3.1.1晶体的特性学案 2024-2025学年第二学期鲁科版（2019）高二化学选择性必修二

3.1.1晶胞的特性 #新课导入# 物质通常有三种聚集状态：固态、液态、气态。固态物质又分为晶体和非晶体，那么什么样的物质才是晶体？晶体和非晶体有哪些特征？ #学习目标# 1、了解晶体的重要特征 2、能说出晶体与非晶体的区别（重难点） #新课讲授# 一、晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒（ 、 、 ）在空间按一定规律做 构成的固体物质。 (2)非晶体：内部微粒的排列呈现 的分布状态。 2、晶体的特性 ⑴ ：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 晶体的自范性是晶体粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象。 ⑵ ：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 ⑶ ：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。 ⑷ ：晶体有固定的熔点而非晶体没有。 #问题探究# 【问题一】 下图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图： 1．根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 2．用什么方法区别晶体和非晶体？ 3．能不能只通过外观就能区分晶体和非晶体？ 4．晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？ 5．晶体的自范性、各向异性及对称性是由哪些因素引起的？ 问题二 水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。 水由液态变为玻璃态，体积膨胀、缩小，还是不变？ 2．X—射线通过玻璃态水时，能产生谱线吗？ 二、晶体的分类 1．分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。 2．分类 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 NaCl 金属晶体 铜 共价晶体 金刚石 分子晶体 冰 三、晶体与非晶体的用途 1．晶体 (1)把机械能变成电能。 (2)制作红外夜视仪。 (3)做电子元件。 2．非晶体 某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高。 四、晶体与非晶体鉴别方法 1、间接方法：看是否具有 或根据某些物理性质的各向异性。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 2、科学方法：对固体进行 。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。这是区分晶体和非晶体最科学的方法。 #典例精讲# 【典例1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　) A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【变式1-1】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 【变式1-2】将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)发现缺角的晶体变完整了(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是( ) A．减小、增大 B．增大、减小 C．不变、不变 D．不能确定 【典例2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是(　　) 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒　 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间存在的作用力　 离子键 共价键 共价键 范德华力 【变式2-1】下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是(　　) A．氯化钠 B．氦气 C．金刚石 D．金属 【变式2-2】下列晶体熔化时不需要破坏化学键的是(　　) A．金刚石 B．食盐 C．干冰 D．金属钾 #拓展延伸# 1、晶体和非晶体的区别 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 本质区别 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 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，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.1.1晶胞的特性 #新课导入# 物质通常有三种聚集状态：固态、液态、气态。固态物质又分为晶体和非晶体，那么什么样的物质才是晶体？晶体和非晶体有哪些特征？ #学习目标# 1、了解晶体的重要特征 2、能说出晶体与非晶体的区别（重难点） #新课讲授# 一、晶体与非晶体 (1)晶体：内部微粒（原子、离子或分子）在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。 (2)非晶体：内部微粒的排列呈现杂乱无章的分布状态。 2、晶体的特性 ⑴自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。 晶体的自范性是晶体粒子在微观空间呈现周期性的有序排列的宏观表象。 ⑵各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 ⑶对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。 ⑷固定的熔点：晶体有固定的熔点而非晶体没有。 #问题探究# 【问题一】 下图是某同学找到的一张玻璃结构的示意图： 1．根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 答案：晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。 2．用什么方法区别晶体和非晶体？ 答案：测定熔点法。晶体有固定的熔点，非晶体无固定熔点。 3．能不能只通过外观就能区分晶体和非晶体？ 答案：不能仅仅通过外观判断晶体和非晶体，非晶体经过加工也能具有规则的几何外形。 4．晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同？ 答案：晶体与非晶体不同之处：晶体外观上有规则的几何外形；晶体的特性：自范性、各向异性、对称性；晶体的结构：内部微粒在空间按一定规律做周期性重复性排列。 5．晶体的自范性、各向异性及对称性是由哪些因素引起的？ 答案：晶体内部微粒在空间按照一定规律做周期性重复排列，使晶体具有规则几何外形和对称性；内部微粒在各个方向上的不同排列是晶体具有各向异性的本质原因。 问题二 水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。 水由液态变为玻璃态，体积膨胀、缩小，还是不变？ 答案：因密度与普通水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。 2．X—射线通过玻璃态水时，能产生谱线吗？ 答案：玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，X射线通过玻璃态水时不能产生谱线。 #新课讲授# 二、晶体的分类 1．分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。 2．分类 晶体类型 构成微粒 微粒间的相互作用 实例 离子晶体 阴、阳离子 离子键 NaCl 金属晶体 金属阳离子、自由电子 金属键 铜 共价晶体 原子 共价键 金刚石 分子晶体 分子 分子间作用力 冰 三、晶体与非晶体的用途 1．晶体 (1)把机械能变成电能。 (2)制作红外夜视仪。 (3)做电子元件。 2．非晶体 某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高。 四、晶体与非晶体鉴别方法 1、间接方法：看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性。晶体有固定的熔点，融化过程中温度不变，某些物理性质也会呈现各向异性。 2、科学方法：对固体进行X射线衍射实验。X射线通过晶体时能产生衍射现象，而非晶体不能产生此现象。这是区分晶体和非晶体最科学的方法。 #典例精讲# 【典例1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　) A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【解析】A项，晶体与非晶体的本质区别在于是否有自范性，微粒在微观空间是否呈现周期性的有序排列，故A错误；B项， 晶体有自范性是粒子在微观空间呈周期有序性排列的宏观表象，故B正确；C项，玻璃不是晶体，故C错误；D项，区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是X—射线衍射法，故D错误；故选B。 【变式1-1】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 【解析】晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质。A选项所述过程不可能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D选项中玻璃属于非晶体；氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的原因是晶体的自范性，故B选项正确。 【变式1-2】将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中，一段时间后(温度不变)发现缺角的晶体变完整了(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是( ) A．减小、增大 B．增大、减小 C．不变、不变 D．不能确定 【解析】晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列，晶体的自范性、各向异性，胆矾晶体具有自范性，硫酸铜晶体和硫酸铜溶液存在着溶解平衡，即硫酸铜晶体不断溶解，溶液中的硫酸铜不断析出，由于在自然条件下结晶形成的晶体形状都是规则的，所以向饱和硫酸铜溶液中放入一小块缺角的胆矾晶体时硫酸铜晶体的形状会变得规则，而质量不发生变化，所以这段时间内晶体和溶液的质量变化都是不变，故C正确；故选C。 【典例2】下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是(　　) 选项 A B C D 晶体 硫化钾 干冰 金刚石 碘 构成晶体的微粒　 阴、阳离子 分子 原子 分子 晶体微粒间存在的作用力　 离子键 共价键 共价键 范德华力 【解析】干冰为分子晶体，构成微粒为分子，微粒间作用力为范德华力。 【变式2-1】下列晶体中由原子直接构成的分子晶体是(　　) A．氯化钠 B．氦气 C．金刚石 D．金属 【解析】A项，氯化钠是由Na＋和Cl－通过离子键结合形成的离子晶体；B项，氦气是由氦气原子(分子)通过分子间作用力结合形成的分子晶体；C项，金刚石是由碳原子通过共价键结合形成的共价晶体；D项，金属是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合形成的金属晶体。 【变式2-2】下列晶体熔化时不需要破坏化学键的是(　　) A．金刚石 B．食盐 C．干冰 D．金属钾 【解析】熔化时金刚石断裂共价键，食盐断裂离子键，干冰断裂分子间作用力(范德华力)，金属钾断裂金属键。 #拓展延伸# 1、晶体和非晶体的区别 晶体 非晶体 微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 本质区别 微观粒子在三维空间是否呈现周期性有序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 鉴别方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 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，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。 学科网（北京）股份有限公司 $$