資源簡介

(共27張PPT)
3.1.1 物質的聚集狀態
核心素養目標
知識與技能目標
學生能夠準確說出除 “固、液、氣” 之外的其他物質聚集狀態，如晶態、非晶態、等離子體、液晶態等，并能闡述其微觀結構特點及宏觀性質表現。
深入理解晶體與非晶體的本質區別，掌握晶體的自范性、各向異性和固定熔點等特性，能夠運用這些知識準確判斷晶體和非晶體。
過程與方法目標
通過對不同物質聚集狀態的微觀結構和宏觀性質的分析，培養學生從微觀角度解釋宏觀現象的能力，提升學生的抽象思維和邏輯推理能力。
借助對晶體與非晶體性質差異的探究，讓學生學會運用對比、歸納等方法總結規律，培養學生的科學探究能力。
情感態度與價值觀目標
通過了解物質聚集狀態的多樣性以及晶體在生產生活中的廣泛應用，激發學生對化學學科的興趣，培養學生對科學的好奇心和求知欲。
學習重難點
重點：
1. 晶體與非晶體的本質區別以及晶體的特性，包括自范性、各向異性和固定熔點，能
夠根據這些特性準確判斷晶體和非晶體。
2. 了解常見的物質聚集狀態，如等離子體、液晶態等的特點和應用。
3.手性分子的性質差異。
難點：
1. 從微觀角度理解晶體中粒子的周期性有序排列與晶體自范性、各向異性等性質之間
的關系。
2.理解不同物質聚集狀態的微觀結構與宏觀性質之間的內在聯系，如等離子體的導電
性和流動性與微觀粒子組成的關系。
課前導入
自然界中絕大多數物質是固體。隨著化學的發展，人工合成的固體越來越多，廣泛應用于能源、環境、材料、生命科學等領域。但物質的聚焦狀態除了固體以外，還有氣體、液體、等離子體、液晶……等狀態。
物質的聚集狀態
PART 01
1.物質三態間的相互轉化
20世紀前，人們認為分子是所有化學物質能夠保持性質的最小粒子，物質三態的相互轉化只是分子間距離發生了變化，分子在固態只能振動，在氣態能自由移動，在液態介乎二者之間。
固態
液態
氣態
凝固
（放熱）
熔化
（吸熱）
汽化（吸熱）
液化（放熱）
凝華
（放熱）
升華
（吸熱）
（1）物質的三態變化是物理變化，變化時克服分子間作用力或破壞化學鍵，但不會有新的化學鍵形成，否則，就是化學變化。
（2）凝固、凝華和液化的過程均放出熱量，熔化、升華和汽化的過程均吸收熱量，但它們都不屬于反應熱。
2.物質不同聚集狀態的特點
20世紀初，通過X射線衍射等實驗手段，發現許多常見的晶體中并無分子。例如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。
氯化鈉
金剛石
石墨
二氧化硅
2.物質不同聚集狀態的特點
（1）構成物質三態的粒子不一定都是分子，還可以是原子或離子等，如水的三態都是由分子構成的，離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質。
（2）物質的聚集狀態除了氣態、液態和固態，還有晶態、非晶態，以及介于晶態和非晶態之間的塑晶態、液晶態等。
物質的聚集狀態 微觀結構 微觀運動 宏觀性質
固態 微粒緊密排列，微粒間的空隙很小 在固定的位置上振動 大多有固定的形狀，幾乎不能被壓縮
液態 微粒排列較緊密，微粒間的空隙較小 介于固態和氣態之間 沒有固定的形狀，不易被壓縮
氣態 微粒間的距離較大 可以自由移動 沒有固定的形狀，容易被壓縮
3.等離子體
由電子、陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的氣態物質。
等離子體實質上是電離的氣體，但也往往被視為固體、液體和氣體以外的第四大物質狀態；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和流動性。
等離子體
固體
液體
氣體
能量
溫度
能量
溫度
能量
溫度
等離子體形成過程
3.等離子體
等離子體
產生途徑
存在
性質
用途
高溫、紫外線、X射線、γ射線、高能電磁波的照射及大自然的天體現象等都能使氣體變成等離子體
存在于日光燈和霓虹燈的燈管里、蠟燭火焰里、極光和雷電里等
具有良好的導電性和流動性
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、核聚變等
4.離子液體
定義：離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質。
如：高溫下的KCl，KOH呈液體狀態，此時它們就是離子液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態的由離子構成的物質，稱為室溫離子液體，也稱為低溫熔融鹽。
2015年斯坦福大學研究人員研制出一種可在一分鐘內完成充放電的超常性能鋁離子電池，內部用AlCl4-和有機陽離子構成電解質溶液
5.液晶
等離子體
概念
性質
用途
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、光學性質等，表現出類似晶體的各向異性
手機、電腦和電視的液晶顯示屏，合成高強度液晶纖維已廣泛應用于飛機、火箭、坦克、艦船、防彈衣、防彈頭盔等。
晶體與非晶體
PART 02
1.晶體和非晶體的概念
走進化學實驗室，你能見到許多固體，如蠟狀的白磷、黃色的硫黃、紫黑色的·和高錳酸鉀、藍色的硫酸銅、白色的碳酸鈣等。
蠟狀的白磷(P4 )
黃色的硫黃(S8 )
紫黑色的碘(I2 )
藍色的硫酸銅(CuSO4·5H2O)
紫色的高
錳酸鉀
(KMnO4)
白色
的碳酸鈣
(CaCO3)
1.晶體和非晶體的概念
晶體 非晶體
概念 把內部微粒（原子、離子或分子）在三維空間里呈周期性有序排列的固體物質稱為晶體 把內部微粒（原子、離子或分子）排列呈相對無序狀態的固體物質稱為非晶體
舉例 食鹽、冰、鐵、銅等 玻璃、橡膠、炭黑等
晶體
非晶體
溫度
時間
溫度
時間
溫度
時間
溫度
時間
晶體
非晶體
物質熔化時的溫度變化曲線
物質凝固時的溫度變化曲線
晶體具有固定的熔點凝固點，而非晶體則無
2.晶體和非晶體的本質差異
固體 自范性 微觀機構
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
判斷晶體的注意事項：
（1）晶體有規則的幾何外形，且規則的幾何外形是微粒結晶時自發形成的，并非人為加工雕琢的。（是否具有規則的幾何外形不能用作區分晶體和非晶體的依據）
（2）許多固體粉末由于晶粒太小，用肉眼看不到規則的幾何外形，但在光學或電子顯微鏡下，可觀察到規則的幾何外形，因而是晶體，如日常食用的精鹽等。
（3）同一物質可以形成晶體，也可以形成非晶體，如自然界中存在晶體SiO2和非晶體SiO2。
3.晶體的特性
（1）自范性
概念：晶體能自發（自動發生，仍需一定的條件）地呈現多面體外形的性質。
本質：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現象。
硫酸銅結晶
醋酸鈉結晶
自范性
3.晶體的特性
（1）自范性
條件：晶體呈現自范性的條件之一是晶體生長的速率適當。熔融態物質冷卻凝固，有時得到晶體，但凝固速率過快，常常只得到肉眼看不到多面體外形的粉末或沒有規則外形的塊狀物，甚至形成的只是非晶態(玻璃態)。
瑪瑙
外層的瑪瑙
內層的水晶
水晶
瑪瑙是熔融態的SiO2快速冷卻形成的；而水晶是熔融態的SiO2緩慢冷卻形成的
3.晶體的特性
（2）各向異性
①晶體的許多物理性質在不同方向上的差異，稱為晶體的各向異性，包括晶體的強度、光學性質、導電性、導熱性等物理性質。如石墨可導電，但石墨的橫縱向導電能力相差10 000倍。
水晶和玻璃在不同方向上的導熱性不同。
3.晶體的特性
（2）各向異性
②晶體的某些物理性質的各向異性反應了晶體內部質點排列的有序性。
（4）X射線衍射
晶體能使X射線產生衍射，而非晶體對X射線只能產生散射。
非晶體衍射圖譜
4.得到晶體的三條途徑
得到晶體一般有三條途徑：
（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。
從熔融態結晶出來的硫晶體
凝華得到的碘晶體
從飽和硫酸銅溶液中析出的硫酸銅晶體
【實驗探究】
（1）用研缽把硫黃粉末研細，放入蒸發皿中，放在三角架的鐵圈上，用酒精燈加熱至熔融態，自然冷卻結晶后，觀察實驗現象。
（2）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。
（3）在250 mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實驗現象。
4.得到晶體的三條途徑
隨堂訓練
1.判斷正誤。(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)凡有規則外形的固體一定是晶體。 (　 　)
(2)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變為完美的立方體塊。 (　 　)
(3)有固定組成的物質一定是晶體。 (　 　)
(4)同種物質可能既有晶體形態的又有無定形態的。 (　　 )
(5)熔融態物質快速冷卻即可得到晶體，粉末狀的固體也有可能是晶體。(　 　)
隨堂訓練
2.關于晶體的自范性，下列敘述正確的是( )
A.破損的晶體能夠在固態時自動變成規則的多面體
B.缺角的硫酸銅晶體在飽和CuSO4溶液中慢慢變為規則的立方體晶塊
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
B
隨堂訓練
3.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1/104。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
D
隨堂訓練
4.1925年貝爾德在英國首次成功裝配世界第一臺電視機，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
C
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