人教版高中化学选择性必修2第3章第1节物质的聚集状态与晶体的常识课件(43张)

物质的聚集状态与晶体的常识第一节第三章晶体结构与性质学习目标LEARNINGGOALS1.知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。2.知道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。3.能说出晶体与非晶体的区别，能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。4.认识简单的晶胞。物质的聚集状态01物质的聚集状态新知构建物质的三态变化物质的聚集状态新知构建物质的三态变化是物理变化，变化时克服分子间作用力或破坏化学键，但不会有新的化学键形成。冰水水蒸气升华凝华液化汽化熔化凝固物质的聚集状态新知构建

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。

20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子。例如，氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。气态和液态物质也同样不一定都由分子构成。例如，等离子体、离子液体。物质的聚集状态新知构建1.等离子体(1)定义：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。这种由电子、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称为等离子体。

(2)特点：等离子体是一种特殊的气体；等离子体具有良好的导电性和流动性。(3)存在：日光灯和霓虹灯的灯管里，蜡烛的火焰里，激光和雷电里。物质的聚集状态新知构建2.离子液体3.晶态与非晶态离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。（例如：低温熔融盐）4.晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态热致液晶物质的聚集状态新知构建

液晶：(1)定义：介于液态和晶态之间的物质状态。(2)特点：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。(3)应用：手机、电脑和电视的液晶显示器。合成高强度液晶纤维广泛用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。物质的聚集状态应用评价(1)等离子体具有良好的导电性。()√(2)等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子。()等离子体是由电子、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。因此等离子体的基本构成粒子不是阴、阳离子。×(3)电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，不能体现晶体的各向异性。()×

液晶分子的空间排列是不稳定的，但具有各向异性，属于非晶体。晶体与非晶体02晶体与非晶体新知构建蜡状的白磷(P4)白色的碳酸钙(CaCO3)黄色的硫黄（S8）紫黑色的碘（I2）高锰酸钾玻璃杯陶瓷橡胶绝大多数常见的固体是晶体，只有如玻璃、炭黑之类的物质属于非晶体。晶体与非晶体有什么本质的差异呢？玻璃又称玻璃体炭黑又称无定形体晶体与非晶体新知构建1．晶体和非晶体的概念(1)晶体内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性有序排列而构成的具有规则几何外形的固体。如食盐、冰、铁、铜等。(2)非晶体内部微粒(原子、离子或分子)排列呈相对无序状态，不具有规则几何外形的固体。如玻璃、炭黑、橡胶等。晶体与非晶体新知构建

2.晶体与非晶体的区别晶体非晶体1.本质差异①是否具有自范性_______(能自发呈现多面体外形)_______(不能自发呈现多面体外形)②微观结构原子在三维空间里呈

性有序排列原子排列相对

。晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。非晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈相对无序排列而构成的不具有规则几何外形的固体。有无周期无序晶体与非晶体新知构建（1）晶体呈现自范性的条件之一是：

。（2）天然水晶球是熔融态

SiO₂侵入地壳内的空洞冷却形成的玛瑙是熔融态SiO2

冷却形成——

规则外形水晶是熔融态SiO2

冷却形成——

规则外形特别提醒：晶体也不一定都有规则的几何外形。晶体生长的速率适当快速没有缓慢有天然水晶球里的玛瑙和水晶玛瑙水晶晶体的自范性（本质差异）晶体与非晶体新知构建本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。非晶体粒子的排列则相对无序，无自范性。晶体与非晶体新知构建晶体非晶体2.

物理性质各向

性（晶体在不同方向上表现出不同的物理性质，包括晶体的强度、光学性质、导电性、导热性等物理性质）各向

性异同不同方向观察红宝石宝石的颜色不同在不同方向，晶体对光线的吸收与反射是不同的，折射率有各向异性。晶体与非晶体新知构建石墨平行层方向上电导率高垂直于层的方向上电导率低玻璃片的蜡熔成圆形云母片的蜡熔成椭圆形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。在不同方向，石墨的导电能力不同，导电率有各向异性晶体与非晶体新知构建晶体非晶体3.是否有固定熔点

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物质凝固时的温度变化曲线有没有晶体与非晶体新知构建晶体非晶体4.区分晶体和非晶体

最科学可靠的方法

X－射线衍射法3.晶体结构的测定(1)常用仪器：_____________X射线衍射仪X射线单晶衍射仪当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的_____相互作用，会在记录仪上产生

或者

。晶体与非晶体新知构建(2)原理电子分立的斑点明锐的衍射峰单晶衍射图非晶态和晶态SiO2粉末衍射图谱(水晶)晶态SiO2(石英玻璃)非晶态SiO2晶体与非晶体新知构建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是否均一均一不均一各向异性有无熔点固定不固定鉴别方法

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、SiO2、Na晶体等玻璃、橡胶等晶体与非晶体新知构建(3)获得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思考：如何得到这些美丽的晶体呢？晶体与非晶体新知构建探究一：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250mL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。1.实验探究：观察晶体晶体与非晶体新知构建实验现象淡黄色的菱形硫黄晶体紫黑色晶体立方体无色晶体晶体与非晶体新知构建熔融态物质凝固途径一凝华：气态物质冷却不经液态直物质冷却不经液态直接凝固途径二结晶：溶质从溶液中析出途径三晶体与非晶体应用评价(1)具有各向异性的固体可能是晶体。（

）√(2)晶体与非晶体的根本区别在于固体是否具有规则的几何外形。（

）晶体与非晶体的根本区别在于粒子在微观空间是否呈周期性的有序排列。(3)X射线衍射是最可靠的区分晶体和非晶体的方法。（

）(4)用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是相同的。（

）石英玻璃为非晶态SiO2，水晶为晶态SiO2，X射线衍射图谱不相同。(5)因为晶体具有自范性，所以用红热的铁针刺涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈圆形。（

）晶体在导热性中具有各向异性，故熔化的石蜡呈椭圆形。√×××晶胞和晶体结构的测定03晶胞和晶体结构的测定新知构建1.晶胞：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。一般来说，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。一、认识晶胞“无隙”：相邻晶胞之间没有任何

。“并置”：所有晶胞都是

排列的，取向

。间隙平行相同

所有晶胞的

及其内部的

、

及

是完全相同的。形状原子种类个数几何排列晶胞和晶体结构的测定新知构建2．晶胞中微粒的计算方法——均摊法

晶胞和晶体结构的测定新知构建晶胞的结构晶胞和晶体结构的测定新知构建124376851221341顶点：1/8棱边：1/4面心：1/2体内：1晶胞和晶体结构的测定新知构建铜晶体铜晶胞金属铜的一个晶胞的原子数2181＝8×＋6×＝43．晶胞中粒子数目的计算（1）铜晶胞晶胞和晶体结构的测定新知构建Cl－位于顶点和面心顶点位置：8×

＝181面心位置：6×＝321Na+位于棱心和体心棱点位置：12×

＝341体心位置：1443．晶胞中粒子数目的计算（2）氯化钠晶胞晶胞和晶体结构的测定新知构建金属钠金属锌碘固体金刚石碘：2×(8×1/8+6×1/2)=8金刚石：8×1/8+6×1/2+4=8钠：8×1/8+1=2锌：8×1/8+1=23．晶胞中粒子数目的计算(3)几种晶胞中原子数目的确定晶胞和晶体结构的测定新知构建二、晶体结构的测定1.常用仪器：_____________X射线衍射仪X射线单晶衍射仪晶胞和晶体结构的测定新知构建2．测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生分立的斑点或者明锐的衍射峰。3．作用：通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息。包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。4．测定示例——乙酸晶体结构的测定流程乙酸晶体的X射线衍射实验⇒乙酸晶胞中含4个乙酸分子⇒测定晶胞中各原子的位置(即原子坐标)⇒计算原子间的距离⇒判断出哪些原子间存在化学键⇒确定键长和键角⇒分子的空间结构。晶胞和晶体结构的测定应用评价(1)晶胞都是平行六面体。（

）(2)晶胞是晶体的基本单元。（

）(3)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。（

）(4)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过X射线衍射方法区分晶体、准晶体和非晶体。（

）也可以是其他的形状×√×已知晶胞的组成可推知晶体的组成。√课时小结物质的聚集状态气态液态固态晶态非晶态液晶态一类具有塑性的固态晶体，介乎晶态与非晶态之间塑晶态介于液态和晶态之间的物质状态课时小结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是否均一均一不均一各向异性有无熔点固定不固定鉴别方法

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、SiO2、Na晶体等玻璃、橡胶等课时小结晶胞概念计算原子个数—均摊法特点结构的测定—X射线衍射实验晶体