3.1.1 物质的聚集状态 晶体与非晶体 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修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 第1课时 物质的聚集状态 晶体与非晶体 课堂小结 日常生活中所接触到的物质会有哪些状态呢？ 物质三态间的相互转化 固态 液态 气态 汽化 (吸热) 液化 (放热) 凝固 (放热) 熔化 (吸热) 升华 (吸热) 凝华 (放热) 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。 分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。 任务一 物质的聚集状态 探究课堂 一、物质的聚集状态 20世纪初，通过 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。 X射线衍射 X射线衍射仪 氯化钠 金刚石 石墨 二氧化硅 气态和液态物质一定都是由分子构成吗？ NO! 1、等离子体 （1）概念： 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体呈电中性的气态物质 可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等。 （3）用途： （2）特点： 具有良好的导电性和流动性。 等离子体显示器 核聚变 一种特殊的气体，存在于我们周围。例如，在日光灯和霓虹灯的灯管里，蜡烛的火焰里，极光和雷电里。 （4）存在： 日光灯 气态 一、物质的聚集状态 离子液体是指熔点不高的仅由离子组成的液体，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。 2、离子液体: 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。 Al -3e- + 7AlCl4- = 4Al2Cl7- 一、物质的聚集状态 【思考】从结构的角度看，离子液体熔点低的原因？ 【提示】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。 3、液晶 介于 和 之间的物质状态 晶态 液态 流动性、黏度、形变性等 导热性、光学性质等 （1）定义：物质加热达到熔点后，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。 （2）特点： 固体 液体 液晶的温度范围 液晶 T1(熔点) T2(澄清点) 温度逐渐升高 热致液晶 一、物质的聚集状态 3、液晶 （3）应用： 液晶已有广泛的应用。例如，手机、电脑和电视的液晶显示器，由于施加电场可使液晶的长轴取向发生不同程度的改变，从而显示数字、文字或图像；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。 一、物质的聚集状态 气态 液态 晶态 塑晶态 液晶态 非晶态 等离子体---特殊气体 物质的聚集状态 固态 一类具有塑性的固态晶体 一、物质的凝聚状态---小结 离子液体---仅含离子 液晶 热致液晶 溶致液晶 准晶 液晶态 课堂小结 水晶SiO2 祖母绿 金刚石 玻璃 石蜡 松香 橡胶 任务二 晶体与非晶体 赤铁矿Fe2O3 菱铁矿FeCO3 磁铁矿Fe3O4 黄铁矿FeS2 自然界中绝大多数矿物也都是固体 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 任务二 晶体与非晶体 蜡状的白磷（P4） 黄色的硫黄（S8） 紫黑色的碘（I2） 蓝色的硫酸铜（CuSO4·5H2O） 炭黑又称无定形体 二、晶体与非晶体 ： 内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性 排列而构成的具有规则几何外形的固体。 1、晶体 Cu晶体结构示意图 NaCl晶体结构示意图 二、晶体与非晶体 ： 内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。常见的非晶体有玻璃、橡胶等。 2、非晶体 【拓展延伸】晶体中粒子排列的周期性是指一定方向上每隔一定距离就重复出现的排列，粒子排列的周期性导致晶体呈现规则的几何外形。 二、晶体与非晶体 【思考】具有规则的几何外形的固体一定是晶体吗? 不一定，因为非晶体也能加工成规则的几何外形，如玻璃属于非晶体，但可以塑造出规则的几何外形。 (1)晶体有规则的几何外形，且规则的几何外形是微粒结晶时自发形成的，不是人为加工形成的。 (2)具有规则的几何外形的不一定是晶体，有无规则的几何外形不是晶体和非晶体的本质区别。 【特别提醒】 二、晶体与非晶体 【特别提醒】 (3)有的固体粉末因为晶粒过小，所以肉眼看不到规则的几何外形，比如粉末状的Na2CO3、Na2O、MgCO3、石墨粉等，但在光学显微镜或电子显微镜下，可观察到规则的几何外形，因而也是晶体。 (4)同一种物质可以形成晶体也可以形成非晶体，如自然界存在晶体二氧化硅和非晶体二氧化硅，无定型碳和金刚石等。粒子的排列方式不同导致了晶体结构不同，从而影响其储量、价值等。 晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。所谓自发过程，即自动发生的过程。不过，自发过程的实现，仍需要一定的条件。晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。 （1）自范性 3、晶体的特性 （1）自范性 3、晶体的特性 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。 天然水晶球里的玛瑙 水晶 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)。 晶体的获得途径 熔融态物质凝固 途径一 冷却速率适当时才能得到规则的晶体。冷却速率过快，会得到没有规则外形的块状物质，或肉眼看不到多面体外形的粉末。 二、晶体与非晶体 硫黄粉 自然冷却 淡黄色的菱形硫黄晶体 熔融态硫 加热 晶体的获得途径 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华) 途径二 二、晶体与非晶体 加热时，烧杯内产生大量 气体，没有出现液态的碘，停止加热，烧杯内的 ，最后消失，表面皿底部出现 晶体颗粒 紫色气体渐渐消褪 紫色 紫黑色 晶体的获得途径 溶质从溶液中析出 途径三 ①利用溶解度的不同，可以通过重结晶进行物质的分离和提纯。 ②将不规则晶体加入其饱和溶液中，有规则晶体析出，且晶体质量不变。 二、晶体与非晶体 在试管底部慢慢析出立方体的__________晶体颗粒 无色 晶体的获得途径 二、晶体与非晶体 小试牛刀 通过下列操作获得的物质不是晶体的是（ ） A.从熔融态以适当速率凝固获得的硫 B.液态水急速冷却到−108℃ C.凝华获得的碘 D.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜 B 【思考】从微观来看，晶体与非晶体有何本质区别呢？ 本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。相反，非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。 晶体SiO2和非晶体SiO2投影示意图 晶体和非晶体的本质差异 探究课堂 3、晶体的特性 力学(强度等)、光学(折射率等)、热学(导热性等)、电学(导电性)等性质。 （2）各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。 二、晶体与非晶体 云母的解离性：沿两层的平面方向剥离容易，沿垂直于这个平面的方向剥离就困难得多。 原因：说明不同方向上的强度不同，强度有各向异性。 （2）各向异性 现象：不同方向观察红宝石，发现宝石的颜色不同。 原因：在不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。 二、晶体与非晶体 3、晶体的特性 石墨的导电性：在与层垂直的方向上的电导率较差，与层平行的方向上的电导率较好。 导电性差 导电性强 （2）各向异性 蜡滴 玻璃片 云母片 蜡滴 现象：云母片的蜡熔化成椭圆形，玻璃片的蜡熔化成圆形。 原因：在不同方向，晶体的传热速度不同，导热性有各向异性。 二、晶体与非晶体 3、晶体的特性 物质熔化时的温度变化曲线 晶体有固定的熔点；非晶体没有固定的熔点。 （3）固定的熔点: 晶体 非晶体 温度 时间 时间 时间 时间 晶体 非晶体 物质凝固时的温度变化曲线 3、晶体的特性 温度 温度 温度 晶体的检验 (1)有固定熔点的为晶体，没有固定熔点的为非晶体。 (2)有各向异性的为晶体，没有各向异性的为非晶体。 (3)晶体能使X射线产生衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。 【特别提醒】对固体进行X射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法。 当单一波长的X射线通过晶体时 单晶衍射图 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱的对比 晶体SiO2 非晶体SiO2 探究课堂 【思考1】某同学找到的一张玻璃结构的示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 玻璃的结构示意图 玻璃不是晶体。晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子呈现无周期性的排列，是无序的，所以玻璃不是晶体。 探究课堂 【思考2】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? 图3-7玻璃的结构示意图 ①根据硬度鉴别：如果不能在玻璃上刻画出痕迹，可初步确定它是假宝石。 二、晶体与非晶体 ②利用X射线衍射实验鉴别：如果得到的是散射的X射线，可确定它是假宝石。 ③利用折光率鉴别：可与真宝石的折光率作比较，二者折光率不同可确定它是假宝石。 ④测试它的熔点，玻璃是非晶体没有固定的熔点。 晶体 非晶体 微观结构特征 性质特征 自范性 各向异性 熔点 鉴别方法 间接方法 科学方法 举例 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序 有 无 有 无 固定 不固定 熔点和各向异性 X射线衍射实验 NaCl、I2、SiO2、金属 橡胶、玻璃 晶体和非晶体的区别 课堂小结 从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体 【思考】胆矾晶体呈现多面体外形，CuSO4粉末看不到多面体外形，呈粉末状，CuSO4粉末是晶体吗？ 蓝色的硫酸铜（CuSO4·5H2O） 仍是晶体，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。 探究课堂 物质的聚集状态只有固、液、气三种状态(　　) 气态和液态物质均是由分子构成的(　　) 等离子体是一种特殊的气体，含有带电粒子，呈电中性(　　) 液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶(　　) 液晶具有流动性，液晶和液态是物质的同一种聚集状态(　　) 1、判断下列问题的对与错 学习评价 2. 要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可采取的操作是( ) A. 配制比室温高10～20 ℃的明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明 矾小晶核，室温下静置 B. 在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶 C. 室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置 D. 快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出 A 学习评价 4、区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是（ ） A、测定熔、沸点 B、观察外形 C、对固体进行X射线衍射测定 D、通过比较硬度确定 C 3．下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是(　　) A．具有规则几何外形的固体均为晶体 B．晶体具有自范性，非晶体没有自范性 C．晶体研碎后即变为非晶体 D．将玻璃加工成规则的固体即变成晶体 B 学习评价 5．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 【答案】C【详解】A．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，故A正确， B．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，所以液晶和液态是不同的聚集状态，故B正确； C．等离子体由电子、阳离子和电中性的微粒构成，故C错误； D．离子液体是一种只由离子组成的液体，其熔点较低，以液态稳定存在，故D正确； C 学习评价 6、下列叙述不正确的是（ ） A、食盐粉末为晶体 B、液体与晶体混合物叫液晶 C、运用等离子束切割金属 D、等离子体的外观为气态 B 7、下列关于晶体的说法正确的是（ ） A、将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体 B、假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品 C、石蜡是非晶体，但有固定的熔点 D、蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同 B 学习评价 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Lavf59.6.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $