第21課超分子1．了解超分子的概念、結構、性質。2．了解超過分子的存在與應用，能舉例說明物質在超分子等不同尺度上的結構特點對物質性質的影響。一、超分子1.定義由的分子通過相互作用形成的。2.存在形式超分子定義中的分子是廣義的，包括。3.微粒間作用力—非共價鍵：超分子內部分子之間通過結合，主要是、和、以及一些分子與金屬離子之間形成的。4.分子聚集體的大?。撼肿舆@種分子聚集體，有的是的，有的是的。二、超分子特征1、分子識別：通過匹配實現識別。2、自組裝：超分子組裝的過程稱為分子自組裝（Molecularself-assembly)，自組裝過程（Self-organization)是使超分子產生的過程。三、超分子的應用1、應用（1）在分子識別與人工酶、酶的功能、短肽和環(huán)核酸的組裝體及其功能等領域有著廣闊的應用前景。（2）超分子化學的發(fā)展不僅與化學（冠醚、穴醚、環(huán)糊精、杯芳烴、C60等）的發(fā)展密切相連，而且與分子（雙分子膜、膠束、DNA雙螺旋等）、分子器件和新興有機材料的研究息息相關。2、應用實例(1)“杯酚”分離C60和C70：杯酚與C60通過相結合，通過匹配實現識別。向C60和C70的混合物中加入一種適配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶劑，溶解“杯酚”的C70，過濾后分離C70；再向不溶物中加入，溶解而將不溶解的釋放出來并。(2)冠醚識別堿金屬離子：冠醚是的分子，有的空穴，能與，尤其是絡合，并隨的大小不同而與不同的絡合，利用此性質可以識別。冠醚環(huán)的大小與金屬離子匹配，將陽離子以及對應的陰離子都帶入有機溶劑，因而成為有機反應中很好的催化劑。(3)細胞和細胞器的雙分子膜：細胞膜的兩側都是水溶液，水是極性分子，而構成膜的兩性分子的頭基是基團而尾基是基團。頭基為基團，頭部會朝向一側，從而實現自組裝。(4)DNA分子：核酸的雙螺旋結構是靠來保持的。四、超分子的未來發(fā)展通過對超分子研究，人們可以模擬生物系統(tǒng)，復制出一些新材料，如：新催化劑、新藥物、分子器件、生物傳感器等功能材料。?問題一超分子的概念、特征【典例1】下列關于超分子的說法不正確的是A．超分子是兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體B．超分子都是無限伸展的C．冠醚是一種超分子，可以識別堿金屬離子D．細胞和細胞器的雙分子膜具有自組裝性質【變式1-1】環(huán)糊精是由多個葡萄糖單元鍵連成環(huán)的超分子主體分子，環(huán)糊精的結構如下圖所示，存在分子內氫鍵。等多酸陰離子能填充環(huán)糊精的空穴形成超分子復合物。下列敘述正確的是

A．葡萄糖單元通過范德華力鍵連成環(huán)B．環(huán)糊精在強酸的環(huán)境下能穩(wěn)定存在C．環(huán)糊精具有分子識別功能D．環(huán)糊精在水中溶解度非常大【變式1-2】下列關于超分子的說法中，不正確的是A．超分子是由兩種或兩種以上的分子必須通過氫鍵相互作用形成的分子聚集體B．將加入一種空腔大小適配的“杯酚”中會形成超分子C．堿金屬離子雖然不是分子，但冠醚在識別堿金屬離子時，形成的也是超分子D．超分子的重要特征是自組裝和分子識別?問題二超分子應用【典例2】利用“杯酚”從和的混合物中純化的過程如圖所示。

關于上述過程及涉及的物質的說法不正確的是（

）A．和“杯酚”之間的相互作用是鍵B．和被“杯酚”識別是利用了二者的分子體積大小不同C．“杯酚”分子內官能團之間通過氫鍵作用形成“杯底”D．若“杯酚”中氧原子數目為n，則“杯酚”的分子式可表示為【變式2-1】冠醚是一種超分子，它能否適配堿金屬離子與其空腔直徑和離子直徑有關。二苯并-18-冠-6與K+形成的螯合離子的結構如圖所示。下列說法錯誤的是A．含有該螯合離子的物質所形成的晶體是離子晶體B．二苯并-18-冠-6也可以識別Li+C．該螯合離子的中心離子的配位數為6D．該螯合離子中6個O原子與K+有可能在同一平面上【變式2-2】不同空腔尺寸的葫蘆可以通過形成超分子從氣體或溶液中識別不同分子并選擇性吸附，對位取代的苯的衍生物恰好可以進入葫蘆［6］脲(結構如圖所示)的空腔。下列說法正確的是A．葫蘆脲可以吸附進入空腔的所有分子B．葫蘆［6］脲是超分子且能發(fā)生丁達爾效應C．葫蘆［6］脲形成的超分子中分子間存在范德華力、氫鍵D．可裝入對甲基苯甲酸體現了超分子的“分子識別”功能1．下列有關超分子的說法錯誤的是A．超分子是由兩種或多種分子形成的聚集體B．分子形成超分子的作用可能是分子間作用力C．超分子具有分子識別的特性D．分子以共價鍵聚合形成超分子2．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p-甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結構如圖所示，該超分子中存在的化學鍵類型有A．σ鍵、π鍵、離子鍵 B．σ鍵、π鍵、氫鍵C．σ鍵、π鍵 D．σ鍵、π鍵、離子鍵、氫鍵3．我國科學家制得了SiO2超分子納米管，微觀結構如圖。下列敘述正確的是

A．SiO2與干冰的物理性質相似 B．SiO2耐腐蝕，不與任何酸反應C．工業(yè)上用SiO2制備粗硅 D．光纖主要成分是SiO2，具有導電性4．冠醚能與陽離子尤其是與堿金屬離子作用，并隨環(huán)的大小不同而與不同堿金屬離子作用，12-冠-4與作用而不與、作用，18-冠-6不與或作用，但與作用如圖所示。下列說法錯誤的是

A．18-冠-6中和6個氧原子不可能共面B．18-冠-6與作用不與和作用反映了超分子“分子識別”的特征C．不同冠醚與不同堿金屬作用，中心堿金屬離子的配位數是不變的D．冠醚與堿金屬離子形成配合物得到的晶體里還有陰離子，這類晶體屬于離子晶體5．下列關于超分子和配合物的敘述不正確的是A．利用超分子的分子識別特征，可以分離和B．1mol分子中含5個配位鍵C．提供空軌道，中氧原子提供孤對電子，從而形成配位鍵D．配合物在半導體等尖端技術、醫(yī)學科學、催化反應和材料化學等領域都有廣泛應用6．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支,還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p-甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結構如圖所示:(1)Mo處于第五周期第ⅥB族,價電子排布與Cr相似,它的基態(tài)價電子排布圖是。(2)該超分子中存在的化學鍵類型有(填選項字母)。A．離子鍵B．氫鍵C．σ鍵D．π鍵(3)該超分子中配體CO提供孤電子對的原子是(填元素符號),p-甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有。(4)從結構與性質之間的關系解釋C60的熔點低于此超分子的原因是1．“超分子”已經在很多領域廣泛應用。下列關于超分子說法正確的是

A．冠醚的空穴結構對離子有選擇作用，在有機反應中可作催化劑，圖甲中K+與冠醚形成離子鍵B．杯酚具有“分子識別”特征，圖乙中杯酚與C60形成氫鍵C．可燃冰(圖丙)可看作由水和甲烷等分子通過非共價鍵形成的超分子，硫化氫分子間也能通過與水分子間類似的相互作用形成分子籠D．烷基磺酸鈉在水中聚集形成的膠束(圖丁)，這反映了超分子的“自組裝”特征2．卟啉鋅超分子在現代農業(yè)、科技和國防建設中有著許多獨特的用途，其分子結構如圖所示。下列關于卟啉鋅超分子的說法正確的是A．基態(tài)原子的核外有7種不同空間運動狀態(tài)的電子B．圖中①②③④處的化學鍵屬于配位鍵的是①②C．該超分子中的碳原子采取的雜化方式為D．該超分子含有的第二周期元素中，第一電離能最大的是O元素3．配位化學和超分子化學在生命科學領域有著廣泛的應用，在生命體中扮演著舉足輕重的角色。如下圖甲表示血紅蛋白中Fe(Ⅱ)結合氧氣形成配合物的結構，圖乙表示磷酸根與二脲基分子形成的超分子陰離子配合物。相關說法錯誤的是

A．圖甲中，血紅蛋白結合O2的作用力有兩種，但強度不同，O2與Fe(Ⅱ)間作用力遠強于與H間的作用力B．圖乙中，磷酸根和二脲基分子間形成超分子的相互作用屬于強度較弱的化學鍵C．亞硝酸鈉是一種氧化劑，誤服中毒會出現面色發(fā)青、口唇紫紺等典型缺氧癥狀，推測中毒機理是其將血紅蛋白中Fe(Ⅱ)氧化，使其無法再與O2配位而喪失輸氧能力D．CO中毒的原因：因電負性C<O，故C相比O更易給出電子對與血紅蛋白中Fe(Ⅱ)成配位鍵，當CO存在時，血紅蛋白優(yōu)先與CO結合而喪失輸氧能力4．超分子有望帶動我國生命、信息和材料產業(yè)的技術革命，分離和、冠醚識別堿金屬離子及細胞與細胞器的雙分子膜是超分子的應用實例。下列說法正確的是

A．上圖中，用杯酚分離和的過程中，操作①是萃取B．杯酚可由

與甲醛溶液發(fā)生加聚反應合成C．杯酚、冠醚、雙分子膜都是超分子，其原理反映出超分子的“分子識別”特征D．冠醚利用環(huán)上的氧原子和不同大小的空穴識別堿金屬離子5．超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。一種羥甲基酚鈉鹽形成的含鐵超分子的化學式可以表示為，羥甲基酚的結構通式如圖所示：

下列推測合理的是A．該超分子中的鐵元素對應微粒為亞鐵離子B．羥甲基酚屬于“杯酚”，不具有分子識別特征C．該超分子可將過渡金屬離子萃取到有機溶劑中D．該超分子屬于離子化合物，熔點低于NaCl6．冠醚能與陽離子作用，將陽離子以及對應的陰離子都帶入有機溶劑，例如水溶液對烯烴的氧化效果較差，在烯烴中溶入冠醚，可使