3.1.1物质的聚集状态和晶体的常识 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章 分子结构与性质 第一节　物质的聚集状态与晶体的常识 第1课时 物质聚集状态 晶体与非晶体 人教版选修第二册 揭示目标 1.认识物质的聚集状态。 2.能从微观角度理解晶体的结构特征，能结合晶体的特点判断晶体和非晶体。了解获得晶体的一般途径。 3.通过晶体和非晶体在三维空间中的微观排列方式，认识晶体和非晶体的本质区别和性质差异，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。 学习目标 2 气态 液态 固态 情境引入 20世纪前，人们认为分子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距离发生了变化，分子在固态时只能振动，在气态时能自由移动，在液态时则介乎二者之间。 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。 情境引入 氯化钠 金刚石 石墨 二氧化硅 一、物质的聚集状态 气态和液态物质也同样不一定都由分子构成。 例如，等离子体、离子液体。 1.等离子体 (1)定义：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。 (2)特点：等离子体是一种特殊的气体； 等离子体具有良好的导电性和流动性。 (3)应用： 制造等离子体显示器；进行化学合成；发生核聚变等等。 一、物质的聚集状态 等离子体 固体 液体 气体 能量 温度 能量 温度 能量 温度 分子 激化分子 离子 自由电子 分子碎片(高能量) (4)等离子体形成过程 (5)存在：日光灯和霓虹灯的灯管里，蜡烛的火焰里，激光和雷电里。 一、物质的聚集状态 2.离子液体 (1)定义：离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 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，这种电解质溶液就属于离子液体。 (2)应用：离子液体是低温或室温熔融盐，可作为绿色催化剂和溶剂，实际应用时可根据使用条件设计合成出具备特殊功能的离子液体新材料，因此被称为“未来的溶剂”。除此之外，离子液体还可应用于石油产品脱硫、核污染废料处理、润滑材料、太阳能工业、电池材料、人造肌肉等多个领域。 一、物质的聚集状态 4. 液晶 (1)定义：介于液态和晶态之前的状态，兼具液体和晶体的某些性质 物质加热到达到熔点后，先呈浑浊态，再加热达到一定温度时，浑浊态变透明清亮态，将熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为液晶，或者热致液晶。 液晶的温度范围 固体 液晶 液体 T1(熔点) T2(澄清点) 温度逐渐升高 相对于热致液晶，从溶液中获得的液晶称为溶致液晶，即胶束等。 一、物质的聚集状态 (2)特征：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，又具有晶体的导电性、光学性质等，还表现出类似晶体的各向异性。 (3)应用： 液晶显示器和应用于飞机、坦克、防弹头盔的合成高强度液晶纤维。 一、物质的聚集状态 物质的 聚集状态 气态 液态 固态 晶态 非晶态 液晶态 一类具有塑性的固态晶体，介乎晶态与非晶态之间 塑晶态 介于液态和晶态之间的物质状态 当堂检测 1.请同学们回顾所学内容，判断下列问题的对与错 （1）物质的聚集状态只有固、液、气三种状态(　　) （2）气态和液态物质均是由分子构成的(　　) （3）等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性(　　) （4）液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶(　　) 二、晶体与非晶体 固态分为晶态和非晶态，绝大多数常见的固体是晶体，只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体。玻璃又被称为玻璃体，炭黑又被称为无定形体。 晶体与非晶体有什么本质的差异呢？ 二、晶体与非晶体 1. 晶体与非晶体本质差异 晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图 晶体内部微粒在空间按一定规律周期性重复排列 二、晶体与非晶体 1. 晶体与非晶体本质差异 自范性 微观结构 晶体 有(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序 二、晶体与非晶体 2. 晶体的自范性 （1）定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质，也是晶体与非晶体的本质差异。 (2) 实质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。 硫酸铜结晶 醋酸钠结晶 许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但在光学显微镜或电子显微镜下可观察到规则的晶体外形。这充分证明固体粉末仍是晶体，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。 碳酸钙晶体粉末和电子显微镜下的碳酸钙晶体 二、晶体与非晶体 (3)晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长速率适当。 熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快，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)。 例：天然水晶球是熔融态SiO2侵入地壳内的空洞冷却形成的。 玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成——没有规则外形 水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成—— 有规则外形 二、晶体与非晶体 3.晶体的各向异性 二、晶体与非晶体 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质。 非晶体无各向异性，在各个方向上都是相同的，所以是各向同性。 不同方向观察红宝石，宝石的颜色不同。不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。 石墨平行层方向上电导率高； 垂直于层的方向上电导率低。 在不同方向，导电率有各向异性。 玻璃片的蜡熔成圆形，水晶的蜡熔成椭圆形。 水晶上的长轴方向与短轴方向传热速度不同热导率有各向异性。 4.晶体有固定的熔点凝固点 晶体 非晶体 温度 时间 温度 时间 温度 时间 温度 时间 晶体 非晶体 物质熔化时的温度变化曲线 物质凝固时的温度变化曲线 晶体具有固定的熔点凝固点，而非晶体则无 二、晶体与非晶体 5.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。 二、晶体与非晶体 实验3-1 用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象 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。把小烧杯放在陶土网上小火加热，观察实验现象。 在250 mL烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象。 (1)熔融态物质凝固 5.获得晶体的三条途径 二、晶体与非晶体 5.获得晶体的三条途径 二、晶体与非晶体 (2)凝华(气态物质冷却不经液态直接凝固) 5.获得晶体的三条途径 二、晶体与非晶体 (3)结晶(溶质从溶液中析出) 6.晶体与非晶体的区分方法 二、晶体与非晶体 晶体的熔点较固定，非晶体没有固定的熔点，熔化过程温度会发生变化。 (1)测熔点 (2) X射线衍射 区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。 思考与讨论 二、晶体与非晶体 ①同一物质可以是晶体，也可以是非晶体。 如晶体SiO2（水晶）和非晶体SiO2（石英玻璃） ②有规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。 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不一定是晶体。 如某些无定形体（炭黑)也有固定组成。 ④晶体不一定都有规则的几何外形。 如碳酸钙粉末。 ⑤晶体的固体粉末同样是晶体。 晶粒太小无法用肉眼观察。 7.晶体与非晶体的认识误区 2.正误判断 (1)晶体有自范性且其微粒排列有序，在化学性质上表现各向异性 (2)熔融态物质快速冷却即得到晶体 (3)晶体不一定都有规则的几何外形，粉末状的固体也有可能是晶体 (4)晶体一定比非晶体的熔点高 (5)水晶在不同方向上硬度不一定相同 (6)有规则几何外形的固体不一定都是晶体 (7)玻璃熔化时吸热，温度不会变化 (8)缺角的硫酸铜晶体在饱和CuSO4溶液中慢慢变为规则的立方体晶块 (9)由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性 √ × × × √ √ × × √ 当堂检测 1．区别晶体与非晶体的最科学的方法是 A．观察各向异性 B．X射线衍射实验 C．测定固定熔点 D．观察自范性 B 课堂检测 2．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 课堂检测 B 3．下列物质不具有自范性、各向异性的是 A．玻璃 B．石墨 C．水晶 D．单晶冰糖 课堂检测 A 4．科学研究表明，物质含有许多种聚集状态，下列关于物质聚集状态的描述错误的是 A．等离子体的外观为气态 B．液晶和液态是物质的两种聚集状态 C．等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子 D．离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质 课堂检测 C 5．液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列说法中正确的是 A．液晶是一种液态的晶体 B．所有物质在一定条件下都能成为液晶 C．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列 D．移去电场后，液晶分子相互平行排列 课堂检测 C 感谢聆听 每天进步一点点，每天努力不止一点点。 Lavf59.6.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$