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3.1.1晶胞的特性
#新課導(dǎo)入#
物質(zhì)通常有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)又分為晶體和非晶體，那么什么樣的物質(zhì)才是晶體？晶體和非晶體有哪些特征？
#學(xué)習(xí)目標(biāo)#
1、了解晶體的重要特征
2、能說出晶體與非晶體的區(qū)別（重難點(diǎn)）
#新課講授#
一、晶體與非晶體
(1)晶體：內(nèi)部微粒（原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。
(2)非晶體：內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn)雜亂無(wú)章的分布狀態(tài)。
2、晶體的特性
⑴自范性：在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。
晶體的自范性是晶體粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。
⑵各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。
⑶對(duì)稱性：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對(duì)稱性。
⑷固定的熔點(diǎn)：晶體有固定的熔點(diǎn)而非晶體沒有。
#問題探究#
【問題一】 下圖是某同學(xué)找到的一張玻璃結(jié)構(gòu)的示意圖：
1．根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體？為什么？
答案：晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構(gòu)成固體中的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。觀察教科書中的圖玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，構(gòu)成玻璃的粒子無(wú)周期性的排列，是無(wú)序的，所以玻璃是非晶體。
2．用什么方法區(qū)別晶體和非晶體？
答案：測(cè)定熔點(diǎn)法。晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體無(wú)固定熔點(diǎn)。
3．能不能只通過外觀就能區(qū)分晶體和非晶體？
答案：不能僅僅通過外觀判斷晶體和非晶體，非晶體經(jīng)過加工也能具有規(guī)則的幾何外形。
4．晶體與玻璃、橡膠等非晶體有什么不同？
答案：晶體與非晶體不同之處：晶體外觀上有規(guī)則的幾何外形；晶體的特性：自范性、各向異性、對(duì)稱性；晶體的結(jié)構(gòu)：內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)性排列。
5．晶體的自范性、各向異性及對(duì)稱性是由哪些因素引起的？
答案：晶體內(nèi)部微粒在空間按照一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，使晶體具有規(guī)則幾何外形和對(duì)稱性；內(nèi)部微粒在各個(gè)方向上的不同排列是晶體具有各向異性的本質(zhì)原因。
問題二 水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165 K時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同。
水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹、縮小，還是不變？
答案：因密度與普通水相同，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時(shí)體積不變。
2．X—射線通過玻璃態(tài)水時(shí)，能產(chǎn)生譜線嗎？
答案：玻璃態(tài)水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，故玻璃態(tài)水不是晶體，X射線通過玻璃態(tài)水時(shí)不能產(chǎn)生譜線。
#新課講授#
二、晶體的分類
1．分類標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間相互作用的不同。
2．分類
晶體類型 構(gòu)成微粒 微粒間的相互作用 實(shí)例
離子晶體 陰、陽(yáng)離子 離子鍵 NaCl
金屬晶體 金屬陽(yáng)離子、自由電子 金屬鍵 銅
共價(jià)晶體 原子 共價(jià)鍵 金剛石
分子晶體 分子 分子間作用力 冰
三、晶體與非晶體的用途
1．晶體
(1)把機(jī)械能變成電能。
(2)制作紅外夜視儀。
(3)做電子元件。
2．非晶體
某些非晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度比相應(yīng)的晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度高。
四、晶體與非晶體鑒別方法
1、間接方法：看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性。晶體有固定的熔點(diǎn)，融化過程中溫度不變，某些物理性質(zhì)也會(huì)呈現(xiàn)各向異性。
2、科學(xué)方法：對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。X射線通過晶體時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，而非晶體不能產(chǎn)生此現(xiàn)象。這是區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法。
#典例精講#
【典例1】下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是(　　)
A．晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于是否有固定的熔沸點(diǎn)
B．晶體有自范性的原因是粒子在微觀空間呈周期有序性排列
C．固體食鹽、水晶、膽礬、玻璃均屬于晶體
D．區(qū)別晶體與非晶體的最科學(xué)可靠的方法是檢測(cè)其是否具有各向異性
【解析】A項(xiàng)，晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于是否有自范性，微粒在微觀空間是否呈現(xiàn)周期性的有序排列，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)， 晶體有自范性是粒子在微觀空間呈周期有序性排列的宏觀表象，故B正確；C項(xiàng)，玻璃不是晶體，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，區(qū)別晶體與非晶體的最科學(xué)可靠的方法是X—射線衍射法，故D錯(cuò)誤；故選B。
【變式1-1】關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是(　　)
A．破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體
B．缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w晶塊
C．圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的，體現(xiàn)了晶體的自范性
D．由玻璃制成規(guī)則的玻璃球，體現(xiàn)了晶體的自范性
【解析】晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)呈現(xiàn)規(guī)則的幾何外形的性質(zhì)。A選項(xiàng)所述過程不可能實(shí)現(xiàn)；C選項(xiàng)中的圓形并不是晶體冰本身自發(fā)形成的，而是受容器的限制形成的；D選項(xiàng)中玻璃屬于非晶體；氯化鈉屬于晶體，從飽和溶液中析出是形成晶體的途徑之一，其發(fā)生的原因是晶體的自范性，故B選項(xiàng)正確。
【變式1-2】將一塊缺角的膽礬晶體懸置于飽和硫酸銅溶液中，一段時(shí)間后(溫度不變)發(fā)現(xiàn)缺角的晶體變完整了(外形變規(guī)則了)。這段時(shí)間內(nèi)晶體和溶液的質(zhì)量變化分別是( )
A．減小、增大 B．增大、減小
C．不變、不變 D．不能確定
【解析】晶體中的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性有序排列，晶體的自范性、各向異性，膽礬晶體具有自范性，硫酸銅晶體和硫酸銅溶液存在著溶解平衡，即硫酸銅晶體不斷溶解，溶液中的硫酸銅不斷析出，由于在自然條件下結(jié)晶形成的晶體形狀都是規(guī)則的，所以向飽和硫酸銅溶液中放入一小塊缺角的膽礬晶體時(shí)硫酸銅晶體的形狀會(huì)變得規(guī)則，而質(zhì)量不發(fā)生變化，所以這段時(shí)間內(nèi)晶體和溶液的質(zhì)量變化都是不變，故C正確；故選C。
【典例2】下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是(　　)
選項(xiàng) A B C D
晶體 硫化鉀 干冰 金剛石 碘
構(gòu)成晶體的微粒　 陰、陽(yáng)離子 分子 原子 分子
晶體微粒間存在的作用力　 離子鍵 共價(jià)鍵 共價(jià)鍵 范德華力
【解析】干冰為分子晶體，構(gòu)成微粒為分子，微粒間作用力為范德華力。
【變式2-1】下列晶體中由原子直接構(gòu)成的分子晶體是(　　)
A．氯化鈉 B．氦氣
C．金剛石 D．金屬
【解析】A項(xiàng)，氯化鈉是由Na＋和Cl－通過離子鍵結(jié)合形成的離子晶體；B項(xiàng)，氦氣是由氦氣原子(分子)通過分子間作用力結(jié)合形成的分子晶體；C項(xiàng)，金剛石是由碳原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成的共價(jià)晶體；D項(xiàng)，金屬是由金屬陽(yáng)離子和自由電子通過金屬鍵結(jié)合形成的金屬晶體。
【變式2-2】下列晶體熔化時(shí)不需要破壞化學(xué)鍵的是(　　)
A．金剛石 B．食鹽
C．干冰 D．金屬鉀
【解析】熔化時(shí)金剛石斷裂共價(jià)鍵，食鹽斷裂離子鍵，干冰斷裂分子間作用力(范德華力)，金屬鉀斷裂金屬鍵。
#拓展延伸#
1、晶體和非晶體的區(qū)別
晶體 非晶體
微觀結(jié)構(gòu)特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相對(duì)無(wú)序
本質(zhì)區(qū)別 微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列
性質(zhì)特征 自范性 有 無(wú)
熔點(diǎn) 固定 不固定
各向異性 有 無(wú)
鑒別方法 間接方法 看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性
科學(xué)方法 對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)
舉例 NaCl、I2、SiO2、Na晶體等 玻璃、橡膠等
2、晶體呈現(xiàn)自范性的條件
晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過快時(shí)，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。3.1.1晶胞的特性
#新課導(dǎo)入#
物質(zhì)通常有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)又分為晶體和非晶體，那么什么樣的物質(zhì)才是晶體？晶體和非晶體有哪些特征？
#學(xué)習(xí)目標(biāo)#
1、了解晶體的重要特征
2、能說出晶體與非晶體的區(qū)別（重難點(diǎn)）
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一、晶體與非晶體
(1)晶體：內(nèi)部微粒（ 、 、 ）在空間按一定規(guī)律做 構(gòu)成的固體物質(zhì)。
(2)非晶體：內(nèi)部微粒的排列呈現(xiàn) 的分布狀態(tài)。
2、晶體的特性
⑴ ：在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體外形。
晶體的自范性是晶體粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。
⑵ ：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。
⑶ ：晶體的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特有的對(duì)稱性。
⑷ ：晶體有固定的熔點(diǎn)而非晶體沒有。
#問題探究#
【問題一】 下圖是某同學(xué)找到的一張玻璃結(jié)構(gòu)的示意圖：
1．根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體？為什么？
2．用什么方法區(qū)別晶體和非晶體？
3．能不能只通過外觀就能區(qū)分晶體和非晶體？
4．晶體與玻璃、橡膠等非晶體有什么不同？
5．晶體的自范性、各向異性及對(duì)稱性是由哪些因素引起的？
問題二 水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165 K時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同。
水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹、縮小，還是不變？
2．X—射線通過玻璃態(tài)水時(shí)，能產(chǎn)生譜線嗎？
二、晶體的分類
1．分類標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)晶體內(nèi)部微粒的種類和微粒間相互作用的不同。
2．分類
晶體類型 構(gòu)成微粒 微粒間的相互作用 實(shí)例
離子晶體 NaCl
金屬晶體 銅
共價(jià)晶體 金剛石
分子晶體 冰
三、晶體與非晶體的用途
1．晶體
(1)把機(jī)械能變成電能。
(2)制作紅外夜視儀。
(3)做電子元件。
2．非晶體
某些非晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度比相應(yīng)的晶態(tài)合金的強(qiáng)度和硬度高。
四、晶體與非晶體鑒別方法
1、間接方法：看是否具有 或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性。晶體有固定的熔點(diǎn)，融化過程中溫度不變，某些物理性質(zhì)也會(huì)呈現(xiàn)各向異性。
2、科學(xué)方法：對(duì)固體進(jìn)行 。X射線通過晶體時(shí)能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，而非晶體不能產(chǎn)生此現(xiàn)象。這是區(qū)分晶體和非晶體最科學(xué)的方法。
#典例精講#
【典例1】下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是(　　)
A．晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于是否有固定的熔沸點(diǎn)
B．晶體有自范性的原因是粒子在微觀空間呈周期有序性排列
C．固體食鹽、水晶、膽礬、玻璃均屬于晶體
D．區(qū)別晶體與非晶體的最科學(xué)可靠的方法是檢測(cè)其是否具有各向異性
【變式1-1】關(guān)于晶體的自范性，下列敘述正確的是(　　)
A．破損的晶體能夠在固態(tài)時(shí)自動(dòng)變成規(guī)則的多面體
B．缺角的氯化鈉晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w晶塊
C．圓形容器中結(jié)出的冰是圓形的，體現(xiàn)了晶體的自范性
D．由玻璃制成規(guī)則的玻璃球，體現(xiàn)了晶體的自范性
【變式1-2】將一塊缺角的膽礬晶體懸置于飽和硫酸銅溶液中，一段時(shí)間后(溫度不變)發(fā)現(xiàn)缺角的晶體變完整了(外形變規(guī)則了)。這段時(shí)間內(nèi)晶體和溶液的質(zhì)量變化分別是( )
A．減小、增大 B．增大、減小
C．不變、不變 D．不能確定
【典例2】下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是(　　)
選項(xiàng) A B C D
晶體 硫化鉀 干冰 金剛石 碘
構(gòu)成晶體的微粒　 陰、陽(yáng)離子 分子 原子 分子
晶體微粒間存在的作用力　 離子鍵 共價(jià)鍵 共價(jià)鍵 范德華力
【變式2-1】下列晶體中由原子直接構(gòu)成的分子晶體是(　　)
A．氯化鈉 B．氦氣
C．金剛石 D．金屬
【變式2-2】下列晶體熔化時(shí)不需要破壞化學(xué)鍵的是(　　)
A．金剛石 B．食鹽
C．干冰 D．金屬鉀
#拓展延伸#
1、晶體和非晶體的區(qū)別
晶體 非晶體
微觀結(jié)構(gòu)特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相對(duì)無(wú)序
本質(zhì)區(qū)別 微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列
性質(zhì)特征 自范性 有 無(wú)
熔點(diǎn) 固定 不固定
各向異性 有 無(wú)
鑒別方法 間接方法 看是否具有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性
科學(xué)方法 對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)
舉例 NaCl、I2、SiO2、Na晶體等 玻璃、橡膠等
2、晶體呈現(xiàn)自范性的條件
晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過快時(shí)，常常只得到看不到多面體外形的粉末或沒有規(guī)則外形的塊狀物。如瑪瑙是熔融態(tài)SiO2快速冷卻形成的，而水晶是SiO2熱液緩慢冷卻形成的。

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