《物质的聚集状态与晶体的常识》课件

《物质的聚集状态与晶体的常识》素养目标学法指导1.认识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，培养变化观念与平衡思想的核心素养2．了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，培养证据推理与模型认知的核心素养3．知道晶体X射线衍射实验是测定物质结构的基本方法和实验手段，培养科学探究与创新意识的核心素养

1.通过实例列举，讨论总结，认识晶体与非晶体的根本区别，从本质上进行辨别。再专门识记几种特殊的物质如玻璃等2．认识晶体的构成特点，落实均摊法计算晶体化学组成的规律

知识导图

课前·新知导学物质的凝聚状态1．物质的聚集状态(1)物质的常见聚集状态是指________、________和________，物质三态的转化只是分子间______发生变化，分子在固态时只能_______，在气态时能____________，在液态时则介于二者之间。(2)物质的聚集状态，还有________、__________，以及介乎晶态和非晶态之间的_________、_________等。固态液态气态距离振动自由移动晶态非晶态塑晶态液晶态2．几类其他物质的聚集状态(1)等离子体。①由大量带电微粒(电子或__________)和电中性粒子(分子或原子)所组成的整体上呈________性的物质聚集体。②等离子体是一种特殊的气体，存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛的火焰里、极光和雷电里等。阳离子电中③等离子体的特点：a.等离子体中的正负电荷数大致______，总体来看等离子体呈________性；b.等离子体中含有带电粒子且能________运动，使等离子体具有良好的________性和________性。④用途：a.运用等离子体显示技术制造____________________；b.进行化学合成；c.____________也是在等离子态下发生的。相等电中自由导电流动等离子体显示器核聚变(2)液晶。①液晶是指介于________态和______态之间的物质状态，既具有液体的__________性、黏度、________性等，又具有晶体的某些物理性质，表现出类似晶体的______________性的物质。②液晶有两类：一类是加热时，熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为________液晶；一类是从溶液中获得的液晶称为________液晶，即胶束。液晶流动形变各向异热致溶致③液晶的特点：a.实用液晶在常温下十分________；b.分子有______序，即分子的长轴取向一致，但无______序，即分子可滑动。④用途：a.液晶显示器；b.合成高强度液晶纤维，制防弹衣等。(3)离子液体。①离子液体是指熔点不高的仅由_______组成的液态物质。②_______态的KCl、KOH就属于离子液体稳定取向位置离子熔融自然界的物质存在的状态不仅仅有固态、液态和气态，还有其他状态吗？举例说明。微思考【答案】有。还有液晶、等离子体、离子液体等状态。判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)固体中的组成微粒是固定不动的。 (

)(2)液晶具有良好的导电导热性能。 (

)(3)等离子体具有良好的导电性能。 (

)(4)实际上，分子在固液气三种状态时，都不是固定不动的。

(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√晶体与非晶体1．晶体与非晶体的区别分类自范性微观结构晶体_____(能自发呈现________外形)原子在三维空间里呈________有序排列非晶体________(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对__________有多面体周期性没有无序2．获得晶体的途径【答案】熔融态气态固体

应用：制备晶体的三种途径都可制得有重要价值的大晶体。例如，芯片的基质是单晶硅，它是由熔融态的硅制备的，俗称“拉单晶”；用于制造激光器的KH2PO4大晶体是由水溶液结晶出来的；而可与天然钻石媲美的CVD宝石级钻石，则是由烷烃(如甲烷)在微波炉里以等离子体分解出的碳通过气相沉积(简称CVD)得到的。

3．晶体的特点(1)自范性。在适宜条件下，晶体能__________呈现多面体外形的性质称之为自范性。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现______性________排列的宏观表象。自发地周期有序(2)各向异性。晶体在________的方向上具有不同的_________性质。(3)有固定的熔点。晶体________固定的熔点。非晶体________固定的熔点。(4)有序性。外形和内部质点排列的____________性。不同物理有没有高度有序4．区别晶体与非晶体的方法(1)常利用固体有______________间接确定该固体属于晶体，反之，属于非晶体。(2)最可靠的科学方法是对固体进行____________________。固定的熔点X射线衍射实验具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗？微思考【答案】不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体，如玻璃、塑料等相关制品判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)凡有规则外形的固体一定是晶体。 (

)(2)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。

(

)(3)有固定组成的物质一定是晶体。 (

)(4)同种物质可能既有晶体形态的又有无定形态的。 (

)(5)熔融态物质快速冷却即可得到晶体，粉末状的固体也有可能是晶体。

(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×晶胞1．定义描述晶体结构的_____________叫做晶胞。2．晶体和晶胞的关系一般来说，晶胞都是____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“____________”而成。基本单元平行六面无隙并置(1)“无隙”是相邻晶胞之间__________________。(2)“并置”是所有晶胞都是_______排列的，取向________。(3)所有晶胞的_______及其内部的原子________、________及几何排列是完全相同的。没有任何间隙平行相同形状种类个数3．平行六面体晶胞中粒子个数的计算(1)晶胞的顶角原子是_____个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是_____个晶胞共用的，晶胞面上的原子是______个晶胞共用的。(2)晶胞中微粒数目的确定。①金属铜晶胞中所含原子个数的计算。8

铜晶胞

4

2

8

面心6

②氯化钠晶胞中所含的Na＋、Cl－数。

氯化钠晶胞如上图所示，其中体积较小的为________离子(填“Na＋”或“Cl－”，下同)，体积较大的为________离子，则晶胞中含________个Na＋(提示：晶胞中心还有一个Na＋)和________个Cl－。Na＋

Cl－

4

4

③试确定下列物质的晶胞中所含的原子数或分子数。2

2

4

8

8

4．晶体结构的测定(1)仪器：________________。(2)X射线衍射原理。单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子________作用，会在记录仪上产生分立的_______或明锐的衍射峰。X射线衍射仪相互斑点(3)应用。①晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞________和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的____________、原子在晶胞里的_______和_________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。②晶体的X射线衍射实验也可以测定晶胞中各个原子的_______________，根据原子坐标，可以计算原子间的________，判断哪些原子之间存在化学键，确定_______和________，得出分子的___________。形状对称类型数目位置位置

(坐标)

距离键长键角空间结构由晶胞构成的晶体，其化学式一定表示一个分子中的原子数目吗？微思考【答案】不一定。常常表示晶体中不同粒子的最简整数比，例如SiO2、NaCl等。

判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。 (

)(2)晶体具有各向同性，非晶体具有各向异性。

(

)(3)位于顶角上的粒子一定为8个晶胞所共有。 (

)(4)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同。 (

)(5)X射线通过晶体，导致晶体发生化学变化，形成特征的衍射图。

(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×课堂·素养初培任务一晶体与非晶体素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析通过对晶体、非晶体的分类及其结构特点的分析与正误判断，考查学生归纳能力、类推能力下图是两种固体的图片。[情境导入](1)区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么？试根据图片判断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。【答案】最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。根据结构图可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，为晶体；Ⅱ中微粒排列不规则，为非晶体。(2)将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化，各有什么现象发生？该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质？【答案】加热晶体Ⅰ，温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化，在全部熔化以前，继续加热，温度基本保持不变，完全熔化后，温度才开始升高，即晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时，温度升高到某一程度后非晶体Ⅱ开始软化，流动性增强，最后变为液体，从软化到完全熔化，中间经过较大的温度范围，即非晶体无固定的熔点。1．晶体与非晶体的比较晶体和非晶体在结构上的差异导致它们在性质上有所不同。根据固体的某些性质，可以判断某固体是晶体还是非晶体。二者具体差异如下：[深化理解]固体外观微观结构自范性各向异性熔点晶体具有自发形成的规则的几何外形原子在三维空间呈周期性有序排列有有固定非晶体不能自发形成规则的几何外形原子排列相对无序没有没有不固定本质区别微观原子在三维空间里是否呈现周期性有序排列2．晶体与非晶体易混辨析(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)有规则几何外形或美观、对称外形的固体，不一定是晶体，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；晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。(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，如无定性SiO2、无定形硅、无定形氧化铝等。(4)晶体一定具有固定的几何外形，各向异性和固定熔、沸点。(5)物质外观与晶体外形的关系。这里所说的几何外形与物质的外观是有区别的。NaCl晶体的几何外形是立方的，而食盐小颗粒用肉眼是看不到晶体外形的，但在光学显微镜或电子显微镜下仍可观察到其规则的晶体外形。这充分证明NaCl固体粉末仍是晶体，只不过是因晶粒太小，肉眼看不到而已。3．晶体的其他性质(1)均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。(2)对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同方向或位置上存在有规律的重复，就是对称性。(3)稳定性：结晶状态是一个相对稳定的状态。下列物质中属于晶体的是____________(填序号，下同)，属于非晶体的是__________。①塑料②明矾③松香④玻璃⑤胆矾⑥冰糖⑦石蜡⑧单晶硅⑨铝块⑩橡胶【答案】②⑤⑥⑧⑨

①③④⑦⑩【解析】

明矾是十二水合硫酸铝钾晶体，胆矾是五水合硫酸铜晶体，冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；而塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都没有固定的几何外形，都是非晶体。[典例精练]【名师点拨】判断固体是晶体的常用方法①晶体有整齐规则的几何外形；②晶体有固定的熔点；③晶体有各向异性。

右图是天然水晶球里的玛瑙和水晶，两者的根本区别在于 (

)A．外形不一样，构成两者的原子不同B．构成玛瑙的粒子无规律性排列，构成水晶的粒子按一定的规律作周期性重复排列C．水晶有固定的熔点，而玛瑙无固定熔点D．水晶可用于能量转换，玛瑙制品可用作装饰品【答案】B【解析】

晶体和非晶体的本质区别在于内部粒子在三维空间里是否呈现周期性有序排列，玛瑙和水晶的成分均为SiO2。任务二晶胞结构及晶体化学式的确定素养探源核心素养考查途径证据