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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
课程标准 核心素养目标
1.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性。
2．能说出晶体与非晶体的区别，知道在一定条件下，物质的聚集状态因构成物质的粒子种类、粒子间相互作用、粒子聚集程度的不同而有所不同。 1.宏观辨识与微观探析：能说出包含“固、液、气”在内的更多的物质聚集状态，能说出晶体与非晶体的区别，了解获得晶体的一般途径。
2．证据推理与模型认知：基于晶体与非晶体的本质区别，根据物质的性质进行推测，判断是晶体还是非晶体。
一、物质的聚集状态
1．物质三态间的相互转化
时间 观点
20世
纪前 人们以为______是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是分子间______发生了变化，分子在固态只能______，在气态能____________，在液态则介乎二者之间
20世
纪初 通过______________等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子。
气态和液态物质也同样不一定都由_____构成，出现了__________、离子液体、塑晶态、液晶态等
分子
距离
振动
自由移动
X射线衍射
分子
等离子体
2.等离子体和离子液体
(1)等离子体
等离子体是由______、_________和_______________组成的整体上呈_________的气态物质。
(2)离子液体
离子液体是熔点______的仅由______组成的液体物质。
电子
阳离子
电中性粒子
电中性
不高
离子
二、晶体与非晶体
1．晶体与非晶体的本质差异
固体 自范性 微观结构
晶体 ___ 原子在三维空间里呈周期性______排列
非晶体 ______ 原子排列相对______
有
有序
没有
无序
2.晶体的自范性
(1)晶体的自范性即晶体能自发地呈现_________外形的性质。所谓自发过程，即____________的过程。
(2)晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率______。例如，玛瑙是熔融态SiO2______冷却形成的，而水晶则是熔融态SiO2______冷却形成的。
(3)晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现_________的______排列的宏观表象。相反，非晶体中粒子的排列则____________，因而无自范性。
多面体
自动发生
适当
快速
缓慢
周期性
有序
相对无序
3．晶体的各向异性
(1)晶体的特点并不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性，它们的许多物理性质，如______、_________、光学性质等，常常会表现出各向异性。
(2)晶体的某些物理性质的各向异性同样反映了晶体内部质点排列的______性，而非晶体则_________物理性质各向异性的特点。
强度
导热性
有序
不具有
4．得到晶体的三条途径
◆名师点拨
物质的三态变化
(1)物质的三态变化是物理变化，变化时破坏范德华力或氢键，但不会有新物质生成。
(2)凝固、凝华和液化的过程均放出热量，熔化、汽化和升华的过程均吸收热量。
◆拓展延伸
液晶及其应用
(1)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，表现出类似晶体的各向异性。
(2)已经获得实际应用的热致液晶均为刚性棒状强极性(或易于极化的)分子，其分子有取向序，分子的长轴取向一致，但无位置序，分子可滑动。
(3)液晶已有广泛的应用，如手机、电脑和电视的液晶显示器等。
◆名师点拨
对于晶体与非晶体的理解
(1)晶体和非晶体是物质的不同存在形态，其本质区别是内部粒子是否在三维空间里呈现周期性有序排列。
(2)有规则的几何外形或有美观、对称的外形的固体不一定是晶体，如玻璃制品等。
(3)具有固定组成的固态物质不一定是晶体，如无定形SiO2也具有固定的组成。
(4)晶体具有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点，非晶体在受热时，在某温度开始软化，且熔化过程中温度会发生变化。
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃属于非晶体，无固定的熔点(　　　)
(2)晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形(　　　)
(3)晶体都具有自范性，自范性是晶体的本质属性(　　　)
(4)熔融态物质凝固速率过快则形成晶体，否则形成非晶体(　　　)
√
×
√
×
探究一__晶体和非晶体的差异

人们很早就注意到自然界里的许多物质具有规则的几何外形，并将具有多面体外形的固体称为晶体。在我国汉代，人们就曾用“雪花六出”来描绘雪花晶体。那么，究竟什么样的物质才能称为晶体？
[问题设计]
(1)冰、食盐、铜、橡胶、宝石、纯碱都是日常生活中常见的固体物质，上述物质中哪些属于晶体？哪些属于非晶体？
提示：冰、食盐、铜、宝石、纯碱属于晶体；橡胶属于非晶体。
(2)许多玻璃制品与雪花晶体一样，外形美观、透亮，为什么玻璃不是晶体呢？晶体与非晶体的本质区别是什么？
提示：玻璃中微观粒子的排列相对无序；晶体内原子在三维空间里呈周期性有序排列，而非晶体中原子排列相对无序。
晶体和非晶体的比较
【例1】 晶体与非晶体的本质区别是 (　　　)
A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形
B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序
C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点
D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小
B
解析：
非晶体也可能有规则的几何外形，比如钻石形状的玻璃制品，A错误；晶体与非晶体的本质区别在于其内部粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列，B正确；晶体有固定的熔、沸点，非晶体没有固定的熔、沸点，但这不是二者的本质区别，C错误；某些合金为非晶体，但具有很大的硬度，D错误。
1．固体分为晶体和非晶体，下列关于晶体的叙述正确的是 (　　　)
A．块状固体一定是晶体，粉末状固体一定是非晶体
B．破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性
C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰
D．不能通过熔融态物质凝固的方式得到晶体
B
解析：
晶体和非晶体的本质区别是组成晶体的粒子在三维空间里是否呈现周期性有序排列，不管固体的颗粒大小，只要组成粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列就属于晶体，A错误、C错误；晶体的自范性是指在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现多面体外形的性质，B正确；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，D错误。
探究二__晶体的自范性和各向异性

某校研究性学习小组的同学通过实验探究晶体和非晶体沿不同方向上的导热性，分别将两根热的铁针插入涂有石蜡的水晶片和涂有石蜡的玻璃片上，石蜡受热熔化情况如图所示。
[问题设计]
(1)观察水晶片上的石蜡和玻璃片上的石蜡受热熔化情况有何不同？
提示：水晶片上的石蜡受热熔化呈椭圆形，玻璃片上的石蜡受热熔化呈圆形。
(2)水晶片上的石蜡和玻璃片上的石蜡受热熔化情况不同，说明其导热性有什么不同？请分析产生上述现象的原因。
提示：水晶片在不同方向上的导热性不同，玻璃片在不同方向上的导热性相同；水晶属于晶体，具有各向异性，玻璃属于非晶体，不具有各向异性。
1．晶体的自范性
2．晶体的各向异性
【例2】 关于晶体的自范性，下列叙述正确的是 (　　　)
A．破损的晶体能自动变成规则的多面体
B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块
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
解析：
晶体的自范性即晶体能够自发地呈现多面体外形的性质，但自发过程的实现仍需要一定的条件，A错误；缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中能够析出完美的立方体晶块，B正确；圆形并不是冰本身自发形成的形状，而是受容器限制形成的，C错误；玻璃是非晶体，不具有自范性，D错误。
2．下列叙述正确的是 (　　　)
A．石英玻璃和水晶都是晶体
B．晶体与非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形
C.具有各向异性的固体可能是晶体
D．利用石膏可制成各种模具，体现了晶体的自范性
C
解析：
水晶是晶体，石英玻璃是非晶体，A错误；晶体与非晶体的本质区别在于晶体有自范性，B错误；晶体有自范性，所以具有各向异性的固体可能是晶体，C正确；利用石膏可制成各种模具，是人为加工，不是自然形成，不能体现晶体的自范性，D错误。
D
解析：
晶体的各向异性具体表现在晶体在不同方向上的硬度、导热性、导电性、光学性质等都是不同的。
1．X射线衍射实验是鉴别晶体与非晶体最可靠的方法，下列属于晶体的是 (　　　)
A．玛瑙 B．陶瓷
C．水晶 D．玻璃
C　
解析：
玛瑙、陶瓷和玻璃都是非晶体，水晶是晶体，可通过X射线衍射实验来鉴别。
2．下列描述不属于晶体的特点的是 (　　　)
A．具有规则的几何外形
B．某些物理性质具有各向异性
C．具有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
D　
解析：
晶体具有规则的几何外形，具有固定的熔、沸点，且某些物理性质具有各向异性，但不一定是无色透明固体，如胆矾是蓝色，D错误。
3．下列说法正确的是 (　　　)
A．物质的聚集状态只有固、液、气三种状态
B．具有规则几何外形的固体均为晶体
C．晶体具有自范性是区别于非晶体的重要特征
D．等离子体是一种特殊的气体，由阴、阳离子构成的呈电中性粒子
C　
解析：
物质的聚集状态除了固、液、气三种状态外，还有塑晶态、液晶态等，A错误；具有规则几何外形的固体若是经过机械加工形成的，则不一定是晶体，如玻璃制品等，B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气态物质，D错误。
4．固体分为晶体和非晶体。下列关于晶体的叙述正确的是 (　　　)
A．CuSO4·5H2O属于晶体，CuSO4粉末属于非晶体
B．从溶液中析出的NaCl晶体具有规则的几何外形，体现了晶体的自范性
C．晶体都是透明的，非晶体都是不透明的
D．熔融态的SiO2冷却过快会生成水晶，反之则生成玛瑙
B　
解析：
CuSO4·5H2O、CuSO4粉末都属于晶体，粉末状CuSO4的颗粒较小，A错误；晶体和非晶体的本质区别在于内部粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列，与是否透明无关，C错误；熔融态的SiO2冷却过快生成玛瑙，缓慢冷却生成水晶，D错误。
5．下列关于晶体性质的描述正确的是 (　　　)
A．晶体具有物理性质各向同性的特点
B．形成晶体的形态与结晶过程的速率无关
C．晶体表现自范性的过程是自发过程，不需要外界条件
D．通过测定固体物质的熔点，可以区分晶体和非晶体
D　
解析：
晶体具有物理性质各向异性的特点， 在不同方向上表现出来的性质不同，A错误；形成晶体的形态与结晶过程的速率有关，结晶速率过快可能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，甚至形成非晶体，结晶速率适当可能形成晶体，B错误；晶体表现自范性的过程是自发过程，但仍需要外界条件，如从溶液中结晶析出晶体，溶液需要达到过饱和状态，C错误；晶体具有固定的熔点，非晶体不具有固定的熔点，D正确。

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