新教材2025版高中化學第3章不同聚集狀態(tài)的物質與性質第3節(jié)液晶納米材料與超分子學案魯科版選擇性必修2

第3節(jié)液晶、納米材料與超分子課程標準1．了解液晶、納米材料和超分子的結構特征及特別性質。2．了解上述幾類不同物質的實際應用。學法指導1.結合教材中的圖示，了解其他聚集狀態(tài)的物質(如液晶、納米材料、超分子等)的結構及特別性質。2．聯系生產、生活及科技前沿學問，了解液晶、納米材料、超分子的實際應用。必備學問·自主學習——新知全解一遍過學問點一液晶和納米材料一、液晶1．定義：在肯定的溫度范圍內既具有液體的______性，又具有晶體的________性的物質稱液晶。2．性質及緣由(1)性質：液晶在________、________、電導率等宏觀性質方面表現各向異性。(2)緣由：液晶內部分子的排列沿分子長軸方向呈現出________的排列。二、納米材料1．結構：納米材料由直徑為幾或幾十________的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。2．性質：納米顆粒內部具有________結構，界面則為________結構，因此納米材料具有既不同于微觀粒子又不同于宏觀物體的獨特性質。3．應用：納米材料的顆粒很小和處于________所占比例較高，使得納米材料在光學、聲學、電學、磁學、熱學、力學、化學反應等方面完全不同于由________或________的結構顆粒構成的材料。4．“明星”納米材料(1)家族：________(C60等球碳)、石墨烯(單層石墨片)和________。(2)碳納米管①結構：________結構，由石墨片圍繞________依據肯定的螺旋角卷繞而成的無縫、中空“微管”。②特性：纖維長、強度高、韌性高。③性能：具有特別的電學、熱學、光學、________等性能。微點撥晶體和非晶體的推斷并非依據外觀推斷，要依據晶體的特征進行推斷。如：玻璃、石蠟、瀝青等非晶體物質內部微粒的排列是長程無序和短程有序，所以它們沒有晶體結構所具有的對稱性、各向異性和自范性。學思用1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)納米材料屬于膠體。()(2)納米材料有某些其他材料沒有的特性。()(3)液晶就是液態(tài)的晶體。()(4)液晶可制造液晶顯示器。()2．下列說法正確的是()①納米材料可大大提高材料的強度和硬度②納米材料可提高材料的磁性③納米材料能制作高貯存密度的量子磁盤④納米機器人“醫(yī)生”能進入人體殺死癌細胞⑤納米是長度單位A．①②③④⑤B．②③④C．②③④⑤D．①②③④學問點二超分子1.定義若________或________分子相互“組合”在一起形成具有特定結構和功能的________，能表現出不同于單個分子的性質，可以把這種聚集體看成分子層次之上的分子，稱為超分子。2．結構超分子內部分子之間通過________結合，包括________、________、________以及一些分子與金屬離子形成的________等。3．超分子的應用(1)冠醚及其作用與陽離子作用，隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子作用，將陽離子以及對應的陰離子都帶入有機溶劑，成為有機反應中很好的催化劑。(2)分子梭的轉化在鏈狀分子A上同時含有兩個不同的識別位點。在堿性狀況下，環(huán)狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強；在酸性狀況下，由于位點2的亞氨基結合H＋而帶正電荷，與環(huán)狀分子B的作用增加。因此，通過加入酸和堿，可以實現分子梭在兩個不同狀態(tài)之間的切換。(3)分子組裝在分子水平上進行分子設計，有序組裝甚至復制出一些新型的分子材料。學思用下列有關超分子的說法正確的是()A．超分子是如蛋白質一樣的大分子B．超分子是由小分子通過聚合得到的高分子C．超分子是由高分子通過非化學鍵作用形成的分子聚集體D．超分子是由兩個或多個分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體關鍵實力·課堂探究——學科素養(yǎng)全通關提升點液晶、納米材料與超分子的比較聚集狀態(tài)液晶納米材料超分子定義在肯定溫度范圍內既具有液體的可流淌性，又具有晶體的各向異性的聚集狀態(tài)由直徑為幾或幾十納米的顆粒(內部具有晶狀結構，原子排列有序)和顆粒間的界面(無序結構)兩部分組成的材料兩個或多個分子“組合”在一起形成具有特定結構和功能的聚集體特征折射率、磁化率、電導率等均表現出各向異性，液晶顯示的驅動電壓低、功率小粒子很小、界面原子比例較高，使納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學反應等方面具有特性與陽離子作用，隨環(huán)的大小不同而與不同金屬離子作用，將陽離子帶入有機溶劑，成為有機反應的催化劑重要應用液晶顯示器、電子表、計算器、數字儀表化妝品、涂料、食品、化纖布料、隱形飛機進行分子識別、分子組裝，促進超分子化學探討的發(fā)展互動探究世界上最小的馬達，只有千萬分之一個蚊子那么大，如圖，這種分子馬達將來可用于消退體內垃圾。問題1該圖是馬達分子的什么模型？問題2該分子中含有的組成環(huán)的原子是何種元素的原子？分子中共有多少個該原子？問題3納米材料屬于膠體嗎？問題4超分子就是分子量比較大的分子嗎？為什么？典例示范[典例]下列關于物質特別聚集狀態(tài)的敘述錯誤的是()A．離子液體的基本構成微粒是陰、陽離子B．超分子內部分子之間可以通過非共價鍵結合C．液晶內部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性D．納米材料包括納米顆粒和顆粒間的界面兩部分，兩部分的排列都是有序的素養(yǎng)訓練[訓練]石墨炔是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后一種新的全碳納米結構材料，其獨特的結構有利于鋰離子在面內和面外的擴散和傳輸。下列有關物質①～④的說法正確的是()A．物質①、③均能發(fā)生加成反應，是不飽和烴B．物質②主要由呈六邊形排列的碳原子構成，沒有導電性C．物質①有望成為一種新的導電材料D．物質④的分子式為C10H14，性質穩(wěn)定，其一氯代物有兩種課堂總結[學問導圖][誤區(qū)警示]1．液晶既具有液體的可流淌性，又具有像晶體那樣的各向異性，在折射率、磁化率、電導率等方面具有宏觀物體的性質。2．納米材料具有良好的物理、化學性質。納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學反應等方面完全不同于由微米量級或毫米量級的結構顆粒構成的材料。隨堂檢測·強化落實——基礎知能練到位1．下列關于物質聚集狀態(tài)的敘述中，錯誤的是()A．物質只有氣、液、固三種聚集狀態(tài)B．氣態(tài)是高度無序的體系存在狀態(tài)C．固態(tài)中的原子或者分子結合的較緊湊，相對運動較弱D．液態(tài)物質的微粒間距離和作用力的強弱介于固、氣兩態(tài)之間，表現出明顯的流淌性2．下列關于液晶的說法正確的是()A．液晶是液體和晶體的混合物B．液晶是一種晶體C．液晶分子在特定條件下排列比較整齊，但不穩(wěn)定D．全部物質在肯定條件下都能成為液晶3．納米材料是最有前途的新型材料之一，世界各國對這一新材料賜予了極大的關注。納米粒子是指直徑為1～100nm的超細粒子(1nm＝10－9m)。由于納米粒子的表面效應和體積效應，其常有奇妙的光、電、磁、熱等性質，可開發(fā)為新型功能材料。下列有關納米粒子的敘述不正確的是()A．因納米粒子直徑太小，故不能將其制成膠體B．肯定條件下，納米粒子可催化水的分解C．肯定條件下，納米TiO2陶瓷可發(fā)生隨意彎曲，可塑性好D．納米粒子直徑小，表面活性高4.下列關于超分子材料的敘述錯誤的是()A．DNA中的兩條分子鏈之間通過氫鍵作用組合在一起B(yǎng)．高錳酸鉀對烯烴的氧化效果差，加入冠醚能夠快速的被氧化，是由于冠醚與金屬離子形成超分子C．超分子之所以具有選擇性是由于分子之間存在共價鍵D．利用超分子的選擇性可以對物質進行識別和組裝5．納米是長度單位，1nm＝1×10－9m，物質的顆粒達到納米級時，具有特別的性質。例如：將單質銅制成“納米銅”時，具有特別強的化學活性，在空氣中可以燃燒。下列對“納米銅”的有關敘述中正確的是()A．常溫下，“納米銅”比銅片的金屬性強B．常溫下，“納米銅”比銅片更易失去電子C．常溫下，“納米銅”與銅片的還原性相同D．常溫下，“納米銅”比銅片的氧化性強第3節(jié)液晶、納米材料與超分子必備知識·自主學習[學問點一]一、1．可流淌各向異2．(1)折射率磁化率(2)有序二、1．納米2．晶狀無序3．界面的原子微米量級毫米量級4．(1)富勒烯碳納米管(2)管狀中心軸儲氫[學思用]1．答案：(1)×(2)√(3)×(4)√2．解析：納米材料的性能包括提高材料的強度、硬度、變更顏色、增加磁性等。納米技術能制造出納米“機器人”，進入人體殺死癌細胞，制作的量子磁盤，能作高密度的磁記錄。納米是長度單位。答案：A[學問點二]1．兩個多個聚集體2．非共價鍵氫鍵靜電作用疏水作用弱配位鍵[學思用]解析：超分子不同于蛋白質、淀粉等大分子，也不是由小分子通過聚合得到的高分子，超分子是由兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有特定結構和功能的聚集體。答案：D關鍵能力·課堂探究提升點[互動探究]提示1：圖是馬達分子的球棍模型。提示2：該分子中組成環(huán)的原子是碳原子，依據分子結構可知，該分子中含有30個碳原子。提示3：納米材料既不屬于晶體也不屬于膠體。提示4：不是。超分子是兩個或多個分子“組合”在一起形成具有特定結構和功能的聚集體，而非分子量很大的分子。[典例]解析：離子液體一般由有機陽離子和無機陰離子構成，A項正確；超分子內部分子之間通過非共價鍵相結合，如氫鍵、靜電作用等，B項正確；液晶內部分子的排列沿分子長軸方向呈現出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質方面表現出類似晶體的各向異性，C項正確；納米顆粒內部具有晶狀結構，原子排列有序，而界面則為無序結構，D項錯誤。答案：D[訓練]解析：物質①石墨炔、③富勒烯是碳的同素異形體不屬于烴，故A錯；物質②為碳納米管，是由碳原子構成的六邊形結構，和碳的性質相同，具有導電性，故B錯；物質①為石墨炔，有望成為一種新的導電材料是正確的，故C對；物質④的分子式為C10H16，性質穩(wěn)定，其一氯代物有兩種，故D錯。答案：C隨堂檢測·強化落實1．解析：物質除氣、液、固三種聚集狀態(tài)以外，還有其他的聚集狀態(tài)，如液晶、納米材料、超分子。答案：A2．解析：液晶有液體的流淌性與晶體的各向異性，故A錯誤；液晶既不同于晶體又不同于非晶體，故B錯誤；液晶在特定條件下如外加電場