3.3 液晶、纳米材料与超分子（分层作业）化学鲁科版选择性必修2

第三节 液晶、纳米材料与超分子 课时1 液晶、纳米材料与超分子 分层作业 1．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 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.①②③④⑤ B.②③④ C.②③④⑤ D.①②③④ 3．（24-25高二下·广东广州·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．杯酚是超分子 B．杯酚分子中存在大键 C．杯酚与C60有分子间作用力 D．C60与金刚石晶体类型不同 4．（2025·河南·模拟预测）偶氮大环在光照下会发生顺反异构，可用作光开关，其相互转化如图所示。当偶氮大环呈反式结构时，光开关处于关闭态，不能键合碱金属离子；呈顺式结构时，偶氮参与配位，碱金属离子被键合到穴中。 下列说法错误的是 A．第一电离能： B．偶氮大环中所有碳、氮原子均采用杂化 C．该偶氮大环处于状态a时，不能键合碱金属离子 D．该偶氮大环键合碱金属离子的过程体现了分子识别的特征 5．（24-25高二下·湖南益阳·期末）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 6．（25-26高三上·福建三明·月考）环糊精是一类环状低聚糖，在环保、农药、食品领域具有良好的发展前景。环糊精的结构如图所示，下列说法正确的是 A．该物质可利用其空腔识别一定大小的油性分子 B．结构中圈出的六元环为平面六边形结构 C．该物质中不存在手性碳原子 D．该物质难溶于水 7．（25-26高三上·黑龙江·期中）瓜环是继冠醚、环糊精、杯芳烃之后的新一代有机大环主体分子，由2n个亚甲基桥联n个苷脲单体(n=5，6，7，8……)构成的笼状化合物，具有分子识别功能。具体合成路线和不同大小形状的瓜环形状结构如图所示。 下列说法错误的是 A．不同瓜环识别的分子或金属离子不同 B．瓜环与识别的分子间一般不形成化学键 C．缩合形成瓜环时还伴随水分子生成 D．瓜环都属于有机高分子 8．（2025·浙江台州·一模）下列实验操作与方法，说法正确的是 A．直接用过滤来提取蛋白质溶液中的蛋白质 B．用18-冠-6增大在甲苯中的溶解度 C．用萃取碘化钾溶液中的碘离子 D．常用冷却结晶的方法提取氯化钠溶液中的氯化钠 9．（25-26高三上·湖南邵阳·期中）结构决定性质，性质决定用途。对下列事实的解释错误的是 选项 事实 解释 A 可用CS2除去试管内残余的S CS2是非极性分子，可以溶解硫 B 酸性：CF3COOH 强于CH3COOH -CF3为吸电子基团，-CH3为推电子基团，导致羧基中的羟基极性不同 C 冠醚能加快 KMnO4与环己烯的反应速率 冠醚通过与K+结合将带入有机相，使反应物充分接触，加快氧化速率 D 水的沸点比硫化氢的高 氧原子的半径比硫原子的小，H-O键长比H-S键长短 A．A B．B C．C D．D 10．（25-26高三上·上海·期中）磷脂在特定溶剂中可自组装形成双分子层结构的封闭囊泡结构，称为脂质体(如图所示)，可用于包封药物，在人体内起到缓释作用。 关于图示脂质体说法正确的是 A．属于高分子化合物 B．属于超分子体系 C．可能在有机溶剂中形成 D．包封的是非水溶性药物 11．（25-26高三上·上海·阶段练习）碳族元素凭借独特的原子结构，跨越了金属与非金属的界限。高性能芯片的基石单晶硅，驱动着智能时代的高速运转：碳化钙是重要的工业原料：球碳分子为新型材料研发打开全新的思路。 (1)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是______。 A．金刚石(C) B．单晶硅(Si) C．金刚砂(SiC) D．氮化硼(BN，立方相) (2)俗称电石，该化合物中存在的化学键类型为______。(不定项)。 A．离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键 D．配位键 (3)锡的卤化物熔点数据如下表： 物质 熔点/C 442 29 143 比其余三物质熔点都高的原因是： 。 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)分离和的过程如图所示。 (4)杯酚、和均属于 (填晶体类型)，其熔点从大到小排序为 。 (5)从、的混合物中纯化的过程如图，其中和杯酚之间通过______形成超分子。 A．金属键 B．范德华力 C．氢键 D．离子键 (6)是一种球碳分子，晶胞结构如图所示。 每个分子周围与它最近且等距离的分子有 个。已知该晶胞参数为，则晶体密度为 (写出含和的表达式，表示阿伏加德罗常数)。 12．（25-26高三上·上海·阶段练习）西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心，成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输，如下图所示。已知：图中有机物称为冠醚，含C、H、O三种元素。 (1)冠醚中所含元素的电负性由小到大的顺序是 。 (2)检验冠醚中存在键可以______。 A．原子光谱 B．核磁共振波谱 C．射线衍射分析 D．红外吸收光谱 几种冠醚与识别的碱金属离子的有关数据如下表所示： 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子直径/pm 12-冠醚-4 120~150 15-冠醚-5 170~220 18-冠醚-6 260~320 340~430 (3)运输、的冠醚名称是 。冠酸与碱金属离子之间存在微弱的配位键，配位原子是 (填元素符号)。 (4)18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是 。 (5)碱金属单质、、、、不具有______。 A．较强的还原性 B．高熔点 C．导电性 D．导热性 (6)基态原子的价电子轨道表示式为 ，含钾元素的物质在灼烧时火焰呈 色，焰色反应属于 。 A．原子吸收光谱        B．原子发射光谱 1．（2025·浙江·一模）2025年诺贝尔化学奖授予Susumu Kitagawa、Richard Robson和Omar M。 Yaghi，以表彰他们在金属有机框架(MOF又名多孔配位聚合物)材料的发展方面所作出的贡献。现有金属有机框架MOF-5由和对苯二甲酸根构成，形成规整的三维立方孔道结构(见下图)。 下列关于金属有机框架的说法不正确的是 A．MOF-5其骨架结构中存在配位键 B．MOF-5中对苯二甲酸根中的碳原子均采取杂化 C．MOF-5和冠醚一样，属于超分子 D．金属有机框架(MOF)在储氢及环境净化等领域是极具发展潜力的关键材料 2．（2025·辽宁·二模）多环氮杂冠醚是在氮原子间以醚链桥联，和冠醚一样均可适配不同大小的离子(如下图)。二环氮杂冠醚在水溶液中对碱金属离子的稳定性(以lgK衡量，其值越大，稳定性越强)如下表所示。与尺寸大小非常接近，但只能利用三环氮杂冠醚识别。下列说法正确的是 碱金属离子 lgK 3.8 5.4 4.3 A．(a)分子中碳原子和氧原子杂化方式均为且所有非氢原子共平面。 B．(a)和(b)分子的核磁共振氢谱的谱图相同 C．(b)分子与形成的超分子相对更稳定 D．(c)分子中四个N原子构筑的空间有利于与形成氢键 3．（25-26高三上·河北邯郸·月考）物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配正确的是 选项 性质差异 结构因素 A 石墨与金刚石硬度差别大 石墨中碳碳键键能小于金刚石中碳碳键能 B 冠醚12-冠-4能够与形成超分子，而不能与形成超分子 离子半径大小与冠醚的空腔匹配关系 C 熔点： < 晶体类型差异 D 键角： 电负性差异 A．A B．B C．C D．D 4．碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是 (　　) A.碳纳米管属于胶体 B.石墨烯属于有机化合物 C.C60与金刚石互为同素异形体 D.均具有相同的熔点 5．（2025·陕西西安·模拟预测）下列对结构与性质的描述错误的是 A．①中人体细胞器的双分子膜，外侧是极性基团，内侧是非极性基团 B．②中由于水分子之间存在氢键，冰晶体空间利用率不高，其密度比液态水的小 C．③中石墨晶体是层状结构，由于层与层之间是范德华力，熔沸点比金刚石低 D．④中冠醚是皇冠状的分子，冠醚空腔的直径大小不同，可用于识别特定的离子 6．（25-26高三上·天津·月考）超分子冠的合成过程如图所示。下列说法不正确的是 A．水中溶解性：化合物Ⅰ>化合物Ⅱ B．18-冠-6也可以与、形成稳定的超分子 C．超分子可以是分子，也可以是离子 D．冠中与O原子之间有静电相互作用 7．（25-26高三上·湖北武汉·月考）向DMPE中加入适量缓冲液，振荡后静置24小时，可制得盘状双层胶束的液体，每个胶束的直径约60nm，厚度约4nm，由1000个DMPE构成。DMPE和胶束结构如下图所示。已知：DMPE结合H+后可看成二元弱酸H2A+，其pKa1=1.0，pKa2=9.0。 下列说法正确的是 A．用激光笔照射含该胶束的液体没有丁达尔效应 B．若该液体的pH=7时，该胶束所带的电荷约为1e- C．形成该胶束过程体现了超分子分子识别的特征 D．该液体pH从7变大，胶束会由扁平向球形转变 8．（25-26高三上·上海·期中）2025年的诺贝尔化学奖授予开发“金属有机框架”(MOF)的三位杰出化学家，这种三维材料能如同“分子积木”一般选择零件，在材料中容纳各种不同分子，具有广阔的应用前景。 Ⅰ．用金属有机框架(MOF)构筑双铁催化剂，主要流程如下： 其中：代表价的铁元素，代表价的铁元素。 ⑴．写出基态Fe原子的价层电子排布式 。 ⑵．与的式量相差较大，但二者的沸点却极为接近，原因有： ⅰ．的极性强于；ⅱ． 。 ⑶．根据图中结构，的配位数是 。 Ⅱ．MOF-5晶体的低温储氢性能非常优异，其结构如下图所示。 对苯二甲酸(BDC)作为有机配体，与无机基团连接。 ⑷．中O原子的杂化轨道类型为 。 ⑸．下列也可以作为有机配体与连接形成三维多孔骨架的是___________。(不定项) A． B． C． D． MOF-5晶体属于立方晶系，如图所示，其晶胞由8个结构相似的重复单元构成。 ⑹．每个重复单元中的个数为 。 ⑺．已知与的摩尔质量分别为和，阿伏加德罗常数为。MOF-5晶体的密度为 。() Ⅲ．工业上可采用MOF中的SIFSIX-3-Cu材料选择性吸附，如图所示。 ⑻．该材料能吸附而不能吸附CO可能的原因是 。 ⑼．将MOF材料与ZnO复合可制备荧光材料ZnO-MOF，ZnO溶于氨水生成，中共有 mol的键，也可溶于氨水生成，写出该反应的离子方程式： 。 ⑽．掺杂ZnO的MOF还可以电催化还原，装置原理如图所示。电极b的电极反应式为 ，电极a上生成时，理论上可还原标准状况下 。 1．（2025·甘肃·高考真题）我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a)，该分子和客体分子可形成主客体包合物：被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是 A．主体分子存在分子内氢键 B．主客体分子之间存在共价键 C．磺酸基中的S—O键能比小 D．和中N均采用杂化 2．（2025·江苏·高考真题）在溶有15-冠()的有机溶剂中，苄氯()与发生反应： 下列说法正确的是 A．苄氯是非极性分子 B．电负性： C．离子半径： D．X中15-冠与间存在离子键 3．（2024·湖北·高考真题）科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是 芳烃 芘 并四苯 蒄 结构 结合常数 385 3764 176000 A．芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子 B．并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同 C．从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘 D．芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 液晶、纳米材料与超分子 课时1 液晶、纳米材料与超分子 分层作业 1．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 【详解】A．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．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．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．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。 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.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。 3．（24-25高二下·广东广州·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．杯酚是超分子 B．杯酚分子中存在大键 C．杯酚与C60有分子间作用力 D．C60与金刚石晶体类型不同 【答案】A 【详解】A．超分子是由分子通过非共价键形成的聚集体，杯酚是具有空腔的单个分子，并非超分子，A项错误； B．杯酚分子中含有多个苯环，每个苯环存在大π键，B项正确； C．杯酚与C60通过空腔适配结合，这种结合力为分子间作用力，C项正确； D．C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，晶体类型不同，D项正确； 答案选A。 4．（2025·河南·模拟预测）偶氮大环在光照下会发生顺反异构，可用作光开关，其相互转化如图所示。当偶氮大环呈反式结构时，光开关处于关闭态，不能键合碱金属离子；呈顺式结构时，偶氮参与配位，碱金属离子被键合到穴中。 下列说法错误的是 A．第一电离能： B．偶氮大环中所有碳、氮原子均采用杂化 C．该偶氮大环处于状态a时，不能键合碱金属离子 D．该偶氮大环键合碱金属离子的过程体现了分子识别的特征 【答案】B 【详解】A．同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但ⅤA族因p轨道半满稳定，第一电离能大于ⅥA族。C、N、O位于第二周期，第一电离能顺序为C)＜O)＜N，A正确； B．偶氮大环中，苯环及偶氮基（-N=N-）的C、N原子为sp2杂化，但大环中连接醚键的饱和碳（如-CH2-）形成4个σ键，为sp3杂化，B错误； C．状态a中偶氮基（-N=N-）两侧苯环位于双键异侧，为反式结构，题干明确反式时不能键合碱金属离子，C正确； D．分子识别指分子通过非共价键特异性结合，该大环顺式时选择性键合碱金属离子，体现分子识别特征，D正确； 故选B。 5．（24-25高二下·湖南益阳·期末）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 【详解】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。 6．（25-26高三上·福建三明·月考）环糊精是一类环状低聚糖，在环保、农药、食品领域具有良好的发展前景。环糊精的结构如图所示，下列说法正确的是 A．该物质可利用其空腔识别一定大小的油性分子 B．结构中圈出的六元环为平面六边形结构 C．该物质中不存在手性碳原子 D．该物质难溶于水 【答案】A 【详解】A．环糊精为环状低聚糖，分子内部具有疏水空腔，外部因含多个羟基（）而亲水，油性分子（疏水）可进入其空腔，且空腔大小固定，能识别一定大小的油性分子，A正确； B．结构中圈出的六元环为葡萄糖单元的吡喃环，吡喃环为椅式构象（非平面结构），平面六边形结构张力较大，不稳定，B错误； C．组成环糊精的葡萄糖单元中，连有羟基的碳原子均为手性碳原子，该物质存在手性碳原子，C错误； D．环糊精分子中含大量羟基（），羟基可与水分子形成氢键，因此易溶于水，D错误； 故答案选A。 7．（25-26高三上·黑龙江·期中）瓜环是继冠醚、环糊精、杯芳烃之后的新一代有机大环主体分子，由2n个亚甲基桥联n个苷脲单体(n=5，6，7，8……)构成的笼状化合物，具有分子识别功能。具体合成路线和不同大小形状的瓜环形状结构如图所示。 下列说法错误的是 A．不同瓜环识别的分子或金属离子不同 B．瓜环与识别的分子间一般不形成化学键 C．缩合形成瓜环时还伴随水分子生成 D．瓜环都属于有机高分子 【答案】D 【详解】A．不同瓜环的空腔不同，不同空腔尺寸的瓜环可以识别不同分子或金属离子并选择性吸附，故A正确； B．进行分子识别时，通常是通过非化学键方式进行，瓜环与识别的分子间一般不形成化学键，故B正确； C．由图中原子守恒可知，缩合反应生成瓜环的同时还生成水分子，故C正确； D．根据题意可知瓜环的n值可以为5，相对分子质量未达到上万，不属于高分子，故D错误； 故选D。 8．（2025·浙江台州·一模）下列实验操作与方法，说法正确的是 A．直接用过滤来提取蛋白质溶液中的蛋白质 B．用18-冠-6增大在甲苯中的溶解度 C．用萃取碘化钾溶液中的碘离子 D．常用冷却结晶的方法提取氯化钠溶液中的氯化钠 【答案】B 【详解】A．蛋白质溶液属于胶体，胶体粒子能透过滤纸，无法用过滤提取蛋白质，应采用盐析等方法，A不符合题意； B．18-冠-6是一种冠醚，其分子结构中的空穴可与K⁺形成稳定配合物，使离子化合物在非极性溶剂甲苯中的溶解度显著增大，这是超分子的作用，B符合题意； C．碘离子在水溶液中无颜色，不能被萃取；是碘单质能被萃取，C不符合题意； D．氯化钠的溶解度受温度影响较小，应采用蒸发结晶的方法提取，冷却结晶适用于溶解度受温度影响大的物质，D不符合题意； 故选B。 9．（25-26高三上·湖南邵阳·期中）结构决定性质，性质决定用途。对下列事实的解释错误的是 选项 事实 解释 A 可用CS2除去试管内残余的S CS2是非极性分子，可以溶解硫 B 酸性：CF3COOH 强于CH3COOH -CF3为吸电子基团，-CH3为推电子基团，导致羧基中的羟基极性不同 C 冠醚能加快 KMnO4与环己烯的反应速率 冠醚通过与K+结合将带入有机相，使反应物充分接触，加快氧化速率 D 水的沸点比硫化氢的高 氧原子的半径比硫原子的小，H-O键长比H-S键长短 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．CS2是非极性分子，S是非极性分子，根据相似相溶原理，CS2可以溶解硫，A正确； B．-CF3是强吸电子基团，增强羧酸中O-H的极性，使其更易解离；-CH3是推电子基团，减弱羧酸中O-H的极性使得酸性CH3COOH弱于CF3COOH，B正确； C．冠醚通过与K⁺结合，使更易溶于有机相，增加反应物接触，加快反应速率，C正确； D．水分子间存在氢键，H2S分子间只有范德华力，所以沸点：水高于H2S，D错误； 故选D。 10．（25-26高三上·上海·期中）磷脂在特定溶剂中可自组装形成双分子层结构的封闭囊泡结构，称为脂质体(如图所示)，可用于包封药物，在人体内起到缓释作用。 关于图示脂质体说法正确的是 A．属于高分子化合物 B．属于超分子体系 C．可能在有机溶剂中形成 D．包封的是非水溶性药物 【答案】B 【详解】A．脂质体相对分子质量较小，不是高分子化合物，A错误； B．超分子所指的超分子体系是依赖分子间“非共价键”作用(如氢键、范德华力、离子作用等)而形成的有序聚集体。脂质体属于超分子体系，B正确； C．根据相似相溶，其在有机溶剂会溶解，故不会在有机溶剂中形成，C错误； D．磷酸基头围成囊泡，用于包封药物在人体内起到缓释作用，其包封的是水溶性药物，D错误； 故选B。 11．（25-26高三上·上海·阶段练习）碳族元素凭借独特的原子结构，跨越了金属与非金属的界限。高性能芯片的基石单晶硅，驱动着智能时代的高速运转：碳化钙是重要的工业原料：球碳分子为新型材料研发打开全新的思路。 (1)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是______。 A．金刚石(C) B．单晶硅(Si) C．金刚砂(SiC) D．氮化硼(BN，立方相) (2)俗称电石，该化合物中存在的化学键类型为______。(不定项)。 A．离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键 D．配位键 (3)锡的卤化物熔点数据如下表： 物质 熔点/C 442 29 143 比其余三物质熔点都高的原因是： 。 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)分离和的过程如图所示。 (4)杯酚、和均属于 (填晶体类型)，其熔点从大到小排序为 。 (5)从、的混合物中纯化的过程如图，其中和杯酚之间通过______形成超分子。 A．金属键 B．范德华力 C．氢键 D．离子键 (6)是一种球碳分子，晶胞结构如图所示。 每个分子周围与它最近且等距离的分子有 个。已知该晶胞参数为，则晶体密度为 (写出含和的表达式，表示阿伏加德罗常数)。 【答案】(1)B (2)AC (3)SnF4属于离子晶体，离子键是强烈的相互作用，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，分子间作用力弱 (4) 分子晶体 杯酚 (5)B (6) 12 【详解】（1）金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，在这几种晶体中，键长Si－Si＞Si－C＞B－N＞C－C，所以熔点最低的为单晶硅，故选B； （2）电石属于离子化合物，存在离子键，还存在碳碳非极性共价键； （3）根据表中数据可知，的熔点均远高于其余三种物质，属于离子晶体，、、属于分子晶体，分子间作用力弱，所以离子晶体的熔点比分子晶体的高，三种物质的相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，熔点升高。 （4）杯酚属于分子晶体，C60和C70都是由碳原子组成的分子，都是基于分子间的相互作用形成的晶体结构，则杯酚、C60和C70均属于分子晶体，因相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高，则熔点从大到小排序为：杯酚； （5）C60与杯酚通过分子间作用力形成超分子，则杯酚与之间的作用力为分子间作用力（范德华力）； （6）以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近等距离的C60分子位于面心，有12个，所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个；在C60晶胞中C60位于晶胞的顶点和面心，有8×＋6×=4个C60分子，C60摩尔质量是720g/mol，则C60晶体密度为。 12．（25-26高三上·上海·阶段练习）西北工业大学曾华强课题组借用足球烯核心，成功实现了高效且选择性可精准定制的离子跨膜运输，如下图所示。已知：图中有机物称为冠醚，含C、H、O三种元素。 (1)冠醚中所含元素的电负性由小到大的顺序是 。 (2)检验冠醚中存在键可以______。 A．原子光谱 B．核磁共振波谱 C．射线衍射分析 D．红外吸收光谱 几种冠醚与识别的碱金属离子的有关数据如下表所示： 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子直径/pm 12-冠醚-4 120~150 15-冠醚-5 170~220 18-冠醚-6 260~320 340~430 (3)运输、的冠醚名称是 。冠酸与碱金属离子之间存在微弱的配位键，配位原子是 (填元素符号)。 (4)18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是 。 (5)碱金属单质、、、、不具有______。 A．较强的还原性 B．高熔点 C．导电性 D．导热性 (6)基态原子的价电子轨道表示式为 ，含钾元素的物质在灼烧时火焰呈 色，焰色反应属于 。 A．原子吸收光谱        B．原子发射光谱 【答案】(1)H＜C＜O (2)D (3) 21-冠醚-7 O (4)直径太小，直径太大 (5)B (6) 紫 B 【详解】（1）冠醚中含C、H、O三种元素，同周期电负性随原子序数增大而增大，则电负性顺序为：H＜C＜O； （2）题中检测化学键，应选用红外吸收光谱，选D； （3）由上图可得，冠醚由21个环上原子和7个氧原子构成；名称是：21-冠醚-7；氧原子有孤电子对，为配位原子； （4）冠醚根据空腔直径选择不同的离子运输，对于18-冠(醚)-6不能识别和运输和的原因是直径太小，直径太大 （5）题中所给为碱金属元素，其单质的熔点较低； （6） 基态原子的价电子轨道表示式为；含钾元素的物质在灼烧时发生焰色反应，火焰呈紫色；基态原子的电子吸收能量，跃迁到较高能级，电子又从高能级跃迁到低能级，以光的形式释放能量，为发射光谱。 1．（2025·浙江·一模）2025年诺贝尔化学奖授予Susumu Kitagawa、Richard Robson和Omar M。 Yaghi，以表彰他们在金属有机框架(MOF又名多孔配位聚合物)材料的发展方面所作出的贡献。现有金属有机框架MOF-5由和对苯二甲酸根构成，形成规整的三维立方孔道结构(见下图)。 下列关于金属有机框架的说法不正确的是 A．MOF-5其骨架结构中存在配位键 B．MOF-5中对苯二甲酸根中的碳原子均采取杂化 C．MOF-5和冠醚一样，属于超分子 D．金属有机框架(MOF)在储氢及环境净化等领域是极具发展潜力的关键材料 【答案】C 【详解】A．MOF-5是金属有机框架材料，Zn2+（配位离子）与对苯二甲酸根（配体）通过配位键结合形成骨架结构，因此骨架中存在配位键，A正确； B．对苯二甲酸根中苯环上的碳原子均为sp2杂化；羧基为平面结构，碳与氧形成双键，价层电子对为 3，故羧酸根为中的碳原子也为sp2杂化，因此对苯二甲酸根的所有碳原子均采取sp2杂化，B正确； C．超分子是通过分子间作用力，如氢键、范德华力等组装形成的聚集体；而 MOF-5是通过配位键，共价键的一种，连接金属离子与配体形成的配合物，并非超分子，C错误； D．MOF 具有规则的多孔结构，可利用孔隙实现氢的储存，同时能吸附环境中的污染物，因此在储氢、环境净化等领域具有应用潜力，D正确； 故选C。 2．（2025·辽宁·二模）多环氮杂冠醚是在氮原子间以醚链桥联，和冠醚一样均可适配不同大小的离子(如下图)。二环氮杂冠醚在水溶液中对碱金属离子的稳定性(以lgK衡量，其值越大，稳定性越强)如下表所示。与尺寸大小非常接近，但只能利用三环氮杂冠醚识别。下列说法正确的是 碱金属离子 lgK 3.8 5.4 4.3 A．(a)分子中碳原子和氧原子杂化方式均为且所有非氢原子共平面。 B．(a)和(b)分子的核磁共振氢谱的谱图相同 C．(b)分子与形成的超分子相对更稳定 D．(c)分子中四个N原子构筑的空间有利于与形成氢键 【答案】D 【详解】A．(a)为18-冠-6，分子中C、O原子均为sp3杂化（C形成4个σ键且无孤对电子，O形成2个σ键且有2对孤对电子，C和O的价层电子对数均为4），18元环为非平面结构，所有非氢原子不可能共平面，A错误； B．(a)18-冠-6结构高度对称，所有亚甲基氢(-CH2-)环境相同，核磁共振氢谱只有1组峰；(b)二环氮杂冠醚含N原子，N与O电负性不同，导致其相邻氢原子所处的化学环境不同，氢谱峰的组数不为1，B错误； C．二环氮杂冠醚(b)与碱金属离子的稳定性以lgK衡量，其值越大，稳定性越强，Na+的lgK=3.8，而K+的lgK=5.4，(b)分子与K⁺形成的超分子更稳定，C错误； D．与尺寸大小非常接近，但只能利用三环氮杂冠醚识别，说明需要的空腔更大，则说明三环氮杂冠醚(c)中四个N原子构筑的空间有利于与形成N-H···N氢键，D正确； 故选D。 3．（25-26高三上·河北邯郸·月考）物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配正确的是 选项 性质差异 结构因素 A 石墨与金刚石硬度差别大 石墨中碳碳键键能小于金刚石中碳碳键能 B 冠醚12-冠-4能够与形成超分子，而不能与形成超分子 离子半径大小与冠醚的空腔匹配关系 C 熔点： < 晶体类型差异 D 键角： 电负性差异 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．石墨属于平面层状结构，虽然石墨中碳碳键键能大于金刚石中碳碳键能，但石墨与金刚石硬度差别大的根本原因是：石墨层与层之间是范德华力，硬度小，而金刚石是通过共价键结合成的正四面体空间网状结构，硬度大，A错误； B．冠醚12-冠-4能够与形成超分子，是因为半径小与冠醚的空腔匹配，半径大，与该冠醚的空腔不匹配，故不能与之形成超分子，B正确； C．和都属于离子晶体，但前者阳离子半径比半径大，则晶格能前者小于后者，所以熔点：低于， C错误； D．氨气和水分子的中心原子均为sp3杂化，氨气中心原子原子上有一对孤电子对，水中心原子原子上有两对孤电子对，孤对电子对孤对电子的排斥力大于孤对电子与成键电子排斥力，故键角，与电负性无关，D错误； 故答案选B。 4．碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是 (　　) A.碳纳米管属于胶体 B.石墨烯属于有机化合物 C.C60与金刚石互为同素异形体 D.均具有相同的熔点 【答案】C 【解析】碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻合，需要分散到分散剂中才能形成胶体，A错误；石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构构成的单质，不属于有机化合物，B错误；C60与金刚石同属于碳的单质，互为同素异形体，C正确；不同的新型碳材料因结构不同应具有不同的熔点，D错误。 5．（2025·陕西西安·模拟预测）下列对结构与性质的描述错误的是 A．①中人体细胞器的双分子膜，外侧是极性基团，内侧是非极性基团 B．②中由于水分子之间存在氢键，冰晶体空间利用率不高，其密度比液态水的小 C．③中石墨晶体是层状结构，由于层与层之间是范德华力，熔沸点比金刚石低 D．④中冠醚是皇冠状的分子，冠醚空腔的直径大小不同，可用于识别特定的离子 【答案】C 【详解】A．①为磷脂双分子膜，磷脂分子极性头部（亲水）朝外，非极性尾部（疏水）朝内，外侧是极性基团，内侧是非极性基团，A正确； B．②冰中水分子通过氢键形成四面体结构，分子间空隙大，空间利用率低，而液态水分子排列更紧密，故冰密度小于液态水，B正确； C．③石墨层内C-C键键长（142 pm）短于金刚石（154 pm），键能更大，石墨熔化需破坏强共价键，其熔沸点高于金刚石，描述错误，C错误； D．④冠醚（如18-冠-6）空腔直径特定，可与匹配半径的离子（如K⁺）形成配合物，用于识别特定离子，D正确； 故选C。 6．（25-26高三上·天津·月考）超分子冠的合成过程如图所示。下列说法不正确的是 A．水中溶解性：化合物Ⅰ>化合物Ⅱ B．18-冠-6也可以与、形成稳定的超分子 C．超分子可以是分子，也可以是离子 D．冠中与O原子之间有静电相互作用 【答案】B 【详解】A．化合物I中存在羟基，在水溶液中能形成氢键，增大其在水中的溶解度，因此水中溶解性：化合物I＞化合物II，A正确； B．18 -冠 -6 能 与K+形成稳定的超分子，但 Na+、Rb+的直径不在18- 冠- 6 空腔直径范围内，因此18-冠-6不可以与Na+、Rb+形成稳定的超分子，B错误； C．超分子是由多个分子/离子经非共价键作用所形成的聚集体，可以是分子，也可以是离子，C正确； D．K⁺@18-冠-6 内 K⁺ 与冠醚中 O 原子之间主要通过离子–偶极（静电）作用结合，D正确； 故选B。 7．（25-26高三上·湖北武汉·月考）向DMPE中加入适量缓冲液，振荡后静置24小时，可制得盘状双层胶束的液体，每个胶束的直径约60nm，厚度约4nm，由1000个DMPE构成。DMPE和胶束结构如下图所示。已知：DMPE结合H+后可看成二元弱酸H2A+，其pKa1=1.0，pKa2=9.0。 下列说法正确的是 A．用激光笔照射含该胶束的液体没有丁达尔效应 B．若该液体的pH=7时，该胶束所带的电荷约为1e- C．形成该胶束过程体现了超分子分子识别的特征 D．该液体pH从7变大，胶束会由扁平向球形转变 【答案】D 【详解】A．该胶束的液体为胶体，用激光笔照射含该胶束的液体有丁达尔效应，A错误； B．若该液体的pH=7时，其所带电荷计算过程为，，则每个盘状双层胶束所带电荷为1000×(9.9×10-3-9.9×10-7)=9.9e-≈10e-，B错误； C．形成该胶束过程体现了分子自组装的超分子特征，C错误； D．随pH从7变大，携带电荷增加，胶束表面单位面积电荷增加，胶束头部与头部斥力增大，头部距离变大，尾部距离变小，向球形转变，D正确。 故答案选D。 8．（25-26高三上·上海·期中）2025年的诺贝尔化学奖授予开发“金属有机框架”(MOF)的三位杰出化学家，这种三维材料能如同“分子积木”一般选择零件，在材料中容纳各种不同分子，具有广阔的应用前景。 Ⅰ．用金属有机框架(MOF)构筑双铁催化剂，主要流程如下： 其中：代表价的铁元素，代表价的铁元素。 ⑴．写出基态Fe原子的价层电子排布式 。 ⑵．与的式量相差较大，但二者的沸点却极为接近，原因有： ⅰ．的极性强于；ⅱ． 。 ⑶．根据图中结构，的配位数是 。 Ⅱ．MOF-5晶体的低温储氢性能非常优异，其结构如下图所示。 对苯二甲酸(BDC)作为有机配体，与无机基团连接。 ⑷．中O原子的杂化轨道类型为 。 ⑸．下列也可以作为有机配体与连接形成三维多孔骨架的是___________。(不定项) A． B． C． D． MOF-5晶体属于立方晶系，如图所示，其晶胞由8个结构相似的重复单元构成。 ⑹．每个重复单元中的个数为 。 ⑺．已知与的摩尔质量分别为和，阿伏加德罗常数为。MOF-5晶体的密度为 。() Ⅲ．工业上可采用MOF中的SIFSIX-3-Cu材料选择性吸附，如图所示。 ⑻．该材料能吸附而不能吸附CO可能的原因是 。 ⑼．将MOF材料与ZnO复合可制备荧光材料ZnO-MOF，ZnO溶于氨水生成，中共有 mol的键，也可溶于氨水生成，写出该反应的离子方程式： 。 ⑽．掺杂ZnO的MOF还可以电催化还原，装置原理如图所示。电极b的电极反应式为 ，电极a上生成时，理论上可还原标准状况下 。 【答案】 ⑴． （2）．分子间存在氢键，使沸点增大 （3）．4 （4）． （5）．AB （6）．3 （7）． （8）．分子直径与该材料孔径匹配，CO分子直径与该材料孔径不匹配 （9）． 16 （10）． 44.8 【分析】 与的式量相差较大，由于的极性强于，且分子间存在氢键，使沸点增大，使得二者的沸点却极为接近。根据有机配体BDC为对苯二甲酸，含由此可知有两个或两个以上的或可以作为有机配体用于构成金属有机框架。中的配位键和N-H键都为σ键。电极b上是发生反应生成CO，碳的化合价降低，得电子，则电极b为阴极，发生反应：；a电极为阳极，发生反应。 ⑴．基态Fe原子核外26个电子，价层电子排布式为，故答案为：； （2）． 与的式量相差较大，由于的极性强于，且分子间存在氢键，使沸点增大，使得二者的沸点却极为接近，故答案为：分子间存在氢键，使沸点增大； （3）．根据图中结构，可知每个与4个原子成键，故配位数为4，故答案为：4； （4）．从图中可知中O原子与4个形成四面体结构，所以O原子采取sp3杂化，O原子杂化轨道类型为sp3，故答案为：sp3； （5）．根据有机配体BDC为对苯二甲酸，含由此可知有两个或两个以上的或可以作为有机配体用于构成金属有机框架。 A．含有3个，可以作为有机配体用于构成金属有机框架，A正确； B．含有2个，可以作为有机配体用于构成金属有机框架，B正确； C．含有1个，不可以作为有机配体用于构成金属有机框架，C错误； D．不含或，不可以作为有机配体用于构成金属有机框架，D错误； 故答案为： AB； （6）．每个重复单元中有12个位于棱上，个数为，故答案为：3； （7）．每个重复单元中有12个位于棱上，个数为，每个重复单元中与8个位于顶点，个数为，则MOF-5晶体的密度为，故答案为：； （8）．由图可知，材料的孔径为0.33~0.35 nm，分子的大小为0.338 nm，分子的大小为0.376 nm，所以该材料能吸附而不能吸附可能的原因是材料的孔径与分子的大小匹配，而与分子不匹配，故答案为：分子直径与该材料孔径匹配，分子直径与该材料孔径不匹配； （9）．中的配位键和N-H键都为σ键，则1 mol中含有的σ键的物质的量为；溶解生成的Zn2+，与氨水中NH3形成配位键，生成，促进的溶解，离子方程式是； 故答案为：16；； （10）．电极b上是发生反应生成CO，碳的化合价降低，得电子，则电极b为阴极，发生反应：；a电极为阳极，发生反应；根据得失电子守恒可得关系式，若生成1 mol，则可还原2 mol ，其体积在标准状况下为44.8 L； 故答案为：；44.8。 1．（2025·甘肃·高考真题）我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a)，该分子和客体分子可形成主客体包合物：被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是 A．主体分子存在分子内氢键 B．主客体分子之间存在共价键 C．磺酸基中的S—O键能比小 D．和中N均采用杂化 【答案】B 【详解】A．主体分子内羟基与磺酸基相邻较近，磺酸基中含有羟基的结构，可以形成分子内氢键，A正确； B．主体与客体间通过非共价键形成超分子，B错误； C．已知单键的键能小于双键，则S-O的键能比S=O键能小，C正确； D．N原子价电子数为5，中N有4条键，失去1个电子形成阳离子，无孤对电子，采用sp3杂化，中N有3条键，1对孤对电子，价层电子对数为4，采用sp3杂化，D正确； 故选B。 2．（2025·江苏·高考真题）在溶有15-冠()的有机溶剂中，苄氯()与发生反应： 下列说法正确的是 A．苄氯是非极性分子 B．电负性： C．离子半径： D．X中15-冠与间存在离子键 【答案】C 【详解】A．苄氯分子含有饱和C原子，且饱和碳原子连有三种不同的基团，分子空间结构不对称，故苄氯为极性分子，A错误； B．同主族元素从上到下电负性逐渐减小，故电负性：，B错误； C．电子层结构相同时，离子半径随原子序数增大而减小，故离子半径：，C正确； D．15-冠-5是分子，与阳离子之间不存在离子键，二者通过非共价键形成超分子，D错误； 故选C。 3．（2024·湖北·高考真题）科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是 芳烃 芘 并四苯 蒄 结构 结合常数 385 3764 176000 A．芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子 B．并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同 C．从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘 D．芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合 【答案】B 【详解】A．“分子客车”能装载多种稠环芳香烃，故芳烃与“分子客车”通过分子间作用力形成分子聚集体——超分子，A项正确； B．“分子客车”的长为2.2nm、高为0.7nm，从长的方向观察，有与并四苯分子适配的结构，从高的方向观察则缺少合适结构，故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性，B项错误； C．芘与“分子客车”中中间部分结构大小适配，故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘，C项正确； D．芘、并四苯、蒄中碳原子都采取sp2杂化，π电子数依次为16、18、24，π电子数逐渐增多，与“分子客车”的结合常数逐渐增大，而结合常数越大越稳定，故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合，D项正确； 答案选B。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $