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鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质第3节 液晶、纳米材料与超分子课后练习题
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第3章 不同聚集状态的物质与性质第3节 液晶、纳米材料与超分子课后练习题，共12页。试卷主要包含了单选题，填空题，结构与性质等内容，欢迎下载使用。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列叙述正确的是
A．物质只有气、液、固三种聚集状态
B．液体与晶体混合物叫液晶
C．最大维度处于纳米尺寸的材料叫纳米材料
D．等离子体的外观为气态
2．下列关于超分子的叙述中正确的是
A．超分子就是高分子B．超分子都是无限伸展的
C．形成超分子的微粒都是分子D．超分子具有分子识别和自组装的特征
3．科学研究表示，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是
A．冠醚可以作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂
B．液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关
C．X射线衍射实验不能测定晶体的原子坐标
D．纳米材料之一石墨烯可作为新型电源的电极材料
4．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．①②③④⑤B．②③④C．②③④⑤D．①②③④
5．下列关于各向异性的描述中正确的是
A．各向异性是指非晶体没有规则的几何形状
B．各向异性是指非晶体的物理性质与方向的关系
C．各向异性是指非晶体的内部结构与方向有关
D．各向异性是指晶体的物理性质与方向的关系
6．物质的非晶体能自动转变为晶体，而晶体却不能自动地转变为非晶体，这说明
A．非晶体是不稳定的，处于非晶体时能量大
B．晶体是稳定的，处于晶体时能量大
C．非晶体是不稳定的，处于非晶体时能量小
D．晶体是不稳定的，处于非晶体时能量小
7．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图象和文字。有关其显示原理的叙述中，正确的是
A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列
B．移去电压后，液晶分子恢复到原来状态
C．施加电场时，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
8．下列物质中，不属于非晶体的是
A．玻璃B．石蜡和沥青C．塑料D．干冰
9．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
10．关于液晶，下列说法正确的是
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场的变化而变化
11．下列关于纳米材料的叙述中，正确的是
A．包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分
B．将物体粉碎成几纳米的小颗粒即得到纳米材料
C．纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料
D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质
12．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
13．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．内部具有晶体结构，而界面为无序结构
14．纳米材料是21世纪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的超细粒子()。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。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
15．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做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
二、填空题
16．列表总结液晶、纳米材料、超分子和等离子体的相关内容
17．参考表中物质的熔点，回答有关问题。
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与________因素有关？规律是________？
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________因素有关？规律是________？
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，原因是________？
18．完成下列问题。
(1)①白磷在氯气中燃烧可以得到和，其中气态分子的立体构型为_______。
②研究发现固态和均为离子晶体，但其结构分别为和，分析和结构存在差异的原因是_______。
(2)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则：
①锑酸亚铁的化学式为_______。
②晶体的密度为_______(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
三、结构与性质
19．非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：
（1）C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为__；第一电离能I1(Si)__I1(Ge)(填>或<)。
（2）基态Ge原子核外电子排布式为__；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是__。
（3）如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为__；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是__。
（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)，晶胞参数为apm、bpm和cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为__；CsSiB3O7的摩尔质量为Mg．ml-1，设NA为阿伏伽德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为__g·cm-3(用代数式表示)。
20．能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
（1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金(含铁)空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，铁与镍基态原子未成对电子数之比为_____。
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯C60的分子模型如图所示，可用作储氢材料，已知金刚石中的C－C键的键长为0.154 nm，C60中C－C键键长为0.140～0.145 nm，富勒烯(C60)晶体与金刚石相比，____的熔点较高。分子中碳原子轨道的杂化类型为____；1 mlC60分子中σ键的数目为____。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为____。
（3）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是_____。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为_____个。
（4）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜锢硒薄膜电池等。
①第一电离能：As____Se(填“>”“<”或“＝”)。
②二氧化硒分子的空间构型为____。
21．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为同主族短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了_________________________。
②根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为_______。
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60分子可用作储氢材料。
③已知金刚石中的C－C的键长为154.45pm，C60中C－C键长为145~140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确_________并阐述理由_____________________。
④科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为________________。
⑤继C60后，科学家又合成了Si60、N60 ； C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是_______。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为_______________。
聚集状态
宏观或微观特征及性质
举例和用途
液晶
________
________
纳米材料
________
________
超分子
________
________
等离子体
________
________
物质
熔点/℃
995
801
755
651
776
715
646
物质
熔点/℃
-90.2
-70.4
5.2
120.0
-49.5
-36.2
-15.0
电离能(kJ/ml)
I1
I2
I3
I4
A
932
1821
15390
21771
B
738
1451
7733
10540
参考答案：
1．D
【详解】A．物质的状态除了气、液、固三态外，还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等，故A错误；
B．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，如导热性等，故B错误；
C．纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料，故C错误；
D．等离子体是指由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，是一种特殊的气体，故D正确。
综上所述，答案为D。
2．D
【详解】A．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，有的是高分子，有的不是，故A错误；
B．超分子这种分子聚集体有的是无限伸展的，有的的是有限的，故B错误；
C．形成超分子的微粒也包括离子，故C错误；
D．超分子的特征是分子识别和自组装，故D正确。
答案选D。
3．C
【详解】A．冠醚是分子中含有多个-OCH2CH2-结构单元的大环多醚，与高锰酸钾不反应，可作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂，A正确；
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关，B正确；
C．晶体X射线衍射实验可以用于键长、键角和晶体结构的测定，能测定晶体的原子坐标，C错误；
D．石墨烯是由碳元素形成的单质，具有良好的导电性，可作为新型电源的电极材料，D正确；
故选：C。
4．A
【详解】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，综上所述，故选A。
5．D
【详解】各向异性指晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质，综上所述，故选D。
6．A
【分析】根据“非晶体能自动转变为晶体”可知，非晶体不稳定，晶体较稳定，由此分析
【详解】由分析可知，非晶体不稳定，晶体较稳定，能量越低越稳定，说明非晶体是处于高能量状态，转变为晶体后趋向于低能量的稳定状态，答案选A。
7．B
【详解】A．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，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，A项、C项错误；
B．在施加电压时，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，所以液晶材料具有很重要的应用，B项正确；D项错误；
答案选B。
8．D
【详解】干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，故选D。
9．D
【详解】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。
10．D
【详解】A．液晶在一定温度范围内存在，既具有液体的可流动性，又表现出类似晶体的各向异性，但它不是晶体，A项错误；
B．虽然液晶分子沿特定方向的排列比较有序，但分子的空间排列是不稳定的，B项错误；
C．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，如温度、外加电场等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C项错误；
D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化，D项正确；
故选D。
11．A
【详解】A．纳米材料包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分，A项正确；
B．纳米材料除微粒尺 寸为纳米尺度外，还必须具有特定功能，B项错误；
C．纳米材料由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成，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，C项错误；
D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体在性质上具有很大的差别，如金的熔点为1 064°C，但2 nm尺寸金的熔点仅为327 °C左右，D项错误；
故选A。
12．D
【详解】A．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．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．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．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。
13．A
【详解】Ａ．纳米材料的基本构成微粒的尺寸需至少一维处于纳米级，A错误；
B．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正确；
C．纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，微粒不一定是原子，C正确；
D．纳米颗粒内部具有晶体结构，而界面则为无序结构，D正确。
故选A。
14．A
【详解】A．纳米粒子直径为，符合胶体分散质大小的要求，可制成胶体， A项错误；
B．纳米材料表面效应和体积效应，一定条件下，纳米粒子可催化水的分解，故B正确；
C．有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，一定条件下，纳米。陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好，故C正确；
D．纳米材料表面效应和体积效应，纳米粒子半径小，表面活性高，D项正确；
答案选A。
15．B
【详解】A．纳米材料在以液体为分散剂所形成的溶胶分散系为液溶胶，故A正确；
B．催化剂能增大反应速率，但是对平衡的移动无影响，转化率不变，故B错误；
C．将纳米颗粒粉剂制成火箭的固体燃料，能够增大反应物的接触面积，反应速率加快，对火箭有更大的推动力，故C正确；
D．银离子是重金属离子，能使蛋白质变性，有抑菌、杀菌效果，故D正确；
故选B。
【点睛】本题的易错点为B，要注意催化剂对反应速率和化学平衡的影响的区别。
16． 像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化 液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等 基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等 纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用 两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合 合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域 包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性 等离子体冶炼、等离子体喷涂、等离子体焊接等
【详解】液晶：像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化； 液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等。
纳米材料：基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等；用纳米材料制作的衣物自洁性好；纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用；
超分子：两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合；合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域；
等离子体：包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性；等离子体冶炼，用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如高熔点的锆、钛、钽、铌、钒、钨等金属；等离子体喷涂：许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温，为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料；等离子体焊接：可用以焊接钢、合金钢、铝。
17．(1) 与晶格能有关 晶格能越大，熔点越高
(2) 与分子间作用力有关 分子间作用力越大，物质熔沸点更高
(3)晶体类型不同
【详解】（1）钠的卤化物及碱金属的氯化物均为离子化合物，其熔点与晶格能有关，离子半径越小，所带电荷越多，形成的离子晶体的晶格能越大，熔点越高；氟离子到碘离子离子半径依次增大，导致钠的卤化物晶格能减小，沸点降低；钠离子到铯离子离子半径依次增大，导致碱金属的氯化物晶格能减小，沸点降低；
（2）硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物均为分子晶体，分子晶体中相对分子质量越大则分子间作用力越大，物质熔沸点更高；到相对分子质量依次增加，分子间作用力变大，物质熔沸点升高；硅、锗、锡、铅的氯化物相对分子质量依次增加，分子间作用力变大，物质熔沸点升高；
（3）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，原因是钠的卤化物为离子晶体、硅的卤化物为分子晶体，离子晶体的熔点一般要高于分子晶体的沸点。
18．(1) 三角锥形 Br-的半径较大，P周围无法容纳6个Br-
(2)
【详解】（1）①中P原子价层电子对数为，含1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。
②半径较大，而半径较小，所以P周围可以容纳6个，而无法容纳6个，所以无法形成。
（2）①根据均摊原则，一个晶胞中含有Sb的个数为，含有O的个数为，含有Fe的个数为，所以锑酸亚铁的化学式为；
②一个晶胞中含有Sb的个数为4，含有O的个数为12，含有Fe的个数为2，晶胞的质量为，晶体的体积为，所以晶体的密度为。
19． O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2) SiO2 sp2 热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大 4 ×1030
【分析】⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小；
⑵SiO2、GeO2为同类型晶体结构，即为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高；
⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，即可得杂化方式，热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；
⑷先分析得出Cs的个数，再根据公式计算密度。
【详解】⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，所以电负性O>C>Si，故答案为：O>C>Si；第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小，因此I1(Si)>I1(Ge)，故答案为：>；
⑵Ge原子位于第四周期IVA族，因此原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2），故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2、GeO2均为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高，故答案为：SiO2；
⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，因此为sp2杂化，故答案为：sp2；热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大，故答案为：热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；
⑷原子分数坐标为（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分数坐标为（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个；带入晶胞密度求算公式可得：
ρ=g·cm-3，故答案为：4；×1030。
【点睛】本题考查了物质结构、基本概念，解题关键：利用均摊法进行有关计算，难点(4)根据Cs原子位于晶胞体内的坐标系，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个，再去计算密度。
20． 2:1 金刚石 sp2 90NA 3∶1 N>C>Si 30 > V形
【分析】(1) 基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，据此判断；
(2) C60固态为分子晶体，分子间作用力弱，熔化时不破坏化学键，熔点低，而金刚石原子间以较强的共价键结合，熔化时破坏共价键需要较大的能量，熔点高；根据价层电子对互斥理论确定杂化方式，利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1 mlC60分子中σ键的数目；1个晶胞中含有：K原子数＝12×＝6，C60分子数＝8×＋1＝2；
(3) 根据同一周期，同一主族，元素电负性变化规律，比较元素电负性大小；根据每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构，得出每个硅原子只有个键；
(4)①同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素第一电离能大于第VIA元素；
②根据价层电子对互斥理论确定其空间构型。
【详解】(1) 基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有4个单电子；基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有2个单电子，铁与镍基态原子未成对电子数之比为2:1，
因此，本题正确答案是：2:1；
(2) C60固态为分子晶体，分子间作用力弱，熔化时不破坏化学键，熔点低，而金刚石原子间以较强的共价键结合，熔化时破坏共价键需要较大的能量，熔点高，即金刚石熔点较高；
每个碳原子含有的键个数且不含孤电子对，所以采用sp2 杂化，每个碳原子含有的键个数为，所以1 mlC60分子中键的数目=×60×NA =90 NA；1个晶胞中含有：K原子数＝12×＝6，C60分子数＝8×＋1＝2。K原子和C60分子的个数比为3∶1，
因此，本题正确答案是：金刚石；sp2 ；90NA；3∶1；
(3) 同一周期，从左到右，电负性逐渐增大，同一主族，从上到下，电负性逐渐减小，因此，原子电负性由大到小的顺序是：N>C>Si，根据题意，每个硅形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构。显然，双键数应该是Si原子数的一半，而每个双键有1个键，显然键数目为30；
因此，本题正确答案是：N>C>Si ；30；
(4) As和Se属于同一周期，且As属于第VA族，Se属于第VIA族，所以第一电离能As>Se；
二氧化硒分子中价层电子对，且含有一个孤电子对，所以属于V形，
因此，本题正确答案是：>；V形。
21． 能量最低原理 直线形 错误 C60属于分子晶体熔化时破坏分子间作用力，金刚石属于原子晶体熔化时破坏共价键，破坏共价键所需要的能量更高 3:1 N>C>Si 30
【详解】试题分析：（1）①从图上看，3p轨道上的1个电子应排布在3s轨道上，而且自旋方向相反，这违背了能量最低原理。②从A的第一至第四电离能看，A的第三电离能发生突变，因此A最外层有2个电子，根据ABn型分子价电子对的计算方法，分子中有（2+2）÷2=2个电子对，因此为直线型，中心原子杂化方式为sp杂化。（2）①结构决定性质，对于物质熔、沸点的分析应从物质的晶体类型来分析。C60属于分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键，而分子间作用力较弱，所需能量较低，故C60熔点低于金刚石。②基态钾原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p64s1，价电子为4s1。晶胞中的K原子在面上，对晶胞的贡献为1/2 ，每个晶胞中含有K原子的个数为 12×1/2=6个；C60在晶胞的顶点和中心，因此每个晶胞中C60的分子数是1+8×1/8=2个，因此K原子和C60分子的个数比为6:2=3:1。③同一周期元素电负性自左向右呈增大趋势；同一主族元素电负性自上向下逐渐减小，因此电负性由大到小的顺序为N>C>Si。根据题意可知每个Si原子形成4个共价键，其中3个σ键，1个π键，每个化学键为两个原子形成，则π键为化学键总数的1/4，60个原子可形成化学键总数为 (60×4)÷2=120个，因此π键数为120÷4=30个。
考点：考查原子核外电子排布、化学键的类型及判断、物质熔沸点比较、分子的空间构型、原子电负性比较的知识。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列叙述正确的是
A．物质只有气、液、固三种聚集状态
B．液体与晶体混合物叫液晶
C．最大维度处于纳米尺寸的材料叫纳米材料
D．等离子体的外观为气态
2．下列关于超分子的叙述中正确的是
A．超分子就是高分子B．超分子都是无限伸展的
C．形成超分子的微粒都是分子D．超分子具有分子识别和自组装的特征
3．科学研究表示，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是
A．冠醚可以作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂
B．液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关
C．X射线衍射实验不能测定晶体的原子坐标
D．纳米材料之一石墨烯可作为新型电源的电极材料
4．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．①②③④⑤B．②③④C．②③④⑤D．①②③④
5．下列关于各向异性的描述中正确的是
A．各向异性是指非晶体没有规则的几何形状
B．各向异性是指非晶体的物理性质与方向的关系
C．各向异性是指非晶体的内部结构与方向有关
D．各向异性是指晶体的物理性质与方向的关系
6．物质的非晶体能自动转变为晶体，而晶体却不能自动地转变为非晶体，这说明
A．非晶体是不稳定的，处于非晶体时能量大
B．晶体是稳定的，处于晶体时能量大
C．非晶体是不稳定的，处于非晶体时能量小
D．晶体是不稳定的，处于非晶体时能量小
7．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图象和文字。有关其显示原理的叙述中，正确的是
A．施加电压时，液晶分子沿垂直于电场方向排列
B．移去电压后，液晶分子恢复到原来状态
C．施加电场时，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
8．下列物质中，不属于非晶体的是
A．玻璃B．石蜡和沥青C．塑料D．干冰
9．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
10．关于液晶，下列说法正确的是
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场的变化而变化
11．下列关于纳米材料的叙述中，正确的是
A．包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分
B．将物体粉碎成几纳米的小颗粒即得到纳米材料
C．纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料
D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质
12．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
13．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．内部具有晶体结构，而界面为无序结构
14．纳米材料是21世纪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的超细粒子()。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。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
15．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做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
二、填空题
16．列表总结液晶、纳米材料、超分子和等离子体的相关内容
17．参考表中物质的熔点，回答有关问题。
(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与________因素有关？规律是________？
(2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________因素有关？规律是________？
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，原因是________？
18．完成下列问题。
(1)①白磷在氯气中燃烧可以得到和，其中气态分子的立体构型为_______。
②研究发现固态和均为离子晶体，但其结构分别为和，分析和结构存在差异的原因是_______。
(2)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，，则：
①锑酸亚铁的化学式为_______。
②晶体的密度为_______(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
三、结构与性质
19．非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：
（1）C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为__；第一电离能I1(Si)__I1(Ge)(填>或<)。
（2）基态Ge原子核外电子排布式为__；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是__。
（3）如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为__；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是__。
（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)，晶胞参数为apm、bpm和cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为__；CsSiB3O7的摩尔质量为Mg．ml-1，设NA为阿伏伽德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为__g·cm-3(用代数式表示)。
20．能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
（1）太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金(含铁)空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，铁与镍基态原子未成对电子数之比为_____。
（2）富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯C60的分子模型如图所示，可用作储氢材料，已知金刚石中的C－C键的键长为0.154 nm，C60中C－C键键长为0.140～0.145 nm，富勒烯(C60)晶体与金刚石相比，____的熔点较高。分子中碳原子轨道的杂化类型为____；1 mlC60分子中σ键的数目为____。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为____。
（3）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是_____。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为_____个。
（4）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜锢硒薄膜电池等。
①第一电离能：As____Se(填“>”“<”或“＝”)。
②二氧化硒分子的空间构型为____。
21．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为同主族短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了_________________________。
②根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为_______。
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60分子可用作储氢材料。
③已知金刚石中的C－C的键长为154.45pm，C60中C－C键长为145~140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确_________并阐述理由_____________________。
④科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为________________。
⑤继C60后，科学家又合成了Si60、N60 ； C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是_______。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为_______________。
聚集状态
宏观或微观特征及性质
举例和用途
液晶
________
________
纳米材料
________
________
超分子
________
________
等离子体
________
________
物质
熔点/℃
995
801
755
651
776
715
646
物质
熔点/℃
-90.2
-70.4
5.2
120.0
-49.5
-36.2
-15.0
电离能(kJ/ml)
I1
I2
I3
I4
A
932
1821
15390
21771
B
738
1451
7733
10540
参考答案：
1．D
【详解】A．物质的状态除了气、液、固三态外，还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等，故A错误；
B．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，如导热性等，故B错误；
C．纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸或由它们作为基本单元构成的材料，故C错误；
D．等离子体是指由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，是一种特殊的气体，故D正确。
综上所述，答案为D。
2．D
【详解】A．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，有的是高分子，有的不是，故A错误；
B．超分子这种分子聚集体有的是无限伸展的，有的的是有限的，故B错误；
C．形成超分子的微粒也包括离子，故C错误；
D．超分子的特征是分子识别和自组装，故D正确。
答案选D。
3．C
【详解】A．冠醚是分子中含有多个-OCH2CH2-结构单元的大环多醚，与高锰酸钾不反应，可作为高锰酸钾氧化烯烃的催化剂，A正确；
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，液晶显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关，B正确；
C．晶体X射线衍射实验可以用于键长、键角和晶体结构的测定，能测定晶体的原子坐标，C错误；
D．石墨烯是由碳元素形成的单质，具有良好的导电性，可作为新型电源的电极材料，D正确；
故选：C。
4．A
【详解】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，综上所述，故选A。
5．D
【详解】各向异性指晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质，综上所述，故选D。
6．A
【分析】根据“非晶体能自动转变为晶体”可知，非晶体不稳定，晶体较稳定，由此分析
【详解】由分析可知，非晶体不稳定，晶体较稳定，能量越低越稳定，说明非晶体是处于高能量状态，转变为晶体后趋向于低能量的稳定状态，答案选A。
7．B
【详解】A．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，在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，A项、C项错误；
B．在施加电压时，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，所以液晶材料具有很重要的应用，B项正确；D项错误；
答案选B。
8．D
【详解】干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，故选D。
9．D
【详解】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。
10．D
【详解】A．液晶在一定温度范围内存在，既具有液体的可流动性，又表现出类似晶体的各向异性，但它不是晶体，A项错误；
B．虽然液晶分子沿特定方向的排列比较有序，但分子的空间排列是不稳定的，B项错误；
C．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，如温度、外加电场等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C项错误；
D．液晶的光学性质随外加电场的变化而变化，D项正确；
故选D。
11．A
【详解】A．纳米材料包括纳米颗粒和颗粒间的界面两部分，A项正确；
B．纳米材料除微粒尺 寸为纳米尺度外，还必须具有特定功能，B项错误；
C．纳米材料由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成，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，C项错误；
D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体在性质上具有很大的差别，如金的熔点为1 064°C，但2 nm尺寸金的熔点仅为327 °C左右，D项错误；
故选A。
12．D
【详解】A．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．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．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．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。
13．A
【详解】Ａ．纳米材料的基本构成微粒的尺寸需至少一维处于纳米级，A错误；
B．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正确；
C．纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，微粒不一定是原子，C正确；
D．纳米颗粒内部具有晶体结构，而界面则为无序结构，D正确。
故选A。
14．A
【详解】A．纳米粒子直径为，符合胶体分散质大小的要求，可制成胶体， A项错误；
B．纳米材料表面效应和体积效应，一定条件下，纳米粒子可催化水的分解，故B正确；
C．有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，一定条件下，纳米。陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好，故C正确；
D．纳米材料表面效应和体积效应，纳米粒子半径小，表面活性高，D项正确；
答案选A。
15．B
【详解】A．纳米材料在以液体为分散剂所形成的溶胶分散系为液溶胶，故A正确；
B．催化剂能增大反应速率，但是对平衡的移动无影响，转化率不变，故B错误；
C．将纳米颗粒粉剂制成火箭的固体燃料，能够增大反应物的接触面积，反应速率加快，对火箭有更大的推动力，故C正确；
D．银离子是重金属离子，能使蛋白质变性，有抑菌、杀菌效果，故D正确；
故选B。
【点睛】本题的易错点为B，要注意催化剂对反应速率和化学平衡的影响的区别。
16． 像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化 液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等 基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等 纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用 两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合 合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域 包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性 等离子体冶炼、等离子体喷涂、等离子体焊接等
【详解】液晶：像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征，存在或撤去电场的两种不同条件下，材料的旋光性能发生变化； 液晶显示屏，用作电子液晶表、电脑显示屏等。
纳米材料：基本单元尺度范围为1～100nm，会出现奇异的性质，优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等；用纳米材料制作的衣物自洁性好；纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学都有广泛的应用；
超分子：两个或者多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，通过非共价键结合；合成“分子钳”，通过超分子 子实现分子识别和操作，应用生命科学领域；
等离子体：包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性；等离子体冶炼，用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如高熔点的锆、钛、钽、铌、钒、钨等金属；等离子体喷涂：许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温，为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料；等离子体焊接：可用以焊接钢、合金钢、铝。
17．(1) 与晶格能有关 晶格能越大，熔点越高
(2) 与分子间作用力有关 分子间作用力越大，物质熔沸点更高
(3)晶体类型不同
【详解】（1）钠的卤化物及碱金属的氯化物均为离子化合物，其熔点与晶格能有关，离子半径越小，所带电荷越多，形成的离子晶体的晶格能越大，熔点越高；氟离子到碘离子离子半径依次增大，导致钠的卤化物晶格能减小，沸点降低；钠离子到铯离子离子半径依次增大，导致碱金属的氯化物晶格能减小，沸点降低；
（2）硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物均为分子晶体，分子晶体中相对分子质量越大则分子间作用力越大，物质熔沸点更高；到相对分子质量依次增加，分子间作用力变大，物质熔沸点升高；硅、锗、锡、铅的氯化物相对分子质量依次增加，分子间作用力变大，物质熔沸点升高；
（3）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，原因是钠的卤化物为离子晶体、硅的卤化物为分子晶体，离子晶体的熔点一般要高于分子晶体的沸点。
18．(1) 三角锥形 Br-的半径较大，P周围无法容纳6个Br-
(2)
【详解】（1）①中P原子价层电子对数为，含1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。
②半径较大，而半径较小，所以P周围可以容纳6个，而无法容纳6个，所以无法形成。
（2）①根据均摊原则，一个晶胞中含有Sb的个数为，含有O的个数为，含有Fe的个数为，所以锑酸亚铁的化学式为；
②一个晶胞中含有Sb的个数为4，含有O的个数为12，含有Fe的个数为2，晶胞的质量为，晶体的体积为，所以晶体的密度为。
19． O>C>Si > 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2) SiO2 sp2 热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大 4 ×1030
【分析】⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小；
⑵SiO2、GeO2为同类型晶体结构，即为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高；
⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，即可得杂化方式，热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；
⑷先分析得出Cs的个数，再根据公式计算密度。
【详解】⑴电负性的变化规律为同周期从左向右逐渐增大，同主族由上至下逐渐减小，所以电负性O>C>Si，故答案为：O>C>Si；第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小，因此I1(Si)>I1(Ge)，故答案为：>；
⑵Ge原子位于第四周期IVA族，因此原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2），故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）；SiO2、GeO2均为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si－O键长小于Ge－O键长，SiO2键能更大，熔点更高，故答案为：SiO2；
⑶B原子最外层有3个电子，与3个－OH形成3个共价键，因此为sp2杂化，故答案为：sp2；热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大，故答案为：热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；
⑷原子分数坐标为（0.5，0.2，0.5）的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分数坐标为（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个；带入晶胞密度求算公式可得：
ρ=g·cm-3，故答案为：4；×1030。
【点睛】本题考查了物质结构、基本概念，解题关键：利用均摊法进行有关计算，难点(4)根据Cs原子位于晶胞体内的坐标系，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个，再去计算密度。
20． 2:1 金刚石 sp2 90NA 3∶1 N>C>Si 30 > V形
【分析】(1) 基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，据此判断；
(2) C60固态为分子晶体，分子间作用力弱，熔化时不破坏化学键，熔点低，而金刚石原子间以较强的共价键结合，熔化时破坏共价键需要较大的能量，熔点高；根据价层电子对互斥理论确定杂化方式，利用均摊法计算每个碳原子含有几个σ键，从而计算1 mlC60分子中σ键的数目；1个晶胞中含有：K原子数＝12×＝6，C60分子数＝8×＋1＝2；
(3) 根据同一周期，同一主族，元素电负性变化规律，比较元素电负性大小；根据每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构，得出每个硅原子只有个键；
(4)①同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素第一电离能大于第VIA元素；
②根据价层电子对互斥理论确定其空间构型。
【详解】(1) 基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有4个单电子；基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有2个单电子，铁与镍基态原子未成对电子数之比为2:1，
因此，本题正确答案是：2:1；
(2) C60固态为分子晶体，分子间作用力弱，熔化时不破坏化学键，熔点低，而金刚石原子间以较强的共价键结合，熔化时破坏共价键需要较大的能量，熔点高，即金刚石熔点较高；
每个碳原子含有的键个数且不含孤电子对，所以采用sp2 杂化，每个碳原子含有的键个数为，所以1 mlC60分子中键的数目=×60×NA =90 NA；1个晶胞中含有：K原子数＝12×＝6，C60分子数＝8×＋1＝2。K原子和C60分子的个数比为3∶1，
因此，本题正确答案是：金刚石；sp2 ；90NA；3∶1；
(3) 同一周期，从左到右，电负性逐渐增大，同一主族，从上到下，电负性逐渐减小，因此，原子电负性由大到小的顺序是：N>C>Si，根据题意，每个硅形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个硅原子最外层才满足8电子稳定结构。显然，双键数应该是Si原子数的一半，而每个双键有1个键，显然键数目为30；
因此，本题正确答案是：N>C>Si ；30；
(4) As和Se属于同一周期，且As属于第VA族，Se属于第VIA族，所以第一电离能As>Se；
二氧化硒分子中价层电子对，且含有一个孤电子对，所以属于V形，
因此，本题正确答案是：>；V形。
21． 能量最低原理 直线形 错误 C60属于分子晶体熔化时破坏分子间作用力，金刚石属于原子晶体熔化时破坏共价键，破坏共价键所需要的能量更高 3:1 N>C>Si 30
【详解】试题分析：（1）①从图上看，3p轨道上的1个电子应排布在3s轨道上，而且自旋方向相反，这违背了能量最低原理。②从A的第一至第四电离能看，A的第三电离能发生突变，因此A最外层有2个电子，根据ABn型分子价电子对的计算方法，分子中有（2+2）÷2=2个电子对，因此为直线型，中心原子杂化方式为sp杂化。（2）①结构决定性质，对于物质熔、沸点的分析应从物质的晶体类型来分析。C60属于分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键，而分子间作用力较弱，所需能量较低，故C60熔点低于金刚石。②基态钾原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p64s1，价电子为4s1。晶胞中的K原子在面上，对晶胞的贡献为1/2 ，每个晶胞中含有K原子的个数为 12×1/2=6个；C60在晶胞的顶点和中心，因此每个晶胞中C60的分子数是1+8×1/8=2个，因此K原子和C60分子的个数比为6:2=3:1。③同一周期元素电负性自左向右呈增大趋势；同一主族元素电负性自上向下逐渐减小，因此电负性由大到小的顺序为N>C>Si。根据题意可知每个Si原子形成4个共价键，其中3个σ键，1个π键，每个化学键为两个原子形成，则π键为化学键总数的1/4，60个原子可形成化学键总数为 (60×4)÷2=120个，因此π键数为120÷4=30个。
考点：考查原子核外电子排布、化学键的类型及判断、物质熔沸点比较、分子的空间构型、原子电负性比较的知识。
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