高考的新考点

顾波涛

超分子是鲁科版化学选择性必修二第三章第三节新增加的知识点．教材以冠醚、DNA、磷脂双分子层、分子钳以及叶绿素等为例介绍了超分子．在近几年的高考中，超分子作为新的考点经常出现．本文例谈超分子的考查形式，希望能帮助学生熟悉考点，提高得分率．

１ 超分子与超分子化学

超分子是指两种及以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体（也包括某些离子）．超分子内部，分子之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．分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的．超分子既不同于蛋白质、淀粉等大分子，也不同于高分子．超分子具有分子识别、自组装两个重要特征．超分子化学着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系，淡化生物化学、材料化学、有机化学、无机化学等化学分支间的界限，并将其融合为一个有机整体．

２ 超分子的考查角度

２.１ 超分子特征的考查

例１ 不同空腔尺寸的葫芦[n]（n＝５，６，７，８，）脲可以通过形成超分子从气体或溶液中识别不同分子并选择性吸附，对位取代的苯的衍生物恰好可以进入葫芦[６]脲（结构如图１所示）的空腔．下列说法正确的是（）．

A．葫芦脲可以吸附进入空腔的所有分子

B．葫芦[６]脲是超分子且能发生丁达尔效应

C．葫芦[６]脲形成的超分子中分子间存在范德华力、氢键

D．可装入对甲基苯甲酸体现了超分子的“分子识别”功能

由题给信息可知，只有对位取代的苯的衍生物恰好可以进入葫芦[６]脲的空腔，选项A错误．葫芦[６]脲是超分子，属于纯净物，不是胶体，故不能发生丁达尔效应，选项B错误．氢键是电负性大的原子与氢原子形成的共价键，葫芦[６]脲形成的超分子间不存在氢键，选项C错误．由题给信息可知，对位取代的苯的衍生物恰好可以进入葫芦[６]脲的空腔，则可装入对甲基苯甲酸，体现了超分子的“分子识别”功能，选项D正确．答案为D．

知识链接 超分子聚集体是通过分子间的相互作用，包括分子间的氢键、静电作用、疏水作用、堆积作用、金属离子的配位键等形成的．超分子的两个重要特征是分子识别、自组装．分子识别是指化学反应中的一种现象，当两个分子相遇时，它们可能会认出彼此并形成一个稳定的配对，这种配对可以被视为纠正达到一个平衡的力，如氢键或离子键．分子识别可以导致新的配对结构的形成，这些结构有很多用途，如生物分子中大分子的折叠、仿生材料的合成以及催化物质的设计等．

２．２ 元素推断中融合超分子的考查

例２ W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Z元素基态原子L层电子数是电子层数的３倍．

这４种元素组成的化合物（结构如图２）可用于合成超分子聚合物．下列说法错误的是（）．

A．XZ２ 晶体属于共价晶体

B．元素W、X、Y都可以与Z形成多种化合物

C．电负性：Z＞Y＞X＞W

D．超分子具有自组装和分子识别的特征

由Z元素原子L 层电子数是电子层数的３倍可知Z为O 元素，再结合图中结构简式，可知W、X、Y 分别为H、C、N 元素．CO２ 晶体属于分子晶体，选项A 说法错误．H、C、N 元素分别能与O 元素形成H２O、H２O２，CO、CO２，NO、NO２ 等多种化合物，选项B说法正确．非金属性越强其电负性越大，则电负性：O＞N＞C＞H，选项C说法正确．超分子的两大特性是具有自组装和分子识别特征，选项D说法正确．答案为A．

知识链接 新组装超分子聚合物，大幅度增加了化合物的种类，如果按照预期目标控制自组装过程，可以得到简单、可靠、具有特定结构功能的超分子聚合物，使其具有单个分子所不具备的特有性质．高考中元素推断题以合成超分子聚合物或合成超分子的单个分子的结构示意图为载体，实现元素周期律与超分子的融合考查，解题时准确提取结构示意图中原子所形成的价键特征，是推断相关元素的重要突破口，还要注意超分子与元素及其化合物性质的综合考查．

２．３ 有机物结构与性质融合超分子的考查

例３ 冠醚因分子结构如皇冠而得名，某冠醚分子丙可识别K＋ ，其合成方法如图３所示．下列说法正确的是（）．

A．丙可与K＋ 形成超分子

B．每个甲分子中有６个π键

C．丙的核磁共振氢谱有５组峰

D．该反应有HCl生成，属于缩聚反应

超分子是有序、有组织的聚合体系，通过范德华力、氢键、静电作用等较弱作用力而自动结合成的．丙可以和K＋ 形成超分子，选项A 正确．甲分子有２个苯环，每个甲分子中有２个大π键，选项B错误．丙左右对称和上下对称，丙核磁共振氢谱有４组峰，选项C错误．该反应有HCl生成，属于取代反应，选项D错误．答案为A．

知识链接 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Ｇ１８Ｇ冠Ｇ６与K＋ 形成的螯合离子的结构如图４所示．

该超分子含有K＋ 螯合阳离子，与阴离子可以形成离子化合物．含有该螯合离子的物质所形成的晶体是离子晶体，二苯并Ｇ１８Ｇ冠Ｇ６空腔直径大，不能适配半径小的Li＋ ，中心离子K＋ 与６个氧原子形成６个配位键，配位数为６，该螯合离子中６个O 原子与K＋ 有可能在同一平面上．

变式 冠醚是一类皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子．１８Ｇ冠Ｇ６可以通过图５所示方法制备．下列说法错误的是（）．

A．１８Ｇ冠Ｇ６分子中C、O 都采用sp３ 杂化

B．１８Ｇ冠Ｇ６和碱金属离子通过共价键形成超分子

C．冠醚的空穴结构对离子有选择作用，在有机反应中可作催化剂

D．制取方法中（１）为取代反应，另一种产物为HCl

答案 B．

超分子及超分子化学是未来化学研究的重要方向，会促进材料科学、生命科学等学科发展，是利用分子的特殊性质来构建分子器件的研究载体．高考化学的选材关注最新的科研成果，因此在未来的高考中，超分子将会备受高考命题者的青睐，在备战２０２４年的新高考时要引起足夠的重视．