3.1.1 物质的聚集状态 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

3.1.1物质的聚集状态核心素养目标知识与技能目标学生能够准确说出除“固、液、气”之外的其他物质聚集状态，如晶态、非晶态、等离子体、液晶态等，并能阐述其微观结构特点及宏观性质表现。深入理解晶体与非晶体的本质区别，掌握晶体的自范性、各向异性和固定熔点等特性，能够运用这些知识准确判断晶体和非晶体。过程与方法目标通过对不同物质聚集状态的微观结构和宏观性质的分析，培养学生从微观角度解释宏观现象的能力，提升学生的抽象思维和逻辑推理能力。借助对晶体与非晶体性质差异的探究，让学生学会运用对比、归纳等方法总结规律，培养学生的科学探究能力。情感态度与价值观目标通过了解物质聚集状态的多样性以及晶体在生产生活中的广泛应用，激发学生对化学学科的兴趣，培养学生对科学的好奇心和求知欲。学习重难点重点：1.晶体与非晶体的本质区别以及晶体的特性，包括自范性、各向异性和固定熔点，能够根据这些特性准确判断晶体和非晶体。2.了解常见的物质聚集状态，如等离子体、液晶态等的特点和应用。3.手性分子的性质差异。难点：1.从微观角度理解晶体中粒子的周期性有序排列与晶体自范性、各向异性等性质之间的关系。2.理解不同物质聚集状态的微观结构与宏观性质之间的内在联系，如等离子体的导电性和流动性与微观粒子组成的关系。课前导入自然界中绝大多数物质是固体。随着化学的发展，人工合成的固体越来越多，广泛应用于能源、环境、材料、生命科学等领域。但物质的聚焦状态除了固体以外，还有气体、液体、等离子体、液晶……等状态。物质的聚集状态1.物质三态间的相互转化20世纪前，人们认为分子是所有化学物质能够保持性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态介乎二者之间。固态液态气态凝固（放热）熔化（吸热）汽化（吸热）液化（放热）凝华（放热）升华（吸热）（1）物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏化学键，但不会有新的化学键形成，否则，就是化学变化。（2）凝固、凝华和液化的过程均放出热量，熔化、升华和汽化的过程均吸收热量，但它们都不属于反应热。2.物质不同聚集状态的特点20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子。例如，氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。氯化钠金刚石石墨二氧化硅2.物质不同聚集状态的特点（1）构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。（2）物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。物质的聚集状态微观结构微观运动宏观性质固态微粒紧密排列，微粒间的空隙很小在固定的位置上振动大多有固定的形状，几乎不能被压缩液态微粒排列较紧密，微粒间的空隙较小介于固态和气态之间没有固定的形状，不易被压缩气态微粒间的距离较大可以自由移动没有固定的形状，容易被压缩3.等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质。等离子体实质上是电离的气体，但也往往被视为固体、液体和气体以外的第四大物质状态；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和流动性。等离子体固体液体气体能量温度能量温度能量温度等离子体形成过程3.等离子体等离子体产生途径存在性质用途高温、紫外线、X射线、γ射线、高能电磁波的照射及大自然的天体现象等都能使气体变成等离子体存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里等具有良好的导电性和流动性运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器；利用等离子体可以进行化学合成、核聚变等3.等离子体4.离子液体定义：离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。如：高温下的KCl，KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体，也称为低温熔融盐。2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液5.液晶等离子体概念性质用途介于液态和晶态之间的物质状态既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性手机、电脑和电视的液晶显示屏，合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。5.液晶晶体与非晶体1.晶体和非晶体的概念走进化学实验室，你能见到许多固体，如蜡状的白磷、黄色的硫黄、紫黑色的·和高锰酸钾、蓝色的硫酸铜、白色的碳酸钙等。蜡状的白磷(P4)黄色的硫黄(S8)紫黑色的碘(I2)蓝色的硫酸铜(CuSO4·5H2O)紫色的高锰酸钾(KMnO4)白色的碳酸钙(CaCO3)1.晶体和非晶体的概念晶体非晶体概念把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶体把内部微粒（原子、离子或分子）排列呈相对无序状态的固体物质称为非晶体举例食盐、冰、铁、铜等玻璃、橡胶、炭黑等晶体非晶体温度时间温度时间温度时间温度时间晶体非晶体物质熔化时的温度变化曲线物质凝固时的温度变化曲线晶体具有固定的熔点凝固点，而非晶体则无2.晶体和非晶体的本质差异固体自范性微观机构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序判断晶体的注意事项：（1）晶体有规则的几何外形，且规则的几何外形是微粒结晶时自发形成的，并非人为加工雕琢的。（是否具有规则的几何外形不能用作区分晶体和非晶体的依据）（2）许多固体粉末由于晶粒太小，用肉眼看不到规则的几何外形，但在光学或电子显微镜下，可观察到规则的几何外形，因而是晶体，如日常食用的精盐等。（3）同一物质可以形成晶体，也可以形成非晶体，如自然界中存在晶体SiO2和非晶体SiO2。3.晶体的特性（1）自范性概念：晶体能自发（自动发生，仍需一定的条件）地呈现多面体外形的性质。本质：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现象。硫酸铜结晶醋酸钠结晶自范性3.晶体的特性（1）自范性条件：晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，常常只得到肉眼看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物，甚至形成的只是非晶态(玻璃态)。玛瑙外层的玛瑙内层的水晶水晶玛瑙是熔融态的SiO2快速冷却形成的；而水晶是熔融态的SiO2缓慢冷却形成的3.晶体的特性（2）各向异性①晶体的许多物理性质在不同方向上的差异，称为晶体的各向异性，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。如石墨可导电，但石墨的横纵向导电能力相差10000倍。水晶和玻璃在不同方向上的导热性不同。3.晶体的特性（2）各向异性②晶体的某些物理性质的各向异性反应了晶体内部质点排列的有序性。（4）X射线衍射晶体能使X射线产生衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。非晶体衍射图谱4.得到晶体的三条途径得到晶体一般有三条途径：（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。从熔融态结晶出来的硫晶体凝华得到的碘晶体从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体【实验探究】（1）用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三角架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象。（2）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。（3）在250mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。4.得到晶体的三条途径4.得到晶体的三条途径随堂训练1.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)凡有规则外形的固体一定是晶体。 (

)(2)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 (

)(3)有固定组成的物质一定是晶体。 (

)(4)同种物质可能既有晶体形态的又有无定形态的。 (

)(5)熔融态物质快速冷却即可得到晶体，粉末状的固体也有可能是晶体。(

)随堂训练2.关于晶体的自范性，下列叙述正确的是()A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B.缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块C.圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性D.由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性B随堂训练3.晶体具有各向异性。如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的1/104。晶体的各向异性主要表现在()①硬度②导热性③导电性④光