第三章 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本讲义聚焦“物质的聚集状态与晶体的常识”核心知识点，先梳理物质三态变化及等离子体、液晶、纳米材料等特殊聚集状态，再对比晶体与非晶体的微观结构差异及特征，最后通过晶胞概念及粒子数计算搭建从宏观性质到微观结构的学习支架。 资料通过“交流研讨”引导学生辨析等离子体与液态电解质等概念，“正误判断”和晶胞计算例题强化科学思维，结合X射线衍射实验培养科学探究能力。课中辅助教师引导学生构建微观模型，课后习题助力学生巩固知识，查漏补缺。

第一节　物质的聚集状态与晶体的常识 [学习目标]　1.知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。　2.知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。　3.能说出晶体与非晶体的区别，能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。　4.认识简单的晶胞。 任务一　物质的聚集状态 1.物质的三态变化 气态、液态和固态是物质最常见的三种状态，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，在液态则介乎二者之间。 2.物质的其他聚集状态 (1)等离子体 定义 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质聚集体 形成 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 特点 ①等离子体中正、负电荷数大致相等，总体看来呈准电中性 ②等离子体中含有带电粒子且能自由运动，使等离子体具有良好的导电性和流动性 (2)液晶 定义 在一定的温度范围内既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性的物质 特点 ①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 ②实用液晶分子有取向序，分子的长轴取向一致，但无位置序，分子可滑动。此外，还有平板状、盘状、叶状分子等液晶 (3)纳米材料 ①纳米 纳米是一种长度单位，1 nm＝10－9m。 ②纳米材料 三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。 ③纳米材料的组成及特点 纳米材料由纳米颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米材料内部具有晶状结构，界面为无序结构。 [交流研讨]　(1)等离子体就是液态电解质吗？其存在状态及构成微粒是什么？ 提示：不是。等离子体是一种特殊的气态物质，由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)构成，整体呈电中性，而液态电解质由阴离子和阳离子或分子构成。 (2)液晶是“液”(液态)还是“晶”(固态)？ 提示：液晶不是晶态也不是液态，是介于液态和晶态之间的物质状态。 (3)液晶有什么特殊的性质？ 提示：液晶既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等。 学生用书⬇第50页 1.正误判断 (1)等离子体具有良好的导电性。 提示：√。 (2)等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子。 提示：×，等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质聚集体。因此等离子体的基本构成粒子不是阴、阳离子。 (3)电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，不能体现晶体的各向异性。 提示：×，液晶分子的空间排列是不稳定的，但具有各向异性，属于非晶体。 2.下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是(　　) A.在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列 B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章 C.物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等 D.等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体 答案：D 解析：液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响，在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列，A正确；内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体，B正确；物质的聚集状态有晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态，C正确；等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质聚集体，D错误。 任务二　晶体与非晶体 1.晶体和非晶体的概念 (1)晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在空间按一定规律作周期有序排列构成的固体物质。 (2)非晶体：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的物质。 (3)常见的晶体和非晶体 ①晶体：食盐(离子化合物的固态一般为晶体)、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石。 ②非晶体：玻璃及玻璃态物质、橡胶。 2.晶体的特征和性质 (1)自范性 ①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 ②形成条件：晶体生长的速率适当。 ③本质原因：晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 (2)各向异性：微观粒子的排列具有特定的方向性，晶体的某些物理性质在不同方向上的差异。 (3)晶体有固定的熔点。 3.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 ①利用溶解度的不同，可以通过重结晶进行物质的分离或提纯。 ②将不规则晶体投入其饱和溶液中，有规则晶体析出，且晶体质量不变。 [交流研讨]　(1)判断固体物质是晶体还是非晶体的方法是什么？ 提示：方法一：测固体的熔点，有固定熔点的是晶体，没有固定熔点的是非晶体。 方法二：对固体进行X射线衍射实验。 (2)如图是某同学找到的一张玻璃的结构示意图，根据这张图判断玻璃是不是晶体？为什么？ 提示：不是晶体；晶体与非晶体的本质差异在于构成固体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，构成玻璃的粒子的排列是无序的，所以玻璃是非晶体。 归纳总结 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，如晶体SiO2和非晶体SiO2。 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，如食盐。 学生用书⬇第51页 1.正误判断 (1)具有各向异性的固体可能是晶体。 提示：√。 (2)晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形。 提示：×，晶体与非晶体的根本区别在于粒子在微观空间是否呈周期性的有序排列。 (3)X射线衍射是最可靠的区分晶体和非晶体的方法。 提示：√。 (4)用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是相同的。 提示：×，石英玻璃为非晶态SiO2，水晶为晶态SiO2，二者研成粉末摄取的X射线衍射图谱不相同。 (5)因为晶体具有自范性，所以用红热的铁针刺涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈圆形。 提示：×，晶体在导热性中具有各向异性，水晶柱面不同方向的导热性不同，故熔化的石蜡呈椭圆形。 2.(1)在下列物质中　　　　　　(填序号，下同)是晶体，　　　　　　　　　　　是非晶体。 ①塑料；②明矾；③松香；④玻璃；⑤CuSO4·5H2O；⑥冰糖；⑦糖果；⑧单晶硅；⑨铝块；⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体大都具有　　　　　的几何外形，而非晶体　　　　　的几何外形；另外非晶体的多种物理性质，在各个方向都是　　　　　的，而晶体的多种物理性质在各个方向都是　　　　　的。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是　　　　　(填序号)。 ①从外形上来判断 ②从各向异性或各向同性上来判断 ③从导电性能来判断 ④从有无固定熔点来判断 答案：(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩ (2)规则　没有规则　相同　不同 (3)②④ 解析：(1)明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、糖果、橡胶都是非晶体；(2)晶体都具有规则的几何外形，非晶体没有规则的几何外形；晶体最大的特征就是各向异性和有固定的熔点，非晶体的多种物理性质，在各个方向都相同；(3)晶体最大的特征就是各向异性和有固定的熔点。 任务三　晶胞和晶体结构的测定 一、晶胞 1.概念 描述晶体结构的基本单元。 2.晶胞与晶体的关系 常规的晶胞都是平行六面体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 (1)“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙。 (2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 (3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列(包括取向)是完全相同的。 3.晶胞中粒子数目的计算 (1)铜晶胞 ①位于顶角上的铜原子为8个晶胞共用。 ②位于面心上的铜原子为2个晶胞共用。 因此晶体铜中完全属于某一晶胞的铜原子数是8×＋6×＝4。 (2)NaCl晶胞 ①Cl－位于顶角和面心，共有4个。 ②Na＋位于棱上和体心，共有4个。 (3)几种晶胞中原子数目的确定 结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。 学生用书⬇第52页 二、晶体结构的测定 1.测量仪器：X射线衍射仪。 2.测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。 3.作用：通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。包括晶胞形状和大小、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，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 4.测定示例——乙酸晶体结构的测定流程 乙酸晶体的X射线衍射实验⇒乙酸晶胞中含4个乙酸分子⇒测定晶胞中各原子的位置(即原子坐标)⇒计算原子间的距离⇒判断出哪些原子间存在化学键⇒确定键长和键角⇒分子的空间结构。 [交流研讨]　现有甲、乙(如图所示)两种晶体的晶胞(甲中A处于晶胞的中心)。 (1)甲晶体中A与B的个数比是　　　　。 (2)乙晶体中每个晶胞含有C离子、D离子分别是　　　个、　　　个。 提示：(1)1∶1　(2)4　4 解析：(1)甲晶体中，体心A的个数为1，顶角B的个数为8×＝1，所以N(A)∶N(B)＝1∶1。 (2)乙晶体中，C离子个数为12×＋1＝4，D离子个数为8×＋6×＝4。 归纳总结 晶胞的理解 1.晶胞是晶体结构的基本单元，但不一定是晶体中的最小重复单元。 2.常规的晶胞都是平行六面体，但也有六棱柱晶胞。 3.平行六面体晶胞的顶角(8个)粒子应相同，这样才能无隙并置形成晶体。如(○、●代表不同微粒)就不能认为是晶胞。 1.正误判断 (1)晶胞都是平行六面体。 提示：×，也可以是其他的形状。 (2)晶胞是晶体的基本单元。 提示：√。 (3)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。 提示：×，已知晶胞的组成可以推知晶体的组成。 (4)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过X射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体。 提示：√。 2.如图为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶胞结构。 (1)在该晶体中每个钛离子周围与它最接近且等距离的钛离子有　　　个。 (2)该晶胞中元素氧、钛、钙的粒子个数比是　　　　　　　。 答案：(1)6　(2)3∶1∶1 解析：(1)在晶胞的上、下、左、右、前、后都有完全等同的晶胞，依据一个晶胞我们能观察到3个与钛离子最接近且等距离的钛离子，在与这3个钛离子相对的位置还有3个钛离子，所以共有6个钛离子。 (2)分析晶胞求得N(O)∶N(Ti)∶N(Ca)＝(12×)∶(8×)∶1＝3∶1∶1。 1.化学与生活、科技密切相关，下列说法错误的是(　　) A.等离子体是一种混合物存在状态 B.配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入KI溶液 C.电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，能体现晶体的各向异性 D.在霓虹灯的灯管里存在等离子体 答案：C 解析：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体呈电中性的物质聚集体，A正确；配制碘水时，加入适量的KI，通过I2＋I－，增大碘单质在水溶液中的溶解度，B正确；液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性，可以制作液晶显示器，但其不是晶体，C错误；高温下存在等离子体，霓虹灯能形成高温环境，存在等离子体，D正确。 2.下列过程不能得到晶体的是(　　) A.对NaCl饱和溶液降温所得到的固体 B.气态水直接冷却成固态水 C.熔融的KNO3冷却后所得到的固体 D.液态的玻璃冷却后所得到的固体 答案：D 解析：得到晶体的三条途径：①溶质从溶液中析出；②气态物质凝华；③熔融态物质凝固。A选项符合①，B选项符合②，C选项符合③。由于玻璃属于非晶体，熔融后再冷却所得到的固体仍为非晶体。 3.Eu、Ti和O形成一种化合物，其晶胞为如图所示的立方体。 (1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的　　　　(填字母)。 学生用书⬇第53页 A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区 E.f区 (2)在该晶胞中，Eu、Ti、O的粒子个数比是　　　　　　。 (3)若将Ti原子置于立方体的体心，Eu原子置于立方体顶角，则O原子处于立方体的　　　(填字母)位置。 A.体心 B.面心 C.棱心 D.顶角 (4)1个Eu原子和　　　　个O原子相邻，1个Ti原子和　　　　个O原子相邻。1个O原子和　　　　个Eu原子相邻，1个O原子和　　　　个Ti原子相邻。 答案：(1)E　(2)1∶1∶3　(3)B　(4)12　6　4　2 解析：(1)Eu是镧系元素，位于元素周期表的第六周期，属于f区的元素，故合理选项是E；(2)在该晶胞中，Eu原子个数为1，Ti原子个数为8×＝1，含有的O原子个数为12×＝3，则晶胞中Eu、Ti、O的粒子个数比是1∶1∶3； (3)若将Ti原子置于立方体的体心，在一个晶胞中含有1个Ti原子，通过该Ti原子的8个晶胞中含有8个Eu原子，将8个Eu原子相连，形成一个立方体，Eu位于立方体的顶角上，O原子处于立方体的面心上，故合理选项是B； (4)根据图示可知：在晶胞中与Eu原子距离相等且最近的O原子有12个，距离为晶胞面对角线的一半；以晶胞顶点Ti原子为研究对象，在晶胞中与Ti原子距离相等且最近的O原子有6个，分别位于Ti原子上下、前后、左右6个方向，距离为晶胞边长的一半；O原子位于晶胞棱心上，通过该棱可以形成4个晶胞，每个晶胞中有一个Eu原子，因此1个O原子和4个Eu原子距离相等且最近，距离是晶胞面对角线的一半；在1个O原子周围有2个Ti原子与O原子距离相等且最近，距离是晶胞边长的一半。 学科网（北京）股份有限公司 $