3.1物质的聚集状态与晶体的常识-高二化学教学讲义（人教版2019选择性必修2）（原卷版）

第一节物质的聚集状态与晶体的常识知识解读·必须会知识解读·必须会知识点一物质的聚集状态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\*GB3①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，1nm=109m。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。知识点二晶体与非晶体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重复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。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。知识点三晶胞1.晶胞的定义描述晶体结构的基本单元叫作晶胞。虽胞是是体中最小的结构重复单元。2.晶体和晶胞的关系描述晶体在微观空间里原子的排列，无须画出千千万万个原子，只需在晶体微观空间里取出一个基本单元（晶胞）即可。可用蜂巢和蜂室的关系来比喻晶体和晶胞的关系。3.晶胞的结构（1）结构特点：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。“无隙”指相邻晶胞之间没有任何间隙。“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。（2）三种典型立方晶胞结构4.用“均摊法”计算晶胞中的粒子数（1）“均摊法”原理均摊是指每个结构单元（晶胞）平均拥有的粒子数目。在晶体中。一个粒子（原子、分子或离子）同时为n个结构单元（晶胞）所共有，那么对一个结构单元（晶胞）来讲，该粒子只能算作eq\f(1,n)。（2）立方晶胞中粒子数的计算方法①立方晶胞中，粒子在晶胞的顶角、棱、面上以及晶胞内的图像如图所示。A（顶角，8个晶胞共用）B（棱上，4个晶胞共用）C（面上，2个晶胞共用）D（晶胞内，只属于一个晶胞）②立方晶胞中粒子数的计算方法：a.晶胞顶角上的原子为8个晶胞共用的，该晶胞占有eq\f(1,8)，如图A；b.晶胞棱上的原子为4个晶胞共用的，该晶胞占有eq\f(1,4)，如图B；c.晶胞面上的原子为2个晶胞共用的，该晶胞占有eq\f(1,2)，如图C；d.晶胞内部的原子为1个晶胞单独所有的，该晶胞占有1，如图D。知识点四晶体结构的测定利用晶体X射线衍射可测定晶体结构。但衍射实验只能测得衍射强度（即结构振幅）而测不到相角，这样就不可能直接从强度得到晶体结构数据，而要利用其他方法。（1)直接法直接从实验得到X射线强度，利用一系列数学处理，推引出结构因子的相角，实现了直接和自动化测定晶体结构，成为当前测定中小分子结构的主流方法。（2）试差法（模型法）试差法（模型法）利用晶体的对称性和其他性质以及结构规则，对所研究的结构提出合理的模型，然后从理论上计算晶体的衍射强度，再把计算值与实验值进行比较，多次修正模型，使计算值与实验值尽可能符合。（3）X射线衍射图谱的应用经过计算可以从衍射图获得晶体结构的相关信息。=1\*GB3①晶胞形状和大小=2\*GB3②分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型=3\*GB3③原子在晶胞里的数目和位置等=4\*GB3④结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系热点题型·学解题热点题型·学解题【例1】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．进行X射线衍射实验是鉴别晶体与非晶体最可靠的方法D．晶胞是晶体中的基本结构单元，具有无隙并置的特征【变式11】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．把温度升高到几千摄氏度时水蒸气发生的变化 D．液晶显示器【例2】关于非晶体的叙述错误的是A．其是物质的一种聚集状态B．内部微粒的排列是长程无序和短程有序的C．非晶体材料的所有性能都优于晶体材料D．金属形成的合金也有非晶体【变式21】下列有关晶体常识的叙述错误的是（）A．水晶属于晶体，有固定的熔点，而玻璃无固定的熔点，属于非晶体B．当单一波长的X射线通过晶体时可以看到明显的分立的斑点或者谱线C．晶体都具有自范性。自范性是晶体的本质属性D．晶体都具有规则的几何外形，而非晶体都不具有规则的几何外形【例3】下列有关说法中正确的是A．物质的聚集状态只有固、液、气三种状态B．具有规则几何外形的固体均为晶体C．晶体具有自范性，非晶体没有自范性D．等离子体是一种特殊的气体，由阴、阳离子构成的呈电中性粒子【变式31】下列说法错误的是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．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块C．具有各向异性的固体可能是晶体D．物质的聚集状态只有三种：气态、液态和固态【例4】自然界中绝大多数物质以固体形式存在，固体有晶体和非晶体之分。晶体和非晶体的本质差别是（

）A．是否澄清透明 B．是否具有规则的外观C．是否具有固定的熔点 D．内部构成粒子在三维空间是否呈周期性有序排列【变式41】区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是（

）A．红外光谱 B．原子光谱C．对固体进行X射线行射测定 D．通过比较熔点变化【例5】下列有关晶胞的说法正确的是A．由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用C．若晶胞为六棱柱，顶点上的粒子为6个晶胞共用D．晶胞中不可能存在多个粒子【变式51】下列有关晶胞的叙述错误的是()A．晶胞是描述晶体结构的基本单元 B．整块晶体中，相邻晶胞之间没有间隙C．晶胞一般都是平行六面体 D．晶胞都是正八面体【例6】对于某晶胞(如图所示)的下列描述错误的是()A.该晶胞是所在晶体内最小的平行六面体B.该晶胞的每个顶点上和每个面的面心上都各有一个原子C.平均每个晶胞中有14个原子D.平均每个晶胞中有4个原子【变式61】下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，图中：○—X，●—Y，⊗—Z。其中对应的化学式不正确的是()ABCD【例7】现有四种晶体，其构成粒子排列方式如图所示，其中化学式不属于AB型的是()ABCD【变式71】已知某晶体晶胞如图所示,则该晶体的化学式为()A.XYZ B.X2Y4Z C.XY4Z D.X4Y2Z【例8】纳米材料的表面粒子数占总粒子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同(如图所示),则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为()NaCl晶体的晶胞A.7∶8 B.13∶14C.1∶1 D.26∶27【变式81】某晶体的晶胞如下图所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数目之比是()A.3∶9∶4 B.1∶4∶2C.2∶9∶4 D.3∶8∶4【例9】金属晶体的常见晶胞结构有a、b、c分别代表的三种结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为A．3∶2∶1 B．11∶8∶4C．9∶8∶4 D．21∶14∶9【变式91】已知某离子晶体的晶胞结构如图所示，其摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为，晶体的密度为。则下列说法正确的是A．晶胞中M、N的个数都为1B．该晶胞中两个距离最近的同种离子的核间距为C．与M距离最近且相等的M的个数为6D．该晶胞可能是晶体的晶胞【例10】由硼和镁两种元素组成的化合物可为超导材料，下图为该化合物的晶胞结构示意图，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为()A.Mg5B12 B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2【变式101】在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中,Al占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl占据的位置,该冰晶石晶胞中含有的原子数与NaCl晶胞中含有的原子数之比为()A.2∶1 B.3∶2 C.5∶2 D.5∶1课后提升·练到位课后提升·练到位1．有关液晶的叙述不正确的是()A．液晶既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性B．液晶最重要的用途是制造液晶显示器C．液晶不是物质的一种聚集状态D．液晶分子聚集在一起时，其分子间相互作用很容易受温度、压力和电场的影响2．下列说法错误的是（

）A．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．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D．铍的最高价氧化物的水化物可能具有两性3．下列说法中不正确的是A．等离子体是熔点不高的仅有离子组成的液体物质B．液晶态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在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性C．金属的导电性、导热性、延展性均能用金属的电子气理论解释D．离子液体有良好的导电性，可用作电化学研究的电解质4.如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是()ⅠⅡA．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、沸点D．二者的X射线衍射图谱是相同的5．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6．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7．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8．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．与晶体互为同分异构体 D．可用X射线衍射实验区分纳米与晶体9.关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是A．晶体和非晶体在熔化过程中温度都不变B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点C．晶体熔化时不吸热，非晶体熔化时吸热D．天上飘落的雪花，是非晶体10.晶体与非晶体的本质区别是()A．晶体具有各向异性，而非晶体具有各向同性B．晶体具有自范性，而非晶体没有自范性C．晶体具有固定的熔、沸点，而非晶体没有固定的熔、沸点D．晶体能使X－射线产生衍射，而非晶体则不能11.仔细观察下列图形，则它表示的是晶体还是非晶体A．是晶体 B．可能是晶体，可能是非晶体C．是非晶体 D．不能确定12．有关晶体的说法不正确的是A．都有自范性 B．都是无色透明的 C．有各向异性 D．有固定熔点13．下列哪些性质不能区别晶体与玻璃体()A．各向异性 B．X射线衍射C．导电性 D．有无固定的熔点14．用烧热的钢针去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面，熔化了的石蜡呈椭圆形，这是因为（）。A．云母是热的不良导体，传热不均匀B．石蜡是热的不良导体，传热不均匀C．石蜡具有各向异性，不同方向导热性能不同D．云母具有各向异性，不同方向导热性能不同15．体心立方密堆积、面心立方最密堆积和六方最密堆积是金属晶体中金属原子常见的堆积方式，这三种堆积方式的结构单元分别如图甲、乙、丙所示，则甲、乙、丙三种结构单元中，金属原子个数比为（

）A．1：2：3 B．2：4：17 C．4：5：6 D．9：14：1716.CaC2晶体的晶胞结构(如图所示)与NaCl晶体的相似，但因为CaC2晶体中含有的哑铃形C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是(A.1个Ca2+周围距离最近且等距离的C22B.该晶体中的阴离子和O2的价电子数相等C.6.4gCaC2晶体中含阴离子0.2molD.与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有12个17．（1）关于X射线衍射图形可以获得晶胞相关信息的叙述中，错误的是；①晶胞形状和大小；②分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型；③原子在晶胞里的数目和位置(坐标)；④根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键，确定键长、键角和键能；⑤分子的空间结构。（2）下列X射线衍射图形中，属于晶体的谱图是。18．(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⑤CuSO4·5H2O⑥冰糖⑦石蜡⑧单晶硅⑨铝块⑩橡胶(2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体都具有__________，而非晶体______________；另外非晶体具有物理性质__________的特点，而晶体具有物理性质__________的特点。(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19．回答下列问题(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是___________。(2)为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有___________个铜原子。(