3.1.1 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

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 课时1 物质的聚集状态、晶体非晶体 2026/3/9 3 吗喽🐒 素养目标 宏观辨识与微观探析：能区分晶体与非晶体的宏观性质差异，从微观角度认识晶体微粒有序排列的结构特点。 证据推理与模型认知：通过实例与证据推理晶体结构规律，初步建立晶胞与晶体结构的认知模型。 科学探究与创新意识：通过观察与分析体验结构探究过程，增强对物质微观世界的探究兴趣。 科学态度与社会责任：感受晶体结构的对称与规律之美，树立严谨求实的科学态度。 2026/3/9 4 吗喽🐒 课堂引入 自然界中绝大多数物质是固体。固体分为晶体和非晶体两大类，来感受化学中的晶体之美。 2026/3/9 5 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 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。 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) 2026/3/9 6 吗喽🐒 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 2026/3/9 7 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 极光 雷电 那么雷电和极光里的物质又是什么状态的呢？ 雷电和极光其实就是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。 等离子体 2026/3/9 8 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 1. 等离子体 (1) 概念：等离子体由_______、_________和_____________(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。 电子 阳离子 电中性粒子 (2) 特点：等离子体具有良好的导电性和流动性。 (3) 用途：等离子体可以制造等离子体显示器、化学合成、核裂变等。 等离子体显示器 核聚变 2026/3/9 9 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 1. 等离子体 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 2026/3/9 10 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 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 离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。 离子 详情见书P88！！！ 2026/3/9 11 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 2. 离子液体 2026/3/9 12 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 2. 离子液体 2026/3/9 13 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 3. 液晶 特征： 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 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。 表现出晶体的各向异性 2026/3/9 14 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 3. 液晶 2026/3/9 15 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 3. 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。 例1 等离子体在工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方 面有着非常重要的应用价值。下列与等离子体无关的是( ) A.等离子体显示器 B.日光灯和霓虹灯 C.把水温度升高到几千摄氏度 D.液晶显示器 √ 例2 以下关于物质状态的叙述中不正确的是( ) A.等离子体具有良好的导电性,是一种特殊的液态物质 B.液晶介于液态和晶态之间,可用于制造显示器和高强度纤维 C.除晶态、非晶态外,还有塑晶态、液晶态等 D.离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质 √ 课堂练习 2026/3/9 16 吗喽🐒 16 2026/3/9 17 吗喽🐒 一、物质的聚集状态 物质的聚集状态 气态 固态 液态 晶态 液晶态 非晶态 等离子体 液晶 离子液体 2026/3/9 18 吗喽🐒 走进化学实验室，你能见到许多固体： 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) 紫色的高 锰酸钾 (KMnO4) 白色 的碳酸钙 (CaCO3) 2026/3/9 19 吗喽🐒 放眼世界，自然界中绝大多数矿物也都是固体: 赤铁矿Fe2O3 菱铁矿FeCO3 磁铁矿Fe3O4 黄铁矿FeS2 生活中常见的更多的固体： 玻璃(玻璃体) 橡胶 塑料 炭黑(无定形体) 2026/3/9 20 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 什么是晶体和非晶体？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？ 2026/3/9 21 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 1. 晶体与非晶体 (1) 晶体：具有长程周期性平移有序结构的固体；其原子、分子、离子在空间按固定周期重复排列，形成规则的点阵结构。 长程有序：物质的微观结构在较大空间范围内(通常远大于原子间距，可达到微米级)保持规则的排列规律。 (2) 非晶体：仅具短程有序，(小于原子间距离)，无长周期性结构的固体，原子排列无规则重复的周期。 2026/3/9 22 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 2. 晶体和非晶体的本质差异 固体 自范性 微观结构 晶体 原子在三维空间里呈 排列 非晶体 原子排列相对_____ 无序 周期性有序 有 (能自发呈现多面体外形) 无 (不能自发呈现多面体外形) 硫酸铜结晶 醋酸钠结晶 自范性 2026/3/9 23 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。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，形成的只是非晶态(玻璃态)。 天然水晶球的玛瑙和水晶 玻璃态：原子/分子无序排列，无固定熔点，常温呈固态的非晶态，兼具固体刚性和液体结构无序。 形成条件：熔融物质快速冷却，原子来不及有序结晶，被冻结在无序状态。 2026/3/9 24 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 3. 晶体的制备 得到晶体的三条途径： 从熔融态结晶出来的硫晶体 凝华得到的 碘晶体 从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体 注意：液态水急速冷却到－108℃得到的是玻璃态物质。 2026/3/9 25 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 【实验3－1】观察晶体 探究一：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 探究二：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。 探究三：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。 2026/3/9 26 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 【实验3－1】观察晶体 2026/3/9 27 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 【实验3－1】观察晶体 步骤 实验现象 (1) 硫加热融化，自然冷却结晶后，得到黄色晶体。 (2) 固体直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷又重新凝聚成紫黑色的固体。 (3) 有白色细小晶体析出。 晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图 2026/3/9 28 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 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。 晶体的特点不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性，它们还有什么特点呢？ 2026/3/9 29 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 4. 晶体的各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。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。 ①云母片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。 玻璃片的蜡熔成圆形 云母片的蜡熔成椭圆形 2026/3/9 30 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 4. 晶体的各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。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。 不同方向观察红宝石，发现宝石的颜色不同 2026/3/9 31 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 4. 晶体的各向异性 晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。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。 ③在不同方向，石墨的导电能力不同，导电率有各向异性。 导电性差 导电性强 2026/3/9 32 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 【归纳总结】晶体和非晶体的特征 特征 晶体 非晶体 微观结构特征 性质特征 自范性 各向异性 熔点 粒子周期性有序排列 有 有 固定 粒子排列相对无序 无 无 不固定 2026/3/9 33 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 【归纳总结】晶体和非晶体的特征 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 晶体具有固定的熔点凝固点，而非晶体则无 物质凝固时的温度变化曲线 2026/3/9 34 吗喽🐒 二、晶体与非晶体 5. 晶体与非晶体的判断： 回到一开始的问题：判断晶体和非晶体可以从以上四个方面入手！ 除此之外，还可以通过X射线衍射实验进行判断： X射线衍射实验：最可靠的科学方法，非晶态物质没有周期性结构,不能使X射线产生衍射现象，只有散射现象。 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 例3 某固体的微观结构示意图如图所示，请认真观察两图，判断下 列说法正确的是( ) A.两种物质在一定条件下都会自动形成有 规则几何外形的晶体 B.Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性 C.Ⅱ形成的固体一定有固定的熔点 D.二者的 射线衍射图谱是相同的 √ 二、晶体与非晶体 2026/3/9 35 吗喽🐒 35 例4 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 C.凝华获得的碘 D.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜 √ 二、晶体与非晶体 2026/3/9 36 吗喽🐒 36 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.6.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $