資源簡介

(共72張PPT)
第三章　
晶體結構與性質
第一節　
物質的聚集狀態與晶體的常識
[明確學習目標]
1．知道在一定條件下，物質的的聚集狀態隨構成物質的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度不同而有所不同。
2．知道物質的聚集狀態會影響物質的性質，通過改變物質的聚集狀態可能獲得特殊的材料。
3．了解晶體與非晶體的本質區別及性質差異。
4．了解晶胞的概念。
[核心素養對接]
1．宏觀辨識與微觀探析：能根據晶體與非晶體的宏觀層面上的差別，從微觀結構進行探究，知道晶體和非晶體的本質區別在于其微觀結構不同。
2．科學探究與創新意識：能從晶體制備的實驗出發，依據探究目的，設計探究方案，運用化學實驗、調查等方法進行實驗探究。
3．科學態度與社會責任：知道不同聚集狀態的物質在生產、生活和科學研究中的應用，深刻認識化學在社會發展中的作用和貢獻。
課前篇
·
自主學習固基礎
一、物質的聚集狀態
[知識梳理]
1．物質的三態變化
分子是保持物質化學性質的______粒子。物質三態的相互轉化只是________________發生了變化。
最小　
分子間距離
2．不含分子的物質
(1)常見晶體：例如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等不含分子。
(2)等離子體是由______、________和____________組成的整體上呈______性的氣態物質。
3．物質的聚集狀態
物質的聚集狀態除了固態、液態、氣態，還有______、________以及介于_____和_______之間的______、______等。
電子　
陽離子　
電中性粒子
電中
晶態
非晶態　
晶態
非晶態　
塑晶態　
液晶態
二、晶體與非晶體
1．晶體與非晶體的區別
固體 自范性 微觀結構
晶體 ____(能自發呈現多面體外形) 原子在三維空間里呈周期性________
非晶體 ______(不能自發呈現多面體外形) 原子排列________
有　
有序排列　
沒有　
相對無序
2. 獲得晶體的途徑
(1)_________物質凝固。
(2)_________物質冷卻不經液態直接凝固(凝華)。
(3)_________從溶液中析出。
熔融態
氣態　
溶質
3．晶體的特點
(1)自范性
①定義：晶體能________呈現多面體外形的性質。
②形成條件：晶體生長的______適當。
③本質原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現________的有序排列。
(2)各向異性：許多物理性質(如______、________、___________等)常常會表現出各向異性。
(3) 熔點：____(填“有”或“沒有”)固定的熔點。
自發地　
速率
周期性
強度　
導熱性　
光學性質
有
4．晶胞
描述晶體結構的基本單元叫做________。
5．晶體結構的測定
測定晶體結構最常用的儀器是_______________。
晶胞　
X射線衍射儀
[自我排查]
一、微判斷
(1) 晶體有自范性且其微粒排列有序，在化學性質上表現各向異性(　　)
(2) 熔融態物質快速冷卻即得到晶體(　　)


(3)熔融的硝酸鉀冷卻可得晶體，故液態玻璃冷卻也能得到晶體(　　)
(4)粉末狀的固體也有可能是晶體(　　)
(5)晶體一定比非晶體的熔點高(　　)
(6)晶胞是晶體的最小的結構重復單元(　　)
(7)不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同(　　)





(8)晶胞中任何一個粒子都屬于該晶胞(　　)
(9)一般地，晶體的化學式表示晶體中各類原子或離子的最簡整數比(　　)


二、嘗試解答
(1) 在室溫下，將一塊不規則的CuSO4·5H2O固體放入飽和CuSO4溶液中，經過一段時間后會發生什么變化？
CuSO4·5H2O固體會變成規則的立方體。
(2) 將冰和玻璃加熱各有什么現象？
加熱冰時，0 ℃達到冰的熔點，冰開始熔化，在全部熔化以前，繼續加熱，溫度基本保持不變，完全熔化后，溫度才開始升高。加熱玻璃，溫度升高到某一程度后開始變軟，繼續加熱流動性增強，最后變為液體。玻璃從軟化到完全熔化，中間經過較大的溫度范圍。
課堂篇
·
重點難點要突破
研習1 物質的聚集狀態
[探究活動]
[問題探討]
1．物質的三態轉化是物理變化還是化學變化？轉化過程中是否存在能量的變化？
提示：物質的三態轉化是物理變化；物質由固態→液態→氣態的過程需要吸收熱量，反之則放出熱量。
2．物質的聚集狀態是否只有固、液、氣三種？氣態和液態物質是否都是由分子構成？
提示：物質的聚集狀態除固、液、氣三態外，還有其他聚集狀態，如液晶等。氣態和液態物質不一定都由分子構成，如等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的氣態物質。
3．等離子體內是否全部是帶正電荷的微粒？等離子體能導電嗎？
提示：等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的，并不都是帶正電荷的微粒。等離子體中有自由電子，故具有良好的導電性。
[重點講解]
物質的聚集狀態
物質的聚集狀態是物質在一定的溫度和壓強下所處的相對穩定的狀態。20世紀前，人們以為分子是所有化學物質能夠保持其性質的最小粒子，物質固態、氣態、液態的相互轉化是因為分子間距離發生了變化。20世紀初，通過X射線衍射等實驗手段，人們逐漸發現許多物質中并不存在分子，物質還可以以等離子體、離子液體、晶態、非晶態、塑晶態、液晶態等聚集狀態存在。
[典例1]　下列敘述正確的是(　　)
A．食鹽粉末為非晶體
B．液體與晶體的混合物叫液晶
C．等離子體內全部都是帶正電荷的微粒
D．等離子體外觀為氣態
D
解析：食鹽粉末仍由細小的食鹽晶體組成，不是非晶體，A項錯誤；液晶是指外觀為液態，但仍有晶體特征的物質，B項錯誤；等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體呈電中性的氣態物質，其中電子帶負電荷，C項錯誤，D項正確。
[舉一反三]
下列特殊聚集狀態中，一定不具有導電功能的是(　　)
A．等離子體 B．晶體
C．液晶 D．金屬納米顆粒
D
解析：等離子體中含有帶電粒子且能自由運動，使等離子體具有良好的導電性，A項不選；有些晶體(如金屬晶體)能導電，B項不選；有些液晶(如離子型液晶)能導電，C項不選；金屬能導電，但成為納米顆粒后，納米顆粒之間的接觸面積有限，并且顆粒之間的界面電阻大，故金屬納米顆粒不導電。
研習2 晶體與非晶體
[探究活動]
實驗Ⅰ　用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發皿中，放在三腳架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。
實驗Ⅱ　在一個小燒杯里加入少量碘，用一個表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在石棉網上小火加熱，觀察實驗現象。
實驗Ⅲ　在一個小燒杯中配制熱的飽和CuSO4溶液，然后放入冰箱中使其冷卻，取出后，觀察實驗現象。
[問題探討]
1．(1)實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中觀察到的實驗現象分別是什么？
提示：實驗Ⅰ中得到黃色晶體(單質硫)。
實驗Ⅱ中固體直接變成紫色蒸氣，遇冷后又重新凝聚成晶體(單質碘)。
實驗Ⅲ溶液中有大量藍色晶體析出。
(2) 通過以上實驗，請你總結獲得晶體的途徑有哪些？
提示：獲得晶體的三條途徑是：
①熔融態物質凝固。
②氣態物質冷卻不經液態直接凝固(凝華)。
③溶質從溶液中析出。
2．判斷固體物質是晶體還是非晶體的方法是什么？
提示：方法一：測固體的熔點，有固定熔點的是晶體，沒有固定熔點的是非晶體。
方法二：對固體進行X射線衍射實驗。
[重點講解]
1．晶體和非晶體的概念
(1) 晶體
內部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性有序排列而構成的具有規則幾何外形的固體。如食鹽、冰、鐵、銅等。
(2) 非晶體
內部微粒(原子、離子或分子)排列呈相對無序狀態，不具有規則幾何外形的固體。如玻璃、炭黑、橡膠等。
2．晶體的特性
(1)自范性
晶體能自發地呈現多面體外形的性質。
本質上，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列的宏觀表象。相反，非晶體中粒子的排列則相對無序，因而無自范性。
(2) 各向異性
同一晶體中，在不同方向上質點排列一般是不一樣的，因此，晶體的許多物理性質，如強度、導熱性、導電性、光學性質等，常隨方向的不同而有所差異。如藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；石墨在與層垂直方向的電導率是與層平行方向上的。
(3) 熔點
晶體的熔點比較固定，而非晶體沒有固定的熔點。
[典例2]　下列關于晶體與非晶體的說法正確的是(　　)
A．晶體一定比非晶體的熔點高
B．晶體有自范性但排列無序
C．非晶體無自范性而且排列無序
D．固體SiO2一定是晶體
C
解析：晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，無法比較晶體和非晶體的熔點高低，A錯誤；晶體有自范性，內部粒子排列有序，B錯誤；非晶體內部粒子排列無序，沒有自范性，C正確；固體SiO2的存在形態有晶體和無定形兩大類，即固體SiO2也可能為非晶體，D錯誤。
1．(雙選)晶體是一類非常重要的材料，在很多領域都有廣泛的應用。我國現已能夠拉制出直徑為300 mm、質量達81 kg的大直徑硅單晶，晶體硅大量用于電子產業。下列對晶體硅的敘述正確的是(　　 )
A．形成晶體硅的速率越快越好
B．晶體硅有固定的熔點
C．可用X射線衍射實驗來鑒別晶體硅和玻璃
D．晶體的形成與晶體的自范性有關，形成的晶體無各向異性
[舉一反三]
BC
解析：A項，晶體的形成都有一定的條件，如溫度、壓強、結晶速率等，但并不是說結晶速率越快越好，速率太快可能導致得不到晶體，錯誤；B項，晶體有固定的熔點，正確；C項，X射線衍射實驗能夠區分出晶體與非晶體，正確；D項，晶體的形成與晶體的自范性有關，晶體硅具有各向異性，錯誤。
2．晶體與非晶體在微觀結構上存在著本質區別，這就決定了晶體在宏觀上也存在著一些不同于非晶體的獨特性質。下列關于晶體性質的敘述中，不正確的是(　　)
A．晶體的自范性指的是在適宜條件下晶體能夠自發地呈現規則的多面體幾何外形
B．晶體的各向異性和對稱性是矛盾的
C．晶體的對稱性是微觀粒子按一定規則做周期性重復排列的必然結果
D．晶體的各向異性直接取決于其微觀粒子的排列具有特定的方向性
B
解析：結構決定性質，晶體的宏觀性質必定取決于其微觀的結構，正是由于晶體的內部微觀粒子按一定的規律呈周期性重復排列，才出現了晶體的一系列外部特征——自范性、各向異性、對稱性等。晶體的各向異性和對稱性都反映了晶體的構成微粒按一定規律呈周期性重復排列，所以兩者并不矛盾。
研習3 晶胞
[探究活動]
[問題探討]
1．下圖為銅晶體及其一個晶胞：
圖中銅晶胞里有14個銅原子，為什么說銅晶胞里只有4個銅原子？
提示：晶胞只是晶體微觀空間結構里的一個基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數晶胞，銅晶胞中頂點上有8個銅原子，面心上有6個銅原子，因此，依據均攤理論可知金屬銅的一個晶胞的原子數＝8×＋6× ＝4。
2．現有甲、乙、丙(如圖所示)三種晶體的晶胞(甲中X處于晶胞的中心，乙中A處于晶胞的中心)。
(1)提示：甲晶體中，X位于體心，Y位于頂點，則N(X)∶N(Y)＝1∶(6×)＝4∶3。
(2)提示：乙晶體中，A位于體心，B位于立方體的頂點，則N(A)∶N(B)＝1∶(8×)＝1∶1。
(3)提示：丙晶體中，C離子個數為12×＋1＝4，D離子個數為8× ＋6× ＝4。
[重點講解]
1．晶胞
(1) 概念：描述晶體結構的基本單元。
(2) 結構
晶胞一般都是平行六面體，晶體是由無數晶胞“無隙并置”而成。
①“無隙”：相鄰晶胞之間無任何間隙。
②“并置”：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
③所有晶胞的形狀及其內部的原子種類、個數及幾何排列(包括取向)是完全相同的。
2．晶胞中微粒的計算方法——均攤法
均攤是指每個晶胞中平均擁有的微粒數目。若某個微粒為n個晶胞所共有，則就有個該微粒屬于一個晶胞。
(1) 立方晶胞中粒子數的計算方法如下：
該立方晶胞中所含A微粒的數目為8×＋6×＝4，B微粒的數目為12×＋1＝4，其化學式(按A、B順序)為AB。
(2) 非長方體晶胞中粒子視具體情況而定。
晶胞類型 頂角貢獻 棱上貢獻 面上貢獻 內部貢獻
正六棱柱 底面；側棱 1
正三棱柱 底面；側棱 1
[典例3]　(1)某晶體的其中一個晶胞的結構如圖所示，8個頂角被X原子(○)占據，每個面中心被Y原子(△)占據，立方體體心被Z原子(*)占據。則晶體中X、Y、Z原子個數比為______________。
1∶3∶1　
(2) 如圖所示為甲、乙兩種晶體：
試推斷甲晶體的化學式(X為陽離子)為________，乙晶體中每個D周圍結合E的個數是________。
X2Y
8
解析：(1)根據均攤法，每個頂角上的X原子被8個晶胞共有，則每個晶胞中平均占有的X原子的個數為×8＝1；每個面上的Y原子被2個晶胞共有，則每個晶胞中平均占有的Y原子的個數為×6＝3；位于體心位置的Z原子完全被該晶胞占有，故Z原子的個數為1。因此晶體中X、Y、Z原子個數比為1∶3∶1。
(2)根據均攤法，甲中X位于立方體體心，個數為1，Y位于立方體頂角，個數為×4＝，X與Y的個數比為1∶＝2∶1，故甲的化學式為X2Y；乙中1個D被8個同樣的晶胞所共用，故每個D周圍結合E的個數是8。
1．(1)X(Zn)與Y(S)所形成化合物晶體的晶胞如圖(a)所示。
①在1個晶胞中，X離子的數目為________。
②該化合物的化學式為________。
[舉一反三]
4　
ZnS　
(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，如圖(b)為其晶胞結構示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數為____________，該功能陶瓷的化學式為______。
2　
BN
解析：(1)一個晶胞中Zn2＋的數目為8×＋6×＝4，S2－的數目為4。
(2)由晶胞結構示意圖，應用均攤法，可得B原子的個數為4×＋4×＋1＝2，N原子的個數為2×＋2×＋1＝2，則該功能陶瓷的化學式為BN。
2．某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數之比是(　　)
A．3∶9∶4 B．1∶4∶2
C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
B
解析：該晶胞為正三棱柱狀，A原子位于晶胞的頂角，每個A原子被12個晶胞共有，每個晶胞占該A原子的；B原子分兩類，位于晶胞的6條上下底面的棱上和3條側棱上，上下底面棱上的B原子被4個晶胞共有，每個晶胞占該B原子的，側棱上的B原子被6個晶胞共有，每個晶胞占該B原子的；C原子位于晶胞內部；則每個晶胞含有A、B、C原
子的個數分別為N(A)＝6×＝，N(B)＝6×＋3×＝2，N(C)＝1，故該晶體中A、B、C原子的個數比N(A)∶N(B)∶N(C)＝ ∶2∶1＝1∶4∶2。
演習篇
·
學業測試速達標
1．下列關于晶體和非晶體的本質區別的敘述中，正確的是(　　)
A．是否為具有規則幾何外形的固體
B．是否具有各向異性
C．是否具有美觀、對稱的外形
D．內部微粒在空間是否呈周期性有序排列
D
2．水的狀態除了氣、液和固態外，還有玻璃態。它是由液態水急速冷卻到165 K時形成的。玻璃態的水無固定形狀，不存在晶體結構，且密度與普通液態水的密度相同，有關玻璃態水的敘述中正確的是(　　)
A．水由液態變為玻璃態，體積縮小
B．水由液態變為玻璃態，體積膨脹
C．玻璃態是水的一種特殊狀態
D．X射線通過玻璃態水時，能產生譜線
C
3．下列過程中不能得到晶體的是(　　)
A．對NaCl飽和溶液降溫所得到的固體
B．氣態水直接冷卻成固態水
C．熔融的KNO3冷卻后得到的固體
D．液態的玻璃冷卻后得到的固體
D
解析：得到晶體的三條途徑：①溶質從溶液中析出；②氣態物質凝華；③熔融態物質凝固。A選項符合①，B選項符合②，C選項符合③。由于玻璃屬于非晶體，熔融后再冷卻所得到的固體仍為非晶體。
4．下列有關晶胞的敘述中正確的是(　　)
A．晶胞的結構是晶體的結構
B．不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同
C．晶胞中的任何一個粒子都完全屬于該晶胞
D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成
D
解析：相同晶體中晶胞的大小和形狀完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形狀不一定相同，B選項錯誤；晶體中的大部分粒子被若干個晶胞所共有，不完全屬于某個晶胞，C選項錯誤；知道晶胞的組成，利用“均攤法”即可推知晶體的組成，D選項正確。
5．納米材料的表面粒子數占總粒子數的比例極大，這是它有許多特殊性質的原因。假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同(如圖所示)，則這種納米顆粒的表面粒子數與總粒子數之比為(　　)
A．7∶8 B．13∶14
C．1∶1 D．26∶27
D
解析：由題意知一個氯化鈉晶胞即為一個氯化鈉納米顆粒，則其表面粒子數＝8＋6＋12＝26，總粒子數＝表面粒子數＋中心粒子數＝26＋1＝27。
本課結束
This lesson is over
THANKS!

展開更多......

收起↑