高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识学案

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一、物质的聚集状态
1.物质的聚集状态的存在形式
（1）通常物质有三态： 态、 态和 态。
（2）现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如 、 、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的 态、 态等。
（3）物质三态的相互转化
（4）关系：
2.气态：
①普通气体
②等离子体：
A.定义：等离子体是由 组成的整体上呈 性的气态物质。
B.产生途径：高温、紫外线、x射线、y射线、高能电磁波的照射及大自然的天体现象等都能使 变成等
离子体
C.存在：存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里等
D.性质：具有良好的 性和 性
E.应用：等离子体显示技术可以制造等离子体显示器，利用等离子体可以进行化学合成、核聚变等。
3.液态：
①普通液体
②离子液体：
A.定义：在室温或室温附近温度下呈 的由 构成的物质，称为室温 ，也称为低温熔融盐。
B.组成：(低温熔融盐)一般由有机 和无机或有机 构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等（如图所示），阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。
4.介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态
①塑晶：在一定温度条件下，能保持 晶体典型特征但具有一定 性（即物体发生永久形变的性质）的一种物质聚集状态。
②液晶：
A.定义：在由固态向液态转化过程中存在的取向 流体状态。
B.分类：分为 液晶（只存在于某一温度范围内的液晶相）和 液晶（某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相）。
C.性质:具有 的某些性质（如流动性、黏度、形变性等）和 的某些性质（如导热性、各向异性等）。
D.用途：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用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
4.固态：
①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈 构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等。
②非晶体：内部原子或分子的排列呈 状态的固体物质。如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等。
【名师提醒】（1)构成物质三态的粒子不一定都是 ，还可以是 或 等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
(2)物质的聚集状态除了 态、 态和 态，还有 态、 态，以及介于晶态和非晶态之间的 态、 态等。
二、晶体与非晶体
1．晶体与非晶体的比较
2．晶体
(1)概念：是由内部微粒( 、 或 )在三维空间里 而构成的具有 的固体
(2)晶体的分类
根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用，可分为 晶体、 晶体、 晶体、 晶体。
(3)晶体的特性
1)自范性。
①定义：晶体能自发地呈现 的性质。
②形成条件：晶体生长的速率适当。
③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现 。
2)各向异性：
①概念：晶体的某些物理性质在 方向上的差异，称为晶体的 ，包括晶体的 、 性质、 性、 性等物理性质。
②用途：晶体的某些物理性质的 性同样反映了晶体内部质点排列的 性。而且通过这些性质可以了解晶体的内部排列与结构的一些信息。而非晶体则 物理性质各向异性的特点。
3)有 的熔点：晶体具有 的熔点，而非晶体 的熔点。
4)对称性：晶体具有特定的 性。
(4)获得晶体的途径
1)熔融态物质 ，如从熔融态结晶出来的硫晶体。
2)气态物质冷却不经液态直接 (凝华)，如凝华得到的碘晶体。
注：升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。
3)溶质从溶液中 ，如从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。
【实验3-1p71】实验现象：
(1)硫黄粉末熔化后变为亮棕色黏稠液体，该液体自然冷却后变为黄色晶体。
(2)加热后，小烧杯底部的紫黑色固体逐渐减少并在烧杯中产生了紫红色气体，表面皿的底部产生了紫黑色固体并逐渐增多，最终，小烧杯底部的紫黑色固体全部转移到了表面皿的底部。
(3)小烧杯底部产生了白色细小晶体。
实验结论：
(1)熔融态硫凝固后可获得硫晶体。
(2)碘晶体可通过凝华的方法得到。
(3)氯化钠可从氯化钠饱和溶液中析出。
3.非晶体及其性质
(1)概念：组成物质的微粒(分子、原子、离子)在空间 、 排列的固体。
(2)性质：因为非晶体内部微粒的排列是相对 的。所以非晶体 自范性， 自发呈现多面体外形；物理性质在各个方向上是 的，有“各向 性”； 固定的熔点。玻璃体是典型的 ，所以非晶态又称为 态。
(3)晶体与非晶体之间在一定条件下可以相互 。
【易错提醒】①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；②同一种物质可以是晶体也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2；③晶体不一定有规则的几何外形，如玛瑙。④具有固定组成的物质不一定是晶体，如某些无定形体也有固定组成。⑤晶体的固体粉末同样是晶体，晶粒太小无法用肉眼观察。
4.鉴别晶体与非晶体的方法
（1）观察外观：晶体有规则的 ，而非晶体没有。
（2）测定熔点是否固定：晶体有 熔点，而非晶体没有。
（3）测定是否具有各向异性：晶体有 性，而非晶体没有。
（4）X－射线衍射法(最科学可靠的方法)：晶体能使X－射线发生衍射（得到分立的斑点或明锐的谱线），而非晶体只能散射（得到连续的谱线）。
【思考与讨论p73】参考答案：
(1)玻璃不是晶体；因为构成晶体的微粒在微观空间里是按一定规律呈周期性有序排列的，而构成玻璃的微粒在微观空间里的排列是相对无序的，所以玻璃是非晶体。
(2)在待鉴别宝石的表面上小心地滴一滴熔化的石蜡，尽量使其厚度均匀。待石蜡冷却以后，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，观察石蜡上发生的现象。如果石蜡在各个方向上熔化的快慢相同（如熔化的石蜡呈圆形而不是椭圆形)，则该宝石就是用玻璃仿造的假宝石。最准确的方法是对鉴别宝石进行X射线衍射实验，如果不产生X射线衍射效应(现象)，该宝石就是用玻璃仿造的假宝石。
►问题一 物质的聚集状态
【典例1】下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是
A．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序
B．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
C．等离子体的基本构成微粒的排列是带电的阴离子和电子及不带电的分子或原子
D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，纳米颗粒微粒的排列是长程有序
【变式1-1】电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时，等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是
A．等离子体由于具有能自由运动的带电粒子，故具有良好的导电性和流动性
B．等离子体通过电场时，所有粒子的运动方向都发生改变
C．液晶是物质的一种聚集状态
D．液晶既具有液体的流动性，又表现出类似晶体的各向异性
【变式1-2】下列关于聚集状态的描述中，错误的是
A．物质只有气、液、固三种聚集状态
B．等离子体是一种很好的导电体，在信息产业等领域有非常好的应用前景
C．液晶用于各种显示仪器上
D．超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体
►问题二 晶体与非晶体的区别及其判断
【典例2】下晶体与非晶体的本质区别是
A．晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形
B．晶体内部粒子呈周期性有序排列，而非晶体内部粒子排列相对无序
C．晶体有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点
D．晶体的硬度大，而非晶体的硬度小
【变式2-1】固体有晶体和非晶体之分(实际上还有介于两者之间的晶体)，下列对晶体SiO2和非晶体SiO2相关叙述中不正确的是
A．相同质量的晶体SiO2转变为非晶体SiO2属于熵增过程
B．晶体SiO2具有自范性，非晶体SiO2没有自范性
C．晶体SiO2不具有物理性质各向异性的特点
D．图中 a 表示的是晶态SiO2的衍射图谱
【变式2-2】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
►问题三 晶体的性质
【典例3】下列关于晶体性质的描述中，正确的是
A．晶体具有物理性质各向同性的特点
B．形成晶体的形态与结晶过程的速率无关
C．用X射线衍射实验可以区分晶体和非晶体
D．具有规则几何外形的固体均为晶体
【变式3-1】美国加州 Livermre国家实验室物理学家Chng—Shik和他的同事们，在40 Gpa的高压容器中，用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800 K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体不具有的结构或性质是
A．具有规则的几何外形B．硬度与金刚石相近
C．熔化时破坏共价键D．易升华，可用作制冷剂
【变式3-2】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(外形变规则了)。这段时间内晶体和溶液的质量变化分别是
A．减小、增大B．增大、减小C．不变、不变D．不能确定
1．下列物质中，属于晶体的是
A．玻璃B．石蜡和沥青C．塑料D．干冰
2．固体分为晶体和非晶体，下列关于晶体的叙述正确的是
A．块状固体一定是晶体，粉末状固体一定是非晶体
B．破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体，体现了晶体的自范性
C．晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰
D．不能通过熔融态物质凝固的方式得到晶体
3．中国科学院新疆理化技术研究所研发出深紫外光双折射晶体。下列性质不能区别晶体与玻璃体的是
A．各向异性B．导电性
C．X射线衍射D．有无固定的熔点
4．下列物质不具有自范性、各向异性的是
A．玻璃B．石墨C．水晶D．单晶冰糖
5．纳米为无定形非晶态，白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米的说法正确的是
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体相同
C．纳米具有自范性
D．可用X−射线衍射实验区分纳米与晶体
6．X-射线衍射实验是鉴别晶体与非晶体最可靠的方法，下列属于晶体的是
A．炭黑B．陶瓷C．玻璃D．水晶
7．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．①③B．②④C．①②③D．①②③④
8．请用四种特殊聚集状态的物质填空：
(1) 中正、负电荷大致相等，总体看来呈准电中性，但此物质具有很好的导电性。
(2) 既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性。
(3) 无固定的熔沸点。
(4) 具有良好的物理、化学特性，完全不同于微米或毫米量级的材料。
1．科技发展日新月异，下列涉及晶体结构与性质的相关说法错误的是
A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，液晶表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是由电子、阴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
C．准晶是介于晶体和非晶体之间的固体，准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列，但不具备晶体的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性
D．离子化合物引入有机基团形成的离子液体可作为有机溶剂使用，相对于传统有机溶剂，离子液体难挥发不易形成有毒蒸汽，这是由于离子液体的粒子全都是带电荷的离子
2．液晶显示器广泛应用，下列说法错误的是
A．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，又具有晶体的某些物理性质，表现出类似晶体的各向异性，说明它属于晶态
B．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列是否具有特定的方向性
C．晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间呈周期性有序排列的宏观表象
D．铍的最高价氧化物的水化物可能具有两性
3．液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列关于液晶的说法中，正确的是
A．液晶是一种液态的晶体B．所有物质在一定条件下都能成为液晶
C．施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列D．移去电场后，液晶分子相互平行排列
4．下列说法不正确的是
A．熔融态物质凝固、气态物质凝华都可能得到晶体
B．要确定某一固体是否是晶体可用X射线衍射仪进行测定
C．晶态、非晶态、液晶态、塑晶态都是物质的聚集状态
D．是否有规则的几何外形是区别晶体与非晶体的本质
5．科学研究表明，物质有多种聚集状态，下列有关描述错误的是
A．等离子体的外观为气态
B．等离子体的构成粒子仅有电子、阳离子
C．液晶和液态是物质的两种聚集状态
D．离子液体是熔点低于或稍高于室温的离子化合物
6．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列关于晶体的叙述中正确的是
A．晶体一定有规则的几何外形
B．晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性
C．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性
D．晶胞是晶体结构中的基本结构单元
7．下列过程能得到晶体的共几种
①从熔融态结晶出来的硫
②将液态的玻璃冷却成所得到的固体
③凝华得到的碘
④从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜
⑤熔融的冷却后所得的固体
⑥熔融石蜡迅速冷却形成的石蜡固体
A．3B．4C．5D．6
8．分析晶体与非晶体具有的性质：
(1)下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续 min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 。

(2)甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列无序。

1.了解物质的聚集状态。
2.认识晶体和非晶体的本质差异。
3.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性。
比较
类别
晶体
非晶体
微观结构特征
粒子周期性 排列
粒子排列相对
性质特征
自范性


熔点


各向异性


鉴别方法
间接方法
看是否具有 的熔点或根据某些物理性质的 性
科学方法
对固体进行 实验
举例
NaCl、I2、SiO2、Na晶体等
玻璃、橡胶等