资源简介

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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
第1课时　物质的聚集状态　晶体与非晶体
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 了解包含“固、液、气”在内的更多物质的聚集状态。
2. 认识晶体和非晶体的区别，能设计简单的方法区分晶体和非晶体。
3. 知道获得晶体的一般途径。
活 动 方 案
1. 物质常见的三种存在形态为固态、液态和气态。三态之间可以相互转化，同时存在能量的变化，在下图中填写有关物质状态转化的名称和能量变化的类别。
活动一：了解包含“固、液、气”在内的更多物质的聚集状态
【答案】
2. 等离子体、离子液体均不是由分子构成的物质，查阅资料，了解等离子体、离子液体的组成。
【答案】 等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
3. 查阅资料，了解液晶的性质特点。
【答案】 液晶是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。
1. 固体有晶体和非晶体之分，自然界中绝大多数固体是晶体。晶体具有自范性，即晶体能自发呈现多面体外形。下图所示为晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图。
活动二：知道晶体与非晶体的一些性质差别
晶体SiO2投影
非晶体SiO2投影
(1) 晶体SiO2和非晶体SiO2在微观结构上有什么差别？
【答案】 晶体SiO2的内部粒子是周期性有序排列的，非晶体SiO2的内部粒子是无序排列的。
(2) 晶体SiO2具有自范性的原因是什么？
【答案】 内部粒子在三维空间里呈周期性有序排列。
(3) 晶体的许多物理性质，如强度、导热性、光学性质等会表现为各向异性。在晶体SiO2投影图中选取一个正六边形，以该正六边形的中心为起点，分别向正上方和正右方画出一条线，观察该线段经过的原子的环境是否相同？如果换成非晶体SiO2投影图中任选一点，向不同方向划线，只要线足够长，从概率角度看，该线段经过的原子的环境是否相同？
【答案】 不相同(各向异性)。相同(各向同性)。
2. 区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。利用晶体和非晶体性质的不同，也可进行区分。晶体有固定的熔点，某些物理性质(如强度、导热性、光学性质等)表现出各向异性；非晶体没有固定熔点，不具有物理性质各向异性。
(1) 右图是玻璃的结构示意图，据此可知玻璃属于晶体还是非晶体？请你设计一个简单的实验验证你所得出的结论。
【答案】 非晶体。加热至熔化，检测是否具有固定的熔点，如果没有则是非晶体(或者在玻璃片滴加一滴熔化的石蜡，待石蜡凝固后，用一根红热的铁针刺中石蜡，如果石蜡沿各个方向熔化速度相同，则为非晶体)。
(2) 利用上述晶体与非晶体的性质特点，我们很容易识别出用玻璃仿造的假宝石。你能列举一些可能有效的鉴别假宝石的一般原理吗？
【答案】 宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。
1. 完成下列实验，记录实验现象。
实验1：用研钵将硫黄粉研细，放入蒸发皿中，用酒精灯加热至熔融状态后，自然冷却。
实验2：在一个小烧杯中加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加入少量冷水。把小烧杯放在陶土网上小火加热。
实验3：在250 mL 烧杯中加入半杯饱和NaCl溶液，用滴管滴入浓盐酸。
实验4：向蒸发皿中加入少量硫酸铜溶液，将溶液蒸发至表面出现晶膜，自然冷却。
活动三：学习制取晶体的一般方法
【答案】 实验1现象：有黄色的针状硫黄晶体析出；
实验2现象：有针状的紫黑色碘晶体附着在表面皿的底部；
实验3现象：溶液变浑浊，烧杯底部有白色细小晶体析出；
实验4现象：蒸发皿底部有细小蓝色晶体颗粒析出。
2. 右图是天然水晶球的剖面图，外层是玛瑙，内层是水晶。玛瑙是由熔融态SiO2急速冷却形成的，水晶是由熔融态SiO2缓慢冷却形成的。玛瑙和水晶哪一种物质属于晶体？你是如何判断的？
【答案】 水晶属于晶体。水晶具有多面体的几何外形，说明其内部粒子是有序排列的。
3. 得到晶体的通常途径有哪些？
【答案】 熔融态物质凝固、气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)、溶质从溶液中析出等。
课 堂 反 馈
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1. 下列说法正确的是( 　　)
A. 液晶是一种液态物质
B. 气态物质和液态物质一定都是由分子构成的
C. 物质只有三种聚集状态：固态、液态、气态
D. 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物质
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【解析】 液晶是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，A错误；气态物质和液态物质不一定由分子构成，例如等离子体和离子液体，B错误；将物质分为三态的相互转化过于简单，还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等，C错误；等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质，D正确。
【答案】 D
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2. 下列途径不能得到晶体的是( 　　)
A. 熔融态SiO2快速冷却 B. 熔融态SiO2热液缓慢变冷
C. FeCl3蒸气冷凝 D. CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却
【解析】 熔融态物质快速冷却时不能得到晶体，如熔融态SiO2快速冷却得到看不到晶体外形的玛瑙，A错误；熔融态SiO2热液缓慢冷却则形成水晶，B正确；FeCl3、AlCl3等固体均易升华，其蒸气凝华则得到晶体，C正确；CuSO4溶液蒸发浓缩后冷却得到胆矾晶体，D正确。
【答案】 A
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3. 下列有关晶体和非晶体的说法正确的是( 　　)
A. 具有规则几何外形的固体均为晶体
B. 晶体具有自范性，非晶体没有自范性
C. 晶体研碎后即变为非晶体
D. 非晶体有固定熔点
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【解析】 具有规则几何外形的固体不一定是晶体，有些人工加工而成的非晶体也具有规则几何外形，A错误；晶体的规则几何外形是自发形成的，有些非晶体尽管有规则的几何外形，但不是自发形成的，所以晶体具有自范性，非晶体没有自范性，B正确；晶体研碎后还是晶体，C错误；晶体具有固定熔点，D错误。
【答案】 B
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4. 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；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1∶10 000。晶体的各向异性主要表现为　( 　　)
①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质
A. ①③ B. ②④
C. ①②③ D. ①②③④
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【解析】 晶体各向异性的主要表现在物理性质特性不同，即硬度、导热性、导电性、光学性质等。
【答案】 D
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5. 水晶球是熔融态的二氧化硅侵入地壳内的空洞形成的，水晶球的外层是玛瑙，内层是呈现晶体外形的水晶。下列说法不正确的是( 　　)
A. 玛瑙和水晶的主要成分都是二氧化硅
B. 玛瑙和水晶形成的过程叫凝华
C. 玛瑙是由熔融态二氧化硅快速冷却形成的
D. 水晶是由二氧化硅热液缓慢冷却形成的
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【解析】 玛瑙是由熔融态二氧化硅快速冷却形成的，而水晶则是由熔融态二氧化硅缓慢冷却形成的，所以两者的主要成分都是二氧化硅，A、C、D均正确；此过程属于熔融态物质的凝固，凝华是指气态物质冷却不经液态直接转变成固态的过程，B错误。
【答案】 B
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6. 下列关于晶体的说法正确的是( 　　)
A. 将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体
B. 假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
C. 石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点
D. 蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
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【解析】 将饱和CuSO4溶液降温，可析出胆矾，胆矾属于晶体，A错误；一般宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度相对较小，可以根据有无刻痕来鉴别，B正确；非晶体没有固定的熔点，C错误；由于晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有一些差异，D错误。
【答案】 B
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7. 下列有关晶体的特征及结构的叙述不正确的是( 　　)
A. 晶体一般都有各向异性 B. 晶体有固定的熔点
C. 固态物质不一定是晶体 D. 粉末状的固体肯定不是晶体
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【解析】 晶体的组成粒子在三维空间里呈周期性有序排列，与其固体的颗粒大小无关，D错误。
【答案】 D
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