3.1物质的聚集状态与晶体的常识课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章

晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识[明确学习目标]1．知道在一定条件下，物质的的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度不同而有所不同。2．知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。3．了解晶体与非晶体的本质区别及性质差异。4．了解晶胞的概念。[核心素养对接]1．宏观辨识与微观探析：能根据晶体与非晶体的宏观层面上的差别，从微观结构进行探究，知道晶体和非晶体的本质区别在于其微观结构不同。2．科学探究与创新意识：能从晶体制备的实验出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。3．科学态度与社会责任：知道不同聚集状态的物质在生产、生活和科学研究中的应用，深刻认识化学在社会发展中的作用和贡献。课前篇

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自主学习固基础一、物质的聚集状态

[知识梳理]1．物质的三态变化分子是保持物质化学性质的______粒子。物质三态的相互转化只是________________发生了变化。最小分子间距离2．不含分子的物质(1)常见晶体：例如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等不含分子。(2)等离子体是由______、________和____________组成的整体上呈______性的气态物质。3．物质的聚集状态物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有______、________以及介于_____和_______之间的______、______等。电子阳离子电中性粒子电中晶态非晶态晶态非晶态塑晶态液晶态二、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的区别固体自范性微观结构晶体____(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性________非晶体______(不能自发呈现多面体外形)原子排列________有有序排列没有相对无序2.获得晶体的途径(1)_________物质凝固。(2)_________物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。(3)_________从溶液中析出。熔融态气态溶质3．晶体的特点(1)自范性①定义：晶体能________呈现多面体外形的性质。②形成条件：晶体生长的______适当。③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现________的有序排列。(2)各向异性：许多物理性质(如______、________、___________等)常常会表现出各向异性。(3)熔点：____(填“有”或“没有”)固定的熔点。自发地速率周期性强度导热性光学性质有4．晶胞描述晶体结构的基本单元叫做________。5．晶体结构的测定测定晶体结构最常用的仪器是_______________。晶胞X射线衍射仪

[自我排查]一、微判断(1)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性(

)(2)熔融态物质快速冷却即得到晶体(

)✘✘(3)熔融的硝酸钾冷却可得晶体，故液态玻璃冷却也能得到晶体(

)(4)粉末状的固体也有可能是晶体(

)(5)晶体一定比非晶体的熔点高(

)(6)晶胞是晶体的最小的结构重复单元(

)(7)不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同(

)✔✔✘✘✘(8)晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞(

)(9)一般地，晶体的化学式表示晶体中各类原子或离子的最简整数比(

)✘✔二、尝试解答(1)在室温下，将一块不规则的CuSO4·5H2O固体放入饱和CuSO4溶液中，经过一段时间后会发生什么变化？CuSO4·5H2O固体会变成规则的立方体。(2)将冰和玻璃加热各有什么现象？加热冰时，0℃达到冰的熔点，冰开始熔化，在全部熔化以前，继续加热，温度基本保持不变，完全熔化后，温度才开始升高。加热玻璃，温度升高到某一程度后开始变软，继续加热流动性增强，最后变为液体。玻璃从软化到完全熔化，中间经过较大的温度范围。课堂篇

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重点难点要突破研习1物质的聚集状态

[探究活动]

[问题探讨]1．物质的三态转化是物理变化还是化学变化？转化过程中是否存在能量的变化？提示：物质的三态转化是物理变化；物质由固态→液态→气态的过程需要吸收热量，反之则放出热量。2．物质的聚集状态是否只有固、液、气三种？气态和液态物质是否都是由分子构成？提示：物质的聚集状态除固、液、气三态外，还有其他聚集状态，如液晶等。气态和液态物质不一定都由分子构成，如等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质。3．等离子体内是否全部是带正电荷的微粒？等离子体能导电吗？提示：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的，并不都是带正电荷的微粒。等离子体中有自由电子，故具有良好的导电性。

[重点讲解]物质的聚集状态物质的聚集状态是物质在一定的温度和压强下所处的相对稳定的状态。20世纪前，人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质固态、气态、液态的相互转化是因为分子间距离发生了变化。20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，人们逐渐发现许多物质中并不存在分子，物质还可以以等离子体、离子液体、晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等聚集状态存在。[典例1]

下列叙述正确的是(

)A．食盐粉末为非晶体B．液体与晶体的混合物叫液晶C．等离子体内全部都是带正电荷的微粒D．等离子体外观为气态D

解析：食盐粉末仍由细小的食盐晶体组成，不是非晶体，A项错误；液晶是指外观为液态，但仍有晶体特征的物质，B项错误；等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体呈电中性的气态物质，其中电子带负电荷，C项错误，D项正确。

[举一反三]下列特殊聚集状态中，一定不具有导电功能的是(

)A．等离子体 B．晶体C．液晶 D．金属纳米颗粒D解析：等离子体中含有带电粒子且能自由运动，使等离子体具有良好的导电性，A项不选；有些晶体(如金属晶体)能导电，B项不选；有些液晶(如离子型液晶)能导电，C项不选；金属能导电，但成为纳米颗粒后，纳米颗粒之间的接触面积有限，并且颗粒之间的界面电阻大，故金属纳米颗粒不导电。研习2晶体与非晶体

[探究活动]实验Ⅰ用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。实验Ⅱ在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象。实验Ⅲ在一个小烧杯中配制热的饱和CuSO4溶液，然后放入冰箱中使其冷却，取出后，观察实验现象。

[问题探讨]1．(1)实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中观察到的实验现象分别是什么？提示：实验Ⅰ中得到黄色晶体(单质硫)。实验Ⅱ中固体直接变成紫色蒸气，遇冷后又重新凝聚成晶体(单质碘)。实验Ⅲ溶液中有大量蓝色晶体析出。(2)通过以上实验，请你总结获得晶体的途径有哪些？提示：获得晶体的三条途径是：①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中析出。2．判断固体物质是晶体还是非晶体的方法是什么？提示：方法一：测固体的熔点，有固定熔点的是晶体，没有固定熔点的是非晶体。方法二：对固体进行X射线衍射实验。

[重点讲解]1．晶体和非晶体的概念(1)晶体内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性有序排列而构成的具有规则几何外形的固体。如食盐、冰、铁、铜等。(2)非晶体内部微粒(原子、离子或分子)排列呈相对无序状态，不具有规则几何外形的固体。如玻璃、炭黑、橡胶等。2．晶体的特性(1)自范性晶体能自发地呈现多面体外形的性质。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。

[典例2]

下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(

)A．晶体一定比非晶体的熔点高B．晶体有自范性但排列无序C．非晶体无自范性而且排列无序D．固体SiO2一定是晶体C解析：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，无法比较晶体和非晶体的熔点高低，A错误；晶体有自范性，内部粒子排列有序，B错误；非晶体内部粒子排列无序，没有自范性，C正确；固体SiO2的存在形态有晶体和无定形两大类，即固体SiO2也可能为非晶体，D错误。1．(双选)晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300mm、质量达81kg的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是(

)A．形成晶体硅的速率越快越好B．晶体硅有固定的熔点C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D．晶体的形成与晶体的自范性有关，形成的晶体无各向异性

[举一反三]BC解析：A项，晶体的形成都有一定的条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致得不到晶体，错误；B项，晶体有固定的熔点，正确；C项，X射线衍射实验能够区分出晶体与非晶体，正确；D项，晶体的形成与晶体的自范性有关，晶体硅具有各向异性，错误。2．晶体与非晶体在微观结构上存在着本质区别，这就决定了晶体在宏观上也存在着一些不同于非晶体的独特性质。下列关于晶体性质的叙述中，不正确的是(

)A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的C．晶体的对称性是微观粒子按一定规则做周期性重复排列的必然结果D．晶体的各向异性直接取决于其微观粒子的排列具有特定的方向性B解析：结构决定性质，晶体的宏观性质必定取决于其微观的结构，正是由于晶体的内部微观粒子按一定的规律呈周期性重复排列，才出现了晶体的一系列外部特征——自范性、各向异性、对称性等。晶体的各向异性和对称性都反映了晶体的构成微粒按一定规律呈周期性重复排列，所以两者并不矛盾。研习3晶胞

[探究活动]

[问题探讨]1．下图为铜晶体及其一个晶胞：

图中铜晶胞里有14个铜原子，为什么说铜晶胞里只有4个铜原子？

2．现有甲、乙、丙(如图所示)三种晶体的晶胞(甲中X处于晶胞的中心，乙中A处于晶胞的中心)。

[重点讲解]1．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。(2)结构晶胞一般都是平行六面体，晶体是由无数晶胞“无隙并置”而成。①“无隙”：相邻晶胞之间无任何间隙。②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。③所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。2．晶胞中微粒的计算方法——均摊法均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若某个微粒为n个晶胞所共有，则就有个该微粒属于一个晶胞。(1)立方晶胞中粒子数的计算方法如下：

(2)非长方体晶胞中粒子视具体情况而定。晶胞类型顶角贡献棱上贡献面上贡献内部贡献正六棱柱底面；侧棱1正三棱柱底面；侧棱1[典例3]

(1)某晶体的其中一个晶胞的结构如图所示，8个顶角被X原子(○)占据，每个面中心被Y原子(△)占据，立方体体心被Z原子(*)占据。则晶体中X、Y、Z原子个数比为______________。1∶3∶1

(2)如图所示为甲、乙两种晶体：试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)为________，乙晶体中每个D周围结合E的个数是________。X2Y8

1．(1)X(Zn)与Y(S)所形成化合物晶体的晶胞如图(a)所示。①在1个晶胞中，X离子的数目为________。②该化合物的化学式为________。

[举一反三]4

ZnS

(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图(b)为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为____________，该功能陶瓷的化学式为______。2

BN

2．某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是(

)

A．3∶9∶4B．1∶4∶2C．2∶9∶4D．3∶8∶4B

演习篇

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学业测试速达标1．下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是(

)A．是否为具有规则几何外形的固体B．是否具有各向异性C．是否具有美观、对称的外形D．内部微粒在空间是否呈周期性有序排列D2．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是(

)A．水由液态变为玻璃态，体积缩小B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀C．玻璃态是水的一种特殊状态D．X射线通过玻璃态水时，能产生谱线C3．下列过程中不能得到晶体的是(

)A．对NaCl饱和溶液降温所得到的固体