第3章 第3节 液晶、纳米材料与超分子-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套练习word（鲁科版）

第3节　液晶、纳米材料与超分子 学习目标 重点难点 1.了解液晶、纳米材料与超分子的结构特征及特殊性质。 2.了解上述聚集状态物质的实际用途。 重点 1.液晶的工作原理和应用。 2.超分子的结构与性质。 难点 超分子的结构。 新知探究(一)——液晶 1.概念 在一定的温度范围内既具有液体的可流动性,在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面又表现出类似晶体的各向异性的物质。 2.结构 液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。 3.性质 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。 4.用途 制造液晶显示器。液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在没有外加电场时,液晶分子呈逐层扭转的螺旋形排列;在施加电压时,液晶分子变成沿电场方向排列;而在移去电场之后,液晶分子又恢复到原来的状态。 　　[微思考]　试从微观层面解释液晶具有各向异性的原因。 [题点多维训练] 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 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 2.下列有关液晶的叙述不正确的是 (　　) A.具有液体的流动性和晶体的各向异性 B.可用来制造液晶显示器 C.不是物质的一种聚集状态 D.液晶分子聚集在一起时,其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响 3.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.施加电压时,液晶分子沿垂直于电场方向排列 B.移去电场后,液晶分子恢复到逐层扭转的螺旋形排列 C.施加电压时,液晶分子恢复到原来的状态 D.移去电场后,液晶分子沿电场方向排列 新知探究(二)——纳米材料 1.组成 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.结构 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。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.性能与用途 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。 (1)由纳米粒子构成的纳米陶瓷不仅保留了陶瓷硬度高、强度高的特点,其韧性和可加工性也显著增强,甚至具有金属一样的柔韧性。 (2)富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管是纳米材料中的“明星”,因其独特性能而具有广阔的应用前景。 (3)碳纳米管不仅纤维长,而且具有强度高、韧性高的特点,其强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有钢的到,因而被称为“超级纤维”;此外,它还具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。 (4)纳米材料的广泛应用促进了纳米技术的发展,而纳米技术的发展将会开创一个崭新的时代。例如,化学家已经合成出丰富多样的纳米机器,向化妆品中加入纳米颗粒可使化妆品具备防紫外线功能,在化纤布料中加入少量纳米颗粒可使化纤布料防静电,等等。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)纳米是一种属于长度为10-9 m的物质。 (　　) (2)纳米材料具有丁达尔效应。 (　　) (3)碳纳米管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”。 (　　) 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 3.下列关于纳米技术的叙述不正确的是 (　　) A.将“纳米材料”均匀分散到液体分散剂中可制得液溶胶 B.用纳米级金属颗粒粉剂做催化剂可加快反应速率,提高反应物的平衡转化率 C.用纳米颗粒粉剂做成火箭的固体燃料将有更大的推动力 D.银器能抑菌、杀菌,纳米银微粒植入内衣织物中,有奇异的抑菌、杀菌效果 4.关于纳米材料,下列说法正确的是　　　　(填序号)。  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 新知探究(三)——超分子 1.超分子 定义 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 结合 方式 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。 例如,DNA中两条分子链之间通过氢键的作用而组合在一起,细胞膜中的磷脂分子通过疏水端相互作用形成双层膜结构 2.冠醚 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。这里,冠醚与金属离子的聚集体可以看成是一类超分子。 3.分子梭 化学家合成出一种分子梭(如图所示)。在链状分子A上同时含有两个不同的识别位点。在碱性情况下,环状分子B与带有正电荷的位点1的相互作用较强;在酸性情况下,由于位点2的亚氨基结合H+而带正电荷,与环状分子B的作用增强。因此,通过加入酸和碱,可以实现分子梭在两个不同状态之间的切换。 [题点多维训练] 1.下列不能看作超分子的是 (　　) A.两个DNA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.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.超分子是由两个或多个分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体 3.(2025·淄博市高二期中)冠醚能与阳离子作用,12⁃冠⁃4与Li+作用而不与K+作用;18⁃冠⁃6与K+作用,但不与Li+或Na+作用。下列说法错误的是 (　　) A.冠醚与阳离子作用跟环的大小有关 B.超分子中O原子与K+间存在离子键 C.12⁃冠⁃4中C和O的杂化方式相同 D.18⁃冠⁃6可将KCN带入溴乙烷中 4.请分别用液晶、纳米材料和超分子3种特殊聚集状态填空: (1)　　　是两个或多个分子相互“组合”在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体。  (2)　　　　既具有液体的可流动性,又具有晶体的各向异性。  (3)　　　　　　具有良好的物理、化学特性,完全不同于微米或毫米量级的材料。  课下请完成课时跟踪检测(二十四) 第3节　液晶、纳米材料与超分子 新知探究(一) [微思考] 提示:在微观结构层面,液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列,因此在分子长轴的平行方向和垂直方向表现出不同的性质。 [题点多维训练] 1.选C　液晶有液体的可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;人们熟悉的物质聚集状态为气、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.选C　在一定温度范围内既具有液体的可流动性,在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面又表现出类似晶体的各向异性,这类物质称为液晶,A正确;液晶分子聚集在一起时,其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响,这是液晶的性质,也可以用来解释为什么可以用液晶来做液晶显示器,B、D正确;液晶是物质的一种聚集状态,C错误。 3.选B　液晶的显示原理为施加电压时,液晶分子沿电场方向排列;移去电场后,液晶分子恢复到逐层扭转的螺旋形排列,B正确。 新知探究(二) [题点多维训练] 1.(1)×　(2)×　(3)√ 2.选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粒子大小的范围内,将其均匀地分散到分散剂中可制得胶体。 3.选B　纳米材料的直径在1~100 nm范围内,与胶粒直径范围相同,A正确;催化剂可加快化学反应的速率,但不能使化学平衡发生移动,B不正确;与块状固体相比,纳米颗粒直径小,表面积大,因而化学反应的速率快,所以短时间内可产生更大的推动力,C正确;银为重金属,重金属微粒可使蛋白质变性,故有杀菌作用,D正确。 4.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。 答案:①②③④⑤ 新知探究(三) 1.选D　如水分子之间存在氢键,但是却不能称水为“超分子”。 2.选D　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相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体,故选D。 3.选B　由题意得,冠醚不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子,A正确;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、O原子均不是离子,故O原子与 K+ 间不存在离子键,B错误;12⁃冠⁃4中C均为饱和碳原子,C、O的价电子对数均为4,故C和O的杂化轨道类型相同,均为sp3杂化,C正确;利用该原理可以用冠醚将 KCN 带入有机物中,D正确。 4.解析:根据超分子、液晶、纳米材料的概念作答。 答案:(1)超分子　(2)液晶　(3)纳米材料 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $