資源簡介

第1課時　物質的聚集狀態　晶體與非晶體
課后·訓練提升
1.水的狀態除了氣態、液態和固態外,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。下列有關玻璃態水的敘述正確的是(　　)。
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.玻璃態水是一種類似玻璃的特殊晶體
答案C
解析因為玻璃態水的密度與普通液態水的密度相同,所以水由液態變為玻璃態,體積不變。因為玻璃態的水無固定形狀,不存在晶體結構,所以不是一種晶體,而是水的一種特殊狀態。
2.下列有關等離子體的敘述中不正確的是(　　)。
A.等離子體是一種整體上呈電中性的物質聚集體
B.水這種物質不可能形成等離子體狀態
C.等離子體是很好的導體
D.等離子體的用途十分廣泛
答案B
解析等離子體是由電子、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, A項正確。水在高溫等條件下也可以形成等離子狀態, B項錯誤。等離子體含有帶電粒子且能自由流動,因此等離子體能夠導電,是很好的導體, C項正確。等離子體具有良好的導電性和流動性,所以能應用在許多學術研究、科技及工業范疇中,D項正確。
3.如圖是a、b兩種不同物質的熔化曲線,下列說法不正確的是(　　)。
a
b
A.a有固定的熔點
B.a是晶體
C.b是晶體
D.b是非晶體
答案C
解析晶體有較固定的熔點,由a的熔化曲線分析可知,中間有一段溫度不變但一直在吸收能量,該段所對應的溫度就是晶體a的熔點;由b的熔化曲線可知,溫度一直升高,所以物質b沒有固定的熔點,為非晶體。
4.(CH3)3NH+和[AlCl4]-可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成,熔點低于100 ℃,其揮發性一般比有機溶劑　　　　　(填“大”或“小”),可用作　　　　　(填字母)。
a.助燃劑
b.“綠色”溶劑
c.復合材料
d.絕熱材料
答案小　b
解析由(CH3)3NH+和[AlCl4]-形成的離子液體,陰、陽離子間的作用力大于有機溶劑分子間的范德華力,因此其揮發性一般比有機溶劑小。該離子液體中不含氧,則其不助燃,屬于無機物,一般不能用作復合材料;由陰、陽離子形成的離子液體,應該具有導熱性,不能用作絕熱材料。
5.(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,晶體一般都具有　　　　　　,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某些物理性質具有各向異性和有較固定的熔點等。(共46張PPT)
第1課時
物質的聚集狀態　晶體與非晶體
目 標 素 養
1.能從微觀角度理解晶體的結構特征,并能結合晶體的特點判斷晶體與非晶體。形成宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。
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。形成科學探究與創新意識的化學學科核心素養。
3.能運用晶體模型來描述和解釋有關晶體性質的現象,形成分析晶胞結構的思維模型(均攤法),能根據晶胞的結構確定粒子個數及化學式。形成證據推理與模型認知的化學學科核心素養。
知 識 概 覽
一、物質的聚集狀態
1.物質三態之間的相互轉化。
2.物質的特殊聚集狀態。
(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:熔點不高的僅由　離子　組成的液體物質。
(3)晶態、非晶態以及介乎兩者之間的塑晶態、液晶態等。
微思考1(1)等離子體就是液態電解質嗎
提示:不是。等離子體由電子、陽離子和電中性粒子組成,而液態電解質由陰離子和陽離子或分子組成。
(2)實用液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質方面表現各向異性,其原因是什么
提示:實用液晶內部分子的排列沿分子長軸方向取向一致。
二、晶體與非晶體
1.晶體與非晶體的本質差異。
2.晶體的特點。
(1)自范性:
①定義:晶體能　自發　地呈現　多面體　外形的性質。
②呈現條件之一:晶體　生長的速率　適當。
③本質原因:晶體中粒子在　微觀空間　里呈現　周期性　的　有序　排列。
(2)各向異性:許多物理性質常常會表現出各向異性。
(3)晶體有較固定的　熔點　。
(4)外形和內部質點排列的高度　有序　。
3.獲得晶體的途徑。
(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。
4.區分晶體和非晶體的方法。
微思考2下圖是幾種常見晶體的圖片,請思考有規則的幾何外形的固體一定是晶體嗎
提示:有規則幾何外形或美觀、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,但玻璃屬于非晶體。
微判斷
(1)物質的存在狀態只有氣態、液態和固態三種。(　　)
(2)同一物質不論是處于晶態還是非晶態,性質相同。(　　)
×
×
微訓練下列關于晶體與非晶體的說法正確的是(　　)。
A.晶體的熔化溫度一定比非晶體高
B.晶體有自范性但晶體中粒子的排列無序
C.非晶體無自范性而且非晶體中粒子的排列無序
D.晶體和非晶體都有各向異性
答案:C
問題探究
等離子體是宇宙中一種常見的物質聚集體,在太陽、恒星、閃電中都存在等離子體。等離子體是電離了的“氣體”,它呈現出高度激發的不穩定態,其中包括陽離子、電子、原子和分子。
舉例說明日常生活中哪些場景中存在等離子體。
提示:蠟燭燃燒的火焰里、霓虹燈和日光燈的燈管里、雷電和極光里等。
歸納總結
等離子體和液晶的比較。
【例1】 科學研究表明,物質有多種聚集狀態,下列有關描述錯誤的是(　　)。
A.等離子體的外觀為氣態
B.等離子體的構成粒子僅有電子、陽離子
C.液晶和液態是物質的兩種聚集狀態
D.離子液體是熔點低于或稍高于室溫的離子化合物
答案:B
解析:等離子體是由電子、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,故A項正確,B項錯誤;液晶是介于液態和晶態之間的物質狀態,所以液晶和液態是不同的聚集狀態,故C項正確;離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質,故D項正確。
學以致用
1.下列關于液晶的說法中正確的是(　　)。
A.液晶是一種晶體
B.液晶分子的空間排列是穩定的,具有各向異性
C.液晶的光學性質與溫度變化無關
D.液晶的光學性質隨外加電壓的變化而變化
答案:D
解析:液晶的微觀結構介于晶態和液態之間,比如已實際應用的熱致液晶分子在特定方向的排列比較整齊,且在某些物理性質方面具有各向異性,但分子的排列是不穩定的,無位置序,分子可滑動,A、B項錯誤。外界條件的微小變化會引起液晶分子排列的變化,從而改變液晶的光學性質,C項錯誤。溫度、壓力、外加電壓等因素變化時,會改變液晶的光學性質,D項正確。
2.下列關于等離子體的敘述中,錯誤的是(　　)。
A.是物質的一種聚集狀態
B.具有良好的流動性
C.具有導電性
D.基本構成粒子只有陰、陽離子
答案:D
解析:等離子體的基本構成粒子既有帶電的電子和陽離子,也有中性的分子或原子,D項錯誤。
問題探究
科學探究表明地球上水的狀態除了氣態、液態和固態外,還有玻璃態。它是由氣態水急速冷卻到165 K時形成的,玻璃態水無固定形態,不存在晶體結構,且密度與普通液態水的密度相同。
(1)玻璃態水屬于晶體嗎
提示:不屬于晶體。
(2)水由液態變為玻璃態,體積是否發生變化
提示:體積不變。
(3)玻璃態水內部的粒子是按一定規律呈周期性排列嗎
提示:不是。晶體內部的粒子一定按一定規律呈周期性排列,而玻
歸納總結
1.晶體與非晶體的比較。
2.晶體呈現自范性的條件。
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,但凝固速率過快時,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)。如瑪瑙是熔融態SiO2快速冷卻形成的,而水晶是熔融態SiO2緩慢冷卻形成的。
典例剖析
【例2】 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形成的固體某些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.兩者的X射線圖譜是相同的
答案:B
解析:觀察結構圖知,Ⅰ中粒子呈周期性有序排列,Ⅱ中粒子排布相對無序,故Ⅰ具有各向異性,具有較固定熔點,Ⅱ沒有固定熔點,用X射線衍射實驗檢驗兩者,圖譜明顯不同。
易錯警示 關于晶體與非晶體的認識誤區。 (1)同一物質的固體可以是晶體,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,如天然的水晶球。
學以致用
3.下列有關晶體的結構和性質描述不正確的是(　　)。
A.晶體呈現自范性的條件之一是晶體生長的速率適當
B.同種物質可以形成不同結構,可以是晶體也可以是非晶體
C.晶體在不同方向上的硬度、導熱性、導電性相同
D.氣態物質冷卻不經液態直接凝固是獲得晶體的一種方法
答案:C
解析:若物質的冷凝速率過快,可能得到非晶體(玻璃態),故形成晶體必須生長速率適當,才有自范性,故A項正確;物質在不同條件下可形成晶體也可形成非晶體,如天然石英是晶體,熔化后再冷卻得到的石英為非晶體,故B項正確;晶體具有各向異性,晶體在不同方向上的硬度、導熱性、導電性不同,故C項錯誤;獲得晶體的方法有降溫結晶、凝華、蒸發結晶等,氣態物質冷卻不經液態直接凝固是獲得晶體的一種方法,故D項正確。
4.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在許多物理性質方面,如硬度、導熱性、導電性、光學性質等。
5.如圖為某物質發生凝固過程的圖像。下列說法中正確的是(　　)。
A.該物質屬于非晶體
B.該物質的熔點為80 ℃
C.該物質的凝固過程用時18 min
D.該物質的凝固過程需要吸熱
答案:B
解析:由圖像可知,該物質在凝固過程中,從8 min到18 min時,共用時10 min,溫度沒有變化,說明處于固液共存態,由此判斷該物質屬于晶體,故A、C兩項錯誤;處于固液共存態時溫度是80 ℃,即該物質的熔點為80 ℃,故B項正確;物質由液態變為固態叫凝固,凝固放熱,故D項錯誤。
1.下列有關液晶的敘述中不正確的是(　　)。
A.具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性
B.可制造液晶顯示器
C.不是物質的一種聚集狀態
D.液晶分子聚集在一起時,施加電場會對其分子間的相互作用產生影響
答案:C
解析:液晶是物質的一種聚集狀態。
2.下列關于晶體和非晶體的說法中,正確的是(　　)。
A.晶體常溫下呈固態,非晶體常溫下均為液態
B.晶體硬度大,非晶體都很柔軟
C.晶體和非晶體均有固定的熔點
D.構成晶體的粒子在空間呈有規則的重復排列
答案:D
解析:晶體在常溫下不一定呈固態,如Hg,非晶體在常溫下不一定呈液態,如玻璃,故A項錯誤;晶體不一定硬度大,如晶體Na,非晶體不一定都很柔軟,如玻璃,故B項錯誤;晶體有固定的熔點,非晶體沒有固定的熔點,故C項錯誤;構成晶體的粒子在空間呈有規則的重復排列,故D項正確。
3.下列物質中,均屬于非晶體的一組是(　　)。　
A.塑料、瀝青 B.冰、玻璃
C.蜂蠟、鐵 D.水晶、黃金
答案:A
解析:塑料、瀝青是非晶體,故A項正確。冰是晶體,故B項錯誤。鐵是晶體,故C項錯誤。水晶、黃金都是晶體,故D項錯誤。
4.下列途徑不能得到晶體的是(　　)。
A.熔融態SiO2快速冷卻
B.熔融態SiO2緩慢冷卻
C.FeCl3蒸氣冷凝
D.CuSO4飽和溶液蒸發濃縮后冷卻
答案:A
解析:晶體呈現自范性是需要一定條件的,即晶體生長的速率要適當。熔融態物質快速冷卻時不能得到晶體,如熔融態SiO2快速冷卻得到看不到晶體外形的瑪瑙,緩慢冷卻則形成水晶。FeCl3、AlCl3等固體均易升華,其蒸氣凝華則得到晶體。CuSO4飽和溶液蒸發濃縮后冷卻能析出膽礬晶體(CuSO4·5H2O)。
5.下圖為一塊密度、厚度均勻的矩形樣品,長為寬的兩倍,若用多用電表沿兩對稱軸測其電阻均為R,則這塊樣品一定是(　　)。
A.金屬 B.半導體 C.非晶體 D.晶體
答案:D
解析:由于AB段的長度是CD段長度的2倍,而AB、CD間的電阻卻相等,說明樣品橫向(AB)與縱向(CD)的導電性不同,具有各向異性,而晶體的特征之一是某些物理性質各向異性,故該樣品為晶體。
6.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)在表面皿上是碘的　　　　(填“晶體”或“非晶體”)。
(4)這種獲得晶體的方法是　　　　,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　熔融態物質凝固　溶質從溶液中結晶
7.非晶硅光電薄膜太陽能電池在轉換效率上,已逐漸接近于多晶硅太陽能電池,發電成本僅為后者的三分之一。預計非晶硅光電薄膜太陽能電池產業的增長速率,將比多晶硅太陽能產業更為快速,非晶硅薄膜技術將成為今后太陽能電池的市場主流。
(1)下圖中a、b是兩種硅的部分結構,請指出哪種是晶體硅,哪種是非晶硅
a
b
a:　　　　　;b:　　　　　。
(2)下列有關晶體常識的相關說法中正確的是　　。
A.玻璃是非晶體
B.固體粉末都是非晶體
C.晶體內部質點具有有序性,有固定的熔、沸點和各向異性
答案:(1)非晶硅　晶體硅
(2)AC
解析:(1)從粒子在微觀空間里是否有有序性和自范性角度觀察。(2)A項,玻璃是一種無固定熔、沸點的非晶體;B項,許多固體粉末不能用肉眼觀察到晶體外形,但可通過光學顯微鏡或電子顯微鏡看到規則的幾何外形,所以固體粉末也可能是晶體;C項,晶體內部質點具有有序性,有固定的熔、沸點和各向異性。

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