3.4 配合物与超分子 第2课时（导学案）化学人教版选择性必修2

第四节 配合物与超分子 第2课时 配合物的应用 超分子 一、知识目标 1. 了解配位化合物在促进沉淀溶解、离子检验等方面的应用。 1. 掌握配合物相关实验的现象、结论及解释，能正确书写相关反应的化学方程式和离子方程式。 1. 理解超分子的概念、结构特征及应用，了解超分子化学的含义、研究领域及应用前景。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观现象出发，分析配合物和超分子的微观结构与性质，理解其在不同应用中的作用原理。 1. 证据推理与模型认知：通过对实验现象和数据的分析，建立配合物和超分子的结构模型，推理其性质和应用。 1. 科学探究与创新意识：通过实验探究配合物的性质和超分子的应用，培养科学探究能力和创新思维。 一、学习重点 配合物的应用、超分子的概念与应用。 二、学习难点 配合物促进沉淀溶解的原理、超分子的结构与功能关系。 一、配合物的应用 超过百万种的配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域有广泛的应用。 （1）在生命体中的应用 （2）在生产生活中的应用 （3）在医药中的应用——抗癌药物、。 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。 二、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。 三、超分子的应用 1.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 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。 2.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 。 （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。 （一）课堂导入 【引导学生回顾】同学们，上节课我们一起学习了配位键和配位化合物的相关知识。现在请大家回忆一下，什么是配位键呢？（给学生一些思考和回答时间，引导学生回顾配位键是一方提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成的化学键） 【展示生活实例】大家回答得很好。其实，配合物在我们的生活中无处不在。比如说，我们常用的热水瓶胆，它的内壁镀银就利用了银镜反应，这里面就涉及到配合物[Ag(NH₃)₂]OH ；还有我们人体中的血红蛋白、维生素 B₁₂以及植物中的叶绿素，它们也都含有配合物的结构。这些配合物在生命活动和日常生活中都有着至关重要的作用。 【提出问题】既然配合物这么重要，那大家想不想知道配合物在其他方面还有哪些神奇的应用呢？另外，除了配合物，还有一种对生命活动、尖端技术等有着广泛应用前景的物质——超分子，大家听说过超分子吗？它又有着怎样的奥秘呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的课堂，深入探究配合物的应用和超分子的世界。 （二）配合物的应用 1.配合物促进沉淀的溶解 问题思考 1. 如果将氨水逐滴加入硫酸铜溶液中，会发生什么现象呢？ 1. 为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解？ 1. 在得到的深蓝色溶液中加入乙醇，为什么会析出深蓝色的晶体？ 1. 如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使晶体迅速析出，这是为什么？ 归纳总结 1. 写出硫酸铜与氨水反应的化学方程式和离子方程式。 1. 写出氯化银与氨水反应的化学方程式和离子方程式。 例题讲解 1. 向盛有少量溶液的试管中滴入少量溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是(　　) A. 开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液 B. 开始生成，它不溶于水，但溶于浓氨水，生成深蓝色溶液 C. 开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解生成深蓝色溶液 D. 开始生成，之后生成更稳定的配合物 1. 已知某紫色配合物的组成为，其水溶液显弱酸性，加入强碱并加热至沸腾有放出，同时产生沉淀；向一定量该配合物溶液中加过量溶液，有沉淀生成，待沉淀完全后过滤，再加过量溶液于滤液中，无明显变化，但加热至沸腾又有沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，则该配合物的化学式最可能为(　　) A. B. C. D. 2.配合物应用于离子检验 问题思考 1. 如何检验溶液中是否含有呢？ 1. 写出与反应时配位数为的离子方程式。 归纳总结 写出检验的化学方程式和离子方程式。 例题讲解 1.的配合物呈现不同的颜色。如为浅紫色， 为红色，为无色。某同学为探究配合物的性质进行如下实验。下列有关说法不正确的是（　　） A. 的价层电子轨道处于半满状态，较稳定 B. 中存在键，和配位的是原子 C. 与形成配位键的稳定性强弱： D. 向溶液(I)中加入适量硝酸有利于观察到紫色 （三）超分子 1.超分子的概念和结构特征 问题思考 1. 什么是超分子？ 1. 超分子有哪些特点？ 归纳总结 举例说明超分子在生命活动中的存在。 例题讲解 1. 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 1. 下列不能看作超分子的是（　　） A. 两个分子链通过氢键结合在一起 B. 细胞膜中的磷脂分子的双层膜结构 C. 冠醚与金属离子的聚集体 D. 所有以氢键结合在一起的分子 2.超分子的应用 问题思考 1. 杯酚是如何分离和的呢？ 1. 冠醚靠什么原子吸引阳离子？ 归纳总结 举例说明超分子自组装的实例。 例题讲解 “杯酚”能够分离提纯和，其原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A. 过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小 B. 过程②中操作1是蒸馏，过程③中操作2是过滤 C. 该过程体现了超分子的“分子识别”功能 D. 该过程中“杯酚”可循环使用 1．“杯酚”（）能够分离提纯和，其原理如图所示。下列说法错误的是 A．过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小 B．过程②中操作1是蒸馏，过程③中操作2是过滤 C．该过程体现了超分子的“分子识别”功能 D．该过程中“杯酚”可循环使用 2．可有效识别的某套索醚结构如图。非金属元素、、原子序数依次增大，三者最外层电子数之和为，基态原子中与轨道电子数相等。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．最简单氢化物沸点： C．该套索醚也可对进行有效识别 D．若将替换为-不利于识别 3．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定Fe2＋的含量，适宜pH范围为2~9，反应原理为Fe2++3phen=[Fe(phen)3]2+。邻二氮菲(平面形)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是 A．琥珀酸具有旋光性 B．[Fe(phen)3]2+中，Fe2+的配位数为3 C．当pH<2时，邻二氮菲中的N会优先与H+形成配位键 D．邻二氮菲中N原子的孤电子对占据2p轨道 4．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．结构决定性质，性质决定用途。关于下列事实的化学解释不正确的是 选项 事实 化学解释 A 用“杯酚”可将、分离开 分子大小与“杯酚”空腔大小适配 B 常温下是固体而是液体 相对分子质量： C 相同温度时，吡啶（）在水中的溶解度比苯在水中的溶解度大 吡啶是极性分子且能与水形成氢键 D 石墨可作电极 未杂化的p轨道重叠使电子可以在整个碳原子平面内运动 一、配合物的应用 （一）促进沉淀溶解 1. 硫酸铜与氨水反应 · CuSO₄ + 2NH₃·H₂O = Cu(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₄ · Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH⁻ 1. 氯化银与氨水反应 · AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl （二）应用于离子检验 1. Fe³⁺的检验 · FeCl₃ + 3KSCN = Fe(SCN)₃ + 3KCl · Fe³⁺ + nSCN⁻ = [Fe(SCN)ₙ]³⁻ⁿ （n = 1～6） 二、超分子 （一）概念 两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 （二）结构与特征 1. 超分子内部分子之间通过非共价键结合（静电作用、范德华力、氢键、弱配位键） 1. 大小：有限或无限伸展 （三）应用 1. 分子识别 · 杯酚分离C₆₀和C₇₀ · 冠醚识别碱金属离子 1. 自组装 · 细胞膜的形成 1．周期表中ⅦA族元素及其化合物应用广泛。电解KHF2与HF的混合物时，HF转化为F2；加热NaCl与浓H2SO4的混合物，可制得HCl。氯还可形成HClO2、HClO3、HClO4等多种含氧酸，ClO2是Al级高效安全灭菌消毒剂；Cl2与CH4反应可制备有机溶剂CCl4。在照相底片的定影过程中，底片上未曝光的AgBr浸入Na2S2O3溶液转变成[Ag(S2O3)2]3-而溶解，氯化碘(ICl)性质与卤素单质相似，常用作分析化学试剂。下列化学反应表示正确的是 A．电解KHF2与HF混合物时的阴极反应：HF＋HF-2e-=F2↑ ＋H2F+ B．用Na2CO3溶液吸收Br2(g)：Br2＋Na2CO3=NaBr＋NaBrO3＋CO2 C．AgBr溶于Na2S2O3溶液的反应：AgBr＋2=[Ag(S2O3)2]3-＋Br- D．ICl与NaOH溶液反应：ICl＋2OH-=I-＋ClO-＋H2O 2．工业上常用溶液、氨水和溶液为原料配制浸金液，浸取金原理如图所示。下列说法错误的是 A．中与配位的原子为中原子 B．增强了的还原性 C．起催化作用 D．浸取金的总反应为 3．以溶液、浓盐酸为腐蚀液，能将覆铜板上不需要的铜腐蚀。某小组对此反应过程进行探究。 资料：ⅰ.水溶液中：呈无色；呈黄色；呈棕色。 ⅱ.；CuCl为白色固体，难溶于水。 将等体积的溶液a分别加到等量铜粉中，实验记录如下： 实验 溶液a 现象 Ⅰ 溶液() 产生白色沉淀，溶液蓝色变浅，5h时铜粉剩余 Ⅱ 浓盐酸() 产生无色气泡，溶液无色；继而溶液变为黄色；较长时间后溶液变为棕色，5h时铜粉剩余 Ⅲ 溶液()和浓盐酸() 溶液由黄绿色变为棕色，无气泡；随着反应进行，溶液颜色变浅，后接近于无色，5h时铜粉几乎无剩余 经检验，Ⅱ中产生的气体为，下列有关说法中不正确的是 A．Ⅰ中产生白色沉淀的过程可以描述为 B．将加到铜粉中，溶液变蓝，未检测到。证明的产生与、结合成，提高了Cu的还原性有关 C．对比实验Ⅰ、Ⅲ，分析实验Ⅲ中将溶液a加到铜粉中未产生白色沉淀的原因可能是Ⅲ中溶液的酸性太强，白色沉淀被溶解 D．实验Ⅱ、Ⅲ对比，实验Ⅱ中产生气泡，实验Ⅲ中无气泡，可能是在此条件下或的氧化性强于 4．某实验小组为探究与反应后的产物，做如下探究实验。 【查阅资料】 ①为砖红色固体，不溶于水； ②为黄色固体，不溶于水； ③为无色配合离子、为无色配合离子、为深蓝色配合离子。 【实验探究】 实验1：①向2mL的溶液中滴加的溶液，开始出现黄色沉淀，但无气体产生。 ②继续加入溶液，最终沉淀消失。经检验，溶液中生成离子。 实验2：向90℃的溶液中滴加的溶液，直接生成砖红色沉淀。 实验3：向2mL的溶液中滴加的溶液，开始阶段有蓝色沉淀出现。 （1）某同学认为实验1黄色沉淀中有少量，该同学认为是、相互促进水解产生的，用离子方程式表示生成沉淀的过程： 。 （2）若要进一步检验黄色沉淀中有，可采用的具体实验方法为： 。 （3）经检验，实验2所得溶液中有大量、生成。该实验中表现 性，写出该实验中反应的离子方程式： 。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 配合物与超分子 第2课时 配合物的应用 超分子 一、知识目标 1. 了解配位化合物在促进沉淀溶解、离子检验等方面的应用。 1. 掌握配合物相关实验的现象、结论及解释，能正确书写相关反应的化学方程式和离子方程式。 1. 理解超分子的概念、结构特征及应用，了解超分子化学的含义、研究领域及应用前景。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观现象出发，分析配合物和超分子的微观结构与性质，理解其在不同应用中的作用原理。 1. 证据推理与模型认知：通过对实验现象和数据的分析，建立配合物和超分子的结构模型，推理其性质和应用。 1. 科学探究与创新意识：通过实验探究配合物的性质和超分子的应用，培养科学探究能力和创新思维。 一、学习重点 配合物的应用、超分子的概念与应用。 二、学习难点 配合物促进沉淀溶解的原理、超分子的结构与功能关系。 一、配合物的应用 超过百万种的配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域有广泛的应用。 （1）在生命体中的应用 （2）在生产生活中的应用 （3）在医药中的应用——抗癌药物、。 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。 二、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。 三、超分子的应用 1.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。 2.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。 （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。 （一）课堂导入 【引导学生回顾】同学们，上节课我们一起学习了配位键和配位化合物的相关知识。现在请大家回忆一下，什么是配位键呢？（给学生一些思考和回答时间，引导学生回顾配位键是一方提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成的化学键） 【展示生活实例】大家回答得很好。其实，配合物在我们的生活中无处不在。比如说，我们常用的热水瓶胆，它的内壁镀银就利用了银镜反应，这里面就涉及到配合物[Ag(NH₃)₂]OH ；还有我们人体中的血红蛋白、维生素 B₁₂以及植物中的叶绿素，它们也都含有配合物的结构。这些配合物在生命活动和日常生活中都有着至关重要的作用。 【提出问题】既然配合物这么重要，那大家想不想知道配合物在其他方面还有哪些神奇的应用呢？另外，除了配合物，还有一种对生命活动、尖端技术等有着广泛应用前景的物质——超分子，大家听说过超分子吗？它又有着怎样的奥秘呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的课堂，深入探究配合物的应用和超分子的世界。 （二）配合物的应用 1.配合物促进沉淀的溶解 问题思考 1. 如果将氨水逐滴加入硫酸铜溶液中，会发生什么现象呢？ 答案：先向硫酸铜溶液中滴加氨水，会观察到产生蓝色难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。 1. 为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解？ 答案：配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。通常情况，较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物，转化为 。 1. 在得到的深蓝色溶液中加入乙醇，为什么会析出深蓝色的晶体？ 答案：溶剂极性：乙醇 < 水，在乙醇中的溶解度小。 1. 如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使晶体迅速析出，这是为什么？ 答案：通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。 归纳总结 1. 写出硫酸铜与氨水反应的化学方程式和离子方程式。 答案：化学方程式：； 离子方程式：； 1. 写出氯化银与氨水反应的化学方程式和离子方程式。 答案：化学方程式： 离子方程式： 例题讲解 1. 向盛有少量溶液的试管中滴入少量溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是(　　) A. 开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液 B. 开始生成，它不溶于水，但溶于浓氨水，生成深蓝色溶液 C. 开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解生成深蓝色溶液 D. 开始生成，之后生成更稳定的配合物 答案：A 解析：向溶液中滴入溶液，会生成蓝色的沉淀，再加入浓氨水，与反应生成 ，溶液变为深蓝色，A选项错误，B、C、D选项正确。 1. 已知某紫色配合物的组成为，其水溶液显弱酸性，加入强碱并加热至沸腾有放出，同时产生沉淀；向一定量该配合物溶液中加过量溶液，有沉淀生成，待沉淀完全后过滤，再加过量溶液于滤液中，无明显变化，但加热至沸腾又有沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，则该配合物的化学式最可能为(　　) A. B. C. D. 答案：A 解析：加入强碱并加热至沸腾有放出，说明在配合物内界；向该配合物溶液中加过量溶液，有沉淀生成，说明外界有，又因为第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，所以内界有个，所以该配合物的化学式最可能是，A选项正确。 2.配合物应用于离子检验 问题思考 1. 如何检验溶液中是否含有呢？ 答案：向溶液中滴加溶液，如果溶液变为红色，则说明溶液中含有。 1. 写出与反应时配位数为的离子方程式。 答案： 归纳总结 写出检验的化学方程式和离子方程式。 答案：化学方程式： 离子方程式：（） 例题讲解 1.的配合物呈现不同的颜色。如为浅紫色， 为红色，为无色。某同学为探究配合物的性质进行如下实验。下列有关说法不正确的是（　　） A. 的价层电子轨道处于半满状态，较稳定 B. 中存在键，和配位的是原子 C. 与形成配位键的稳定性强弱： D. 向溶液(I)中加入适量硝酸有利于观察到紫色 答案：B 解析：的价层电子排布式为，处于半满状态，较稳定，A选项正确；中与之间存在键，和配位的是原子，B选项错误；由实验现象可知，为无色，说明与形成的配合物更稳定，即与形成配位键的稳定性强弱：，C选项正确；向溶液(I)中加入适量硝酸，可使 转化为，有利于观察到的紫色，D选项正确。 （三）超分子 1.超分子的概念和结构特征 问题思考 1. 什么是超分子？ 答案：两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 1. 超分子有哪些特点？ 答案：超分子内部分子之间通过非共价键结合，主要是静电作用、范德华力和氢键以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。超分子的大小有的是有限的，有的是无限伸展的。 归纳总结 举例说明超分子在生命活动中的存在。 答案：如叶绿体中的光系统I蛋白，就是生命体中超分子体系的体现。 例题讲解 1. 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，不是如蛋白质一样的大分子，也不是由小分子聚合得到的高分子，A、B选项错误，D选项正确；超分子不一定是由高分子形成的，C选项错误。 1. 下列不能看作超分子的是（　　） A. 两个分子链通过氢键结合在一起 B. 细胞膜中的磷脂分子的双层膜结构 C. 冠醚与金属离子的聚集体 D. 所有以氢键结合在一起的分子 答案：D 解析：两个分子链通过氢键结合在一起、细胞膜中的磷脂分子的双层膜结构、冠醚与金属离子的聚集体都符合超分子的概念，可以看作超分子；而所有以氢键结合在一起的分子，没有强调是通过分子间相互作用形成的分子聚集体，不一定能看作超分子，D选项符合题意。 2.超分子的应用 问题思考 1. 杯酚是如何分离和的呢？ 答案：过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小，该过程体现了超分子的“分子识别”功能，并且“杯酚”可循环使用。 1. 冠醚靠什么原子吸引阳离子？ 答案：冠醚中的原子吸引阳离子。 归纳总结 举例说明超分子自组装的实例。 答案：如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。 例题讲解 “杯酚”能够分离提纯和，其原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A. 过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小 B. 过程②中操作1是蒸馏，过程③中操作2是过滤 C. 该过程体现了超分子的“分子识别”功能 D. 该过程中“杯酚”可循环使用 答案：B 解析：过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小，A选项正确；过程②中操作1是过滤，过程③中操作2是蒸馏，B选项错误；该过程中“杯酚”能识别和，体现了超分子的“分子识别”功能，C选项正确；“杯酚”在分离过程中可以循环使用，D选项正确。 1．“杯酚”（）能够分离提纯和，其原理如图所示。下列说法错误的是 A．过程①中进入“杯酚”是因为的“个头”比的“个头”小 B．过程②中操作1是蒸馏，过程③中操作2是过滤 C．该过程体现了超分子的“分子识别”功能 D．该过程中“杯酚”可循环使用 【答案】B 【解析】A．过程①中没进入“杯酚”是因为“杯酚”空穴太小，容不下，A项正确； B．“操作1”、“操作2”都是分离固液的操作，均为过滤，B项错误； C．该过程中“杯酚”能选择结合，体现了超分子的“分子识别”功能，C项正确； D．由图可知，分离过程中“杯酚”能再次进入循环，故能循环利用，D项正确； 答案选B。 2．可有效识别的某套索醚结构如图。非金属元素、、原子序数依次增大，三者最外层电子数之和为，基态原子中与轨道电子数相等。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．最简单氢化物沸点： C．该套索醚也可对进行有效识别 D．若将替换为-不利于识别 【答案】D 【分析】醚含有醚键，可有效识别的某套索醚结构如图，基态原子中与p轨道电子数相等，则Z为氧，基态O原子核外电子排布为1s22s22p4，非金属元素、、原子序数依次增大，Y形成3个共价键，Y为氮，三者最外层电子数之和为，则X为氢； 【解析】A．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能大小：N>O，A错误； B．常温下水为液体、氨气为气体，则最简单氢化物沸点：H2O>NH3，B错误；   C．锂离子和钾离子半径不同，该套索醚不可对进行有效识别，C错误； D．-CN为吸电子基团，若将H替换为-，则改变了套索醚中电荷分布，不利于识别，D正确； 故选D。 3．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定Fe2＋的含量，适宜pH范围为2~9，反应原理为Fe2++3phen=[Fe(phen)3]2+。邻二氮菲(平面形)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是 A．琥珀酸具有旋光性 B．[Fe(phen)3]2+中，Fe2+的配位数为3 C．当pH<2时，邻二氮菲中的N会优先与H+形成配位键 D．邻二氮菲中N原子的孤电子对占据2p轨道 【答案】C 【解析】A．琥珀酸中不含手性碳原子，所以没有旋光性，故该选项错误； B．[Fe(phen)3]2+中，每个邻二氮菲分子中两个氮原子与Fe2+形成2个配位键，该配离子中配体是3个，所以Fe2+的配位数为6，故该选项错误； C．当pH<2时，邻二氮菲中的N含有孤电子对，会优先与H+形成配位键，故该选项正确； D．邻二氮菲中N原子的孤电子对占据sp2杂化轨道，不是2p轨道，故该选项错误； 综上所述，答案是C。 4．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 【解析】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．结构决定性质，性质决定用途。关于下列事实的化学解释不正确的是 选项 事实 化学解释 A 用“杯酚”可将、分离开 分子大小与“杯酚”空腔大小适配 B 常温下是固体而是液体 相对分子质量： C 相同温度时，吡啶（）在水中的溶解度比苯在水中的溶解度大 吡啶是极性分子且能与水形成氢键 D 石墨可作电极 未杂化的p轨道重叠使电子可以在整个碳原子平面内运动 【答案】B 【解析】A．杯酚具有空腔结构，C60分子大小与空腔适配可形成包合物，C70因尺寸较大无法进入，从而实现分离，A正确； B．草酸（H2C2O4，相对分子质量90）和丁酸（CH3CH2CH2COOH，相对分子质量88）的状态差异主要源于分子间作用力：草酸为二元羧酸，分子间可形成更多氢键，作用力更强，熔沸点更高（常温固体）；丁酸为一元羧酸，氢键较少，分子间作用力较弱（常温液体），解释仅归因于相对分子质量，未考虑氢键的关键作用，B错误； C．吡啶含N原子（极性分子），可与水分子形成氢键，且极性与水相似；苯为非极性分子且无氢键，故吡啶溶解度更大，C正确； D．石墨中C原子sp2杂化后剩余未杂化p轨道重叠形成大π键，电子可在平面内自由移动，具有导电性，可作电极，D正确； 故选B。 一、配合物的应用 （一）促进沉淀溶解 1. 硫酸铜与氨水反应 · CuSO₄ + 2NH₃·H₂O = Cu(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₄ · Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH⁻ 1. 氯化银与氨水反应 · AgCl + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl （二）应用于离子检验 1. Fe³⁺的检验 · FeCl₃ + 3KSCN = Fe(SCN)₃ + 3KCl · Fe³⁺ + nSCN⁻ = [Fe(SCN)ₙ]³⁻ⁿ （n = 1～6） 二、超分子 （一）概念 两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 （二）结构与特征 1. 超分子内部分子之间通过非共价键结合（静电作用、范德华力、氢键、弱配位键） 1. 大小：有限或无限伸展 （三）应用 1. 分子识别 · 杯酚分离C₆₀和C₇₀ · 冠醚识别碱金属离子 1. 自组装 · 细胞膜的形成 1．周期表中ⅦA族元素及其化合物应用广泛。电解KHF2与HF的混合物时，HF转化为F2；加热NaCl与浓H2SO4的混合物，可制得HCl。氯还可形成HClO2、HClO3、HClO4等多种含氧酸，ClO2是Al级高效安全灭菌消毒剂；Cl2与CH4反应可制备有机溶剂CCl4。在照相底片的定影过程中，底片上未曝光的AgBr浸入Na2S2O3溶液转变成[Ag(S2O3)2]3-而溶解，氯化碘(ICl)性质与卤素单质相似，常用作分析化学试剂。下列化学反应表示正确的是 A．电解KHF2与HF混合物时的阴极反应：HF＋HF-2e-=F2↑ ＋H2F+ B．用Na2CO3溶液吸收Br2(g)：Br2＋Na2CO3=NaBr＋NaBrO3＋CO2 C．AgBr溶于Na2S2O3溶液的反应：AgBr＋2=[Ag(S2O3)2]3-＋Br- D．ICl与NaOH溶液反应：ICl＋2OH-=I-＋ClO-＋H2O 【答案】C 【解析】A．阴极发生还原反应，还原反应需要得到电子，而F₂的生成需要氧化反应，应在阳极进行，A错误； B．Br2在碱性条件下歧化应生成Br-和，原反应方程式中O原子不守恒，正确书写为：3Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑，B错误； C．AgBr与生成[Ag(S2O3)2]3-和Br-，电荷和原子守恒，C正确； D．ICl中Cl为-1价，与OH⁻反应应生成Cl-而非ClO-，D错误； 故答案为：C。 2．工业上常用溶液、氨水和溶液为原料配制浸金液，浸取金原理如图所示。下列说法错误的是 A．中与配位的原子为中原子 B．增强了的还原性 C．起催化作用 D．浸取金的总反应为 【答案】A 【分析】如图，Au失去电子形成Au+，Au+与结合得到，蓝色的得到电子转化为无色的[Cu(NH3)2]+，[Cu(NH3)2]+与氧气、氨气又重新生成，据此回答。 【解析】A．中端基S能提供孤电子对，Au+提供空轨道，从而形成配位键，A错误； B．由图可知，与Au作用，使Au更易失去电子，增强了Au的还原性，B正确； C．由分析知，蓝色的得到电子转化为无色的[Cu(NH3)2]+，[Cu(NH3)2]+与氧气、氨气又重新生成，起催化作用，C正确； D．由图知，应该作催化剂，Au失去电子形成Au+，Au+与结合得到，氧气得到电子与水生成氢氧根，则浸取金的总反应为，D正确； 故选A。 3．以溶液、浓盐酸为腐蚀液，能将覆铜板上不需要的铜腐蚀。某小组对此反应过程进行探究。 资料：ⅰ.水溶液中：呈无色；呈黄色；呈棕色。 ⅱ.；CuCl为白色固体，难溶于水。 将等体积的溶液a分别加到等量铜粉中，实验记录如下： 实验 溶液a 现象 Ⅰ 溶液() 产生白色沉淀，溶液蓝色变浅，5h时铜粉剩余 Ⅱ 浓盐酸() 产生无色气泡，溶液无色；继而溶液变为黄色；较长时间后溶液变为棕色，5h时铜粉剩余 Ⅲ 溶液()和浓盐酸() 溶液由黄绿色变为棕色，无气泡；随着反应进行，溶液颜色变浅，后接近于无色，5h时铜粉几乎无剩余 经检验，Ⅱ中产生的气体为，下列有关说法中不正确的是 A．Ⅰ中产生白色沉淀的过程可以描述为 B．将加到铜粉中，溶液变蓝，未检测到。证明的产生与、结合成，提高了Cu的还原性有关 C．对比实验Ⅰ、Ⅲ，分析实验Ⅲ中将溶液a加到铜粉中未产生白色沉淀的原因可能是Ⅲ中溶液的酸性太强，白色沉淀被溶解 D．实验Ⅱ、Ⅲ对比，实验Ⅱ中产生气泡，实验Ⅲ中无气泡，可能是在此条件下或的氧化性强于 【答案】C 【分析】实验I:往CuCl2溶液(1mol/L)中加铜粉，产生CuCl白色沉淀，溶液蓝色变浅； 实验II:往浓盐酸(10mol/L)中加铜粉，生成氢气和[CuCl3]2-、然后生成[CuCl4]2-使溶液呈黄色、较长时间后生成[Cu2Cl4(H2O)]-使溶液呈棕色； 实验III:往CuCl2溶液(1mol/L)和浓盐酸(10mol/L)混合溶液中加铜粉，生成[Cu2Cl4(H2O)]-使溶液呈棕色，然后随着反应进行，溶液颜色变浅，后接近于无色，5h时铜粉几乎无剩余。 【解析】A．实验I中往CuCl2溶液(1mol/L)中加铜粉，产生CuCl白色沉淀，溶液蓝色变浅，发生化学反应为Cu+Cu2++2Cl−=2CuCl，A正确； B．加入5mol/L的与Ⅱ形成对比，无气体放出，硫酸和浓盐酸两种溶液中氢离子浓度相同，则说明是阴离子的影响不同，说明受到浓度的影响，与Cu+结合形成使Cu还原性增强，导致氢气的生成，B正确； C．浓度较大时，存在的反应，可能导致白色沉淀CuCl不能稳定存在，CuCl溶于浓盐酸并非由于其具有酸性，C项错误； D．实验Ⅱ、Ⅲ对比，源于被还原，当有存在时，未生成，可能是因为或氧化性强于，先于与Cu反应，D项正确； 故本题选C。 4．某实验小组为探究与反应后的产物，做如下探究实验。 【查阅资料】 ①为砖红色固体，不溶于水； ②为黄色固体，不溶于水； ③为无色配合离子、为无色配合离子、为深蓝色配合离子。 【实验探究】 实验1：①向2mL的溶液中滴加的溶液，开始出现黄色沉淀，但无气体产生。 ②继续加入溶液，最终沉淀消失。经检验，溶液中生成离子。 实验2：向90℃的溶液中滴加的溶液，直接生成砖红色沉淀。 实验3：向2mL的溶液中滴加的溶液，开始阶段有蓝色沉淀出现。 （1）某同学认为实验1黄色沉淀中有少量，该同学认为是、相互促进水解产生的，用离子方程式表示生成沉淀的过程： 。 （2）若要进一步检验黄色沉淀中有，可采用的具体实验方法为： 。 （3）经检验，实验2所得溶液中有大量、生成。该实验中表现 性，写出该实验中反应的离子方程式： 。 【答案】（1）Cu2+++2H2O=Cu(OH)2↓+H2SO3(或Cu2++2+2H2O=Cu(OH)2↓+2) （2）将黄色沉淀过滤，并洗涤，向沉淀中加浓氨水，若沉淀溶解并得到深蓝色溶液可证明沉淀中有Cu(OH)2 （3）氧化 2Cu2++5+2H2OCu2O↓++4 【分析】通过查阅的资料，结合实验1可知，CuSO4与Na2SO3生成Cu2SO3，继续加入则生成[Cu(SO3)2]3-离子，沉淀消失；结合实验2可知，升高温度则二者反应直接生成Cu2O；结合实验3可知，Na2SO3过量则发生双水解，得到Cu(OH)2蓝色沉淀； 【解析】（1）CuSO4与Na2SO3发生相互促进的水解反应，生成Cu(OH)2沉淀，离子方程式为：Cu2+++2H2O=Cu(OH)2↓+H2SO3(或Cu2++2+2H2O=Cu(OH)2↓+2) （2）若要证明沉淀中有Cu(OH)2沉淀，为避免溶液中Cu2+的干扰，应先将沉淀过滤，然后利用Cu(OH)2可溶于氨水生成深蓝色配合离子进行检验，故具体实验方法为将黄色沉淀过滤，并洗涤，向沉淀中加浓氨水，若沉淀溶解并得到深蓝色溶液可证明沉淀中有Cu(OH)2； （3）实验2所得沉淀为Cu2O沉淀，反应中铜元素化合价降低，Cu2+表现氧化性，结合题中信息溶液中有生成，可写出反应的离子方程式为2Cu2++5+2H2OCu2O↓++4。 2 学科网（北京）股份有限公司 $