3.1 物质的聚集状态与晶体的常识 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态和晶体的常识 思考 日常生活中常接触到的物质会有哪些聚集态？ 固态 液态 气态 凝固 凝华 融化 升华 气化 液化 （放热） （放热） （放热） （吸热） （吸热） （吸热） 液态物质和气态物质都是分子构成的吗？ 这些聚集态互相转化时，破坏了哪些作用力？ 气态物质在高温或者外加电场激发下，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 等离子体是一种特殊的气体，存在于我们周围。例如，在日光灯和霓虹灯的灯管里，在蜡烛的火焰里，在极光和雷电里，都能找到等离子体。 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。 离子液体 2015年斯坦福大学研究的铝离子电池 电脑的液晶显示器、液晶电视，液晶是液体还是晶体呢？ 思考 液晶 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、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。 硫黄 碘 碳酸钙 硫酸铜 高锰酸钾 玻璃 白磷 物质的聚集状态 气态 液态 固态 液晶态 物质的聚集状态 晶体 非晶体 11 如何判断固体物质是晶体还是非晶体？ 晶体与非晶体有什么本质差异呢？ 思考 12 晶体与非晶体本质差异 固体 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 晶体自范性的本质是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。 晶体 SiO2 的投影示意图 非晶体 SiO2 的投影示意图 14 谁是玛瑙，谁是水晶？ 谁是晶体，谁是非晶体？ 猜一猜 水晶球是岩浆里熔融SiO2侵入地壳内的空洞里冷却形成的。外层是无晶形的玛瑙，内层是有晶形的水晶。为什么？ 16 晶体呈现自范性的条件之一：晶体生长的速率适当 缓慢凝固→得到晶体 凝固过快→粉末、块状物或非晶态（玻璃态） 熔融态 物质 资料 18 图 3-7 玻璃的结构示意图 （1）图 3-7 是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？ 思考 （2）根据晶体物理性质各向异性的特点，能鉴别用玻璃仿造的假宝石。请你列举一些可能有效的方法鉴别假宝石。 晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。 晶体 非晶体 晶体与非晶体性质差异 20 云母晶体 玻璃 晶体与非晶体性质差异 晶体具有各向异性（如强度、导热性、光学性质等）。非晶体无各向异性，而是各向同性。 21 图 3-7 玻璃的结构示意图 利用物质三态之间的相互转化，以及溶液的有关知识，你能想出几种制备晶体的方法吗？ 思考 固态 液态 气态 凝固 凝华 融化 升华 气化 液化 （放热） （放热） （放热） （吸热） （吸热） （吸热） （1）用研钵将硫黄粉末研细，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。 硫晶体 S(l) S(s) 凝固 [实验 3-1] P71 （2）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。把小烧杯放在石棉网上 小火加热，观察实验现象。 分离碘的方法之一 I2(g) I2(s) 凝华 碘晶体 [实验 3-1] P71 （3）在 250 mL烧杯中（改用试管）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。 滴加浓盐酸 NaCl(s) Na+ (aq)+Cl－(aq) c(Cl－)增大，平衡逆移 [实验 3-1] P71 硫酸铜晶体 明矾晶体 26 （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（结晶） 得到晶体的一般途径 27 （1）本质差异：原子或分子的排列是否具有 三维空间的周期性有序排列。 （2）物理性质的差异：强度、熔点、导热性、 光学性质等。 （3）区分晶体和非晶体最可靠的的科学方法： 对固体进行X射线衍射实验。 晶体和非晶体 小结 28 晶胞：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。 铜晶体 铜晶胞 晶 胞 常规的晶胞都是平行六面体。 晶 胞 晶体是由完全等同的数量巨大的晶胞“无隙并置”地堆积而成。 晶 胞 无隙：是指相邻晶胞之间没有任何间隙； 并置：是指所有晶胞都是平行排列的， 取向相同。 “无隙并置” 晶 胞 哪个是NaCl晶胞，为什么？ 思考 36 CsCl晶胞中有几个Cs+和Cl-？ 思考 NaCl晶胞中有几个Na+和Cl-？ 思考 39 Cl－ Na+ 下图依次是金属钠（Na）、金属锌（Zn）、碘（I2）、金刚石（C）晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子? 钠 锌 碘 金刚石 思考 X 射线衍射仪 晶胞结构的测定 当单一波长的 X 射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或者明锐的衍射峰。 图 3-13 单晶衍射图 图 3-14 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱的对比 非晶态SiO2 晶态SiO2 晶胞结构的测定 固体 区分方法 晶体 强度、导热性、光学性质等 方面表现各向异性 有固定熔点 非晶体 无各向异性 没有固定熔点 晶体与非晶体区分方法 间接地确定某一固体是否是晶体 最可靠的区分方法： X射线衍射实验 晶胞结构的测定 X 射线 衍射 图谱 晶胞形状和大小、 分子或原子在微观空间有序 排列呈现的对称类型、 原子在晶胞里的数目和位置等 计算 结合化学组成 原子之间的相互关系 即晶体结构 晶胞结构的测定 得到晶胞 含 4 个乙酸分子 测定原子坐标，计算原子距离，判断化学键， 确定键长和键角 乙酸晶体 乙酸晶胞 乙酸分子的空间结构 晶胞结构的测定 Lavf58.29.100 $