3.1 物质的聚集状态与晶体的常识-【题型分类归纳】2022-2023学年高二化学同步讲与练(人教2019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 一、物质的聚集状态 ◆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、液、气三态的相互转化只是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，发现许多常见的晶体中并无分子，如氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。 ◆气态和液态物质不一定都是由分子构成。如等离子体是由电子、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。 ◆其他物质聚集状态，如晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等。 二、晶体与非晶体 ◆晶体与非晶体的本质差异 ◆获得晶体的途径 (1)实验探究 实验内容 实验操作及现象 获取硫黄晶体 硫黄粉熔融态硫淡黄色的菱形硫黄晶体 获取碘晶体 加热时，烧杯内产生大量紫色气体，没有出现液态的碘，停止加热，烧杯内的紫色气体渐渐消褪，最后消失，表面皿底部出现紫黑色晶体颗粒 获取氯化钠晶体 在烧杯底部慢慢析出立方体的无色晶体颗粒 (2)获得晶体的三条途径 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。 ◆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。 (2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 (3)固定的熔点。 ◆晶体与非晶体的测定方法 测定方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 可靠方法 对固体进行X射线衍射实验 ◆关于晶体与非晶体的认识误区 (1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 (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(非晶体)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，如玛瑙。 三、晶胞 ◆概念：描述晶体结构的基本单元。 ◆晶胞与晶体的关系 一般来说，晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间无任何间隙。 (2)“并置”是指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、个数及几何排列是完全相同的。 ◆晶胞中粒子数目的计算 (1)铜晶胞 ①位于顶角上的铜原子为 8个晶胞共有。 ②位于面心上的铜原子为 2个晶胞共有。 因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×＋6×＝4。 (2)NaCl晶胞 ①Cl－位于顶点和面心，共有4个。 ②Na＋位于棱上和体心，共有4个。 ◆晶胞是最小的平行六面体，它有8个顶角，三套各4根平行棱，三套各两个平行面。 ◆均摊法确定晶胞中粒子的个数 若晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。 长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 四、晶体结构的测定 ◆常用仪器：X射线衍射仪。 ◆测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 ◆作用：根据衍射图，经过计算可以获得晶体结构的有关信息。 『题型一』晶体与非晶体 〖典例1〗科技创新让2022年北京冬奥会举世瞩目。对下列科技创新所涉及化学知识判断正确的是（ ） A．“战袍”利用微信小程序，调控石墨烯片加热保暖，石墨烯和碳纳米管互为同分异构体 B．冰墩墩的外壳材质主要是有机硅橡胶，有机硅橡胶是纯净物 C．主火炬96块小雪花和6个橄榄枝组成，没有两片雪花是相同的，因此雪花为非晶体 D．速滑竞赛服使用聚氨酯材料可减少空气阻力，聚氨酯是高分子材料 【答案】D 【规范答题】A．石墨烯是碳的单质，石墨烯和碳纳米管互为同素异形体，故A错误； B．冰墩墩的外壳材质主要是有机硅橡胶，有机硅橡胶是高聚物，属于混合物，故B错误； C．雪花具有规则的几何形状，且雪花在熔化时，具有确定的熔点，故雪花属于晶体，故C错误； D．有机高分子材料是以有机高分子化合物为主要成分的材料，聚氨酯是一种有机高分子化合物，是高分子材料，故D正确； 故选D。 〖变式1-1〗下列叙述中，正确的是（ ） A．石英玻璃和水晶都是晶体 B．具有各向异性的固体可能是晶体 C．粉末状的固体肯定不是晶体 D．晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形 〖变式1-2〗下列说法中错误的是（ ） A．和苯是等电子体， 分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道 B．晶体具有自范性，所以用红热的铁针刺涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈椭圆形 C．用X射线衍射实验来区分晶体和非晶体 D．向紫红色的碘的四氯化碳溶液中加入浓水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅 〖变式1-3〗下列关于晶体和非晶