
C．18-冠-6亦可与形成稳定的超分子
D．超分子可以是分子，也可以是离子
【答案】C
【解析】A项，化合物I中存在羟基，在水溶液中能形成氢键，因此水中溶解性：化合物Ⅰ＞化合物Ⅱ，A正确；B项，K+的粒子直径在18-冠-6空腔直径范围内，因此18-冠-6可以识别钾离子，K+与氧原子之间通过弱相互作用形成超分子，B正确；C项，电子层数越多，离子半径越大，Li+、Na+的半径均小于钾离子的半径，导致Li+、Na+的直径不在18-冠-6空腔直径范围内，因此18-冠-6不能识别Li+、Na+而形成稳定的超分子，C错误；D项，超分子是指由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，超分子的定义是广义的，包括离子，D正确；故选C。
8．利用超分子可以对一些物质进行分离，例如利用杯酚(杯酚用“”表示)分离C60和C70的过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．杯酚与C60分子之间的作用为范德华力
B．杯酚易溶于氯仿，难溶于甲苯
C．晶体熔点：杯酚＞C70＞C60
D．操作①用到的主要仪器为分液漏斗
【答案】D
【解析】A项，C60分子和杯酚均为分子晶体，故杯酚与C60分子之间的作用为范德华力，A正确； B项，非极性分子易溶于非极性分子，则杯酚易溶于氯仿，难溶于甲苯，B正确； C项，分子晶体的相对分子质量越大，沸点越高，则晶体熔点：杯酚＞C70＞C60，C正确；D项，操作①分离出固体与溶液，用到的主要玻璃仪器有漏斗和烧杯，D错误； 故选 D。
9．“杯酚”分离和的过程可用下图表示，相关说法错误的是( )
A．“杯酚”可以通过和甲醇缩聚反应制得
B．操作Ⅰ和操作Ⅱ都是“过滤”
C．与“杯酚”借助分子间力形成了超分子，该分子不溶于甲苯
D．“杯酚”可溶于氯仿循环使用
【答案】A
【解析】A项，“杯酚”可以通过和HCHO缩聚反应制得，A错误；B项，根据题目图示：操作I和操作II都是将混合物分为“溶液”和“沉淀”，操作是过滤，B正确；C项，根据题目图示：C60与“杯酚”借助分子间力形成了超分子，该分子不溶于甲苯，作为沉淀析出，C正确； D项，根据题目图示：“杯酚”与C60的分离是通过氯仿形成了“杯酚”溶液，故“杯酚”可溶于氯仿循环使用，D正确；故选A。
10．在超分子化学中，常用Cu+模板合成各种拓扑结构分子，图1为诺贝尔得主Auvage教授利用亚铜离子为模板合成的索烃结构。Cu也可与Zn、Sn及S构成四元半导体化合物的四方晶胞，结构如图2所示，下列说法错误的是( )
A．基态核外没有未成对电子
B．1mo1索烃中所含的配位键的数量为8
C．半导体化合物中Zn原子与Sn原子个数比为1∶2
D．在四方晶胞中Sn位于S原子组成的四面体空隙中
【答案】C
【解析】A项，基态Cu+核外电子排布为[Ar]3d10核外没有未成对电子，故A正确；B项，由结构简式可知每个Cu+与周围4个N原子形成配位键，则1mo1索烃中所含的配位键的数量为8NA，故B正确；C项，由晶胞结构可知Zn原子8个位于顶点，1个位于体心，个数为，Sn原子位于上下面心和四个棱心，个数为，Zn原子与Sn原子个数比为1∶1，故C错误；D项，以面心Sn原子为观察对象，在1个晶胞中与其最近的S原子有2个，则其周围紧邻的S原子有4个，Sn位于四个S原子围成的四面体空隙中，故D正确；故选C。
11．超分子笼PPC-2封装钌(Ru)纳米颗粒形成一种高效催化剂。PPC-2是由A、B、C三个组件拼装而成的正八面体超分子笼，结构示意如图。
注：C组件中浅色原子由其他邻近组件提供。
(1)基态Co原子的价电子排布式为_______。
(2)组件A中所含四种元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(3)组件B中碳原子的杂化类型为_______。
(4)组件C中Co原子位于相邻O原子构成的_______空隙中(填“四面体”或“八面体”)。
(5)每个组件C带一个单位负电荷，综合各组件所带电荷，计算PPC-2中n=_______。
(6)钌纳米颗粒进入PPC-2超分子笼后，钌晶体从六方堆积转化为面心立方堆积(晶胞参数为a pm)。超分子笼内钌晶体密度为_______ g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
【答案】(1)3d74s2 (2)H＜C＜S＜O (3)sp2
(4)八面体 (5)30 (6)
【解析】(1)Co为27号元素，原子核外有27个电子，价电子为3d74s2；(2)据图可知组件A中含有C、H、O、S四种元素，C、O、S的氢化物中H元素均显负价，所以H的电负性最小，同周期自左至右电负性增大，同主族自上而下电负性减弱，所以电负性由小到大的顺序为H＜C＜S＜O；(3)物质B中的C原子为苯环中的C原子和碳氧双键中的C，均为sp2杂化；(4)据图可知Co原子周围有6个O原子，形成八面体，即Co原子位于相邻O原子构成的八面体空隙中；(5)根据A的结构简式可知其带4个单位负电荷，组件B不带电，一个PPC-2中含有6个A、8个B、6个C，所以PPC-2中n=6×(-4)+6×(-1)=-30；(6)面心立方堆积中含有4个钌原子，则晶胞的质量为g，晶胞参数为a pm，所以晶胞的体积为a3pm3=a3×10-30cm3，所以密度为g·cm-3。
12．研究含碳化合物的结构与性质，对生产、科研等具有重要意义
(1)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图： ，该电子排布图违背了____________；CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体。CH、CH的空间构型分别为________、________。
(2)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图1所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
图1
图2
①Li＋与X的空腔大小相近，恰好能进入到X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为__________。
②冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是___________________________。
③烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。
ⅰ.水分子中氧的杂化轨道的空间构型是________，H—O键键角________(填“＞”“＜”或“＝”)109°28′。
ⅱ.已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图2所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是_________________________________________。
【答案】(1)洪特规则 平面三角形 三角锥形
(2)①K ②Li＋半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构
③ⅰ.四面体形 ＜ ⅱ.冠醚可溶于烯烃，进入冠醚中的K＋因静电作用将MnO带入烯烃中，增大烯烃与MnO接触机会，提升氧化效果。
【解析】(1)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道，故该电子排布图违背了洪特规则；CH中心碳原子是sp2杂化，为平面三角形结构，而CH中心碳原子是sp3杂化，为三角锥形。(2)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其能层符号为K。②冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，Li＋半径远远小于Y空腔，导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构。③水分子中氧原子的价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论判断水分子空间构型为四面体；水分子中O原子含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对和孤电子对之间的排斥力，导致水分子中键角小于甲烷分子之间键角，小于109°28′。根据“相似相溶”原理知，冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入烯烃中，增大反应物的接触面积，增大烯烃与MnO接触机会，提高氧化效果。
