第3章 第3节 液晶、纳米材料与超分子-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版，双选）

本讲义聚焦高中化学中液晶、纳米材料与超分子三大核心知识点，系统梳理液晶的定义、各向异性及分子排列特点，纳米材料的颗粒-界面结构、独特性质与碳纳米管等应用，超分子的非共价键结合及分子识别功能，构建从物质聚集状态到微观结构影响宏观性质的学习支架。 该资料通过对比表格清晰呈现三者定义、特征与应用，结合“纳米车”探究问题培养科学思维，以碳纳米管实例强化结构决定性质的化学观念。课中辅助教师直观授课，课后学生可借助习题和表格回顾知识，有效查漏补缺，提升对化学技术与社会关系的认识。

第3节　液晶、纳米材料与超分子 [素养发展目标]　1.通过物质的结构特点及物质的存在形式，探析物质结构对性质的影响。　2.通过不同聚集状态的物质的重要应用，认识化学技术和社会之间的相互关系，具有探索未知、崇尚真理的意识。 一、液晶 1．定义：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称液晶。 2．性质及原因 (1)性质：液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现各向异性。 (2)原因：液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。 二、纳米材料 1．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。 2．性质：纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。 3．应用：纳米材料的颗粒很小和处于界面的原子所占比例较高，使得纳米材料在光学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反应等方面完全不同于由微米量级或毫米量级的结构颗粒构成的材料。 4．“明星”纳米材料 (1)家族：富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管。 (2)碳纳米管 ①结构：管状结构，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”。 ②特性：纤维长、强度高、韧性高。 ③性能：具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。 三、超分子 1．概念：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。 2．结构：内部分子之间通过非共价键结合，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．冠醚及其作用 与阳离子作用，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，成为有机反应中的催化剂。 4．应用：进行分子识别、分子组装，促进超分子化学研究的发展。 1．下列关于液晶的说法正确的是(　　) A．液晶是液体和晶体的混合物 B．液晶是一种晶体 学生用书↓第67页 C．液晶分子在特定条件下排列比较整齐，但不稳定 D．所有物质在一定条件下都能成为液晶 C　[液晶有液体的流动性与晶体的各向异性，故A错误；液晶既不同于晶体又不同于非晶体，故B错误；液晶在特定条件下如外加电场作用下排列整齐，一旦取消电场又恢复原状，所以液晶不稳定，故C正确；人们熟悉的物质状态(又称相)为气、液、固，较为生疏的是液晶，所以并不是所有物质都具有液晶态，故D错误。] 2．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 A　[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．(双选)科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是(　　) A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动 B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段 C．“纳米车”是一种分子晶体 D．C60熔点比金刚石熔点低 BD　[据题意，“纳米车”是肉眼所不能见的，A项错误；“纳米车”只是几个分子的“组装”体，并非晶体，C项错误；C60属于分子晶体，熔点要比金刚石低得多，D项正确。] 探究　液晶、纳米材料与超分子的比较 世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。 1．该图是马达分子的什么模型？ 提示：图是马达分子的球棍模型。 2．该分子中含有的组成环的原子是何种元素的原子？分子中共有多少个该原子？ 提示：该分子中组成环的原子是碳原子，根据分子结构可知，该分子中含有30个碳原子。 3．超分子就是分子量比较大的分子吗？为什么？ 提示：不是。超分子是两个或多个分子“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，而非分子量很大的分子。 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，又具有晶体各向异性的聚集状态 由直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面组成的具有特定功能的材料 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 学生用书↓第68页 聚集状态 液晶 纳米材料 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、界面原子比例较高，使纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面具有特性 能表现出不同于单个分子的性质却在分子层次之上的分子 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 模拟生物系统，在分子水平上进行分子设计，有序组装，甚至复制出新型的分子材料 下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是(　　) A．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体一定有完全等同的性质 B．液晶在一定温度范围具有液体的可流动性 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 A　[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差别，如金的熔点为1 064 ℃，但2 nm尺寸金的熔点仅为327 ℃左右，A项错误；在一定温度范围内液晶既具有液体的可流动性，又具有晶体各向异性的聚集状态，B项正确；液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序排列，使液晶在折射率、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，C项正确；由纳米材料的定义知，D项正确。] 1．电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。有关其显示原理的叙述中，正确的是(　　) A．施加电场时，液晶分子垂直于电场方向排列 B．移去电场后，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 B　[液晶在施加电场时，液晶分子能够沿电场方向排列，故A、D错误；液晶在移去电场之后，又恢复到原来的状态，故B正确、C错误。] 2．纳米材料是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1～100 nm的超细粒子(1 nm＝10－9 m)。由于表面效应和体积效应，使其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，下列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TiO2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 A　[题中涉及纳米材料这一新型材料，根据纳米粒子大小，判断出其粒子大小刚好处在胶体分散质的粒子大小的范围内。] 3．下列关于超分子材料的叙述错误的是(　　) A．DNA中的两条分子链之间通过氢键作用组合在一起 B．高锰酸钾水溶液对烯烃的氧化效果差，在烯烃中溶入冠醚能使烯烃快速地被氧化，是由于冠醚与钾离子结合而将高锰酸根离子携带进入烯烃，从而起到催化作用 学生用书↓第69页 C．超分子具有选择性是由于超分子内部分子之间存在共价键 D．利用超分子的选择性可以对分子进行识别和组装 C　[超分子的内部分子之间通过非共价键相结合。] 4．碳纳米管，又称为巴基管，主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约为0.34 nm，直径一般为2～20 nm。碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凹凸现象，这是由于在六边形编织过程中出现了五边形和七边形。除六边形外，五边形和七边形在碳纳米管中也扮演着重要角色。当六边形逐渐延伸出现五边形时，由于张力的关系而导致碳纳米管凸出。如果五边形正好出现在碳纳米管的顶端，即形成碳纳米管的封口。当出现七边形时，纳米管则凹进。 根据以上材料回答下列问题： (1)巴基管有望作为一种“纳米”导线，这是基于它的结构与___________的结构有相似的地方。 (2)科学研究表明，巴基管具有很强的吸氢能力，这是因为其具有___________________。 (3)如果某巴基管是均匀的圆管，则其应该是由____边形构成。 解析：　(1)根据信息可以看出，巴基管的结构与石墨相似，故性质上也应具有导电性。(2)具有吸附性的物质其结构特点一般是多孔性，比表面积很大，根据巴基管的结构特点不难得出其具有很大的比表面积。(3)因为五边形可以使碳纳米管凸出、七边形会导致凹进，故均匀的巴基管应由六边形构成。 答案：　(1)石墨　(2)很大的比表面积　(3)六 学科网（北京）股份有限公司 $