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基礎課時12　物質的聚集狀態與晶體的常識
學習目標　1.知道在一定條件下，物質的聚集狀態隨構成物質的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。2.了解獲得晶體的途徑，能知道晶體與非晶體的本質差異，知道晶體的特征和性質。
一、物質的聚集狀態
(一)知識梳理
1.物質三態間的相互轉化
分子在固態只能振動，在氣態能自由移動，在液態則介乎二者之間。
2.物質的聚集狀態
物質并不一定都由分子構成，如氣態的等離子體、液態的離子液體、固態的氯化鈉、金剛石、石墨、二氧化硅、金屬等都無分子。
(1)等離子體：由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態物質。
(2)離子液體：僅由離子組成的、在相對較低溫度下呈液態的物質。
(3)液晶：液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態。
(二)問題探究
問題1　等離子體是如何形成的？
提示　高溫或外加電場激發或用紫外線、X射線和γ射線照射氣體，都可以使氣體轉變為等離子體。
問題2　等離子體有何特性？有什么應用？
提示　等離子體具有良好的導電性和流動性。等離子體用途十分廣泛。例如，運用等離子體顯示技術可以制造等離子體顯示器；利用等離子體可以進行化學合成；核聚變也是在等離子態下發生的；等等。
問題3　液晶有什么特殊的性質？
提示　液晶既具有液體的流動性、黏度、形變性，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性、光學性質等，表現出類似晶體的各向異性。
【探究歸納】　液晶與等離子體的特征與應用
聚集 狀態 液晶 等離子體
定義 在一定溫度范圍內既具有液體的流動性，又具有晶體各向異性的聚集狀態 由大量帶電微粒和中性微粒所組成的呈電中性的物質聚集體
特征 表現出各向異性，液晶顯示的驅動電壓低、功率小 良好的導電性和流動性
重要 應用 液晶顯示器、高強度液晶纖維 切割金屬、代替手術刀進行外科手術、進行化學合成、制造等離子顯示器、核聚變的發生
1.下列敘述正確的是(　　)
A.物質只有氣、液、固三種聚集狀態
B.液體與晶體混合物叫做液晶
C.等離子體性質穩定，不易發生化學反應
D.等離子體的外觀為氣態
答案　D
解析　物質的狀態除了氣、液、固三態外，還有晶態、非晶態、塑晶態、液晶態等，A錯誤；液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，既具有液體的流動性、黏度、形變性等，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性等，B錯誤；等離子體性質活潑，可發生一般條件下無法進行的化學反應，C錯誤；等離子體是指由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質聚集體，是一種特殊的氣體，D正確。
2.下列有關等離子體的敘述，不正確的是(　　)
A.等離子體是物質的另一種聚集狀態
B.等離子體是很好的導體
C.水可能形成等離子體狀態
D.等離子體中的微粒不帶電荷
答案　D
解析　等離子體由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，是物質的另一種聚集狀態，故A正確；等離子體具有良好的導電性，是很好的導體，故B正確；通過強熱、電磁輻射等方式也能使水形成等離子體，故C正確；等離子體中的微粒帶有電荷，而且能自由移動，所以等離子體具有良好的導電性，故D錯誤。
3.1925年貝爾德在英國首次成功裝配出世界第一臺電視機，短短幾十年時間，電視機經歷了從黑白到彩色，從手動到遙控，從平板電視機到液晶電視機的發展歷程。下列關于液晶的敘述錯誤的是(　　)
A.液晶是物質的一種聚集狀態
B.液晶具有流動性
C.液晶和液態是物質的同一種聚集狀態
D.液晶具有各向異性
答案　C
解析　液晶是介于液態和晶態之間的一種特殊的聚集狀態，A正確、C錯誤；液晶是液態晶體的簡稱，既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，B正確、D正確。
二、晶體與非晶體
(一)知識梳理
1.晶體與非晶體的區別
項目 自范性 微觀結構
晶體 有(能自發呈現多面體外形) 原子在三維空間里呈周期性有序排列
非晶體 沒有(不能自發呈現多面體外形) 原子排列相對無序
2.獲得晶體的途徑
3.晶體的特點
(1)自范性
(2)各向異性：晶體在不同方向上表現許多物理性質(如強度、導熱性、光學性質等)的差異。
(3)熔點：有(填“有”或“沒有”)固定的熔點。
4.晶體和非晶體的鑒別
(1)測熔點：晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點。
(2)最可靠的方法：對固體進行X射線衍射實驗。
(二)問題探究
問題1　具有規則幾何外形的固體，一定是晶體嗎？
提示　不一定。晶體規則的幾何外形是自發形成的。在外力作用下形成的有規則幾何外形的固體不是晶體，如玻璃、塑料等相關制品。
問題2　晶體的規則幾何外形及各向異性是由哪些因素引起的？
提示　晶體內部微粒在微觀空間按照一定規律做周期性重復排列。使晶體具有規則幾何外形；晶體內部微粒在各個方向上的不同排列是晶體具有各向異性的本質原因。
問題3　如何鑒別寶石和用玻璃仿造的假寶石？
提示　寶石是晶體，具有固定的熔點和各向異性，玻璃仿造的假寶石是非晶體沒有固定的熔點和各向異性，常用鑒別方法：
①測試硬度，可在玻璃上刻畫出痕跡；
②利用寶石的折光率鑒別；
③進行X射線衍射實驗鑒別。
【探究歸納】　關于晶體與非晶體的認識誤區
(1)同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。
(2)有著規則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。
(3)具有固定組成的物質也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。
(4)晶體不一定都有規則的幾何外形，如食鹽。
1.下列關于晶體的性質敘述中，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律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微觀粒子的排列具有特定的方向性
答案　B
解析　晶體的各向異性取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性，而對稱性是微觀粒子按一定規律做周期性重復排列的必然結果，B項的說法錯誤。
2.玻璃是常見的非晶體，在生產生活中有著廣泛的用途，如圖是玻璃的結構示意圖，有關玻璃的說法錯誤的是(　　)
A.玻璃內部微粒排列是無序的，不具有自范性
B.玻璃熔化時吸熱，溫度不斷上升
C.光纖和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶體
D.利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶
答案　C
解析　根據玻璃的結構示意圖，構成玻璃的粒子無周期性排列，是無序的，所以玻璃是非晶體，因此沒有固定的熔點，沒有自范性，A、B正確；玻璃屬于非晶體但光導纖維屬于晶體，C錯誤；區分晶體與非晶體最科學的方法是對固體進行X射線衍射實驗，D正確。
3.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
答案　C
解析　玻璃態水無固定形狀，不存在晶體結構，故玻璃態水不是晶體，X射線通過玻璃態水時不能產生譜線，因密度與普通水相同，故水由液態變為玻璃態時體積不變。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)物質的聚集狀態
1.下列關于物質聚集狀態的敘述中，錯誤的是(　　)
A.等離子體的基本構成微粒只有帶電的離子和電子
B.氣態是高度無序的體系存在狀態
C.液晶內部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性
D.固態中的原子或者分子結合得較緊湊，相對運動較弱
答案　A
解析　等離子體是呈準電中性的，其基本構成微粒可以是帶電的粒子也可以是中性粒子，A項錯誤；物質處于氣態時，分子間距離大，分子運動速度快，體系處于高度無序狀態，B項正確；液晶內部分子的排列沿分子長軸方向呈現出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質方面表現出類似晶體的各向異性，C項正確；據物質固態時微粒間距離較小可判斷，固態中的原子或者分子結合的較緊湊，相對運動較弱，D項正確。
2.下列關于特殊聚集狀態的應用的描述中，正確的是(　　)
A.運用等離子束切割金屬
B.晶體合金的硬度和強度均比非晶體合金的硬度和強度高
C.液體與晶體混合物叫液晶
D.液態物質的微粒間距離和作用力的強弱介于固、氣兩態之間，不具有明顯的流動性
答案　A
解析　運用等離子束切割金屬，是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化，故A正確；某些非晶體合金的硬度和強度比晶體合金的硬度和強度高，故B錯誤；液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，又具有晶體的某些物理性質，故C錯誤；對液態物質而言，分子相距比較近，分子間作用力也較強，表現出明顯的流動性，故D錯誤。
3.下列與等離子體無關的是(　　)
A.等離子體顯示器
B.日光燈和霓虹燈
C.把溫度升高到幾千攝氏度時水蒸氣發生的變化
D.液晶顯示器
答案　D
解析　等離子體顯示器是通過等離子體顯示圖像和文字，與等離子體有關，故A不選；日光燈和霓虹燈中氣體被電離形成了等離子體，與等離子體有關，故B不選；把溫度升高到幾千攝氏度時，水蒸氣被電離形成了等離子體，與等離子體有關，故C不選；液晶顯示器是通過液晶顯示圖像和文字，與等離子體無關，故D選。
(二)晶體與非晶體
4.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冷卻后所得到的固體
D.液態的玻璃冷卻后所得到的固體
答案　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。
5.區別晶體與非晶體的最科學的方法是(　　)
A.觀察各向異性 B.X射線衍射實驗
C.測定固定熔點 D.觀察自范性
答案　B
解析　非晶體沒有各向異性，A不符合題意；晶體與非晶體最本質的區別是組成物質的粒子在微觀空間是否有序排列，構成晶體的粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列，晶體的這一結構特征可以通過X射線衍射圖譜反映出來，B符合題意；測定熔點只是表象，不準確，C不符合題意；只有在適宜的條件下晶體才能表現出自范性。綜上分析，區別晶體與非晶體的最科學的方法是利用X射線衍射實驗，D不符合題意。
6.下圖是天然水晶球里的瑪瑙和水晶，兩者的根本區別在于(　　)
A.外形不一樣，構成兩者的原子不同
B.構成瑪瑙的基本粒子無規則排列，構成水晶的基本粒子按一定的規律周期性重復排列
C.水晶有固定的熔沸點，而瑪瑙無固定熔沸點
D.水晶可用于能量轉換，瑪瑙可用于裝飾品
答案　B
解析　晶體和非晶體的本質區別在于內部粒子在微觀空間里是否呈現周期性的有序排列。
7.晶體具有各向異性，如藍晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨在與層垂直的方向上的電導率是與層平行的方向上的電導率的。晶體的各向異性主要表現在(　　)
①硬度　②導熱性　③導電性　④光學性質
A.①③ B.②④
C.①②③ D.①②③④
答案　D
解析　晶體的各向異性主要表現硬度、導熱性、導電性、光學性質等的不同。
8.關于晶體的自范性，下列敘述正確的是(　　)
A.破損的晶體能自動變成規則的多面體
B.缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變為完美的立方體晶塊
C.圓形容器中結出的冰是圓形的體現了晶體的自范性
D.由玻璃制成規則的玻璃球體現了晶體的自范性
答案　B
解析　晶體的自范性即晶體能夠自發地呈現多面體外形的性質，但“自發”過程的實現仍需要一定的條件，A項錯誤；缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中析出完美的立方體晶塊，B項正確；圓形并不是晶體冰本身自發形成的形狀，而是受容器限制形成的，C項錯誤；玻璃是非晶體，D項錯誤。
B級　素養培優練
9.金屬玻璃就是由金屬元素或金屬元素為主要成分的熔體通過快速冷卻得到的具有非晶態結構的金屬固體。以下關于金屬玻璃的說法正確的是(　　)
A.金屬玻璃能自發呈現多面體外形
B.金屬玻璃無固定的熔點，是混合物
C.鑒別金屬玻璃是否為晶體最可靠的科學方法為有無各向異性
D.金屬玻璃是金屬與二氧化硅的混合物
答案　B
解析　金屬玻璃屬于類似于玻璃態的一種非晶體結構，因此不能自發呈現多面體外形，A錯誤；非晶體沒有固定的熔點，是混合物，B正確；鑒別晶體與非晶體最可靠的科學方法是進行X射線衍射實驗，C錯誤；金屬玻璃由金屬元素或金屬元素為主要成分的熔體通過快速冷卻形成的，與二氧化硅無關，D錯誤。
10.準晶體里的原子排列有序，但不具備普通晶體的長程平移對稱性，而且原子之間有間隙(如圖)。
下列說法正確的是(　　)
A.與普通晶體比較，準晶體延展性較強
B.普通玻璃屬于晶體，其成分中存在共價鍵
C.與普通晶體比較，準晶體密度較小
D.準晶體和晶體是固體物質的同一種存在形態，具有相同的性質
答案　C
解析　準晶體不具備普通晶體的長程平移對稱性，延展性較差，原子間有間隙，密度較小，A項錯誤，C項正確；普通玻璃屬于非晶體，其主要成分為硅酸鹽，硅酸鹽中Si與O原子間存在共價鍵，B項錯誤；準晶體和晶體是固體物質的不同存在形態，D項錯誤。
11.如圖是某固體的微觀結構示意圖，請認真觀察兩圖，判斷下列說法正確的是(　　)
A.兩種物質在一定條件下都會自動形成有規則幾何外形的晶體
B. Ⅰ 形成的固體物理性質有各向異性
C.Ⅱ 形成的固體一定有固定的熔、沸點
D.二者的X射線圖譜是相同的
答案　B
解析　觀察結構圖知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排布不規則，故Ⅰ為晶體，Ⅱ為非晶體。晶體具有各向異性，具有固定熔點，非晶體沒有固定熔點，用X射線衍射實驗檢驗兩者，圖譜明顯不同。
12.海冰是海水凍結而成的成水冰，冰齡達一年以上的海冰，其融化后的水為淡水。海水凍結時，部分未及流走的鹽分(設以NaCl為主)以鹵汁的形式被包裹在冰晶之間，形成“鹽泡”。某海冰大致結構如圖所示，有關該海冰的敘述正確的是(　　)
A.水分子之間存在氫鍵，所以水分子比較穩定
B.海冰的冰齡越長，內層的“鹽泡”越多
C.海冰內層NaCl的濃度約為10－3 mol·L－1(設冰的密度為0.9 g·cm－3)
D.每1 mol水分子的海冰內就有2×10－5NA個NaCl分子(阿伏加德羅常數用NA表示)
答案　C
解析　水分子比較穩定是由于水分子中的H—O共價鍵強，與分子之間是否存在氫鍵無關，A錯誤；若海冰的冰齡達到1年以上，融化后的水為淡水，則海冰冰齡越長，內層的“鹽泡”越少，B錯誤；冰的密度為0.9 g·cm－3，設海水1 L時，水的質量為900 g，由個數比為1∶5×104，含NaCl的物質的量n(NaCl)＝＝1×10－3mol，所以海冰內層NaCl的濃度約為c(NaCl)＝＝1.0×10－3mol/L，C正確； “鹽泡”內的鹽分為NaCl，NaCl由離子構成的化合物，其中不存在NaCl分子，D錯誤。
13.(1)在下列物質中，____________(填序號，下同)是晶體，____________是非晶體。
①塑料　②明礬　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蠟　⑧單晶硅　⑨鋁塊
⑩橡膠
(2)晶體和非晶體在外形上有差別，晶體都具有____________，而非晶體____________；另外非晶體具有(物理性質)____________的特點，而晶體具有(物理性質)____________的特點。
(3)判斷物質是晶體還是非晶體，比較正確的方法是____________(填序號)。
①從外形上來判斷
②從各向異性或各向同性上來判斷
③從導電性能來判斷
④從有無固定熔點來判斷
答案　(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩　(2)規則的幾何外形　沒有規則的幾何外形　各向同性　各向異性　(3)②④
解析　明礬是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、單晶硅、鋁塊都是晶體；塑料、松香、玻璃、石蠟、橡膠都是非晶體。晶體的重要特征就是各向異性和有固定的熔點等。
14.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加熱，觀察實驗現象。
(1)在表面皿上加少量冷水的作用是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)觀察到的實驗現象是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)在表面皿上碘是____________(填“晶體”或“非晶體”)。
(4)這種方法是____________，制取晶體的方法還有____________、____________。
答案　(1)冷卻碘蒸氣　(2)燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體　(3)晶體　(4)凝華　熔融態物質的凝固　結晶(溶質從溶液中析出)
解析　獲得晶體有3個途徑：熔融態物質凝固；氣態物質冷卻不經液態直接凝固(物理上稱為凝華)；溶質從溶液中析出。(1)在表面皿上加少量冷水的作用是冷卻碘蒸氣；(2)觀察到的實驗現象是燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體；(3)在表面皿上碘是晶體；(4)這種方法是凝華，制取晶體的方法還有熔融態物質的凝固、結晶。基礎課時12　物質的聚集狀態與晶體的常識
學習目標　1.知道在一定條件下,物質的聚集狀態隨構成物質的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。2.了解獲得晶體的途徑,能知道晶體與非晶體的本質差異,知道晶體的特征和性質。
一、物質的聚集狀態
(一)知識梳理
1.物質三態間的相互轉化
分子在固態只能　　　　,在氣態能　　　　,在液態則介乎二者之間。
2.物質的聚集狀態
物質并不一定都由分子構成,如氣態的等離子體、液態的離子液體、固態的氯化鈉、金剛石、石墨、二氧化硅、金屬等都無分子。
(1)等離子體:由　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　(分子或原子)組成的整體上呈　　　　　　的氣態物質。
(2)離子液體:僅由　　　　　　組成的、在相對較低溫度下呈液態的物質。
(3)液晶:液晶是介于　　　　　和　　　　　之間的物質狀態。
(二)問題探究
問題1　等離子體是如何形成的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　等離子體有何特性 有什么應用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　液晶有什么特殊的性質
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】　液晶與等離子體的特征與應用
聚集狀態 液晶 等離子體
定義 在一定溫度范圍內既具有液體的流動性,又具有晶體各向異性的聚集狀態 由大量帶電微粒和中性微粒所組成的呈電中性的物質聚集體
特征 表現出各向異性,液晶顯示的驅動電壓低、功率小 良好的導電性和流動性
重要應用 液晶顯示器、高強度液晶纖維 切割金屬、代替手術刀進行外科手術、進行化學合成、制造等離子顯示器、核聚變的發生
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列敘述正確的是 (　　)
A.物質只有氣、液、固三種聚集狀態
B.液體與晶體混合物叫做液晶
C.等離子體性質穩定,不易發生化學反應
D.等離子體的外觀為氣態
2.下列有關等離子體的敘述,不正確的是 (　　)
A.等離子體是物質的另一種聚集狀態
B.等離子體是很好的導體
C.水可能形成等離子體狀態
D.等離子體中的微粒不帶電荷
3.1925年貝爾德在英國首次成功裝配出世界第一臺電視機,短短幾十年時間,電視機經歷了從黑白到彩色,從手動到遙控,從平板電視機到液晶電視機的發展歷程。下列關于液晶的敘述錯誤的是 (　　)
A.液晶是物質的一種聚集狀態
B.液晶具有流動性
C.液晶和液態是物質的同一種聚集狀態
D.液晶具有各向異性
二、晶體與非晶體
(一)知識梳理
1.晶體與非晶體的區別
項目 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　　　　　　　　
2.獲得晶體的途徑
3.晶體的特點
(1)自范性
(2)各向異性:晶體在不同方向上表現許多物理性質(如　　　　　、　　　　　、　　　　　等)的差異。
(3)熔點:　　　　(填“有”或“沒有”)固定的熔點。
4.晶體和非晶體的鑒別
(1)測熔點:晶體　　　　固定的熔點,非晶體　　　　固定的熔點。
(2)最可靠的方法:對固體進行　　　　　實驗。
(二)問題探究
問題1　具有規則幾何外形的固體,一定是晶體嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　晶體的規則幾何外形及各向異性是由哪些因素引起的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　如何鑒別寶石和用玻璃仿造的假寶石
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】　關于晶體與非晶體的認識誤區
(1)同一物質可以是晶體,也可以是非晶體,如晶體SiO2和非晶體SiO2。
(2)有著規則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體,不一定是晶體。例如,玻璃制品可以塑造出規則的幾何外形,也可以具有美觀對稱的外觀。
(3)具有固定組成的物質也不一定是晶體,如某些無定形體也有固定的組成。
(4)晶體不一定都有規則的幾何外形,如食鹽。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列關于晶體的性質敘述中,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律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微觀粒子的排列具有特定的方向性
2.玻璃是常見的非晶體,在生產生活中有著廣泛的用途,如圖是玻璃的結構示意圖,有關玻璃的說法錯誤的是 (　　)
A.玻璃內部微粒排列是無序的,不具有自范性
B.玻璃熔化時吸熱,溫度不斷上升
C.光纖和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶體
D.利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶
3.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
:課后完成　第三章　基礎課時12(共48張PPT)
第一節　物質的聚集狀態與晶體的常識
基礎課時 　物質的聚集狀態與晶體的常識
12
第三章
晶體結構與性質
1.知道在一定條件下，物質的聚集狀態隨構成物質的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。
2.了解獲得晶體的途徑，能知道晶體與非晶體的本質差異，知道晶體的特征和性質。
學習目標
一、物質的聚集狀態
二、晶體與非晶體
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、物質的聚集狀態
對點訓練
(一)知識梳理
1.物質三態間的相互轉化
分子在固態只能______，在氣態能__________，在液態則介乎二者之間。
振動
自由移動
2.物質的聚集狀態
物質并不一定都由分子構成，如氣態的等離子體、液態的離子液體、固態的氯化鈉、金剛石、石墨、二氧化硅、金屬等都無分子。
(1)等離子體：由______、________和____________ (分子或原子)組成的整體上呈________的氣態物質。
(2)離子液體：僅由______組成的、在相對較低溫度下呈液態的物質。
(3)液晶：液晶是介于______和______之間的物質狀態。
電子
陽離子
電中性粒子
電中性
液態
晶態
離子
(二)問題探究
問題1　等離子體是如何形成的？
提示　高溫或外加電場激發或用紫外線、X射線和γ射線照射氣體，都可以使氣體轉變為等離子體。
問題2　等離子體有何特性？有什么應用？
提示　等離子體具有良好的導電性和流動性。等離子體用途十分廣泛。例如，運用等離子體顯示技術可以制造等離子體顯示器；利用等離子體可以進行化學合成；核聚變也是在等離子態下發生的；等等。
問題3　液晶有什么特殊的性質？
提示　液晶既具有液體的流動性、黏度、形變性，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性、光學性質等，表現出類似晶體的各向異性。
【探究歸納】　液晶與等離子體的特征與應用
聚集 狀態 液晶 等離子體
定義 在一定溫度范圍內既具有液體的流動性，又具有晶體各向異性的聚集狀態 由大量帶電微粒和中性微粒所組成的呈電中性的物質聚集體
特征 表現出各向異性，液晶顯示的驅動電壓低、功率小 良好的導電性和流動性
重要 應用 液晶顯示器、高強度液晶纖維 切割金屬、代替手術刀進行外科手術、進行化學合成、制造等離子顯示器、核聚變的發生
1.下列敘述正確的是(　　)
A.物質只有氣、液、固三種聚集狀態
B.液體與晶體混合物叫做液晶
C.等離子體性質穩定，不易發生化學反應
D.等離子體的外觀為氣態
D
解析　物質的狀態除了氣、液、固三態外，還有晶態、非晶態、塑晶態、液晶態等，A錯誤；液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，既具有液體的流動性、黏度、形變性等，又具有晶體的某些物理性質，如導熱性等，B錯誤；等離子體性質活潑，可發生一般條件下無法進行的化學反應，C錯誤；等離子體是指由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質聚集體，是一種特殊的氣體，D正確。
2.下列有關等離子體的敘述，不正確的是(　　)
A.等離子體是物質的另一種聚集狀態
B.等離子體是很好的導體
C.水可能形成等離子體狀態
D.等離子體中的微粒不帶電荷
解析　等離子體由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，是物質的另一種聚集狀態，故A正確；等離子體具有良好的導電性，是很好的導體，故B正確；通過強熱、電磁輻射等方式也能使水形成等離子體，故C正確；等離子體中的微粒帶有電荷，而且能自由移動，所以等離子體具有良好的導電性，故D錯誤。
D
3.1925年貝爾德在英國首次成功裝配出世界第一臺電視機，短短幾十年時間，電視機經歷了從黑白到彩色，從手動到遙控，從平板電視機到液晶電視機的發展歷程。下列關于液晶的敘述錯誤的是(　　)
A.液晶是物質的一種聚集狀態
B.液晶具有流動性
C.液晶和液態是物質的同一種聚集狀態
D.液晶具有各向異性
解析　液晶是介于液態和晶態之間的一種特殊的聚集狀態，A正確、C錯誤；液晶是液態晶體的簡稱，既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，B正確、D正確。
C
二、晶體與非晶體
對點訓練
(一)知識梳理
1.晶體與非晶體的區別
項目 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
熔融態
熔質
氣態
3.晶體的特點
(1)自范性
自發地
周期性
速率
(2)各向異性：晶體在不同方向上表現許多物理性質(如______、________、__________等)的差異。
(3)熔點：____ (填“有”或“沒有”)固定的熔點。
強度
導熱性
光學性質
有
4.晶體和非晶體的鑒別
(1)測熔點：晶體____固定的熔點，非晶體______固定的熔點。
(2)最可靠的方法：對固體進行____________實驗。
有
沒有
X射線衍射
(二)問題探究
問題1　具有規則幾何外形的固體，一定是晶體嗎？
提示　不一定。晶體規則的幾何外形是自發形成的。在外力作用下形成的有規則幾何外形的固體不是晶體，如玻璃、塑料等相關制品。
問題2　晶體的規則幾何外形及各向異性是由哪些因素引起的？
提示　晶體內部微粒在微觀空間按照一定規律做周期性重復排列。使晶體具有規則幾何外形；晶體內部微粒在各個方向上的不同排列是晶體具有各向異性的本質原因。
問題3　如何鑒別寶石和用玻璃仿造的假寶石？
提示　寶石是晶體，具有固定的熔點和各向異性，玻璃仿造的假寶石是非晶體沒有固定的熔點和各向異性，常用鑒別方法：
①測試硬度，可在玻璃上刻畫出痕跡；
②利用寶石的折光率鑒別；
③進行X射線衍射實驗鑒別。
【探究歸納】　關于晶體與非晶體的認識誤區
(1)同一物質可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。
(2)有著規則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品可以塑造出規則的幾何外形，也可以具有美觀對稱的外觀。
(3)具有固定組成的物質也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。
(4)晶體不一定都有規則的幾何外形，如食鹽。
1.下列關于晶體的性質敘述中，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律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微觀粒子的排列具有特定的方向性
B
解析　晶體的各向異性取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性，而對稱性是微觀粒子按一定規律做周期性重復排列的必然結果，B項的說法錯誤。
2.玻璃是常見的非晶體，在生產生活中有著廣泛的用途，如圖是玻璃的結構示意圖，有關玻璃的說法錯誤的是(　　)
A.玻璃內部微粒排列是無序的，不具有自范性
B.玻璃熔化時吸熱，溫度不斷上升
C.光纖和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶體
D.利用X射線衍射實驗可以鑒別石英玻璃和水晶
C
解析　根據玻璃的結構示意圖，構成玻璃的粒子無周期性排列，是無序的，所以玻璃是非晶體，因此沒有固定的熔點，沒有自范性，A、B正確；玻璃屬于非晶體但光導纖維屬于晶體，C錯誤；區分晶體與非晶體最科學的方法是對固體進行X射線衍射實驗，D正確。
3.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
解析　玻璃態水無固定形狀，不存在晶體結構，故玻璃態水不是晶體，X射線通過玻璃態水時不能產生譜線，因密度與普通水相同，故水由液態變為玻璃態時體積不變。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)物質的聚集狀態
1.下列關于物質聚集狀態的敘述中，錯誤的是(　　)
A.等離子體的基本構成微粒只有帶電的離子和電子
B.氣態是高度無序的體系存在狀態
C.液晶內部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性
D.固態中的原子或者分子結合得較緊湊，相對運動較弱
A
解析　等離子體是呈準電中性的，其基本構成微粒可以是帶電的粒子也可以是中性粒子，A項錯誤；物質處于氣態時，分子間距離大，分子運動速度快，體系處于高度無序狀態，B項正確；液晶內部分子的排列沿分子長軸方向呈現出有序的排列，使液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質方面表現出類似晶體的各向異性，C項正確；據物質固態時微粒間距離較小可判斷，固態中的原子或者分子結合的較緊湊，相對運動較弱，D項正確。
2.下列關于特殊聚集狀態的應用的描述中，正確的是(　　)
A.運用等離子束切割金屬
B.晶體合金的硬度和強度均比非晶體合金的硬度和強度高
C.液體與晶體混合物叫液晶
D.液態物質的微粒間距離和作用力的強弱介于固、氣兩態之間，不具有明顯的流動性
A
解析　運用等離子束切割金屬，是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬部分或局部熔化，故A正確；某些非晶體合金的硬度和強度比晶體合金的硬度和強度高，故B錯誤；液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態，又具有晶體的某些物理性質，故C錯誤；對液態物質而言，分子相距比較近，分子間作用力也較強，表現出明顯的流動性，故D錯誤。
3.下列與等離子體無關的是(　　)
A.等離子體顯示器
B.日光燈和霓虹燈
C.把溫度升高到幾千攝氏度時水蒸氣發生的變化
D.液晶顯示器
解析　等離子體顯示器是通過等離子體顯示圖像和文字，與等離子體有關，故A不選；日光燈和霓虹燈中氣體被電離形成了等離子體，與等離子體有關，故B不選；把溫度升高到幾千攝氏度時，水蒸氣被電離形成了等離子體，與等離子體有關，故C不選；液晶顯示器是通過液晶顯示圖像和文字，與等離子體無關，故D選。
D
(二)晶體與非晶體
4.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冷卻后所得到的固體
D.液態的玻璃冷卻后所得到的固體
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。
D
5.區別晶體與非晶體的最科學的方法是(　　)
A.觀察各向異性 B.X射線衍射實驗
C.測定固定熔點 D.觀察自范性
解析　非晶體沒有各向異性，A不符合題意；晶體與非晶體最本質的區別是組成物質的粒子在微觀空間是否有序排列，構成晶體的粒子在微觀空間里呈現周期性的有序排列，晶體的這一結構特征可以通過X射線衍射圖譜反映出來，B符合題意；測定熔點只是表象，不準確，C不符合題意；只有在適宜的條件下晶體才能表現出自范性。綜上分析，區別晶體與非晶體的最科學的方法是利用X射線衍射實驗，D不符合題意。
B
6.如圖是天然水晶球里的瑪瑙和水晶，兩者的根本區別在于(　　)
A.外形不一樣，構成兩者的原子不同
B.構成瑪瑙的基本粒子無規則排列，構成
水晶的基本粒子按一定的規律周期性重復排列
C.水晶有固定的熔沸點，而瑪瑙無固定熔沸點
D.水晶可用于能量轉換，瑪瑙可用于裝飾品
解析　晶體和非晶體的本質區別在于內部粒子在微觀空間里是否呈現周期性的有序排列。
B
D
解析　晶體的各向異性主要表現硬度、導熱性、導電性、光學性質等的不同。
8.關于晶體的自范性，下列敘述正確的是(　　)
A.破損的晶體能自動變成規則的多面體
B.缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變為完美的立方體晶塊
C.圓形容器中結出的冰是圓形的體現了晶體的自范性
D.由玻璃制成規則的玻璃球體現了晶體的自范性
解析　晶體的自范性即晶體能夠自發地呈現多面體外形的性質，但“自發”過程的實現仍需要一定的條件，A項錯誤；缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中析出完美的立方體晶塊，B項正確；圓形并不是晶體冰本身自發形成的形狀，而是受容器限制形成的，C項錯誤；玻璃是非晶體，D項錯誤。
B
B級　素養培優練
9.金屬玻璃就是由金屬元素或金屬元素為主要成分的熔體通過快速冷卻得到的具有非晶態結構的金屬固體。以下關于金屬玻璃的說法正確的是(　　)
A.金屬玻璃能自發呈現多面體外形
B.金屬玻璃無固定的熔點，是混合物
C.鑒別金屬玻璃是否為晶體最可靠的科學方法為有無各向異性
D.金屬玻璃是金屬與二氧化硅的混合物
B
解析　金屬玻璃屬于類似于玻璃態的一種非晶體結構，因此不能自發呈現多面體外形，A錯誤；非晶體沒有固定的熔點，是混合物，B正確；鑒別晶體與非晶體最可靠的科學方法是進行X射線衍射實驗，C錯誤；金屬玻璃由金屬元素或金屬元素為主要成分的熔體通過快速冷卻形成的，與二氧化硅無關，D錯誤。
10.準晶體里的原子排列有序，但不具備普通晶體的長程平移對稱性，而且原子之間有間隙(如圖)。
下列說法正確的是(　　)
A.與普通晶體比較，準晶體延展性較強
B.普通玻璃屬于晶體，其成分中存在共價鍵
C.與普通晶體比較，準晶體密度較小
D.準晶體和晶體是固體物質的同一種存在形態，具有相同的性質
C
解析　準晶體不具備普通晶體的長程平移對稱性，延展性較差，原子間有間隙，密度較小，A項錯誤，C項正確；普通玻璃屬于非晶體，其主要成分為硅酸鹽，硅酸鹽中Si與O原子間存在共價鍵，B項錯誤；準晶體和晶體是固體物質的不同存在形態，D項錯誤。
11.如圖是某固體的微觀結構示意圖，請認真觀察兩圖，
判斷下列說法正確的是(　　)
A.兩種物質在一定條件下都會自動形成有規則幾何外形的晶體
B. Ⅰ 形成的固體物理性質有各向異性
C.Ⅱ 形成的固體一定有固定的熔、沸點
D.二者的X射線圖譜是相同的
解析　觀察結構圖知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排布不規則，故Ⅰ為晶體，Ⅱ為非晶體。晶體具有各向異性，具有固定熔點，非晶體沒有固定熔點，用X射線衍射實驗檢驗兩者，圖譜明顯不同。
B
12.海冰是海水凍結而成的成水冰，冰齡達一年以上的海冰，其融化后的水為淡水。海水凍結時，部分未及流走的鹽分(設以NaCl為主)以鹵汁的形式被包裹在冰晶之間，形成“鹽泡”。某海冰大致結構如圖所示，有關該海冰的敘述正確的是(　　)
A.水分子之間存在氫鍵，所以水分子比較穩定
B.海冰的冰齡越長，內層的“鹽泡”越多
C.海冰內層NaCl的濃度約為10－3 mol·L－1(設冰的密度為0.9 g·cm－3)
D.每1 mol水分子的海冰內就有2×10－5NA個NaCl分子(阿伏加德羅常數用NA表示)
C
13.(1)在下列物質中，____________(填序號，下同)是晶體，____________是非晶體。
①塑料　②明礬　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蠟　
⑧單晶硅　⑨鋁塊
⑩橡膠
(2)晶體和非晶體在外形上有差別，晶體都具有________________，而非晶體____________________；另外非晶體具有(物理性質)____________的特點，而晶體具有(物理性質)____________的特點。
②⑤⑥⑧⑨
①③④⑦⑩
規則的幾何外形
沒有規則的幾何外形
各向同性
各向異性
(3)判斷物質是晶體還是非晶體，比較正確的方法是____________(填序號)。
①從外形上來判斷
②從各向異性或各向同性上來判斷
③從導電性能來判斷
④從有無固定熔點來判斷
②④
解析　明礬是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、單晶硅、鋁塊都是晶體；塑料、松香、玻璃、石蠟、橡膠都是非晶體。晶體的重要特征就是各向異性和有固定的熔點等。
14.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加熱，觀察實驗現象。
(1)在表面皿上加少量冷水的作用是____________。
(2)觀察到的實驗現象是_______________________________________________。
(3)在表面皿上碘是____________(填“晶體”或“非晶體”)。
(4)這種方法是_______，制取晶體的方法還有____________________、________________________。
冷卻碘蒸氣
燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體
晶體
凝華
熔融態物質的凝固
結晶(溶質從溶液中析出)
解析　獲得晶體有3個途徑：熔融態物質凝固；氣態物質冷卻不經液態直接凝固(物理上稱為凝華)；溶質從溶液中析出。(1)在表面皿上加少量冷水的作用是冷卻碘蒸氣；(2)觀察到的實驗現象是燒杯中充滿紫色的蒸氣，在表面皿上有紫黑色的晶體；(3)在表面皿上碘是晶體；(4)這種方法是凝華，制取晶體的方法還有熔融態物質的凝固、結晶。

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