(八)离子液体 超分子
(选择题1~5题，每小题6分，共30分)
1.下列关于甲、乙两种超分子的叙述正确的是( )
A.含有超分子的物质都属于分子晶体
B.超分子都是无限伸展的，属于高分子
C.甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征
D.图甲中K+与冠醚形成离子键，图乙中C60与杯酚形成氢键
2.利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法错误的是( )
A.第二电离能：C
C.该流程体现了超分子的分子识别特征
D.C60与金刚石晶体类型相同
3.冠醚是一种超分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并 18 冠 6与K+形成的配离子的结构如图所示。下列说法错误的是( )
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15 冠 5 170~220 Na+(204)
18 冠 6 260~320 K+(276)、Rb+(304)
21 冠 7 340~430 Cs+(334)
A.冠醚可以用来识别碱金属离子
B.二苯并 18 冠 6也能适配Li+
C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种
D.一个配离子中配位键的数目为6
4.含有冠醚环的聚合物膜能够高效吸附分离某些阳离子。一种含冠醚环的聚酰亚胺薄膜吸附分离Li+的过程如图。下列说法正确的是( )
A.冠醚环与Li+之间的作用是离子键
B.冠醚环中碳氧键为π键
C.该聚酰亚胺薄膜可在强碱性环境中稳定工作
D.若要设计K+的吸附分离膜，需增大冠醚环孔径
5.冠醚分子可识别Li+，实现卤水中Li+的萃取，其合成方法如下。下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ发生取代反应
B.Z的核磁共振氢谱有七组峰
C.X、Y均能与NaOH反应
D.过程Ⅱ增加了Li+在有机溶剂中的溶解度
6.(4分)离子液体具有电导率高、化学稳定性高等优点，在电化学领域用途广泛。某离子液体的结构简式如图。
(1)基态N原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)N、F、P三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
7.(6分)研究人员发现，在离子液体中可制备均一粒径分布的高熵合金纳米颗粒。离子液体是在室温和接近室温时呈液态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。一种离子液体的结构如图所示。
(1)的空间结构为 。
(2)研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点。A、B两种离子液体的结构如图所示。熔点A>B的原因是 。
8.(10分)超分子指多个分子组合在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，超分子内部分子通过非共价键相结合。冠醚是大环多醚类物质的总称，能与阳离子作用，并随环大小不同对阳离子具有选择性作用，图为常见的三种冠醚结构。
已知：K+与冠醚b结合能力强，使钾盐在该液体冠醚中溶解性好。
(1)下列冠醚中O原子的基态或激发态价电子中，能量由低到高排列的正确顺序为 (填序号)。
(2)KMnO4具有强氧化性，Mn在元素周期表中的位置是 ，其水溶液对环己烯的氧化效果很差，若将环己烯溶于冠醚b再加入KMnO4，氧化效果大幅度提升，原因是 。
(3)分子A(结构如图所示)能与冠醚c形成一种分子梭结构，其中N的杂化方式为 ，该分子梭可以通过加入酸或碱使冠醚c在位点1和位点2之间来回移动。加酸冠醚c移动到位点2，冠醚c与位点2之间的相互作用为 。(填字母)
a.静电相互作用 b.离子键
c.共价键 d.氢键
答案精析
1.C ［冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子，该物质是离子晶体，故A错误；超分子是分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的，故B错误；图甲中K+与冠醚形成配位键，图乙中C60与杯酚之间以分子间作用力结合，故D错误。］
2.D ［C和O分别失去一个电子后的价层电子排布式为2s22p1和2s22p3，此时O的2p能级是半充满状态，结构稳定，所以O的第二电离能大于C的第二电离能，A项正确；杯酚分子中含有苯环结构，具有大π键，B项正确；金刚石是共价晶体，C60为分子晶体，D项错误。］
3.B ［由表知，碱金属离子直径在冠醚空腔直径范围内，可以识别碱金属离子，冠醚与碱金属离子的聚集体是超分子，A正确；Li+半径小于Na+，则二苯并 18 冠 6不能适配Li+，B错误；该冠醚分子中苯环上碳原子为sp2杂化，其他碳原子为sp3杂化，C正确。］
4.D ［Li+提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键，A错误；冠醚环中碳氧键为单键，因此是σ键，B错误；聚酰亚胺薄膜中含有酰胺键，在碱性条件下会发生水解，C错误；K+的半径比Li+大，因此K+与冠醚环作用需要增大孔径，D正确。］
5.B ［过程Ⅰ中酚羟基和氯原子进行取代反应，A正确；Z的核磁共振氢谱有四组峰，为，B错误；冠醚分子可识别Li+，故增大Li+的溶解度，D正确。］
6.(1)
(2)F>N>P
7.(1)正四面体形 (2)A、B均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带电荷量也相同。当阳离子侧链从乙基增长到丙基，阳离子的体积(或半径/尺寸)增大，离子键的强度减弱，熔点也随之降低
解析 (1)中B原子的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形。
8.(1)ⅱ<ⅰ<ⅲ (2)第四周期第ⅦB族 烯烃与水互不相溶，高锰酸钾与烯烃不易接触，加入冠醚后，烯烃在冠醚中溶解度好，同时随钾离子进入冠醚溶液，不与冠醚结合，游离的与烯烃充分接触，反应活性高，反应速率快
(3)sp2、sp3 ad
