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1、第3节液晶、纳米材料与超分子1.知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有其他聚集状态。2.知道液晶、纳米材料和超分子的概念及结构与性质的关系。核心素养发展目标三、超分子一、液晶内容索引 随堂演练知识落实课时对点练二、纳米材料一、液晶(1)概念：在一定的温度范围内既具有液体的性，又具有类似晶体的性的物质。(2)结构：内部分子的排列沿方向呈现出有序的排列。(3)性质：在、等宏观性质方面表现出类似晶体的。(4)用途：制造。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，而在移去电场之后，液晶分子。可流动各向异分子长轴折射率
2、磁化率电导率各向异性液晶显示器电场方向排列又恢复到原来的状态(1)物质只有气、液、固三种聚集状态()(2)液晶内部分子沿长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性()(3)液晶是一种特殊的物质聚集状态()(4)液晶最重要的用途是制造液晶显示器()(5)液晶就是液体和晶体的混合物，是一种液态晶体()正误判断正误判断1.液晶主要有哪些化学物质组成？深度思考深度思考提示液晶是具有特殊形状分子的物质组成，大多数液晶都属于有机复合物质，由长棒状的分子构成。2.试从微观层面解释液晶具有各向异性的原因。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，由此在分子长轴的平行方向和垂直方向表现出不
3、同的性质。返回二、纳米材料(1)组成：由和两部分组成。(2)结构：纳米颗粒内部具有结构，原子排列有序，而界面则为_结构。(3)性质：具有既不同于又不同于的独特性质。纳米材料在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。例如，纳米陶瓷不仅硬度、强度，其也显著增强。(4)纳米材料“明星”：。其中，因其纤维长、强度高、韧性高等特点被称为“超级纤维”。直径为几或几十纳米的颗粒颗粒间的界面晶状无序微观粒子宏观物体光学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反应高高韧性和可加工性富勒烯、石墨烯和碳纳米管碳纳米管(5)形态各异的纳米材料优良的金属导体在尺寸减小到几纳米时就可成为，多数金属纳米颗粒在
4、特定尺寸时会呈现色，因此纳米金属材料可用于制作_。金的熔点为1064，但2nm尺寸金的熔点仅为327左右。不同颗粒大小的纳米金在溶液中会呈现不同的颜色。磁流体又称，是磁性纳米粒子的超稳定悬浮液。绝缘体黑隐形飞机上的雷达吸波材料磁性液体(1)纳米材料包括纳米颗粒与颗粒界面两部分，两部分都是有序排列()(2)纳米是一种属于长度为109m的物质()(3)纳米材料不属于晶体，也不属于胶体()正误判断正误判断1.什么是纳米材料？纳米材料一定是直径在1100nm的颗粒吗？深度思考深度思考答案纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒
5、子所组成的新一代材料。纳米材料分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块。2.试从杂化方式角度解释碳纳米管具有高强度的原因。答案碳纳米管中碳原子采取sp2杂化，相比sp3杂化，sp2杂化中s轨道成分比较大，形成的共价键键长短，共价键更牢固，因而碳纳米管具有高强度。3.纳米材料是21世纪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1100nm的超细粒子(1nm109m)。由于表面效应和体积效应，其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料。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
6、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，表面活性高返回三、超分子(1)概念：分子相互“组合”在一起形成具有_的聚集体。(2)结构：内部分子之间通过 结合，包括_等。例如，DNA中两条分子链之间通过的作用而组合在一起，细胞膜中的磷脂分子通过相互作用形成双层膜结构。两个或多个特定结构和功能非共价键氢键、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氢键疏水端再如，化学家于20世纪80年代发现的一类被称为冠醚的物质能与阳离子(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，这里冠醚与金属离子的聚集体可以看成是一类超分子。如下图所示：(3)应用作
7、有机反应中的催化剂由于冠醚与金属阳离子的作用，可以将都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。引发化学家进一步关注分子之间通过的协同所产生的某种选择性，从而实现、，促进了超分子化学研究的发展。阳离子以及对应的阴离子空间结构和作用力分子识别分子组装通过对超分子化学的研究，人们可以模拟生物系统，在水平上进行，甚至复制出一些新型的分子材料，如具有分子识别能力的高效专业的新型催化剂，有效的新型药物，集成度高、体积小、功能强的分子器件(分子导线、分子开关、分子信息存储元件等)，生物传感器以及很多具有光、电、磁、声、热等特性的功能材料等。分子分子设计有序组装1.KMnO4水溶液对烯烃的氧化效果较差，
8、在烯烃中溶入冠醚就能加快化学氧化速率，试解释原因。应用体验应用体验答案在烯烃中溶入冠醚时，冠醚通过与K结合而将也携带进入烯烃；冠醚不与结合，使游离或裸露的反应活性很高，从而使氧化反应能够迅速发生。如下图所示：2.超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子，2个p甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。(1)该超分子中存在的化学键类型有_。A.键B.键C.离子键D.氢键AB解析该分子中只存在共价键，共价键为键、共价双键中含有键和键。(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是_(填元素符号)。C解析由图示可知，都是由碳原子
9、与Mo原子直接连接。(3)配体p甲酸丁酯吡啶中C原子的杂化方式有_。sp3、sp2液晶、纳米材料和超分子的比较归纳总结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物质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返回特征折射率、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内部分子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重要应用制造液晶显示器化妆品、涂料、食品、化纤布料、隐形飞机分子识别
10、和组装1.关于液晶，下列说法中正确的有A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C.液晶的化学性质与温度变化无关D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化1235随堂演练知识落实46789解析本题考查液晶的结构和性质。液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向的排列比较整齐，且具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，选项C错误；温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项D正确。1235467892.下列关于物质特殊聚集状态的叙述中，错误的是A.在电场存在的情况
11、下，液晶分子沿着电场方向有序排列B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章C.液晶最重要的用途是制造液晶显示器D.由纳米粒子构成的纳米陶瓷有极高的硬度，但低温下不具有优良的延展性12354解析纳米粒子构成的纳米陶瓷在低温下具有良好的延展性。6789解析组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶体、非晶体均不同的一种新的结构状态；同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体的性质差别很大，如金的常规熔点为1064，但2nm尺寸的金的熔点仅为327左右。3.下列关于纳米材料的叙述中正确的是A.包括纳米颗粒和颗粒间界面两部分B.纳米材料属于晶体C.纳米材
12、料属于非晶体D.同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质1235467894.下列说法符合科学性的是A.某厂生产的食盐有益于人体健康，它是纳米材料，易吸收、易消化B.某厂生产的食盐，处于液晶状态，是日常生活中不可缺少的物质C.金的常规熔点为1064，但2nm尺寸金的熔点仅为327左右，所以纳米金属于分子晶体D.液晶是一种具有晶体性质的特殊物质，可用于制造显示器12354678解析食盐易溶于水，故易被吸收，与其原始状态无关，A错误；食盐通常处于晶体状态，而不是处于液晶状态，B错误；纳米材料不同于一般的晶体、非晶体，C错误。95.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液
13、态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。有关玻璃态水的叙述正确的是A.水由液态变为玻璃态，体积缩小B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀C.玻璃态水中氢键与冰不同D.玻璃态水是分子晶体123546789解析由于玻璃态的水与普通液态水的密度相同，水由液态变为玻璃态时，体积不变，A、B不正确；玻璃态水中氢键与冰中不相同，冰中水分子间因氢键的形成而出现空洞造成体积膨胀，C正确；玻璃态水不属于晶体，D不正确。1235467896.纳米是长度单位，1nm1109m，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。如将单质铜制成“纳米铜”时，“纳米铜”具有非常
14、强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述中正确的是A.常温下，“纳米铜”比铜片的金属性强B.常温下，“纳米铜”比铜片更易失去电子C.常温下，“纳米铜”与铜片的还原性相同D.常温下，“纳米铜”比铜片的氧化性强12354678解析“纳米铜”因其表面积大，所以化学反应速率快，但基本化学性质没有变。97.纳米材料是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。将纳米材料分散到液体分散剂中，所得混合物可能具有的性质是A.能全部透过半透膜B.有丁达尔现象C.所得液体不可以全部透过滤纸D.所得物质一定是溶液1235467解析纳米材料的微粒直径范围和胶体分散质微粒的直径范围一
15、致，故其分散系应为胶体，应具备胶体的性质。898.纳米技术日益受到各国科学家的关注。请回答下列问题：(1)纳米是_单位，1纳米等于_米。纳米科学与技术是研究结构尺寸在1100nm范围内材料的性质与应用。它与_分散系的分散质粒子大小一样。(2)世界上最小的马达是分子马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图所示，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。右图是这种分子马达的_(填字母)。a.结构式b.晶胞c.比例模型(或填充模型)d.球棍模型在这种分子马达中，构成环状结构的是_元素的原子，这种原子在1个分子马达中共有_个。12354678长度109胶体d碳30912354679.(1)(CH3)3NH和A
16、lCl4可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100，其挥发性一般比有机溶剂_(填“大”或“小”)，可用作_(填字母)。a.助燃剂b.“绿色”溶剂c.复合材料d.绝热材料89解析由(CH3)3NH和AlCl4形成的离子液体，阴、阳离子间的作用力肯定大于有机溶剂分子间的范德华力，因此其挥发性一般比有机溶剂小；该离子液体中不含氧，则其不助燃；液体一般不能用作复合材料；由阴、阳离子形成的离子液体，应该具有导热性，不可能用作绝热材料。小b1235467(2)在纳米级的空间中，水的结冰温度是怎样的呢？为此，科学家对不同直径碳纳米管中水的结冰温度进行分析。下图是四种不同直径碳纳米管中的冰柱结构及结冰温度，冰柱的大小取决于碳纳米管的直径。水在碳纳米管中结冰的规律是_。89解析由题图可知，随着碳纳米管直径的增大，结冰温度依次为27、7、53、83，即碳纳米管直径越大，结冰温度越低。碳纳米管直径越大，结冰温度越低返回课时对点练一、单项选择题1.下列关于聚集状态的叙述中，错误的是A.物质只有气、液、固三种聚集状态B.气态是高度无序的体系存在状态C.固态中的原子或分子结合的较紧凑，相对运动较弱D
