3.1.1物质的聚集状态与晶体的常识 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 第三章 晶体结构与性质 第1课时 物质的聚集状态 常见分子构成的物质的三态： 20世纪前，分子构成的物质，人们认为物质的三态变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。气态和液态物质也不一定是由分子构成。 阅读教材P68,回答下列问题： 1、什么是等离子体？等离子体有什么用途？（科学.技术.社会） 2、什么是离子液体？ 3、除了常见的物质三态外，物质还存在哪些聚集状态？ 什么是液晶？液晶有什么用途？ 气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由电子、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。 等离子体具有良好的导电性和流动性。 (1)概念： (2)特点 等离子体是一种特殊的气体 (3)应用 运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器； 利用等高子体可以进行化学合成； 核聚变也是在等离子态下发生的等。 1.等离子体 任务一： 物质的凝聚状态 等离子体显示器 4 2、离子液体 离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCl，KOH 呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度 下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体，也称为低 温熔融盐。 (1)定义： (2)室温离子液体熔点低的原因：室温离子液体作为离子化合物，其熔点较 低的主要原因是：在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为静电作用， 其大小与阴阳离子的所带电荷及离子半径有关，离子半径越大，它们之间 的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。离子液体的阴阳离子体积 很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。 气态和液态物质不一定都是由分子构成。 2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液 离子液体 离子液体 离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体。 3、晶体、非晶态、塑晶态、液晶态……。 液晶：某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态， 这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。 液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器；合成高强度液晶纤维已广泛应用于飞机、火箭、坦克、防弹衣等。 （阅读p69科学.技术.社会2.液晶） 阅读课文68 物质的聚集状态 气态 固态 液态 等离子体 液晶 晶态、非晶态、 液晶态、塑晶态 分子构成的物质 离子液体 非分子构成的物质 小结： 8 黄铁矿 萤石 水晶 绿色鱼眼石 自然界中许多固体 橡胶 玻璃 阅读课本70页，找出答案 （1）什么是晶体？什么是非晶体？ （2）晶体与非晶体有什么本质区别？ （3）晶体有什么特点和性质？ 1.晶体: 具有规则几何外形（自发形成）的固体。 晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 混合晶体 NaCl晶体 金刚石、硅 CO2晶体 铜晶体 石墨 晶体和非晶体的本质区别是什么？ 任务二：晶体与非晶体 2.晶体和非晶体的本质区别 任务二：晶体与非晶体 固体 自范性 微观结构 晶体 (能自发呈现 外形) 原子在三维空间里呈_______ 有序排列 非晶体 (不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对_____ 有 多面体 无 周期性 无序 （1）自范性：晶体能自发呈现多面体外形的性质。不过，自范性需要一定条件 晶体： 晶体中的粒子在微观空间里呈现周期 性有序排列的宏观现象 非晶体： 内部微观粒子杂乱无章的排列 Cu晶体 NaCl晶体 晶体态SiO2 非晶体态SiO2 （2）微观结构差异 2.晶体和非晶体的本质区别 【思考1】晶体自范性的本质原因是什么？ ①自范性的实质：晶体中粒子在微观空间里周期性有序排列的宏观表象。 微观结构决定 ②晶体呈现自范性的条件之一是：晶体生长速率适当 【思考2】岩浆中的SiO2侵入地壳的空洞冷却后形成的水晶球，其外层是非晶态的玛瑙，内部是呈现晶体外形的水晶。原因是什么？ 3.获得晶体的三条途径。讨论分析实验3-1 任务二：晶体与非晶体 (1) 物质凝固。 (2) 物质冷却不经液态直接 (凝华)。 (3) 从饱和溶液中析出。 熔融态 气态 凝固 溶质 从饱和硫酸铜溶液中析出的CuSO4.5H2O 从熔融态结晶出的硫晶体(S8) 凝华得到的碘晶体 4、晶体中质点的有序排列对其宏观性质有何影响？ 强度、导热性、光学性质等表现出各向异性。 晶体的某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性。 小结、晶体特点和性质 （1）晶体有自范性（几何外形和内部质点排列的高度有序性，非晶体没有） （2）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性） （3）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点） 晶体在不同方向的硬度、导热性、折射率、磁化率等都是不相同的。 【思考】某同学在网站找到一张玻璃的结构示意图如图所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么? 不是晶体，因为微观结构中的原子排序是无序的。 【思考】外观呈粉末状的物质是否是晶体？ 也可能是晶体，只是颗粒太小。 【思考】根据晶体物理性质的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗? a.观察宝石的形状，具有多面体的外形； b.测试它的硬度，在玻璃上刻画； c.利用宝石的折光率鉴别； d.可进行X射线衍射实验鉴别。 5.晶体与非晶体的鉴别方法 任务二：晶体与非晶体 X-射线衍射实验 易错提醒 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。 ④晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 ①同一物质可以是晶体，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。 晶体和非晶体的认识误区 归纳总结： 1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 （ ） A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体 E、晶体与非晶体都有固定的熔点 C 【课堂练习】 2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 （ ） A、熔沸点 B、硬度 C、颜色 D、x-射线衍射实验 D 教材P761、2、3 研究与实践：明矾晶体的制备 课本P93 【研究任务】 1.查阅资料 以“晶体生长”为关键词，在互联网上查阅资料，了解晶体生长过程有哪几个阶段。 2.制备明矾晶体的实验步骤 (1)在玻璃杯中放入比室温高10~20 ℃的水，并加入明矾晶体[KAl(SO4)2⋅12H2O], 用筷子搅拌，直到有少量晶体不能再溶解。 (2)待溶液自然冷却到比室温略高3∼5°C时，把溶液倒入洁净的碗中，用硬纸片盖好，静置一夜。 (3)从碗中选取2~3粒形状完整的小晶体作为晶核。将所选的晶核用细线轻轻系好。 (4)把明矾溶液倒入玻璃杯中，向溶液中补充适量明矾，使其成为比室温高10∼15°C的饱和溶液。待其自然冷却到比室温略高3∼5°C时，把小晶体悬挂在玻璃杯中央(如图3-35左)，注意不要使晶核接触杯壁。用硬纸片盖好玻璃杯，静置过夜。 (5)每天把已形成的小晶体轻轻取出，重复第(4)项操作，直到晶体长到一定大小。 (6)将所得明矾晶体放进铬钾矾的饱和溶液中，使铬钾矾晶体[KCr(SO4)2⋅12H2O]在明矾晶体表面上生长，长到一定厚度后，再将所得晶体放到明矾饱和溶液中去，使铬钾矾晶体表面再覆盖一层明矾晶体。 结果与讨论 （1）你是否得到了完美的明矾晶体？请描述你制备的明矾晶体颜色和外形。 能得到明矾晶体，但要得到完美的明矾晶体是比较困难的。 颜色：无色透明；外形：块状，有平滑的镜面与棱角 （2）在上述实验中，为什么所有仪器都要用蒸馏水洗净？为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？ 防止杂质影响晶体的纯度，也会影响晶体的速率与形状。 有利于离子对称的扩散、溶解与结晶，有利于获得外形对称性较好的晶体。如果离杯底太近，会与沉底的晶体生长在一起，离液面太近或者离杯壁太近，都会造成同样的结果，使晶体形状不规则。 $$