魯科版 (2019)選擇性必修2第3章 不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第3節(jié) 液晶、納米材料與超分子學(xué)案及答案

這是一份魯科版 (2019)選擇性必修2第3章 不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第3節(jié) 液晶、納米材料與超分子學(xué)案及答案
第3節(jié)　液晶、納米材料與超分子 一、液晶 1．定義 在一定的溫度范圍內(nèi)既具有液體的可流動性，在折射率、磁化率、電導(dǎo)率等宏觀性質(zhì)方面又表現(xiàn)出類似晶體的各向異性的物質(zhì)稱為液態(tài)晶體，簡稱液晶。 2．原因 液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列。 　為什么液晶具有顯示功能？ 提示：液晶的顯示功能與液晶材料內(nèi)部分子的排列密切有關(guān)，在施加電壓時，液晶分子能夠沿電場方向排列，而在移去電場后，液晶分子又恢復(fù)到原來的狀態(tài)，所以液晶具有顯示功能。 二、納米材料 1．結(jié)構(gòu) 納米材料由直徑為幾或幾十納米的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構(gòu)，原子排列有序，而界面則為無序結(jié)構(gòu)，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(zhì)。 2．構(gòu)成粒子 (1)納米材料的結(jié)構(gòu)粒子是排列成了納米量級的原子團(tuán)。 (2)通常，組成納米材料的晶狀顆粒內(nèi)部的有序原子與晶粒界面的無序原子各約占原子總數(shù)的50%，從而形成與晶態(tài)、非晶態(tài)均不同的一種新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。納米材料的粒子細(xì)化和界面原子比例較高。 　納米材料有什么特性？ 提示：粒子細(xì)化、界面原子比例較高，使納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學(xué)反應(yīng)等方面具有特性。 三、超分子 1．定義 若兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體，能表現(xiàn)出不同于單個分子的性質(zhì)，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．形成超分子的作用力 超分子內(nèi)部分子之間通過非共價鍵結(jié)合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。 3．超分子的應(yīng)用 (1)冠醚識別陽離子 (2)分子梭的轉(zhuǎn)化 在鏈狀分子A上同時含有兩個不同的識別位點。在堿性情況下，環(huán)狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強；在酸性情況下，由于位點2的烷基銨結(jié)合H＋而帶正電荷，與環(huán)狀分子B的作用增強。因此，通過加入酸和堿，可以實現(xiàn)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(jìn)行分子設(shè)計，有序組裝甚至復(fù)制出一些新型分子材料。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”。) (1)超分子的性質(zhì)與組成超分子的單個分子的性質(zhì)相同。 (×) (2)液晶內(nèi)部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性。 (√) (3)富勒烯、石墨棒、碳納米管均屬于納米材料。 (×) 2．納米材料是21世紀(jì)最有前途的新型材料之一，世界各國對這一新材料給予了極大的關(guān)注。納米粒子是指直徑為1～100 nm的超細(xì)粒子(1 nm＝10－9 m)。由于表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，其常有奇特的光、電、磁、熱等性質(zhì)，可開發(fā)為新型功能材料。下列有關(guān)納米粒子的敘述不正確的是(　　) A．因納米粒子半徑太小，故不能將其制成膠體 B．一定條件下納米粒子可催化水的分解 C．一定條件下，納米TiO2陶瓷可發(fā)生任意彎曲，可塑性好 D．納米粒子半徑小，表面活性高 A　[根據(jù)納米粒子微粒大小，判斷出其分散質(zhì)微粒大小剛好處在膠體分散質(zhì)大小的范圍內(nèi)，所以納米材料可以形成膠體。] 3．下列有關(guān)液晶的敘述不正確的是(　　) A．液晶既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性 B．液晶最重要的用途是制造液晶顯示器 C．液晶不是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài) D．液晶分子聚集在一起時，其分子間相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響 C　[從液晶的結(jié)構(gòu)特征看，液晶具有晶體的某些性質(zhì)，如各向異性。在電場作用下，液晶分子能夠沿電場方向有序排列，這也是制造液晶顯示器的依據(jù)。液晶是介于液態(tài)和固態(tài)之間的一種聚集狀態(tài)故只有C選項錯誤。] 液晶和碳納米管是常用的功能材料 液晶電視　　　　　　碳納米管 1．你知道顯示屏上的圖像是用什么方法顯示出來的嗎？ 提示：液晶的顯示功能與液晶材料內(nèi)部分子的排列有關(guān)，施加電壓時，液晶分子能夠沿電場方向有序排列，而移去電場后，液晶分子又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。 2．納米材料為什么在光、電、磁、化學(xué)反應(yīng)等方面表現(xiàn)出特異功能？ 提示：組成納米材料的晶狀顆粒的內(nèi)部有序原子與晶粒界面的無序原子各約占原子總數(shù)50%，界面原子比例高，加之粒子的細(xì)化，使其表現(xiàn)出特異功能。 物質(zhì)的聚集狀態(tài)有：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)及一些特殊的聚集狀態(tài)。 物質(zhì)的聚集狀態(tài)隨構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類、微粒間相互作用、微粒的聚集程度的不同而有所不同。不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)具有不同的特性，根據(jù)這些特性可以制造出特殊的材料。 具有特殊聚集狀態(tài)的物質(zhì)歸納如下表： 【例】　下列關(guān)于物質(zhì)特殊聚集狀態(tài)的敘述中，錯誤的是(　　) A．等離子體的基本構(gòu)成微粒是帶電的離子和電子及不帶電的分子或原子 B．非晶體基本構(gòu)成微粒的排列是長程無序和短程有序 C．液晶內(nèi)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與顆粒間的界面兩部分，兩部分的排列都是長程有序 D　[納米材料由直徑為幾或幾十納米的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒內(nèi)部是長程有序的晶體結(jié)構(gòu)，界面則是無序結(jié)構(gòu)，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(zhì)。] 1．電子表、電子計算器、電腦顯示器都運用了液晶材料顯示圖像和文字。有關(guān)其顯示原理的敘述中正確的是(　　) A．施加電壓時，液晶分子沿垂直于電場方向排列 B．移去電場后，液晶分子恢復(fù)到原來的狀態(tài) C．施加電壓時，液晶分子恢復(fù)到原來的狀態(tài) D．移去電場后，液晶分子沿電場方向排列 B　[液晶的顯示原理為施加電壓時，液晶分子沿電場方向排列；移去電場后，液晶分子恢復(fù)到原來的狀態(tài)，B正確。] 2．下列關(guān)于納米材料基本構(gòu)成微粒的敘述中，錯誤的是(　　) A．三維空間尺寸必須都處于納米級 B．既不是微觀粒子，也不是宏觀物質(zhì) C．是原子排列成的納米數(shù)量級原子團(tuán) D．是長程無序的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài) A　[納米材料的基本構(gòu)成微粒的尺寸至少有一維處于納米級即可，A錯誤；納米材料的基本構(gòu)成微粒處于納米數(shù)量級，既不是微觀粒子，也不是宏觀物質(zhì)，B正確；原子排列成納米量級的原子團(tuán)，是組成納米材料的結(jié)構(gòu)粒子，C正確；納米材料是短程有序而長程無序的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，D正確。] 1．關(guān)于液晶的下列說法中正確的是(　　) A．液晶是一種晶體 B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性 C．液晶的化學(xué)性質(zhì)與溫度變化無關(guān) D．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化 D　[液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于晶體和液體之間，A錯誤；雖然液晶分子在特定方向上的排列比較整齊，且具有各向異性，但液晶分子的排列是不穩(wěn)定的，B錯誤；外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，C錯誤；溫度、壓力、外加電壓等因素變化時，都會改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，D正確。] 2．下列關(guān)于納米材料的敘述中，正確的是(　　) A．包括納米顆粒和顆粒間的界面兩部分 B．將物體粉碎成幾納米的小顆粒即得到納米材料 C．納米材料是指一種稱為“納米”的新物質(zhì)制成的材料 D．同一種金屬元素構(gòu)成的納米材料與宏觀金屬晶體具有完全等同的性質(zhì) A　[納米材料是指三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料，B、C項錯誤；同一種金屬元素構(gòu)成的納米材料與宏觀金屬晶體在性質(zhì)上具有很大的差別，如金的常規(guī)熔點為1 064 ℃，但2 nm尺寸金的熔點僅為327 ℃左右，D項錯誤。] 3．(素養(yǎng)題)液晶廣泛用于電子儀表產(chǎn)品等，MBBA是一種研究較多的液晶材料，其化學(xué)式為C18H21NO，下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．MBBA屬于有機(jī)高分子化合物 B．MBBA由碳、氫、氧、氮四種元素組成 C．MBBA中碳、氫、氧、氮的原子個數(shù)比為18∶21∶2∶1 D．MBBA中含有一氧化氮分子 B　[有機(jī)高分子化合物是由一類相對分子質(zhì)量很大的分子聚合而成的物質(zhì)，且無固定的化學(xué)式，A錯誤；MBBA物質(zhì)由碳、氫、氧、氮四種元素組成，B正確；由MBBA的化學(xué)式可知，其分子中碳、氫、氧、氮的原子個數(shù)比為18∶21∶1∶1，C錯誤；MBBA是由C18H21NO分子構(gòu)成的化合物，D錯誤。] 4．下列不能看作超分子的是(　　) A．兩個DNA分子鏈通過氫鍵結(jié)合在一起 B．細(xì)胞膜中的磷脂分子的雙層膜結(jié)構(gòu) C．冠醚與金屬離子的聚集體 D．所有以氫鍵結(jié)合在一起的分子 [答案]　D 5．下列關(guān)于納米技術(shù)的敘述不正確的是(　　) A．將“納米材料”均勻分散到液體分散劑中可制得液溶膠 B．用納米級金屬顆粒粉劑作催化劑可加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率 C．用納米顆粒粉劑做成火箭的固體燃料將有更大的推動力 D．銀器能抑菌、殺菌，納米銀微粒植入內(nèi)衣織物中，有奇異的抑菌、殺菌效果 B　[納米材料的直徑在1 nm～100 nm范圍內(nèi)，與膠粒直徑范圍相同，A正確；催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)的速率，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，B不正確；與塊狀固體相比，納米顆粒直徑小，表面積大，因而化學(xué)反應(yīng)的速率快，所以短時間內(nèi)可產(chǎn)生更大推動力，C正確；銀為重金屬，重金屬離子可使蛋白質(zhì)變性，故有殺菌作用，D正確。]發(fā) 展 目 標(biāo)體 系 構(gòu) 建1.知道物質(zhì)除有三種基本的聚集狀態(tài)外，還有晶體、非晶體、液晶、納米材料和超分子等其他聚集狀態(tài)。 2.知道液晶、納米材料、超分子的概念及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 3.通過對液晶、納米材料、超分子的認(rèn)知，知道物質(zhì)的聚集狀態(tài)會影響物質(zhì)的性質(zhì)，通過改變物質(zhì)的聚集狀態(tài)可能獲得特殊的材料。物質(zhì)的不同聚集狀態(tài)組成與結(jié)構(gòu)特征主要性能液晶在一定的溫度范圍內(nèi)既具有液體的可流動性又具有晶體的各向異性的一類物質(zhì)，內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的狀態(tài)在折射率、磁化率、電導(dǎo)率等宏觀性質(zhì)方面表現(xiàn)出類似晶體的各向異性，分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響納米 材料由直徑為幾或幾十納米的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成，納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構(gòu)而界面則為無序結(jié)構(gòu)在光、聲、電、磁、熱、力、化學(xué)反應(yīng)等方面完全不同于由微米量級或毫米量級的結(jié)構(gòu)顆粒構(gòu)成的材料超分子兩個或多個分子通過非共價鍵相結(jié)合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用、配位鍵等結(jié)合成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體具有分子識別功能、自組裝功能等