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第1课时 物质的聚集状态　晶体与非晶体
素养 目标定位
目标素养
1.能从微观角度理解晶体的结构特征,并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体。形成宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养
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。形成科学探究与创新意识的化学学科核心素养
3.能运用晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象,形成分析晶胞结构的思维模型(均摊法),能根据晶胞的结构确定粒子个数及化学式。形成证据推理与模型认知的化学学科核心素养
知识概览
课前 基础认知
一、物质的聚集状态
1.物质三态之间的相互转化。
2.物质的特殊聚集状态。
(1)等离子体: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物质聚集体。
(2)离子液体:熔点不高的仅由　离子　组成的液体物质。
(3)晶态、非晶态,以及介乎两者之间的塑晶态、液晶态等。
微思考1(1)等离子体就是液态电解质吗
提示:不是。等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的气态物质聚集体,而液态电解质由阴离子和阳离子或分子构成。
(2)实用液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面表现出各向异性,其原因是什么
提示:实用液晶内部分子的排列沿分子的长轴方向取向一致。
二、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异。
2.晶体的特点。
(1)自范性:
①定义:晶体能　自发　地呈现　多面体　外形的性质。
②呈现条件之一:晶体　生长的速率　适当。
③本质原因:晶体中粒子在　微观空间　里呈现　周期性有序　排列。
(2)各向异性:许多物理性质常常会表现出各向异性。
(3)晶体有较固定的　熔点　。
(4)外形和内部质点排列的高度　有序　。
3.获得晶体的途径。
(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。
4.区分晶体和非晶体的方法。
微思考2下图是几种常见晶体的图片,请思考有规则的几何外形的固体一定是晶体吗
提示:有规则几何外形或美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如,玻璃制品可以塑造出规则的几何外形,也可以具有美观对称的外观,但玻璃属于非晶体。
微判断
(1)物质的存在状态只有气态、液态和固态三种。(　　)
(2)同一物质不论是处于晶态还是非晶态,性质相同。(　　)
(3)[高考链接](2024安徽卷节选)水晶和玻璃用X射线衍射实验鉴别。 (　　)
×
×
√
微训练
下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)。
A.晶体的熔化温度一定比非晶体高
B.晶体有自范性,但晶体中粒子的排列无序
C.非晶体无自范性,而且非晶体中粒子的排列无序
D.晶体和非晶体都有各向异性
答案:C
课堂 重难突破
问题探究
等离子体是宇宙中一种常见的物质聚集体,在恒星、闪电中都存在等离子体。等离子体是电离了的“气体”,它呈现出高度激发的不稳定态,其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。
举例说明日常生活中哪些场景中存在等离子体。
提示:蜡烛的火焰里、霓虹灯和日光灯的灯管里、极光和雷电里等。
归纳总结
等离子体和液晶的比较。
聚集状态 等离子体 液晶
定义 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聚集体称为等离子体 液晶是介于液态和晶态之间的物质状态
聚集状态 等离子体 液晶
特征 ①等离子体中正、负电荷数相等,总体来看等离子体呈电中性;
②等离子体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 ①具有液体的流动性、黏度、形变性等;
②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;
③实用液晶在常温下十分稳定
重要
应用 ①制造等离子体显示器;
②进行化学合成;
③核聚变 ①手机、电脑、电视的液晶显示器;
②合成高强度液晶纤维
典型例题
【例1】 下列有关等离子体的叙述,错误的是(　　)。
A.等离子体是物质的另一种聚集状态
B.等离子体是很好的导体
C.水可能形成等离子体状态
D.等离子体中的微粒不带电荷
答案:D
解析:等离子体由离子、电子以及未电离的中性粒子组成,是物质的另一种聚集状态,故A项正确。等离子体具有良好的导电性,是很好的导体,故B项正确。通过强热、电磁辐射等方式也能使水形成等离子体,故C项正确。等离子体中的微粒带有电荷,而且能自由移动,所以等离子体具有良好的导电性,故D项错误。
【例2】 下列关于物质特殊聚集状态的叙述中,错误的是(　　)。
A.等离子体的基本构成粒子是阳离子和电子及不带电的分子或原子
B.液晶的某些物理性质具有各向异性
C.已实际应用的热致液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列,使液晶具有各向异性
D.等离子体是一种自然现象,不能人工得到
答案:D
解析:等离子体整体上是呈电中性的,其构成粒子是电子、阳离子和电中性粒子, A项正确。液晶具有类似晶体的各向异性, B项正确。已实际应用的热致液晶内部分子沿分子的长轴方向有序排列,使液晶具有各向异性, C项正确。等离子体可以通过人工得到, D项错误。
问题探究
科学探究表明地球上水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态。它是由气态水急速冷却到165 K时形成的,玻璃态水无固定形态,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同。
(1)玻璃态水属于晶体吗
提示:不属于晶体。
(2)水由液态变为玻璃态,体积是否发生变化
提示:体积不变。
(3)玻璃态水内部的粒子是按一定规律呈周期性排列吗
提示:不是。晶体内部的粒子一定按一定规律呈周期性排列,而玻璃态水属于非晶体,其内部的粒子排列是无规则的。
(4)具有规则几何外形的固体,一定是晶体吗
提示:不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在外力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体,如玻璃、塑料等相关制品。
归纳总结
1.晶体与非晶体的比较。
固体 晶体 非晶体
微观结构特征 粒子在三维空间里呈周期性有序排列 粒子排列相对无序
性质
特征 自范性 有 无
熔点 较固定 不固定
各向异性 有 无
鉴别
方法 看是否具有较固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性
对固体进行X射线衍射实验
举例 NaCl、I2、SiO2、Na等 玻璃、橡胶等
2.晶体呈现自范性的条件。
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,但凝固速率过快时,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)。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,而水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。
典型例题
【例3】如图是某固体的微观结构示意图,请认真观察两图,判断下列说法正确的是(　　)。
A.两种物质在一定条件下都会自
动形成有规则几何外形的晶体
B.Ⅰ形成的固体某些物理性质有各向异性
C.Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点
D.两者的X射线图谱是相同的
答案:B
解析:观察结构图知,Ⅰ中粒子呈周期性有序排列,Ⅱ中粒子排布相对无序,故Ⅰ具有各向异性,具有较固定熔点,Ⅱ没有固定熔点,用X射线衍射实验检验两者,图谱明显不同。
易错警示 关于晶体与非晶体的认识误区: (1)同一物质的固体可以是晶体,也可以是非晶体,如晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体,不一定是晶体。例如,玻璃制品可以塑造出规则的几何外形,也可以具有美观对称的外观。 (3)具有固定组成的物质也不一定是晶体,如某些无定形体也有固定的组成。 (4)晶体不一定都有规则的几何外形,如天然的水晶球。
【例4】 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
B.气态水直接冷却成固态水
C.熔融的KNO3冷却后所得到的固体
D.液态的玻璃冷却后所得到的固体
答案:D
解析:由于玻璃属于非晶体,熔融后再冷却所得到的固体仍为非晶体。
成果验收站
1.下列有关液晶的叙述中不正确的是(　　)。
A.具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性
B.可制造液晶显示器
C.不是物质的一种聚集状态
D.液晶分子聚集在一起时,施加电场会对其分子间的相互作用产生影响
答案:C
2.科学研究表明,物质有多种聚集状态,下列有关描述错误的是(　　)。
A.等离子体的外观为气态
B.等离子体的构成粒子仅有电子、阳离子
C.液晶和液态是物质的两种聚集状态
D.离子液体是熔点低于或稍高于室温的离子化合物
答案:B
3.下列不属于晶体的特点的是(　　)。
A.无色透明的固体
B.自范性
C.较固定的熔点
D.各向异性
答案:A
4.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.晶体的各向异性和自范性是矛盾的
C.晶体的自范性是微观粒子按一定规律呈现周期性有序排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
答案:B
5.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缓慢冷却
C.FeCl3蒸气冷凝
D.CuSO4饱和溶液蒸发浓缩后冷却
答案:A
6.如图为某物质发生凝固过程的图像。下列说法中正确的是(　　)。
A.该物质属于非晶体
B.该物质的熔点为80 ℃
C.该物质的凝固过程用时18 min
D.该物质的凝固过程需要吸热
答案:B
8.普通玻璃和水晶的根本区别在于(　　)。
A.外形不一样
B.普通玻璃的基本构成粒子无规律地排列,水晶的基本构成粒子呈周期性有序排列
C.水晶有固定的熔点,普通玻璃无固定的熔点
D.水晶可用于能量转换,普通玻璃不能用于能量转换
答案:B
9.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加热,观察实验现象。
(1)在表面皿上加少量冷水的作用是_______________。
(2)观察到的实验现象是______________________________
___________________________________。
(3)在表面皿上是碘的_______(填“晶体”或“非晶体”)。
(4)这种获得晶体的方法是_______,制取晶体的方法还有__________________、__________________。
冷却碘蒸气
烧杯中充满紫色的蒸气,在表面皿
上有紫黑色的晶体
晶体
凝华
熔融态物质凝固
溶质从溶液中结晶
10.非晶硅光电薄膜产业的研发成长,在转换效率上,已逐渐接近于多晶硅太阳能电池,发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率,将比多晶硅太阳能产业更为快速,非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
(1)下图中a、b是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅
b
a
a:　　　　　;b:　　　　　。
非晶硅
晶体硅
(2)下列有关晶体常识的相关说法中正确的是　　 。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体内部质点具有有序性,有固定的熔、沸点和各向异性
AC

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