高中化学新教材同步讲义基础课时10　物质的聚集状态　晶体与非晶体

基础课时10物质的聚集状态晶体与非晶体课标要求1.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.了解获得晶体的途径，能知道晶体与非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。一、物质的聚集状态1.物质三态间的相互转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.物质的聚集状态(1)物质的聚集状态除了固态、液态和气态之外，还有晶态、非晶态和塑晶态、液晶态等。(2)物质并不一定都由分子构成，如气态的等离子体、液态的离子液体、固态的氯化钠、金刚石、石墨、二氧化硅、金属等都无分子。①等离子体：由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。②离子液体：仅由离子组成的、在相对较低温度下呈液态的物质。③液晶：液晶是介于液态和晶态之间的物质状态。1.等离子体和液晶在工业、农业、军事、宇航、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列关于它们的说法错误的是()A.等离子体和液晶都是物质的一种聚集状态B.液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性C.等离子体只含有离子D.等离子体和液晶都可用于制造显示器答案C解析等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质，液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，A正确；在一定范围内存在液体流动性，也存在晶体各向异性的物质，称之为液晶，B正确；等离子体中既有带电的阳离子和电子，也有电中性的分子或原子，C错误；等离子体和液晶可以分别用于制造等离子体显示器、液晶显示器，D正确。2.下列晶体中存在分子的是()A.氯化钠 B.石墨C.干冰 D.金刚石答案C解析石墨、金刚石中存在的是碳原子，不存在分子，NaCl晶体中存在的是Na＋和Cl－，不存在分子。干冰晶体中存在的是CO2分子。3.下列叙述正确的是()A.物质只有气、液、固三种聚集状态B.液体与晶体混合物叫做液晶C.等离子体性质稳定，不易发生化学反应D.等离子体的外观为气态答案D解析物质的状态除了气、液、固三态外，还有晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等，A错误；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，如导热性等，B错误；等离子体性质活泼，可发生一般条件下无法进行的化学反应，C错误；等离子体是指由电子、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，是一种特殊的气体，D正确。【题后归纳】非晶体、等离子体和液晶的比较聚集状态组成与结构特征主要性能非晶体内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动具有良好的导电性和流动性液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等二、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的比较自范性微观结构晶体有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序2.晶体的特点(1)自范性①含义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。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周期性的有序排列。(2)各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。(3)晶体有固定的熔点。(4)外形和内部质点排列的高度有序性。3.获得晶体的途径4.晶体与非晶体的区分方法区分方法测熔点晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点可靠方法对固体进行X射线衍射实验4.下列物质中，属于晶体的是()A.玻璃 B.石蜡和沥青C.塑料 D.干冰答案D解析干冰属于分子晶体，玻璃、石蜡、沥青、塑料均属于非晶体，综上所述，D项正确。5.通过下列操作获得的物质不是晶体的是()A.液态水急速冷却到－108℃B.凝华获得的碘C.从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜D.从熔融态以适当速率凝固获得的硫答案A解析获得晶体的一般途径有三种：熔融态物质凝固；气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；溶质从溶液中析出。B、C、D得到的都是晶体，液态水急速冷却到－108℃得到的是玻璃态物质，不属于晶体，故合理选项是A。6.下列说法正确的是()A.粉末状的固体肯定不是晶体B.石英玻璃和水晶都是晶体C.缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块D.用红热的铁针刺中玻璃上凝固的石蜡，在不同方向上熔化的快慢不同答案C解析晶体可以通过外部条件变成粉末状固体，如通过研磨，熔融态时迅速冷却等方法都可以得到看不出几何外形的粉末，A错误；石英玻璃是非晶态(玻璃态)的SiO2，石英玻璃不是晶体，水晶是晶体，B错误；晶体的自范性是指在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件，缺角的氯化钠晶体在饱和的NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，C正确；晶体的许多物理性质表现出各向异性，但玻璃是非晶体，不具有物理性质各向异性的特点，所以用红热的铁针刺中玻璃上凝固的石蜡，在不同方向上熔化的快慢相同，D错误。【题后归纳】关于晶体与非晶体的认识误区(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和具有美观对称的外观，但是不属于晶体。当然，晶体也不一定都有规则的几何外形，如食盐。(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，但是不属于晶体。(4)晶体呈现自范性的条件之一：适当的凝固速度。1.下列有关说法不正确的是()A.液晶中的分子长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性B.等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成C.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D.非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序答案B解析液晶分子中沿分子长轴方向有序排列，从而表现出类似晶体的各向异性，A正确；等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈中性的物质聚集体，B错误；晶体的自范性是指，在适宜的条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形，C正确；构成非晶体的微粒，在非晶体中的排列，遵循长程无序和短程有序的规则，D正确。2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是()A.熔沸点 B.硬度C.颜色 D.X射线衍射实验答案D解析区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验。3.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，而非晶体则不能答案B解析易将晶体与非晶体的本质区别及性质区别混为一谈。晶体与非晶体的性质差异是二者本质区别的外在表现。晶体具有自范性(本质)，而晶体的性质是有固定的熔、沸点，能使X射线产生衍射等。分析此类问题时，要分析晶体、非晶体的本质与性质，采用辩证的观点分析问题。同时也要注意不能用固体是否有规则的几何外形来判断其是否为晶体。4.获得晶体的途径。(1)实验探究实验内容实验操作及现象获取硫黄晶体硫黄粉eq\o(→,\s\up7(加热))熔融态硫eq\o(→,\s\up7(自然冷却))____________色的________硫黄晶体获取碘晶体加热时，烧杯内产生大量__________气体，没有出现液态的碘，停止加热，烧杯内的________气体渐渐消失，表面皿底部出现________色晶体颗粒获取氯化钠晶体在烧杯底部慢慢析出立方体的_________晶体颗粒(2)获得晶体的三条途径①________物质凝固。②________物质冷却不经液态直接________(凝华)。③________从溶液中析出。答案(1)淡黄菱形紫色紫色紫黑无色(2)①熔融态②气态凝固③溶质A级合格过关练1.目前最热门的机器人材料液晶弹性体是一种最具代表性的智能材料，在外界刺激下，其相态或分子结构会产生变化，进而改变液晶基元的排列顺序，从而导致材料本身发生宏观形变，当撤去外界刺激后，液晶弹性体可以恢复到原来的形状。下列说法错误的是()A.该液晶同时具有各向异性和弹性B.这种液晶弹性体机器人可以采用热、光、电、磁等进行驱动C.该液晶弹性体具有形状记忆功能D.液晶是介于液态和固态之间的物质状态，而固体SiO2是晶体答案D解析在外界刺激下，其相态或分子结构会产生变化，进而改变液晶基元的排列顺序，从而导致材料本身发生宏观形变，当撤去外界刺激后，液晶弹性体可以恢复到原来的形状，说明该液晶同时具有各向异性和弹性，A正确；在外界刺激下，其相态或分子结构会产生变化，则这种液晶弹性体机器人可以采用热、光、电、磁等进行驱动，B正确；撤去外界刺激后，液晶弹性体可以恢复到原来的形状，则该液晶弹性体具有形状记忆功能，C正确；液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，不是介于液态和固态之间的状态，D错误。2.等离子体在工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面有着非常重要的应用价值。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.把水温度升高到几千摄氏度D.液晶显示器答案D解析等离子显示器里，紫外光可以使气体转变为等离子体，A不选；日光灯和霓虹灯的灯管里，放电时可以将空气转变为等离子体，B不选；将水温升高到几千摄氏度，高温时能够将水分子转变为等离子体，C不选；液晶显示器是液晶的重要用途，与等离子体无关，D选。3.下列各项中，不属于晶体的特点的是()A.具有规则的几何外形B.某些物理性质具有各向异性C.具有固定的熔点D.一定是无色透明的固体答案D解析晶体具有规则的几何外形和固定的熔点，某些物理性质具有各向异性，但不一定是无色透明的。4.下列物质中属于晶体的是()①橡胶②玻璃③食盐④水晶⑤塑料⑥胆矾A.①④⑤ B.②③⑥C.①③④ D.③④⑥答案D解析固体有晶体和非晶体之分，晶体是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律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、金属、水晶、胆矾等都是晶体；非晶体中内部粒子的排列则相对无序，如玻璃、橡胶、塑料等都是非晶体。5.下列关于晶体的说法正确的是()A.将饱和硫酸铜溶液降温，析出的固体不是晶体B.假宝石往往是玻璃仿造的，可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品C.石蜡和玻璃都是非晶体，但它们都有固定的熔点D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同答案B解析选项A，将饱和CuSO4溶液降温可析出胆矾，胆矾属于晶体；选项B，宝石的硬度较大，玻璃制品的硬度较小，可以根据有无划痕来鉴别；选项C，非晶体没有固定熔点；选项D，晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有些差异。6.如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()①a是晶体②b是晶体③a是非晶体④b是非晶体A.①② B.②③C.③④ D.①④答案D解析由题可知a有固定熔点，属于晶体；b没有固定熔点，属于非晶体。7.晶体具有各向异性，如蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又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eq\f(1,104)。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.②④C.①②③ D.①②③④答案D解析晶体的各向异性主要表现在硬度、导热性、导电性、光学性质等的不同。8.金属玻璃是由金属元素或金属元素为主要成分的熔体通过快速冷却得到的具有非晶态结构的金属固体。以下关于金属玻璃的说法正确的是()A.金属玻璃能自发呈现多面体外形B.金属玻璃具有固定的熔点C.鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验D.金属玻璃是金属与二氧化硅的混合物答案C解析根据题中描述，金属玻璃是非晶体，不能自发呈现多面体外形，A错误；金属玻璃是非晶体，没有固定熔沸点，B错误；鉴别金属玻璃是否为晶体最可靠的科学方法为X射线衍射实验，C正确；金属玻璃是由金属元素或金属元素为主要成分的金属固体，D错误。9.下列说法正确的是()A.所有物质中均存在分子B.任何一种物质，不是晶体就是非晶体，不可能既会形成晶体又会形成非晶体C.将熔化的二氧化硅冷却一定得到晶体D.碘蒸气凝华可得晶体碘答案D解析氯化钠、金刚石等物质不含分子，A错误；一切物质都能以晶体和非晶体两种形态存在，B错误；形成晶体需要适当的生长速度，C错误。10.下列叙述中，正确的是()A.石英玻璃和水晶都是晶体B.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C.具有各向异性的固体可能是晶体D.圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性答案C解析石英玻璃主要成分是二氧化硅，水晶融化冷却形成的石英玻璃都是非晶体，A错误；晶体与非晶体的根本区别在于晶体有自范性，B错误；晶体有自范性，所以具有各向异性的固体可能是晶体，C正确；晶体的自范性不受容器的影响，圆形容器中结出的冰是圆形，不是自发形成的，而是受容器限制形成的，D错误。11.非晶硅光电薄膜的发电成本仅为多晶硅的三分之一，将成为今后太阳能电池的市场主流。(1)如图a、b是两种硅的部分结构，请指出哪种是晶体硅，哪种是非晶硅。a：________；b：________。(2)有关晶体常识的相关说法中正确的是_________(填选项)。A.玻璃是非晶体B.固体粉末都是非晶体C.晶体内部质点具有有序性，有固定的熔沸点和各向异性D.区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X射线衍射实验(3)下列有关晶体常识的叙述错误的是________(填选项)。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明锐的衍射峰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答案(1)非晶硅晶体硅(2)ACD(3)D解析(1)从粒子在微观空间里是否具有有序性和自范性角度观察。(2)A项，玻璃是一种无固定熔沸点的非晶体；B项，许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形，但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形，所以固体粉末也可能是晶体。(3)水晶的化学成分是二氧化硅，属于晶体，而玻璃是混合物，没有固定的熔点，属于非晶体，A正确；当单一波长的X射线通过晶体时，可发生衍射，可以看到明显的分立的斑点或者明锐的衍射峰，B正确；在适宜的条件下，晶体具有能够自发地呈现多面体外形的性质，即晶体的自范性，C正确；晶体具有规则的几何外形，但非晶体也可能具有规则的几何外形，如钻石形状的玻璃制品，D错误。B级素养培优练12.如图分别为物质Ⅰ和物质Ⅱ的微观结构示意图，下列说法错误的是()A.物质Ⅰ具有能自发地呈现多面体外形的性质B.物质Ⅰ形成的固体有固定的熔、沸点C.物质Ⅱ形成的固体物理性质有各向异性D.二者的X射线衍射图谱不相同答案C解析由两种物质的微观结构可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排列相对无序，故Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体。晶体具有自范性，因此可以自发地呈现多面体外形，A正确；晶体有固定的熔沸点，B正确；非晶体的物理性质具有各向同性，C错误；X射线衍射图谱有明锐的谱线，可以检验晶体和非晶体，图谱明显不同，D正确。13.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是()①玻璃态是水的一种特殊状态②水由液态变为玻璃态，体积膨胀③水由液态变为玻璃态，体积不变④玻璃态水是由分子构成的晶体A.①② B.②③C.①③ D.②④答案C解析水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态，这四种状态不同，所以玻璃态是水的一种特殊状态，①正确；玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同，相同质量、相同密度的玻璃态水其体积不变，②错误、③正确；玻璃态