3.3 液晶、纳米材料与超分子 （专项训练）化学鲁科版选择性必修2

专题10 液晶、纳米材料与超分子 题型01 液晶的性质及用途 题型02 纳米材料的结构和种类 题型03 超分子 题型04 冠醚 题型05 不同聚集状态的比较 题型01 液晶的性质及用途 概念 在一定的温度范围内既具有液体的 性，又具有晶体的 性的物质 结构特点 液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出 的排列，所以液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的 性 性质及用途 液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在施加电压时，分子变成沿电场方向排列；而在移去电场之后，又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以制造电子手表、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材 【典例1】下列关于等离子体、离子液体和液晶的说法错误的是 A．液晶是物质的一种聚集状态 B．液晶既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性 C．离子液体仅由离子组成，只有在较高温度下才能呈液态 D．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 【变式1-1】下列关于物质的聚集状态的叙述，不正确的是 A．固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．等离子体是由电子、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 D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质，因其良好的导电性，常用作原电池的电解质 【变式1-2】下列说法错误的是 A．液晶是物质的一种聚集状态，介于液态和晶态之间 B．区分晶体和非晶体最好的方法是红外光谱法 C．等离子体具有良好的导电性和流动性是因为其含有带电粒子且能自由运动 D．杯酚等超分子具有分子识别特性 题型02 纳米材料的结构和种类 1.纳米材料的结构 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。通常，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。 2.纳米材料的种类 （1）碳纳米材料 碳纳米管是一种管状结构， 它是由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空“微管”。根据条件的不同可以形成单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。 （2）纳米金属材料 ①优良的金属导体在尺寸减 小到几纳米时就可成为绝缘体，多数金属纳米颗粒在特定尺寸时会呈现黑色，因此纳米金属材料可用于制作隐形飞机上的雷达吸波材料。 ②纳米金还可以与蛋白质结合，作为快速的免疫检测方法； 此外，纳米金在肿瘤检测、靶向药物输送、基因治疗等方 面也都具有重要应用价值。 （3）磁性液体 ①磁流体又称磁性液体，是磁性纳米粒子（如 Fe3O4、 Fe2O3等）的超稳定悬浮液，它可以像液体一样流动，在外加磁场作用时又会表现出磁性。 ②磁流体可用于磁性流体密封、声光仪器设备、磁性靶向药物等领域。 【典例2】纳米磁流体是一种新型材料，用表面活性剂包裹或形成10nm左右强磁性颗粒，均匀分散在载液中形成稳定分散系即得到纳米磁流体。下列关于该分散系的说法正确的是 A．纳米颗粒直径较小，可以透过半透膜 B．利用丁达尔效应可以区分氯化钡溶液和该分散系 C．将该分散系静置会立即出现沉淀 D．可以用过滤的方法将氯化钡溶液与纳米材料分离 【变式2-1】“纳米材料”是指直径从几纳米至几十纳米的材料，目前已广泛应用于催化剂及军事技术中，若将纳米材料分散到液体分散剂中，对于所得混合体系的说法正确的是 ①是溶液  ②是胶体  ③能产生丁达尔效应  ④颗粒直径约在之间  ⑤不能透过滤纸 A．①④⑤ B．②③④ C．②③⑤ D．①③④ 【变式2-2】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 题型03 超分子 1.概念 若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，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。 2.结构特点 超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 3.生命体中的超分子体系 尽管超分子不是生命组织，但它在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起了认识生命现象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。超分子化学在生命科学领域有着广泛的应用，超分子体系在生命体中扮演着举足轻重的角色。 光系统I蛋白及其中作为活性中心的叶绿素 【典例3】化学家合成了一种超分子形成的分子开关，分子B被束缚于分子A的链状结构中，通过改变溶液的酸碱性实现超分子的状态切换，如下图所示，下列说法不正确的是 A．分子B内部有一定的空间，能够识别并固定某些碱金属离子 B．加入酸后，分子B移向位点2，可能因为位点2与分子B之间存在氢键与静电作用 C．改变溶液的酸碱性时超分子的结构改变，但该过程中没有发生化学变化 D．分子A的端位体积较大存在空间位阻，所以分子B被束缚于分子A的链状结构中 【变式3-1】环六糊精(D-吡喃葡萄糖缩合物)具有空腔结构，腔内极性较小，腔外极性较大，可包合某些分子形成超分子。图1、图2和图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．、均为极性分子 B．图2中甲氧基暴露在反应环境中 C．非极性分子均可被环六糊精包合形成超分子 D．可用萃取法分离环六糊精和氯代苯甲醚 【变式3-2】葫芦脲（CB）是一类由甘脲单元通过亚甲基桥连形成的大环化合物，它就像一个内部刷了油、外部刷了糖浆的奇特杯子。根据甘脲单元数的不同，可将其命名为（，10，13-15），的结构如下图所示。某研究团队将抗癌药物阿霉素（其结构如下图）包合在的空腔中。已知的空腔直径约为，阿霉素分子的最大截面直径为Å。下列说法正确的是 A．葫芦脲CB[5]是由5个甘脲单元形成的超分子 B．阿霉素进入内腔是通过共价键作用形成的 C．外壁和内部空腔的化学环境完全相同 D．阿霉素因大小适配进入内腔，体现超分子的分子识别功能 【变式3-3】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 题型04 冠醚 1．冠醚的定义和结构 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。 2．冠醚的作用 (1)由于冠醚能与阳离子（尤其是碱金属阳离子）作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，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。 (2)分子之间通过空间结构和作用力的协同所产生的某种选择性，从而实现分子识别、分子组装。 【典例4】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 【变式4-1】冠醚分子可识别，实现卤水中的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．X与Y之间可以发生取代、缩聚、加成反应 B．Z与足量H2加成后所得产物，其一氯代物有4种 C．与Z通过弱配位键相结合 D．Z可以识别Li+、Na+、K+、Cs+等碱金属离子，形成类似于R的结构 【变式4-2】冠醚皇冠状的分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与形成的超分子的结构如图所示，下列说法正确的是 A．该螯合离子有3种一氯代物 B．含该超分子的晶体是分子晶体 C．该螯合离子中配位键的数目为6 D．该超分子中碳原子可能共处于同一平面 【变式4-3】杯酚分离和、冠醚识别碱金属离子等超分子性质的运用带来了生命、信息和材料产业的技术革命。 下列有关说法错误的是 A．晶体和晶体的配位数均为12 B．杯酚分离和的过程中操作①为过滤 C．18-冠-6识别钾离子后形成的物质为超分子 D．跨膜运输过程中体现超分子的重要特征为自组装 题型05 不同聚集状态的比较 聚集状态 液晶 纳米材料 超分子 定义 在一定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聚集状态 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 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，能表现出不同于单个分子的性质，这样的分子称为超分子 特征 折射率、磁化率、电导率均表现出各向异性，液晶显示的驱动电压低、功率小 粒子细化、界面原子比例高，使纳米材料在光学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反应等方面具有特性 超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等 重要 应用 液晶显示器、电子表、计算器、数字仪表 化妆品、涂料、食品、化纤布料、隐形飞机 在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料，如功能材料等 【典例5】科学研究表明，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是 A．磁流体可用于磁性流体密封、声光仪器设备、磁性靶向药物等领域 B．超分子具有分子识别与自组装的特征 C．液晶和液态是物质的两种不同聚集状态 D．同一种金属元素构成的纳米材料具有完全相同的性质 【变式5-1】下列关于不同聚集状态的物质，说法不正确的是 A．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 B．等离子体是一种特殊的气体，具有良好的导电性和流动性 C．离子液体仅由离子构成，具有良好的导电性 D．熔融态的二氧化硅快速冷却可以得到水晶 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题10 液晶、纳米材料与超分子 题型01 液晶的性质及用途 题型02 纳米材料的结构和种类 题型03 超分子 题型04 冠醚 题型05 不同聚集状态的比较 题型01 液晶的性质及用途 概念 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物质 结构特点 液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，所以液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出类似晶体的各向异性 性质及用途 液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在施加电压时，分子变成沿电场方向排列；而在移去电场之后，又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以制造电子手表、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材 【典例1】下列关于等离子体、离子液体和液晶的说法错误的是 A．液晶是物质的一种聚集状态 B．液晶既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性 C．离子液体仅由离子组成，只有在较高温度下才能呈液态 D．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 【答案】C 【详解】A．液晶属于物质的一种特殊聚集状态，A项正确； B．液晶像液体一样具有流动性，同时又具有像晶体的各向异性，B项正确； C．离子液体由带电荷的离子构成，所以其难挥发，常温下呈液态，C项错误； D．等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体呈电中性的气态物质聚集体，D项正确； 故选：C。 【变式1-1】下列关于物质的聚集状态的叙述，不正确的是 A．固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成 B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性 C．等离子体是由电子、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 D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质，因其良好的导电性，常用作原电池的电解质 【答案】A 【详解】A．固态物质不一定由离子构成，例如Fe，气态和液态物质不一定都由分子构成，例如Hg，故A错误； B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，故B正确； C．等离子体是由电子、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，故C正确； D．离子液体是指在室温附近呈液态的全部由离子构成的物质，也称室温熔融盐，离子液体有良好的导电性，可用作电化学研究的电解质，故D正确； 答案选A。 【变式1-2】下列说法错误的是 A．液晶是物质的一种聚集状态，介于液态和晶态之间 B．区分晶体和非晶体最好的方法是红外光谱法 C．等离子体具有良好的导电性和流动性是因为其含有带电粒子且能自由运动 D．杯酚等超分子具有分子识别特性 【答案】B 【详解】A．液晶是一种介于液态与结晶态之间的一种物质聚集状态，A正确； B．区分晶体和非晶体最好的方法是X射线行射实验，B错误； C．等离子体中含有大量能自由运动的带电粒子具有良好的导电性和流动性，C正确； D．“杯酚”可以识别与其空腔直径吻合的分子，具有“分子识别”的重要特征，D正确； 故选B。 题型02 纳米材料的结构和种类 1.纳米材料的结构 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。通常，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。 2.纳米材料的种类 （1）碳纳米材料 碳纳米管是一种管状结构， 它是由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空“微管”。根据条件的不同可以形成单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。 （2）纳米金属材料 ①优良的金属导体在尺寸减 小到几纳米时就可成为绝缘体，多数金属纳米颗粒在特定尺寸时会呈现黑色，因此纳米金属材料可用于制作隐形飞机上的雷达吸波材料。 ②纳米金还可以与蛋白质结合，作为快速的免疫检测方法； 此外，纳米金在肿瘤检测、靶向药物输送、基因治疗等方 面也都具有重要应用价值。 （3）磁性液体 ①磁流体又称磁性液体，是磁性纳米粒子（如 Fe3O4、 Fe2O3等）的超稳定悬浮液，它可以像液体一样流动，在外加磁场作用时又会表现出磁性。 ②磁流体可用于磁性流体密封、声光仪器设备、磁性靶向药物等领域。 【典例2】纳米磁流体是一种新型材料，用表面活性剂包裹或形成10nm左右强磁性颗粒，均匀分散在载液中形成稳定分散系即得到纳米磁流体。下列关于该分散系的说法正确的是 A．纳米颗粒直径较小，可以透过半透膜 B．利用丁达尔效应可以区分氯化钡溶液和该分散系 C．将该分散系静置会立即出现沉淀 D．可以用过滤的方法将氯化钡溶液与纳米材料分离 【答案】B 【详解】A．该微粒直径为10 nm，属于胶体范围，无法透过半透膜，A错误； B．纳米磁流体属于胶体，具有丁达尔效应；而氯化钡溶液不是胶体，没有丁达尔效应，因此可用此区分，B正确； C．胶体稳定性较好，静置不会立即沉淀，C错误； D．胶体微粒也能透过滤纸，无法通过过滤将二者进行分离，D错误； 故选B。 【变式2-1】“纳米材料”是指直径从几纳米至几十纳米的材料，目前已广泛应用于催化剂及军事技术中，若将纳米材料分散到液体分散剂中，对于所得混合体系的说法正确的是 ①是溶液  ②是胶体  ③能产生丁达尔效应  ④颗粒直径约在之间  ⑤不能透过滤纸 A．①④⑤ B．②③④ C．②③⑤ D．①③④ 【答案】B 【详解】纳米材料直径在几至几十纳米之间，在胶体分散质直径范围（1-100nm）内，将纳米材料分散到液体分散剂中会形成胶体，胶体具有丁达尔效应，且颗粒直径符合1-100nm，胶体能透过滤纸但无法透过半透膜，故②③④均正确，故答案选B。 【变式2-2】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 【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，故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，故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，故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，具有长程无序的一种晶体结构，故D正确； 故答案为A。 题型03 超分子 1.概念 若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，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。 2.结构特点 超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 3.生命体中的超分子体系 尽管超分子不是生命组织，但它在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起了认识生命现象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。超分子化学在生命科学领域有着广泛的应用，超分子体系在生命体中扮演着举足轻重的角色。 光系统I蛋白及其中作为活性中心的叶绿素 【典例3】化学家合成了一种超分子形成的分子开关，分子B被束缚于分子A的链状结构中，通过改变溶液的酸碱性实现超分子的状态切换，如下图所示，下列说法不正确的是 A．分子B内部有一定的空间，能够识别并固定某些碱金属离子 B．加入酸后，分子B移向位点2，可能因为位点2与分子B之间存在氢键与静电作用 C．改变溶液的酸碱性时超分子的结构改变，但该过程中没有发生化学变化 D．分子A的端位体积较大存在空间位阻，所以分子B被束缚于分子A的链状结构中 【答案】C 【详解】A．分子B类似于冠醚，冠醚内部有一定的空间，具有一定的识别能力，能够识别并固定某些碱金属离子，把无机物带入有机物中，A正确； B．酸性条件下，位点2的结合而带正电荷，会与环状分子B产生静电作用，同时分子B中的氧原子与位点2结合氢离子后形成的中的氢原子之间可形成氢键 ，所以加入酸后，分子B移向位点2，位点2与分子B之间存在氢键与静电作用，B正确； C．改变溶液酸碱性时，分子A上的位点结合氢离子或失去氢离子，存在化学键的形成与断裂，发生了化学变化，并非没有发生化学变化，C错误； D．分子A的端位体积较大，存在空间位阻，使得分子B不易脱离分子A的链状结构，所以分子B被束缚于分子A的链状结构中，D正确； 故选C。 【变式3-1】环六糊精(D-吡喃葡萄糖缩合物)具有空腔结构，腔内极性较小，腔外极性较大，可包合某些分子形成超分子。图1、图2和图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．、均为极性分子 B．图2中甲氧基暴露在反应环境中 C．非极性分子均可被环六糊精包合形成超分子 D．可用萃取法分离环六糊精和氯代苯甲醚 【答案】C 【详解】 A．、分子中正电中心和负电中心不重合，都为极性分子，A正确； B．由于环六糊精腔内极性小，可以将苯环包含在其中，腔外极性大，故将极性基团甲氧基暴露在反应环境中，B正确； C．超分子具有“分子识别”特性，要和环六糊精形成超分子，该分子的直径必须要匹配环六糊精的空腔尺寸，即不是所有的非极性分子都可以被环六糊精包含形成超分子，C错误； D．环六糊精空腔外有多个羟基，可以和水形成分子间氢键，故环六糊精能溶解在水中，而氯代苯甲醚不溶于水，所以可以选择水作为萃取剂分离环六糊精和氯代苯甲醚，D正确； 故选C。 【变式3-2】葫芦脲（CB）是一类由甘脲单元通过亚甲基桥连形成的大环化合物，它就像一个内部刷了油、外部刷了糖浆的奇特杯子。根据甘脲单元数的不同，可将其命名为（，10，13-15），的结构如下图所示。某研究团队将抗癌药物阿霉素（其结构如下图）包合在的空腔中。已知的空腔直径约为，阿霉素分子的最大截面直径为Å。下列说法正确的是 A．葫芦脲CB[5]是由5个甘脲单元形成的超分子 B．阿霉素进入内腔是通过共价键作用形成的 C．外壁和内部空腔的化学环境完全相同 D．阿霉素因大小适配进入内腔，体现超分子的分子识别功能 【答案】D 【详解】A．葫芦脲CB[5]是由5个甘脲单元通过亚甲基桥连形成的大环化合物，属于单个分子，而超分子是由多个分子通过分子间作用力形成的聚集体，A错误； B．阿霉素包合在CB[7]空腔中，依靠的是分子间作用力（如范德华力、疏水作用等），而非共价键，共价键是原子间的强相互作用，B错误； C．题干中明确提到葫芦脲“内部刷了油、外部刷了糖浆”，说明外壁和内部空腔的化学环境（如极性、亲疏水性）不同，C错误； D．CB[7]空腔直径约7.3Å，阿霉素最大截面直径7.2Å，因大小适配被包合，体现了主体（CB[7]）对客体（阿霉素）的选择性结合，即超分子的分子识别功能，D正确； 答案选D。 【变式3-3】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。 题型04 冠醚 1．冠醚的定义和结构 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。 2．冠醚的作用 (1)由于冠醚能与阳离子（尤其是碱金属阳离子）作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，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。 (2) 分子之间通过空间结构和作用力的协同所产生的某种选择性，从而实现分子识别、分子组装。 【典例4】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。 【变式4-1】冠醚分子可识别，实现卤水中的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．X与Y之间可以发生取代、缩聚、加成反应 B．Z与足量H2加成后所得产物，其一氯代物有4种 C．与Z通过弱配位键相结合 D．Z可以识别Li+、Na+、K+、Cs+等碱金属离子，形成类似于R的结构 【答案】C 【详解】A．X为邻苯二酚（含酚羟基），Y为1,3-二氯丙烷（含Cl），X与Y可发生取代反应（生成醚键，过程I）；X（双羟基）与Y（双氯）理论上可缩聚生成高分子；但Y无不饱和键，X与Y之间不能发生加成反应，A错误； B．Z含两个苯环，与足量H2加成后苯环变为环己烷环，产物分子对称，环己烷环、中间-(CH2)3-链上等效氢为5种，则一氯代物有5种，B错误； C．Z为冠醚类似物，环内氧原子含孤对电子，与Li+通过配位键结合，配位键强度较弱，属于弱配位键。C正确； D．冠醚识别金属离子具有选择性，依赖环大小与离子半径匹配，Z可识别Li+，但Na+、K+、Cs+离子半径较大，与Z环大小不匹配，无法形成类似R的结构，D错误； 故选C。 【变式4-2】冠醚皇冠状的分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与形成的超分子的结构如图所示，下列说法正确的是 A．该螯合离子有3种一氯代物 B．含该超分子的晶体是分子晶体 C．该螯合离子中配位键的数目为6 D．该超分子中碳原子可能共处于同一平面 【答案】C 【详解】A．根据结构可知，该螯合离子有4种H原子，一氯代物有4种，A错误； B．该超分子中含有K+，含该超分子的晶体是离子晶体，B错误； C．由图可知，该鳌合离子中配位键的数目为6，C正确； D．该超分子中有多个四面体结构的碳原子，且O原子为sp3杂化，碳原子不可能共处于同一平面，D错误； 答案选C。 【变式4-3】杯酚分离和、冠醚识别碱金属离子等超分子性质的运用带来了生命、信息和材料产业的技术革命。 下列有关说法错误的是 A．晶体和晶体的配位数均为12 B．杯酚分离和的过程中操作①为过滤 C．18-冠-6识别钾离子后形成的物质为超分子 D．跨膜运输过程中体现超分子的重要特征为自组装 【答案】D 【详解】A.和均为分子晶体且分子间只有范德华力，晶胞中位于晶胞的顶点、面心，其配位数均为12，A正确 B.杯酚与结合呈不溶于甲苯的固体，杯酚分离和的过程中操作①为过滤，B正确 C.冠醚利用环上的氧原子和不同大小的空穴识别碱金属离子，18-冠-6识别钾离子后形成的物质为超分子，C正确 D.右图中示例描述了跨膜运输过程中超分子的重要特征为分子识别，D错误； 故选D。 题型05 不同聚集状态的比较 聚集状态 液晶 纳米材料 超分子 定义 在一定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聚集状态 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 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，能表现出不同于单个分子的性质，这样的分子称为超分子 特征 折射率、磁化率、电导率均表现出各向异性，液晶显示的驱动电压低、功率小 粒子细化、界面原子比例高，使纳米材料在光学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反应等方面具有特性 超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等 重要 应用 液晶显示器、电子表、计算器、数字仪表 化妆品、涂料、食品、化纤布料、隐形飞机 在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料，如功能材料等 【典例5】科学研究表明，物质有多种聚集状态。下列描述错误的是 A．磁流体可用于磁性流体密封、声光仪器设备、磁性靶向药物等领域 B．超分子具有分子识别与自组装的特征 C．液晶和液态是物质的两种不同聚集状态 D．同一种金属元素构成的纳米材料具有完全相同的性质 【答案】D 【详解】A．磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。可广泛应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体选矿等领域，故A正确； B．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，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性，故B正确； C．某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶；液态是指物质的液体状态，故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你们尺度的、具有特定功能的材料，包括纳米颗粒和颗粒间界面两部分。但同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体不可能具有完全等同的性质，故D错； 答案选D。 【变式5-1】下列关于不同聚集状态的物质，说法不正确的是 A．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性 B．等离子体是一种特殊的气体，具有良好的导电性和流动性 C．离子液体仅由离子构成，具有良好的导电性 D．熔融态的二氧化硅快速冷却可以得到水晶 【答案】D 【详解】A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的某些物理性质，如导电性，光学性质等，表现出类似晶体的各向异性，A正确； B．根据物质聚集状态的知识，气态物质在高温或外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等，这种由电子、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称为等离子体，等离子体仍具有气态特性，具有良好的导电性和流动性，B正确； C．把室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物定义为离子液体，故离子液体仅由离子构成，具有良好的导电性，C正确； D．熔融态的二氧化硅缓慢冷却得到水晶，熔融态的二氧化硅快速冷却得到玛瑙，D错误； 故答案为：D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $