3.4 配合物超分子 第2课时（同步讲义）化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物 超分子 第2课时 超分子 教学目标 1．了解超分子的概念、结构、性质。 2．了解超过分子的存在与应用，能举例说明物质在超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响。 重点和难点 重点：超分子的概念、结构、性质 超过分子的存在与应用 难点：超分子的概念、结构、性质 ◆知识点一 超分子 1.定义 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。 2.存在形式 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 3.微粒间作用力—非共价键：超分子内部分子之间通过非共价键结合，主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。 4.分子聚集体的大小：超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。 5.超分子特征 （1）分子识别：通过尺寸匹配实现分子识别。 （2）自组装：超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。 归纳总结 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 即学即练 1．冠醚能与碱金属离子作用，并随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与作用(如图)，但不与或作用。下列说法正确的是 A．18-冠-6中C和O的杂化轨道类型不同 B．18-冠-6中O原子与间存在离子键 C．利用该原理可以用冠醚将带入有机物中，更有利于有机物的氧化 D．18-冠-6与作用，不与或作用，这反映了超分子的“自组装”的特征 【答案】C 【解析】A．18-冠-6中C均为饱和碳原子，C的价层电子对数为4，O的价层电子对数为4，故C和O的杂化轨道类型相同，均为sp3杂化，故A错误； B．由图可知18-冠-6中O原子与相邻的2个C形成极性共价键，O带部分负电荷，与钾离子之间存在静电作用，但是冠醚分子不是离子，而且O原子也不是离子，故O原子与K+间不存在离子键，故B错误； C．KMnO4具有强氧化性，但它不溶于大多数有机物，利用该原理可以用冠醚将KMnO4带入有机物中，可增大其与有机物的接触面积，更有利于有机物的氧化，故C正确； D．由题干信息可知，不同的冠醚，与不同的碱金属离子作用，如：18-冠-6与K+作用，不与Li+或Na+作用，这反映了超分子的“分子识别”的特征，故D错误； 故答案选C。 2．环六糊精()具有不对称的空腔结构，能够在水中包合某芳香族客体组装成超分子X和Y。超分子组装过程示意图如图a所示，组装过程中两种超分子的浓度与时间关系如图b所示，下列说法错误的是 A．极性大小：腔外>腔内 B．环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子 C．超分子组装过程的活化能：①>② D．相同温度下超分子组装的平衡常数：①<② 【答案】C 【解析】A．由环六糊精的结构可知，腔内主要存在碳碳键、碳氧键，腔外存在羟基，氧氢键极性大，故极性大小：腔外>腔内，故A正确； B．环六糊精()能够在水中包合某芳香族客体组装成超分子X和Y，因此，环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子，故B正确； C．由图b可知，较短时间内，组装生成的超分子X浓度大于超分子Y，说明超分子组装过程更容易生成超分子X，因此，超分子组装过程的活化能：①<②，故C错误； D．由图b可知，相同温度下达到平衡时，超分子X的浓度小于超分子Y的浓度，因此，相同温度下超分子组装的平衡常数：①<②，故D正确； 故选C。 3．已知18-冠-6的空腔直径为，部分粒子直径如下表。 粒子 直径／pm 152 204 276 334 下列说法正确的是 A．冠醚与阳离子作用跟冠醚的空腔直径有关 B．利用冠-6不能分离和 C．18-冠-6中C和O的杂化轨道类型不同 D．18-冠-6与金属阳离子作用反映了超分子的“自组装”特征 【答案】A 【解析】A．根据表格可知，冠醚与阳离子作用与冠醚的空腔直径有关，空腔直径越大，阳离子越容易进入空腔，A正确； B．的直径大于冠醚的空腔直径，的直径小于冠醚的空腔直径，冠-6与反应，不与反应，所以冠-6可以分离和，B错误； C．根据结构式可知，冠-6中C、O原子的价层电子对数都是4，C、O原子都采用sp3杂化，所以C错误； D．冠醚能与碱金属离子作用，并随环的大小不同而与不同的金属离子作用，这一特征反映了超分子的“识别性”特征，而不是“自组装”特征，所以D错误。 故选A。 ◆知识点二 超分子的应用 1.在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。 2.超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等）的发展密切相连，而且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 即学即练 4．冠醚是一种超分子，它能适配不同碱金属离子，其空腔直径和适配离子直径关系如下表所示；二苯并-18-冠-6与形成的配离子结构如下图所示。下列说法错误的是 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适配离子(直径/pm) 二苯并-18-冠-6 260~320 、 二苯并-21-冠-7 340~430 A．冠醚可以用来识别碱金属离子 B．二苯并-21-冠-7也能适配 C．图中配离子中配位键的数目为6 D．二苯并-18-冠-6中碳原子杂化方式有2种 【答案】B 【解析】A．不同冠醚的空腔直径不同，能适配不同碱金属离子，冠醚可以用来识别碱金属离子，A项正确； B．二苯并-21-冠-7空腔直径只与直径适配，直径小，与其不适配，B项错误； C．二苯并-18-冠-6与通过配位键形成超分子，由结构图可知，配离子中配位键的数目为6，C项正确； D．二苯并-18-冠-6中苯环碳原子杂化方式为，其余碳原子为杂化，故碳原子杂化方式有2种，D项正确； 故选B。 5．下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 溶液呈弱碱性 的水解程度大于的水解程度 B 热稳定性： HF具有氢键，而HCl没有 C 可用乙醇冲洗不慎沾到皮肤上的苯酚 乙醇具有还原性 D 冠醚可用于识别碱金属离子 超分子能进行自组装 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】A．碳酸铵溶液中的水解程度确实大于，导致溶液呈弱碱性，陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且存在因果关系，A正确； B．HF热稳定性高于HCl是因H-F键能更大，而非氢键（氢键影响熔沸点），二者无因果关系，B错误； C．乙醇冲洗苯酚是因相似相溶，与乙醇还原性无关，C错误； D．冠醚识别碱金属离子基于空穴匹配（分子识别），与超分子自组装无直接因果，D错误； 故选A。 6．下列劳动实践与化学知识没有关联的是 选项 劳动实践 化学知识 A 科研人员用杯酚分离和 超分子有分子识别的特征 B 开发离子液体用作电化学研究的电解质 离子液体具有良好的导电性 C 用聚乳酸制作可降解的一次性餐具 聚乳酸呈酸性 D 用废弃的植物油或动物脂肪制肥皂 油脂在碱性条件下可以水解 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．杯酚能盛装C60，而不能盛装C70，体现了超分子的分子识别的特征，两者有关联，A正确； B．离子液体具有良好的导电性，可用作电解质，两者有关联，B正确； C．聚乳酸中含酯基，可降解是因酯基能水解，与聚乳酸呈酸性无关联，C错误； D．植物油或动物脂肪的主要成分为油脂，在碱性条件下水解可制肥皂，两者有关联，D正确； 故选C。 应用实例 1.“杯酚”分离C60和C70：杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别。向C60和C70的混合物中加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解未装入“杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。 如：分离C60和C70 2.冠醚识别碱金属离子：冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子。冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 3.细胞和细胞器的双分子膜：细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向水溶液一侧，从而实现自组装。 4.DNA分子：核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的。 实践应用 1．冠醚能与阳离子(尤其是与碱金属离子)作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与钾离子作用(如图1)但不与锂离子或钠离子作用，图2是由四种原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成的超分子(实线代表共价键，其他重复的W、X未标注)，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。下列说法中错误的是 A．X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物 B．Z与Y可组成不止一种离子化合物 C．18-冠-6与作用而不与或作用，说明超分子有“分子识别”的特性 D．冠醚与碱金属离子作用与其可做相转移催化剂的原理有关 【答案】A 【分析】W、X、Y、Z为四种原子序数依次增大的短周期元素，W、X、Z分别位于不同周期，则W为H元素；Z的原子半径在同周期元素中最大，则Z为Na元素；X、Y都位于第二周期，从图2看，X可形成4个共价键，Y可形成2个共价键，则X、Y原子的最外层电子数分别为4、6，从而得出X为C元素、Y为O元素。所以W、X、Y、Z分别为H、C、O、Na。 【解析】A．由分析可知，X为C元素、Y为O元素，X的氢化物可能是相对分子质量很大的烃，常温下可能呈固态，而Y的氢化物为H2O或H2O2，则碳的氢化物的沸点可能高于Y的氢化物(H2O或H2O2)，A错误； B．Y、Z分别为O、Na，二者可组成离子化合物Na2O、Na2O2等，B正确； C．冠醚能与半径大小相匹配的金属离子作用，18-冠-6与K+作用，不与Li+或Na+作用，说明超分子有“分子识别”的特性，C正确； D．由题意可知，冠醚内部有很大空间，能与离子半径不同的碱金属阳离子作用，把无机物带入有机物中，它可做相转移催化剂也是基于这个原理，D正确； 故选A。 2．某冠醚分子b可识别。合成氟苯甲烷的原理如下： 下列说法不正确的是 A．a发生了取代反应 B．与冠醚通过离子键形成超分子 C．b可增加在有机溶剂中的溶解度 D．b的核磁共振氢谱有一组峰 【答案】B 【解析】A．观察反应式可知，a（）中的氯原子被氟原子取代生成氟苯甲烷（），符合取代反应的定义，即有机化合物分子中的某个原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应，A正确； B．与冠醚之间不是通过阴、阳离子的静电作用形成的离子键，而是通过配位键等相互作用形成超分子，离子键是存在于离子化合物中阴、阳离子间的化学键，B错误； C． 冠醚分子b具有特殊的结构，能够与结合，从而使能够更好地分散在有机溶剂中，增加了在有机溶剂中的溶解度，C正确； D．观察b的结构可知，b分子具有高度对称性，分子中所有氢原子的化学环境完全相同，所以其核磁共振氢谱只有一组峰，D正确； 综上，答案是B。 3．杯芳烃的空腔大小由苯环的数量控制，通过在上缘和下缘引入基团，可改变其溶解度和选择性。SC[6]A修饰的银纳米粒与血根碱(SGR)形成的络合过程示意图如图，产物具有良好的抗菌、抗肿瘤、抗氧化和抗炎活性。下列说法正确的是 A．杯[n]芳烃中大键与被装载分子通过共价键形成超分子 B．SC[6]A是杯[6]芳烃上缘引入磺酸基后形成的，可以减弱水溶性 C．超分子有着广泛的应用，其特性是“分子识别”和“自组装” D．SGR能被SC[6]A装载，也一定能被SC[4]A装载 【答案】C 【解析】A．超分子是通过非共价键形成的，A错误； B．引入亲水基磺酸基，可增强水溶性，B错误； C．“分子识别”和“自组装”是超分子的特征性质，C正确； D．由结构可知，SC[6]A空腔大于SC[4]A，故SGR能被SC[6]A装载，不一定能被SC[4]A装载，D错误； 故答案为：C。 考点一 超分子的概念、特征 【例1】杯酚()能够分离提纯C60和C70，其结构和提纯原理如下图所示。下列说法错误的是 A．杯酚与C60分子之间通过氢键形成超分子 B．“操作1”和“操作2”均为过滤 C．杯酚属于极性分子，可溶于氯仿，且能循环使用 D．该流程体现了超分子具有“分子识别”的特征 【答案】A 【解析】A．杯酚含羟基，但C60为碳单质，分子中无N、O、F等电负性大的原子，无法与杯酚形成氢键，超分子的形成应为分子间作用力，故A错误； B．操作1中，C70溶于甲苯，C60-杯酚超分子不溶，过滤分离；操作2中，杯酚溶于氯仿，C60不溶，过滤分离，均为过滤，故B正确； C．杯酚含多个羟基，为极性分子，氯仿是极性溶剂，根据相似相溶可溶于氯仿，且流程中杯酚可循环使用，故C正确； D．杯酚能选择性结合C60而不结合C70，体现超分子“分子识别”特征，故D正确； 选A。 概念辨析 1.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。 2.超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 3.超分子内部分子之间通过非共价键结合，主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。 【变式1-1】下列针对物质结构或性质的说法中不正确的是 A．可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成范德华力，水分子之间则以氢键相连 B．18-冠-6可与结合，体现了超分子“分子识别”的特征 C．离子液体含有体积很大的阴、阳离子，因此具有更高的熔、沸点 D．上图是由硅氧四面体组成的一种无限长单链结构的硅酸根，其化学式为 【答案】C 【解析】A．可燃冰中水分子通过氢键形成笼状结构，甲烷分子位于笼中，甲烷与水分子之间存在范德华力，A正确； B．18-冠-6的空腔大小与K⁺匹配，可通过离子-偶极作用与K+结合，体现超分子“分子识别”特征，B正确； C．离子液体中阴、阳离子体积大，电荷分散，离子间作用力弱，熔沸点较低，C错误； D．无限长单链硅酸根中，每个硅氧四面体有2个桥氧（各分摊）和2个端氧（各分摊1），每个Si对应O原子数为2×+2×1=3，电荷为+4-3×2=-2，化学式为，D正确； 故选C。 【变式1-2】冠醚分子可识别Li+，实现卤水中Li+的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ增加了Li+在有机溶剂中的溶解度 B．Z属于超分子，过程Ⅱ体现了超分子“分子识别”的特征 C．R中Li+与Z通过离子键相结合 D．1 molX与足量的浓溴水反应，最多消耗3 molBr2 【答案】A 【解析】A．过程II中Z（冠醚）与Li⁺结合形成R（冠醚-Li⁺配合物），由于冠醚具有疏水的有机基团（苯环和碳链），使得R在有机溶剂中的溶解度增大，从而将Li⁺从水相萃取到有机相，即增加了Li⁺在有机溶剂中的溶解度，A正确； B．超分子是由两种或两种以上分子通过分子间相互作用形成的聚集体，Z是单个冠醚分子，不属于超分子；过程II体现“分子识别”特征，但Z本身不是超分子，B错误； C．Z为中性冠醚分子，Li⁺与Z通过氧原子的孤对电子形成配位键，而非离子键，C错误； D．X为含两个羟基的苯环（如邻苯二酚），酚羟基活化苯环邻对位，可取代位置为3、4、5、6位（共4个H），1 mol X与浓溴水反应最多消耗4 mol Br2，D错误； 答案选A。 考点二 超分子应用 【例2】下列有关物质结构和性质的说法正确的是 A．利用“杯酚”可分离和时，分子间通过氢键结合成超分子 B．晶体中有阴离子，必有阳离子，则晶体中有阳离子，也必有阴离子 C．元素周期系和元素周期表都不只有一个，都是多种多样的 D．X射线衍射可以获得分子结构中键长、键角等分子结构信息 【答案】D 【解析】A．杯酚分离C60和C70主要依赖尺寸匹配和范德华力，而非氢键，A错误； B．金属晶体中存在阳离子和自由电子，自由电子不属于阴离子，B错误； C．元素周期系（元素周期律的体系）是唯一的，而周期表可以有多种形式，C错误； D．X射线衍射通过分析晶体结构可确定键长、键角等分子结构信息，D正确； 故答案为D。 易错提醒 （1）在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。 （2）超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等）的发展密切相连，而且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 【变式2-1】下列说法正确的是 ①在同一能级上运动的电子，其能量可能不同 ②元素周期表的每一个区都有金属元素，前四周期元素的基态原子中只有有4个未成对电子 ③、、、、是由极性共价键构成的非极性分子 ④液晶具有各向异性，可以用于制备液晶显示器；液晶用于显示器，施加电场可使液晶的长轴取向发生改变 ⑤、中心原子的杂化方式均为杂化，空间结构分别为三角锥形和平面三角形 ⑥中共价键的个数为 ⑦、、、均满足最外层8电子稳定结构，分子空间结构与其稳定性无关 ⑧冠醚12-冠-4能够与形成超分子，而不能与形成超分子，是由于离子半径大小与冠醚的空腔匹配有关 A．①③④⑥ B．①③⑤⑦ C．②④⑥⑧ D．②⑤⑦⑧ 【答案】C 【解析】①．在同一能级上的电子能量相同，①错误； ②．元素周期表各区（s、p、d、ds、f）均含金属，前四周期基态原子中，仅Fe（3d6）有4个未成对电子，②正确； ③．HCl、NH3、H2O为极性分子，③错误； ④．液晶对光具有各向异性，施加电场可使液晶的长轴取向发生改变，从而显示文字、图像和数字，这一特性被用于显示器，④正确； ⑤．中心原子S的价层电子对数为，为sp3杂化，有一对孤对电子，空间构型为三角锥形，⑤错误; ⑥．1mol [Cu(NH3)4]2+含12个N-H键和4个配位键，共价键的数目为16NA，⑥正确； ⑦．SF6中S为12电子，BF3中B为6电子，PCl5中P为10电子，均不满足8电子结构，⑦错误； ⑧．冠醚12-冠-4的空腔大小与Li+匹配，与K+不匹配，⑧正确； 综上，正确说法为②④⑥⑧，故选C。 【变式2-2】物质的结构决定物质的性质。下列有关物质结构与性质的说法正确的是 A．分子晶体中一定存在共价键，可能存在范德华力 B．冠醚（18-冠-6）的空穴与尺寸适配，两者能通过离子键形成超分子 C．分子间存在氢键，而分子间不存在，所以比稳定 D．易溶于苯，难溶于，都可用“相似相溶”原理解释 【答案】D 【解析】A．分子晶体中不一定存在共价键（如稀有气体形成的分子晶体），但一定存在范德华力，A错误； B．冠醚与离子通过分子间作用力（如配位作用）形成超分子，而非离子键，B错误； C．比稳定是因为N-H键的键能大于P-H键的键能，氢键影响物理性质（如沸点），与稳定性无关，C错误； D．（非极性分子）易溶于苯（非极性溶剂），（非极性分子）难溶于H2O（极性溶剂），均符合“相似相溶”原理，D正确； 故选D。 基础达标 1．（24-25高二下·河北保定·期末）物质的结构决定物质的性质。下列有关物质结构与性质的说法正确的是 A．易溶于苯，难溶于，都可用“相似相溶”原理解释 B．与化学键类型相同，晶体类型也相同 C．分子间存在氢键，而分子间不存在，所以比稳定 D．冠醚(18-冠-6)的空穴与尺寸适配，两者能通过离子键形成超分子 【答案】A 【解析】A．和苯均为非极性分子，为非极性分子而为极性分子，根据相似相溶原理，易溶于苯，难溶于，A正确； B．与化学键类型相同，均为共价键，但二者晶体类型不同，是共价晶体，是分子晶体，B错误； C．的稳定性源于键的键能更大，氢键仅影响物理性质（如熔沸点），C错误； D．超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间作用力形成的分子聚合体，冠醚与Rb+离子之间以配位的形式结合，D错误； 故答案选A。 2．（24-25高二下·四川雅安·期末）化学与生活息息相关，下列有关说法错误的是 A．油脂经过氢化得到的人造脂肪中会含有反式脂肪酸 B．桑蚕丝的主要成分是蛋白质 C．冠醚识别碱金属离子是利用了超分子的重要特征——分子识别 D．淀粉和纤维素都属于多糖，且互为同分异构体 【答案】D 【解析】A．油脂氢化过程中可能产生反式脂肪酸，A正确； B．桑蚕丝的主要成分是蛋白质（如丝蛋白），B正确； C．冠醚通过分子识别选择性结合碱金属离子，利用了超分子的分子识别的特征，C正确； D．淀粉和纤维素虽均为多糖，但聚合度n不同，故分子式不同，不是同分异构体，D错误； 故答案选D。 3．（24-25高二下·江西吉安·期末）KF不溶于乙腈(CH3CN)溶液，但在冠醚的乙腈溶液中，可溶解并释放出F，最终生成有机氟化物。下面是一个反应的实例： 下列说法错误的是 A．物质I可在氢氧化钠水溶液中生成苯甲醇 B．18-冠-6分子式为C12H24O6 C．KF是离子化合物，故不溶于极性弱的有机溶剂 D．物质Ⅱ为K+与18-冠-6形成的超分子，其形成作用力主要存在于K+与C原子之间 【答案】D 【解析】 A．物质I可在氢氧化钠水溶液中生成苯甲醇，发生的反应为+NaOH →+ NaCl，故A正确； B．由图可知，18-冠-6分子中含有12个C原子，24个H原子，6个O原子，分子式为C12H24O6，故B正确； C．KF是离子化合物，极性很强，依据相似相溶原理，不溶于极性弱的有机溶剂，故C正确； ​​​​​​​D．K+与18-冠-6形成的超分子， 冠醚与碱金属离子K+结合生成配离子，金属离子提供空轨道，O原子提供孤对电子，而C原子无孤对电子，则形成作用力主要存在于K+与O原子之间，故D错误； 故选D。 4．（24-25高二下·河北衡水·期中）实验不仅是化学学习的重要内容，更是我们认识世界、改造世界的有力工具。某化学社团进行实验探究，下列实验能达到实验目的的是 A．利用甲装置，可以用于分离二氯甲烷(沸点40℃)和四氯化碳(沸点77 ℃) B．利用乙装置，除去乙炔中的硫化氢杂质 C．利用丙装置，用((杯酚)识别C60和C70，操作①②为过滤，操作③为蒸馏 D．利用丁装置，证明苯与液溴反应产生HBr 【答案】C 【解析】A．蒸馏时温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，A错误； B．乙炔能被氧化，B错误； C．用(杯酚)识别和，操作①②为分离不溶物和液体的操作，为过滤，操作③为利用物质沸点不同分离出氯仿的操作，为蒸馏，C正确； D．苯和液溴在铁粉催化下发生取代反应生成溴苯和，但液溴具有挥发性，挥发出来的溴单质也能与溶液反应生成沉淀，干扰的检验，不能证明苯与液溴反应产生，不能达到目的，D错误； 故选C。 5．（2025·辽宁·模拟预测）下列实验方法选择错误的是 选项 实验目的 方法 A 分离和 选用空腔大小适配的“杯酚” B 探定青铜器的微观晶体结构 X射线衍射法 C 鉴定元素 原子光谱 D 确定有机物的实验式 质谱法 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．C60和C70的大小不同，可利用空腔大小与其中之一近似的“杯酚”分离两者，故A正确； B．X射线衍射法可用于研究晶体结构，故B正确； C．每种元素电子能级不同，具有不同的光谱图，利用原子光谱可以鉴别元素，故C正确； D．质谱只能测分子量，故D错误； 故答案为D。 6．（24-25高二下·贵州铜仁·阶段练习）杯酚（）能够分离提纯与，其结构和提纯原理如下图所示。下列说法错误的是 A．操作1用到的主要玻璃仪器有普通漏斗、烧杯、玻璃棒 B．杯酚晶体属于分子晶体 C．杯酚可溶于氯仿循环使用 D．杯酚与分子之间靠共价键结合形成超分子 【答案】D 【解析】A．由题干图示信息可知，操作1分离固体和液体，故该操作为过滤，则用到的主要玻璃仪器有普通漏斗、烧杯、玻璃棒，故A正确； B．杯酚晶体是通过分子通过分子间作用力形成的分子晶体，故B正确； C．由题干图示信息可知，杯酚可溶于氯仿循环使用，故C正确； D．杯酚与C60分子两分子之间的作用力为分子间作用力，而不是共价键，故D错误； 故答案为D。 7．（24-25高二·全国·随堂练习）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．超分子就是高分子化合物 C．超分子具有分子识别特性 D．超分子具有自组装特性 【答案】B 【解析】A．超分子的定义为由两种或两种以上分子通过分子间相互作用结合在一起形成的复杂、有组织的分子聚集体，A正确； B．超分子是由两种或两种以上分子通过非共价键结合形成的聚集体，而高分子则是由许多重复的结构单元通过共价键连接而成的大分子，所以超分子不属于高分子化合物，B错误； C．超分子的两大特征之一是具有自己的分子识别特性，C正确； D．超分子的两大特征之二是具有自己的自组装特性，D正确； 故答案为：B。 8．（23-24高二下·山西长治·期末）化合物是一种新型超分子晶体材料。可以为溶剂，由、(18-冠-6)、反应制得(已知：超分子的自组装是分子与分子在一定条件下，依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程)。结构如图所示： 下列说法错误的是 A．组成M的元素位于元素周期表的s区和p区 B．M中阳离子通过形成氢键体现了超分子的自组装 C．超分子是分子聚集体，不包括离子 D．(18-冠-6)具有分子识别功能 【答案】C 【解析】A．组成M的元素有H、C、N、O、Cl、Br，根据元素周期表结构可知，H位于s区，其余元素位于p区，故A正确； B．M中阳离子通过形成氢键体现了超分子的自组装，故B正确； C．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。超分子定义中分子是广义的，包括离子，故C错误； D．(18-冠-6)能够识别出，其具有分子识别功能，故D正确； 故选C。 9．（24-25高三上·河北石家庄·阶段练习）物质的结构决定性质，下列实例与解释不相符的是       超分子 选项 实例 解释 A 沸点：H2O>HF 氢键具有方向性和饱和性 B BF3与NH3形成配合物H3N·BF3 BF3中的B有空轨道，可接受NH3中N的孤电子对 C 酸性：CCl3COOH>CHCl2COOH Cl3C-的极性大于Cl2CH-的极性，导致CCl3COOH中羟基的极性更大 D 超分子冠醚(18-冠-6)如图所示，其空穴适配K+ 两者之间能形应离子键 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．水分子之间和HF分子间都能形成氢键，氢键具有方向性和饱和性，导致水分子间形成的氢键数目多，故沸点高，A正确； B．BF3中的B有空轨道，可接受NH3中N的孤电子对，B原子可接受NH3中N的孤电子对，从而形成N→B配位键，B正确； C．Cl3C-的极性大于Cl2CH-的极性，导致CCl3COOH中羟基的极性更大，更易发生电离，酸性更强，C正确； D．其空穴适配K+，两者能通过配位键形成超分子，不是离子键，D错误； 故选D。 10．（24-25高三上·上海·阶段练习）下列有关超分子的说法正确的是 A．超分子是像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．超分子是由两种或两种以上的物质通过非共价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通过非共价相互作用“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，综上所述，D正确； 故选：D。 综合应用 11．（24-25高二下·河南·期末）环六糊精(D-吡喃的葡萄糖缩合物)具有空腔结构，腔内极性较小，腔外极性较大，可包含某些分子形成超分子。图1、2、3分别表示环六糊精结构、超分子示意图及相关应用。下列说法错误的是 A．环六糊精可以和水分子形成分子间氢键 B．由图可知对氯苯甲醚较邻氯苯甲醚更易被环六糊精包合形成超分子 C．由题目信息可知，分离环六糊精和氯代苯甲醚通常采用蒸馏法 D．通过图2、图3可知对氯苯甲醚与环六糊精形成的超分子甲氧基、氯原子均暴露在反应环境中 【答案】C 【解析】A．环六糊精空腔外有多个羟基，可以和水形成分子间氢键，A正确； B．由图3可知，苯甲醚直接和HOCl反应时，Cl原子取代苯甲醚中苯环的邻位和对位H原子的产物之比为2：3，而加入环六糊精后Cl原子取代苯环对位H原子的产物远多于邻位，说明对氯苯甲醚较邻氯苯甲醚更易被环六糊精包合形成超分子，B正确； C．环六糊精和水形成分子间氢键，可以溶解在水中，而氯代苯甲醚不溶于水，因此应选择水作为萃取剂分离环六糊精和氯代苯甲醚，即分离环六糊精和氯代苯甲醚通常采用萃取法，C错误； D．环六糊精具有空腔结构，腔内极性较小，可以将苯环包含在其中，由图3可知，加入环六糊精后Cl原子取代苯环对位H原子的产物远多于邻位，说明图2中甲氧基、氯原子均暴露在反应环境中，D正确； 答案选C。 12．（24-25高二下·黑龙江·阶段练习）结构决定物质性质是研究化学的重要方法，下列对结构与性质的描述不正确的是 A．①属于超分子的一种，冠醚空腔的直径大小不同，可用于识别特定的碱金属离子 B．②中在纯金属中加入其它元素，使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的延展性变差 C．③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束，而用作表面活性剂 D．④中石墨晶体是层状结构，每个碳原子配位数为3，属于混合晶体，熔沸点高 【答案】C 【解析】A．①属于超分子的一种，冠醚空腔的直径大小不同，超分子具有分子识别特征，可用于识别特定的离子，A正确； B．在纯金属中加入其他元素，由于不同原子直径不同，会使合金中原子层错位滑动变得更困难，从而使延展性变差，B正确； C．表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的胶束，由于油污等污垢是疏水的，全被包裹在胶束内，从而达到去污效果，烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向外疏水基向内的胶束，C错误； D．石墨层间则通过范德华力相互作用，同时石墨有类似金属晶体的导电性，因此可视作“混合晶体”，石墨晶体中每个碳原子以sp2杂化方式与同层其他碳原子形成平面网状结构，每个碳原子的配位数为3，碳原子之间形成的共价键键长较短，键能较大，因此石墨熔点很高，D正确； 故答案为：C。 13．（24-25高二下·辽宁朝阳·期中）下列关于超分子的说法错误的是 A．属于超分子，超分子定义中的分子包括离子 B．超分子有的是有限的，有的是无限伸展的 C．与“杯酚”可通过分子间作用力形成超分子 D．超分子具有“分子识别”“自组装”两大重要特征 【答案】A 【解析】A．是单一分子，不属于超分子；超分子定义中的“分子”通常指中性分子，但某些情况下可包含离子（如冠醚与金属离子结合），A错误； B．超分子可以是有限或无限伸展的聚集体，B正确； C．与“杯酚”的匹配性恰好合适，二者可以通过分子间作用力结合形成超分子，可以实现分子识别和分离‌，C正确； D．超分子的核心特性之一就是具有分子识别和自组装的特征，D正确； 故答案为：A。 14．（24-25高二下·四川绵阳·期中）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。下列说法不正确的是 A．C60、C70属于同素异形体 B．杯酚分子存在大π键 C．C70分子比C60分子大 D．杯酚与C60通过氢键形成超分子 【答案】D 【解析】A．C60、C70为碳元素的不同单质，属于同素异形体，A正确； B．杯酚分子存在苯环结构，所以存在大π键，B正确； C．C70分子比C60分子含碳原子数多，则C70分子比C60分子大，C正确； D．氢键是H与N、O、F等电负性大的元素结合的一种特殊分子间或分子内相互作用力，所以杯酚与C60形成的不是氢键，D错误； 故选D。 15．（24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中）下列说法正确的是 A．分子晶体中一定存在共价键 B．冠醚可以用来识别碱金属离子 C．向配合物溶液中加入足量的溶液，所有均被完全沉淀 D．I-I键是非极性键，C-Cl键是极性键，根据相似相溶原理，碘在中溶解度不大 【答案】B 【解析】A．分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体形成的分子晶体，其分子为单原子分子，不存在共价键，A错误； B．冠醚具有特定的环状结构，能与碱金属离子形成络合物，可用来识别碱金属离子，B正确； C．在配合物中，内界的与中心离子形成配位键，不能完全电离，加入足量溶液，只有外界的能被沉淀，C错误； D．C-Cl是极性键，I- I键和C-C键是非极性键，碘I2是非极性分子，也是非极性分子，根据相似相溶原理，碘在中溶解度较大，D错误； 故选B 16．（24-25高二下·山东·阶段练习）下列关于物质结构与性质的实例与解释不符的是 选项 实例 解释 A 某冠醚与Li+能形成超分子，与K+则不能 Li+与K+的离子半径不同 B 沸点：正戊烷（36.1℃）高于新戊烷（9.5℃） 正戊烷分子间作用力更大 C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位，而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大 D 稳定性：聚四氟乙烯大于聚乙烯 键长：C-F键键长大于C-H键键长 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．冠醚是一种环状化合物，不同的金属离子由于离子半径不同，与冠醚的适配性不同，Li+半径较小，某冠醚能与其形成超分子，而K+半径较大，与该冠醚不能形成超分子，A相符； B．正戊烷和新戊烷互为同分异构体，对于同分异构体，支链越多，分子间作用力越大，沸点越低，新戊烷有两个支链，而正戊烷没有支链，则正戊烷比新戊烷的分子间作用力大，沸点高，B相符； C．在离子晶体中，离子的配位数与原子半径比有关，Cs+比Na+的半径大，Cs+周围能容纳更多的Cl-，所以CsCl晶体中每个Cs+与8个Cl-配位，在NaCl晶体中每个Na+与6个Cl-配位，C相符； D．键长越短、键能越大，物质越稳定，F的电负性大于H，C-F键能大于C-H键能，所以聚四氟乙烯的稳定性大于聚乙烯，D不符； 故选D。 拓展培优 17．（24-25高二下·山东泰安·期末）向甲苯和的混合溶液中加入18-冠-6醚晶体，和迁移过程示意图如图所示。下列说法错误的是 A．进入甲苯层是因为静电作用 B．使用18-冠-6醚与形成超分子体现了冠醚的选择性 C．18-冠-6醚晶体能溶于水主要取决于结构中的多个O原子 D．18-冠-6醚与形成的超分子中存在配位键 【答案】D 【解析】A．由图可知18-冠-6醚晶体对有识别作用，18-冠-6醚与进入甲苯层后由于静电作用，也会进入上层溶液，A正确； B．18-冠-6醚晶体与形成超分子，体现了冠醚的选择性识别，因为冠醚的空腔大小与半径大小匹配，B正确； C．18-冠-6醚能溶于水主要取决于结构中的多个O原子可以与水形成氢键，C正确； D．18-冠-6醚与形成超分子中，位于冠醚的空腔中，通过离子-偶极作用结合，不存在配位键，D错误； 故选D。 18．（24-25高二下·甘肃天水·期末）我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子R(结构简式如图a所示)，该分子和客体分子可形成主客体包合物，如图b所示，被固定在空腔内部。下列说法错误的是 A．的空间结构为四面体 B．R能与碳酸钠溶液反应 C．主客体分子之间可能通过非共价键形成超分子 D．中元素电负性最小的是H 【答案】A 【解析】A．中S原子的价层电子对数为3+=4，含有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，故A错误； B．R中含有酚羟基，能与碳酸钠溶液反应，故B正确； C．主客体分子间可以形成氢键，可以形成超分子，故C正确； D．H在这几种元素中吸引电子的能力最弱，故电负性最小的是H，故D正确； 答案选A。 19．（24-25高二下·上海·期中）尿素[]是一种优秀氮肥。 (1)尿素分子内存在的化学键有 。 A．非极性键    　　　B．离子键        　　C．氢键    　　　D．极性键 其中键和键数目之比为 。 (2)尿素[]可与正烷烃形成超分子，如图所示。下列说法不正确的是_______。 A．尿素分子中各元素的电负性：O>N>C>H B．尿素分子和正烷烃分子间通过共价键形成超分子 C．尿素分子通过氢键形成六角形通道结构 D．图中反映出超分子“分子识别”的特性 【答案】(1) D (2)B 【解析】（1）根据尿素[]的结构式：，可知其中含有的化学键有：极性共价键；不含离子键、非极性共价键，氢键不属于化学键；则四个答案中，符合条件的选项为：D； 在中，C=O键存在1个键和1个键，其余的键和键都属于键，则在尿素中的键和键数目之比为。 （2）下列说法不正确的是： A．C、N、O三种元素同周期，同一周期从左至右，元素电负性逐渐增强，H元素电负性在四种中最弱，则尿素分子中各元素的电负性：O>N>C>H，A正确； B．尿素分子和正烷烃分子间通过分子间作用力形成超分子，而不是共价键，B错误； C．N元素电负性很大，尿素分子中存在氨基，分子间可形成氢键，如图可知，尿素分子通过分子间氢键形成六角形通道结构，C正确； D．尿素与正烷烃形成超分子，图中反映出超分子“分子识别”的特性，D正确； 故答案为：B。 20．（24-25高二·全国·假期作业）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Mo将2个C60分子，2个p­甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。 (1)Mo处于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，它的基态原子的价层电子排布是 ；核外未成对电子数是 。 (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)该超分子中配体CO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)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因 。 (5)C60与C70互为同素异形体，分离混合物的实验操作是 。 【答案】(1) 4d55s1 6 (2)AB (3) C sp3、sp2 (4)F的电负性强于H，对电子的吸引能力强，导致共用电子对偏向F，则O—H键较易断裂，所以CF3COOH酸性强于乙酸 (5)将C60与C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，然后加入甲苯溶剂，将未装入“杯酚”的C70溶解，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放并沉淀出来 【解析】（1）Mo处于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与第四周期的Cr相似()，其价电子为4d、5s电子，4d能级上有5个电子、5s能级上有1个电子，据此书写它的基态原子的价层电子排布为；根据洪特规则，d能级有5个原子轨道，5个电子分别占据不同的轨道，核外未成对电子是4d、5s能级上的共6个电子； 故答案为：；6； （2）该分子中只存在共价键，共价单键为σ键、共价双键中含有σ键和π键，AB正确； 故答案为：AB； （3）CO分子中C、O原子都具有孤电子对，提供孤电子对形成配位键的是电负性较小的C原子，Mo提供空轨道；p­甲酸丁酯吡啶配体中的C原子有2中，其中形成4个单键的碳原子价层电子对数为4、形成1个碳氧双键的碳原子价层电子对数为3，根据价层电子对互斥模型判断C原子杂化类型分别为； 故答案为：C；； （4）F的电负性强于H，对电子的吸引能力强，导致共用电子对偏向F，增强了O—H键的极性，则O—H键较易断裂，使CF3COOH的酸性强于CH3COOH； 故答案为：F的电负性强于H，对电子的吸引能力强，导致共用电子对偏向F，则O—H较易断裂，所以CF3COOH酸性强于乙酸； （5）C60与C70分子大小不同，将C60与C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，然后加入甲苯溶剂，将未装入“杯酚”的C70溶解，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放并沉淀出来； 故答案为：将C60与C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，然后加入甲苯溶剂，将未装入“杯酚”的C70溶解，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放并沉淀出来。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物 超分子 第2课时 超分子 教学目标 1．了解超分子的概念、结构、性质。 2．了解超过分子的存在与应用，能举例说明物质在超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响。 重点和难点 重点：超分子的概念、结构、性质 超过分子的存在与应用 难点：超分子的概念、结构、性质 ◆知识点一 超分子 1.定义 由 的分子通过 相互作用形成的 。 2.存在形式 超分子定义中的分子是广义的，包括 。 3.微粒间作用力—非共价键：超分子内部分子之间通过 结合，主要是 、 和 、 以及一些分子与金属离子之间形成的 。 4.分子聚集体的大小：超分子这种分子聚集体，有的是 的，有的是 的。 5.超分子特征 （1）分子识别：通过 匹配实现 识别。 （2）自组装：超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生 的过程。 归纳总结 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 即学即练 1．冠醚能与碱金属离子作用，并随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与作用(如图)，但不与或作用。下列说法正确的是 A．18-冠-6中C和O的杂化轨道类型不同 B．18-冠-6中O原子与间存在离子键 C．利用该原理可以用冠醚将带入有机物中，更有利于有机物的氧化 D．18-冠-6与作用，不与或作用，这反映了超分子的“自组装”的特征 2．环六糊精()具有不对称的空腔结构，能够在水中包合某芳香族客体组装成超分子X和Y。超分子组装过程示意图如图a所示，组装过程中两种超分子的浓度与时间关系如图b所示，下列说法错误的是 A．极性大小：腔外>腔内 B．环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子 C．超分子组装过程的活化能：①>② D．相同温度下超分子组装的平衡常数：①<② 3．已知18-冠-6的空腔直径为，部分粒子直径如下表。 粒子 直径／pm 152 204 276 334 下列说法正确的是 A．冠醚与阳离子作用跟冠醚的空腔直径有关 B．利用冠-6不能分离和 C．18-冠-6中C和O的杂化轨道类型不同 D．18-冠-6与金属阳离子作用反映了超分子的“自组装”特征 ◆知识点二 超分子的应用 1.在分子 与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。 2.超分子化学的发展不仅与 化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等）的发展密切相连，而且与分子 （双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 即学即练 4．冠醚是一种超分子，它能适配不同碱金属离子，其空腔直径和适配离子直径关系如下表所示；二苯并-18-冠-6与形成的配离子结构如下图所示。下列说法错误的是 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适配离子(直径/pm) 二苯并-18-冠-6 260~320 、 二苯并-21-冠-7 340~430 A．冠醚可以用来识别碱金属离子 B．二苯并-21-冠-7也能适配 C．图中配离子中配位键的数目为6 D．二苯并-18-冠-6中碳原子杂化方式有2种 5．下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 溶液呈弱碱性 的水解程度大于的水解程度 B 热稳定性： HF具有氢键，而HCl没有 C 可用乙醇冲洗不慎沾到皮肤上的苯酚 乙醇具有还原性 D 冠醚可用于识别碱金属离子 超分子能进行自组装 A．A B．B C．C D．D 6．下列劳动实践与化学知识没有关联的是 选项 劳动实践 化学知识 A 科研人员用杯酚分离和 超分子有分子识别的特征 B 开发离子液体用作电化学研究的电解质 离子液体具有良好的导电性 C 用聚乳酸制作可降解的一次性餐具 聚乳酸呈酸性 D 用废弃的植物油或动物脂肪制肥皂 油脂在碱性条件下可以水解 A．A B．B C．C D．D 应用实例 1.“杯酚”分离C60和C70：杯酚与C60通过 相结合，通过 匹配实现 识别。向C60和C70的混合物中加入一种 适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解 “杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入 ，溶解 而将不溶解的 释放出来并 。 如：分离C60和C70 2.冠醚识别碱金属离子：冠醚是 的分子，有 的空穴，能与 ，尤其是 络合，并随 的大小不同而与不同的 络合，利用此性质可以识别 。冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 3.细胞和细胞器的双分子膜：细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是 基团而尾基是 基团。头基为 基团，头部会朝向 一侧，从而实现自组装。 4.DNA分子：核酸的双螺旋结构是靠 来保持的。 实践应用 1．冠醚能与阳离子(尤其是与碱金属离子)作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。18-冠-6与钾离子作用(如图1)但不与锂离子或钠离子作用，图2是由四种原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成的超分子(实线代表共价键，其他重复的W、X未标注)，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。下列说法中错误的是 A．X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物 B．Z与Y可组成不止一种离子化合物 C．18-冠-6与作用而不与或作用，说明超分子有“分子识别”的特性 D．冠醚与碱金属离子作用与其可做相转移催化剂的原理有关 2．某冠醚分子b可识别。合成氟苯甲烷的原理如下： 下列说法不正确的是 A．a发生了取代反应 B．与冠醚通过离子键形成超分子 C．b可增加在有机溶剂中的溶解度 D．b的核磁共振氢谱有一组峰 3．杯芳烃的空腔大小由苯环的数量控制，通过在上缘和下缘引入基团，可改变其溶解度和选择性。SC[6]A修饰的银纳米粒与血根碱(SGR)形成的络合过程示意图如图，产物具有良好的抗菌、抗肿瘤、抗氧化和抗炎活性。下列说法正确的是 A．杯[n]芳烃中大键与被装载分子通过共价键形成超分子 B．SC[6]A是杯[6]芳烃上缘引入磺酸基后形成的，可以减弱水溶性 C．超分子有着广泛的应用，其特性是“分子识别”和“自组装” D．SGR能被SC[6]A装载，也一定能被SC[4]A装载 考点一 超分子的概念、特征 【例1】杯酚()能够分离提纯C60和C70，其结构和提纯原理如下图所示。下列说法错误的是 A．杯酚与C60分子之间通过氢键形成超分子 B．“操作1”和“操作2”均为过滤 C．杯酚属于极性分子，可溶于氯仿，且能循环使用 D．该流程体现了超分子具有“分子识别”的特征 概念辨析 1.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。 2.超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 3.超分子内部分子之间通过非共价键结合，主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。 【变式1-1】下列针对物质结构或性质的说法中不正确的是 A．可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成范德华力，水分子之间则以氢键相连 B．18-冠-6可与结合，体现了超分子“分子识别”的特征 C．离子液体含有体积很大的阴、阳离子，因此具有更高的熔、沸点 D．上图是由硅氧四面体组成的一种无限长单链结构的硅酸根，其化学式为 【变式1-2】冠醚分子可识别Li+，实现卤水中Li+的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ增加了Li+在有机溶剂中的溶解度 B．Z属于超分子，过程Ⅱ体现了超分子“分子识别”的特征 C．R中Li+与Z通过离子键相结合 D．1 molX与足量的浓溴水反应，最多消耗3 molBr2 考点二 超分子应用 【例2】下列有关物质结构和性质的说法正确的是 A．利用“杯酚”可分离和时，分子间通过氢键结合成超分子 B．晶体中有阴离子，必有阳离子，则晶体中有阳离子，也必有阴离子 C．元素周期系和元素周期表都不只有一个，都是多种多样的 D．X射线衍射可以获得分子结构中键长、键角等分子结构信息 易错提醒 （1）在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。 （2）超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等）的发展密切相连，而且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 【变式2-1】下列说法正确的是 ①在同一能级上运动的电子，其能量可能不同 ②元素周期表的每一个区都有金属元素，前四周期元素的基态原子中只有有4个未成对电子 ③、、、、是由极性共价键构成的非极性分子 ④液晶具有各向异性，可以用于制备液晶显示器；液晶用于显示器，施加电场可使液晶的长轴取向发生改变 ⑤、中心原子的杂化方式均为杂化，空间结构分别为三角锥形和平面三角形 ⑥中共价键的个数为 ⑦、、、均满足最外层8电子稳定结构，分子空间结构与其稳定性无关 ⑧冠醚12-冠-4能够与形成超分子，而不能与形成超分子，是由于离子半径大小与冠醚的空腔匹配有关 A．①③④⑥ B．①③⑤⑦ C．②④⑥⑧ D．②⑤⑦⑧ 【变式2-2】物质的结构决定物质的性质。下列有关物质结构与性质的说法正确的是 A．分子晶体中一定存在共价键，可能存在范德华力 B．冠醚（18-冠-6）的空穴与尺寸适配，两者能通过离子键形成超分子 C．分子间存在氢键，而分子间不存在，所以比稳定 D．易溶于苯，难溶于，都可用“相似相溶”原理解释 基础达标 1．（24-25高二下·河北保定·期末）物质的结构决定物质的性质。下列有关物质结构与性质的说法正确的是 A．易溶于苯，难溶于，都可用“相似相溶”原理解释 B．与化学键类型相同，晶体类型也相同 C．分子间存在氢键，而分子间不存在，所以比稳定 D．冠醚(18-冠-6)的空穴与尺寸适配，两者能通过离子键形成超分子 2．（24-25高二下·四川雅安·期末）化学与生活息息相关，下列有关说法错误的是 A．油脂经过氢化得到的人造脂肪中会含有反式脂肪酸 B．桑蚕丝的主要成分是蛋白质 C．冠醚识别碱金属离子是利用了超分子的重要特征——分子识别 D．淀粉和纤维素都属于多糖，且互为同分异构体 3．（24-25高二下·江西吉安·期末）KF不溶于乙腈(CH3CN)溶液，但在冠醚的乙腈溶液中，可溶解并释放出F，最终生成有机氟化物。下面是一个反应的实例： 下列说法错误的是 A．物质I可在氢氧化钠水溶液中生成苯甲醇 B．18-冠-6分子式为C12H24O6 C．KF是离子化合物，故不溶于极性弱的有机溶剂 D．物质Ⅱ为K+与18-冠-6形成的超分子，其形成作用力主要存在于K+与C原子之间 4．（24-25高二下·河北衡水·期中）实验不仅是化学学习的重要内容，更是我们认识世界、改造世界的有力工具。某化学社团进行实验探究，下列实验能达到实验目的的是 A．利用甲装置，可以用于分离二氯甲烷(沸点40℃)和四氯化碳(沸点77 ℃) B．利用乙装置，除去乙炔中的硫化氢杂质 C．利用丙装置，用((杯酚)识别C60和C70，操作①②为过滤，操作③为蒸馏 D．利用丁装置，证明苯与液溴反应产生HBr 5．（2025·辽宁·模拟预测）下列实验方法选择错误的是 选项 实验目的 方法 A 分离和 选用空腔大小适配的“杯酚” B 探定青铜器的微观晶体结构 X射线衍射法 C 鉴定元素 原子光谱 D 确定有机物的实验式 质谱法 A．A B．B C．C D．D 6．（24-25高二下·贵州铜仁·阶段练习）杯酚（）能够分离提纯与，其结构和提纯原理如下图所示。下列说法错误的是 A．操作1用到的主要玻璃仪器有普通漏斗、烧杯、玻璃棒 B．杯酚晶体属于分子晶体 C．杯酚可溶于氯仿循环使用 D．杯酚与分子之间靠共价键结合形成超分子 7．（24-25高二·全国·随堂练习）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．超分子就是高分子化合物 C．超分子具有分子识别特性 D．超分子具有自组装特性 8．（23-24高二下·山西长治·期末）化合物是一种新型超分子晶体材料。可以为溶剂，由、(18-冠-6)、反应制得(已知：超分子的自组装是分子与分子在一定条件下，依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程)。结构如图所示： 下列说法错误的是 A．组成M的元素位于元素周期表的s区和p区 B．M中阳离子通过形成氢键体现了超分子的自组装 C．超分子是分子聚集体，不包括离子 D．(18-冠-6)具有分子识别功能 9．（24-25高三上·河北石家庄·阶段练习）物质的结构决定性质，下列实例与解释不相符的是       超分子 选项 实例 解释 A 沸点：H2O>HF 氢键具有方向性和饱和性 B BF3与NH3形成配合物H3N·BF3 BF3中的B有空轨道，可接受NH3中N的孤电子对 C 酸性：CCl3COOH>CHCl2COOH Cl3C-的极性大于Cl2CH-的极性，导致CCl3COOH中羟基的极性更大 D 超分子冠醚(18-冠-6)如图所示，其空穴适配K+ 两者之间能形应离子键 A．A B．B C．C D．D 10．（24-25高三上·上海·阶段练习）下列有关超分子的说法正确的是 A．超分子是像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．超分子是由两种或两种以上的物质通过非共价相互作用形成的分子聚集体 综合应用 11．（24-25高二下·河南·期末）环六糊精(D-吡喃的葡萄糖缩合物)具有空腔结构，腔内极性较小，腔外极性较大，可包含某些分子形成超分子。图1、2、3分别表示环六糊精结构、超分子示意图及相关应用。下列说法错误的是 A．环六糊精可以和水分子形成分子间氢键 B．由图可知对氯苯甲醚较邻氯苯甲醚更易被环六糊精包合形成超分子 C．由题目信息可知，分离环六糊精和氯代苯甲醚通常采用蒸馏法 D．通过图2、图3可知对氯苯甲醚与环六糊精形成的超分子甲氧基、氯原子均暴露在反应环境中 12．（24-25高二下·黑龙江·阶段练习）结构决定物质性质是研究化学的重要方法，下列对结构与性质的描述不正确的是 A．①属于超分子的一种，冠醚空腔的直径大小不同，可用于识别特定的碱金属离子 B．②中在纯金属中加入其它元素，使原子层之间的相对滑动变得困难导致合金的延展性变差 C．③中烷基磺酸根离子在水中会形成亲水基向内疏水基向外的胶束，而用作表面活性剂 D．④中石墨晶体是层状结构，每个碳原子配位数为3，属于混合晶体，熔沸点高 13．（24-25高二下·辽宁朝阳·期中）下列关于超分子的说法错误的是 A．属于超分子，超分子定义中的分子包括离子 B．超分子有的是有限的，有的是无限伸展的 C．与“杯酚”可通过分子间作用力形成超分子 D．超分子具有“分子识别”“自组装”两大重要特征 14．（24-25高二下·四川绵阳·期中）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。下列说法不正确的是 A．C60、C70属于同素异形体 B．杯酚分子存在大π键 C．C70分子比C60分子大 D．杯酚与C60通过氢键形成超分子 15．（24-25高二下·黑龙江牡丹江·期中）下列说法正确的是 A．分子晶体中一定存在共价键 B．冠醚可以用来识别碱金属离子 C．向配合物溶液中加入足量的溶液，所有均被完全沉淀 D．I-I键是非极性键，C-Cl键是极性键，根据相似相溶原理，碘在中溶解度不大 16．（24-25高二下·山东·阶段练习）下列关于物质结构与性质的实例与解释不符的是 选项 实例 解释 A 某冠醚与Li+能形成超分子，与K+则不能 Li+与K+的离子半径不同 B 沸点：正戊烷（36.1℃）高于新戊烷（9.5℃） 正戊烷分子间作用力更大 C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位，而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大 D 稳定性：聚四氟乙烯大于聚乙烯 键长：C-F键键长大于C-H键键长 A．A B．B C．C D．D 拓展培优 17．（24-25高二下·山东泰安·期末）向甲苯和的混合溶液中加入18-冠-6醚晶体，和迁移过程示意图如图所示。下列说法错误的是 A．进入甲苯层是因为静电作用 B．使用18-冠-6醚与形成超分子体现了冠醚的选择性 C．18-冠-6醚晶体能溶于水主要取决于结构中的多个O原子 D．18-冠-6醚与形成的超分子中存在配位键 18．（24-25高二下·甘肃天水·期末）我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子R(结构简式如图a所示)，该分子和客体分子可形成主客体包合物，如图b所示，被固定在空腔内部。下列说法错误的是 A．的空间结构为四面体 B．R能与碳酸钠溶液反应 C．主客体分子之间可能通过非共价键形成超分子 D．中元素电负性最小的是H 19．（24-25高二下·上海·期中）尿素[]是一种优秀氮肥。 (1)尿素分子内存在的化学键有 。 A．非极性键    　　　B．离子键        　　C．氢键    　　　D．极性键 其中键和键数目之比为 。 (2)尿素[]可与正烷烃形成超分子，如图所示。下列说法不正确的是_______。 A．尿素分子中各元素的电负性：O>N>C>H B．尿素分子和正烷烃分子间通过共价键形成超分子 C．尿素分子通过氢键形成六角形通道结构 D．图中反映出超分子“分子识别”的特性 20．（24-25高二·全国·假期作业）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Mo将2个C60分子，2个p­甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。 (1)Mo处于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，它的基态原子的价层电子排布是 ；核外未成对电子数是 。 (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)该超分子中配体CO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)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因 。 (5)C60与C70互为同素异形体，分离混合物的实验操作是 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $