内容正文:
第3章|不同聚集状态的物质与性质
第1节 认识晶体
学习目标
重点难点
1.熟知晶体的概念、晶体的类型和晶体的分类依据。
2.知道非晶体的概念及结构与性质的关系。
3.了解晶胞的概念以及晶胞与晶体的关系。
4.会用“切割法”确定晶胞中的粒子数目(或粒子数目比)和晶体的化学式。
重点
1.晶体的特征。
2.能用切割法确定一个晶胞中实际拥有的微粒数和晶体的化学式。
难点
能用切割法确定一个晶胞中实际拥有的微粒数和晶体的化学式。
第一课时 晶体的特性
新知探究(一)——晶体的特性
1.晶体与非晶体
晶体
把内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质称为晶体。如金刚石、食盐、干冰等
非晶体
把内部微粒无周期性重复排列的固体物质称为非晶体。如橡胶、玻璃、松香等
2.晶体的特征
自范性
晶体在适宜的条件下能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形的性质
各向
异性
晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质,如强度、导热性、光学性质等
对称性
晶体的外形具有一定的对称性,如规则的食盐晶体具有立方体外形,它既有对称轴,也有对称面
熔沸点
晶体具有固定的熔、沸点
应用化学
如图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?
提示:不是晶体。晶体与非晶体的根本区别在于构成晶体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察玻璃结构的示意图可知,构成玻璃的粒子的排列是无序的,所以玻璃是非晶体。
[题点多维训练]
1.(2025·山东菏泽高二检测)下列关于晶体的性质叙述中,不正确的是 ( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D.晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有一定的方向性
解析:选B 晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有一定的方向性,而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果,二者不矛盾。
2.晶体具有各向异性,如石墨在与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的。晶体的各向异性主要表现在 ( )
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质
A.①③ B.②④
C.①②③ D.①②③④
解析:选D 晶体具有各向异性,主要表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等多项物理性质中。
3.关于晶体的自范性,下列叙述正确的是 ( )
A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体
B.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
C.圆形容器中结出的冰是圆形的,体现了晶体的自范性
D.由玻璃制成规则的玻璃球,体现了晶体的自范性
解析:选B 晶体在固态时不能自发形成规则的几何外形,故A错误;溶质从溶液中析出,可形成有规则几何外形的晶体,故B正确;圆形容器中结出圆形的冰,不是自发形成的,故C错误;玻璃属于非晶体,不具有自范性,由玻璃制成规则的玻璃球不是自发进行的,故D错误。
4.(2025·天津和平高二检测)(1)将一块缺角的胆矾晶体悬置于饱和硫酸铜溶液中,一段时间后(温度不变),发现缺角的晶体变完整了。若溶剂不挥发,则这段时间内晶体的质量变化为 (填“变大”“变小”“不变”或“不能确定”,下同)、溶液的质量变化为 。该变化过程中晶体表现出 性。
(2)一般来说,晶胞的形状都是 。由于整块晶体可以看作是由很多的晶胞通过 而形成的,因此晶体内部质点的排列 。晶体的许多物理性质(如强度、导热性、光学性质等)常会表现出 。非晶体 (填“存在”或“不存在”)最小重复的结构单元。
(3)在水晶的柱面上涂一层石蜡,用红热的铁针接触蜡面中央,蜡熔化后呈椭圆形;用玻璃代替水晶重复上述操作,熔化的石蜡则呈圆形。试用所学过的关于晶体性质的知识解释上述现象: 。
答案:(1)不变 不变 自范 (2)平行六面体 无隙并置 高度有序 各向异性 不存在 (3)这是晶体在导热性中体现了各向异性。水晶柱面不同方向的导热性不同,故熔化的石蜡呈椭圆形。玻璃是非晶体,不具有各向异性,玻璃的各个方向的导热性都是相同的,故熔化的石蜡呈圆形
新知探究(二)——晶体的分类
1.晶体的分类
(1)分类依据:晶体内部微粒的种类及微粒间相互作用的不同。
(2)晶体类型
晶体类型
构成微粒种类
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属原子
金属键
Cu
共价晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
冰
2.晶体与非晶体的比较
晶体
非晶体
微观结构特征
粒子周期性有序排列
粒子排列相对无序
性质
特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
各向异性
有
无
鉴别
方法
间接方法
看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
举例
NaCl、I2、Na晶体等
玻璃、橡胶等
3.晶体及非晶体的用途
晶体的
用途
某些晶体把机械能变成电能;制作红外夜视仪;做电子元件
非晶体
的用途
①某些非晶态合金的强度和硬度比相应的晶态合金的强度和硬度高;
②非晶态硅对阳光的吸收系数比单晶硅大,可以有效吸收阳光
[微点拨] 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晶体不一定都有规则的几何外形,如多晶体。③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。
[题点多维训练]
1.在单质的晶体中一定不存在的微粒是 ( )
A.原子 B.分子
C.阴离子 D.阳离子
解析:选C 单质晶体可能有:硅、金刚石——共价晶体,P、S、Cl2——分子晶体,Na、Mg——金属晶体,在这些晶体中,构成晶体的粒子分别是原子、分子、金属阳离子和自由电子。C中阴离子只有存在于离子晶体中,构成离子晶体的粒子是阴、阳离子,所以离子晶体不可能形成单质晶体。
2.(2025·嘉兴八校联盟下学期期中)下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 ( )
A.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点
B.晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列
C.固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体
D.区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性
解析:选B 晶体与非晶体的本质区别在于是否有自范性,微粒在微观空间是否呈现周期性的有序排列,故A错误;晶体有自范性是粒子在微观空间呈周期有序性排列的宏观表象,故B正确;玻璃不是晶体,故C错误;区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是X射线衍射实验,故D错误。
3.(2025·武汉市三角路中学下学期期中)关于晶体和化学键关系的下列说法中,正确的是 ( )
A.离子晶体中一定存在共价键
B.共价晶体中可能存在离子键
C.金属晶体中存在离子,但却不存在离子键
D.分子晶体中一定存在共价键
解析:选C 离子晶体中不一定存在共价键,如NaCl晶体中只有离子键,故A错误;共价晶体中只有共价键,故B错误;金属晶体由金属阳离子和自由电子构成,金属晶体中存在离子,但却不存在离子键,故C正确;稀有气体为单原子分子,没有共价键,故D错误。
4.(2025·江西省丰城中学上学期期中)根据物质的组成和分类,下列晶体分类中正确的一组是 ( )
选项
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
A
NH4Cl
Ar
C6H12O6
生铁
B
AlCl3
石墨
S
Hg
C
CH3COONa
SiO2
C60
Fe
D
Ba(OH)2
金刚石
普通玻璃
Cu
解析:选C Ar是分子晶体,故A错误;AlCl3是分子晶体,石墨是混合晶体,故B错误;CH3COONa是有醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体,SiO2是由硅原子和氧原子组成的共价晶体,C60是分子晶体,Fe是金属阳离子和自由电子组成的金属晶体,故C正确;普通玻璃不是晶体,故D错误。
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