高中化學(xué)同步講義（選擇性必修二）第13講 3.1物質(zhì)的聚集狀態(tài) 晶體與非晶體（學(xué)生版）

第13課物質(zhì)的聚集狀態(tài)晶體與非晶體1.了解物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.認(rèn)識晶體和非晶體的本質(zhì)差異。3.了解晶體中微粒的空間排布存在周期性。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)的存在形式（1）通常物質(zhì)有三態(tài)：態(tài)、態(tài)和態(tài)。（2）現(xiàn)代科技發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的聚集狀態(tài)還有更多，如、、晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的態(tài)、態(tài)等。（3）物質(zhì)三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化（4）關(guān)系：2.氣態(tài)：①普通氣體②等離子體：A.定義：等離子體是由組成的整體上呈性的氣態(tài)物質(zhì)。B.產(chǎn)生途徑：高溫、紫外線、x射線、y射線、高能電磁波的照射及大自然的天體現(xiàn)象等都能使變成等離子體C.存在：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D.性質(zhì)：具有良好的性和性E.應(yīng)用：等離子體顯示技術(shù)可以制造等離子體顯示器，利用等離子體可以進(jìn)行化學(xué)合成、核聚變等。3.液態(tài)：①普通液體②離子液體：A.定義：在室溫或室溫附近溫度下呈的由構(gòu)成的物質(zhì)，稱為室溫，也稱為低溫熔融鹽。B.組成：(低溫熔融鹽)一般由有機(jī)和無機(jī)或有機(jī)構(gòu)成，常見的陽離子有季銨鹽離子、季鏻鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等（如圖所示），陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子等。4.介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)①塑晶：在一定溫度條件下，能保持\t"/question/579272354/answer/_blank"晶體典型特征但具有一定性（即物體發(fā)生永久形變的性質(zhì)）的一種物質(zhì)聚集狀態(tài)。②液晶：A.定義：在由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化過程中存在的取向流體狀態(tài)。B.分類：分為液晶（只存在于某一溫度范圍內(nèi)的液晶相）和液晶（某些化合物溶解于水或有機(jī)溶劑后而呈現(xiàn)的液晶相）。C.性質(zhì):具有的某些性質(zhì)（如流動性、黏度、形變性等）和的某些性質(zhì)（如導(dǎo)熱性、各向異性等）。D.用途：手機(jī)、電腦和電視的液晶顯示器，合成高強(qiáng)度液晶纖維已廣泛用于飛機(jī)、火箭、坦克、艦船、防彈衣、防彈頭盔等。4.固態(tài)：①晶體：內(nèi)部粒子(原子、離子或分子)在三維空間按一定規(guī)律呈構(gòu)成的固體物質(zhì)，絕大多數(shù)常見的固體都是晶體。如：高錳酸鉀、金剛石、干冰、金屬銅、石墨等。②非晶體：如：玻璃、松香、硅藻土、橡膠、瀝青等?！久麕熖嵝选浚?)構(gòu)成物質(zhì)三態(tài)的粒子不一定都是，還可以是或等，如水的三態(tài)都是由分子構(gòu)成的，離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。(2)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了態(tài)、態(tài)和態(tài)，還有態(tài)、態(tài)，以及介于晶態(tài)和非晶態(tài)之間的態(tài)、態(tài)等。二、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的比較比較類別晶體非晶體微觀結(jié)構(gòu)特征粒子周期性排列粒子排列相對性質(zhì)特征自范性熔點(diǎn)各向異性鑒別方法間接方法看是否具有的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的性科學(xué)方法對固體進(jìn)行實驗舉例NaCl、I2、SiO2、Na晶體等玻璃、橡膠等2．晶體(1)概念：是由內(nèi)部微粒(、或)在三維空間里而構(gòu)成的具有的固體(2)晶體的分類根據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用，可分為晶體、晶體、晶體、晶體。(3)晶體的特性1)自范性。①定義：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)的性質(zhì)。②形成條件：晶體生長的速率適當(dāng)。③本質(zhì)原因：晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)。2)各向異性：①概念：晶體的某些物理性質(zhì)在方向上的差異，稱為晶體的，包括晶體的、性質(zhì)、性、性等物理性質(zhì)。②用途：晶體的某些物理性質(zhì)的性同樣反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的性。而且通過這些性質(zhì)可以了解晶體的內(nèi)部排列與結(jié)構(gòu)的一些信息。而非晶體則物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)。3)有的熔點(diǎn)：晶體具有的熔點(diǎn)，而非晶體的熔點(diǎn)。4)對稱性：晶體具有特定的性。(4)獲得晶體的途徑1)熔融態(tài)物質(zhì)，如從熔融態(tài)結(jié)晶出來的硫晶體。2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接(凝華)，如凝華得到的碘晶體。注：升華與凝華：固態(tài)物質(zhì)受熱不經(jīng)過液態(tài)直接到氣態(tài)的過程叫做升華；氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)過液態(tài)直接到固態(tài)的過程叫做凝華。升華和凝華都屬于物理變化。3)溶質(zhì)從溶液中，如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體?！緦嶒?-1p71】實驗現(xiàn)象：(1)硫黃粉末熔化后變?yōu)榱磷厣こ硪后w，該液體自然冷卻后變?yōu)辄S色晶體。(2)加熱后，小燒杯底部的紫黑色固體逐漸減少并在燒杯中產(chǎn)生了紫紅色氣體，表面皿的底部產(chǎn)生了紫黑色固體并逐漸增多，最終，小燒杯底部的紫黑色固體全部轉(zhuǎn)移到了表面皿的底部。(3)小燒杯底部產(chǎn)生了白色細(xì)小晶體。實驗結(jié)論：(1)熔融態(tài)硫凝固后可獲得硫晶體。(2)碘晶體可通過凝華的方法得到。(3)氯化鈉可從氯化鈉飽和溶液中析出。3.非晶體及其性質(zhì)(1)概念：組成物質(zhì)的微粒(分子、原子、離子)在空間、排列的固體。(2)性質(zhì)：因為非晶體內(nèi)部微粒的排列是相對的。所以非晶體自范性，自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形；物理性質(zhì)在各個方向上是的，有“各向性”；固定的熔點(diǎn)。玻璃體是典型的，所以非晶態(tài)又稱為態(tài)。(3)晶體與非晶體之間在一定條件下可以相互?！疽族e提醒】①具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃；②同一種物質(zhì)可以是晶體也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2；③晶體不一定有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。④具有固定組成的物質(zhì)不一定是晶體，如某些無定形體也有固定組成。⑤晶體的固體粉末同樣是晶體，晶粒太小無法用肉眼觀察。4.鑒別晶體與非晶體的方法（1）觀察外觀：晶體有規(guī)則的，而非晶體沒有。（2）測定熔點(diǎn)是否固定：晶體有熔點(diǎn)，而非晶體沒有。（3）測定是否具有各向異性：晶體有性，而非晶體沒有。（4）X－射線衍射法(最科學(xué)可靠的方法)：晶體能使X－射線發(fā)生衍射（得到分立的斑點(diǎn)或明銳的譜線），而非晶體只能散射（得到連續(xù)的譜線）。【思考與討論p73】參考答案：(1)玻璃不是晶體；因為構(gòu)成晶體的微粒在微觀空間里是按一定規(guī)律呈周期性有序排列的，而構(gòu)成玻璃的微粒在微觀空間里的排列是相對無序的，所以玻璃是非晶體。(2)在待鑒別寶石的表面上小心地滴一滴熔化的石蠟，盡量使其厚度均勻。待石蠟冷卻以后，用一根紅熱的鐵針刺中凝固的石蠟，觀察石蠟上發(fā)生的現(xiàn)象。如果石蠟在各個方向上熔化的快慢相同（如熔化的石蠟呈圓形而不是橢圓形)，則該寶石就是用玻璃仿造的假寶石。最準(zhǔn)確的方法是對鑒別寶石進(jìn)行X射線衍射實驗，如果不產(chǎn)生X射線衍射效應(yīng)(現(xiàn)象)，該寶石就是用玻璃仿造的假寶石。?問題一物質(zhì)的聚集狀態(tài)【典例1】下列關(guān)于物質(zhì)特殊聚集狀態(tài)結(jié)構(gòu)的敘述中，錯誤的是A．非晶體基本構(gòu)成微粒的排列是長程無序和短程有序B．液晶內(nèi)部分子沿分子長軸方向有序排列，使液晶具有各向異性C．等離子體的基本構(gòu)成微粒的排列是帶電的陰離子和電子及不帶電的分子或原子D．納米材料包括納米顆粒與顆粒間的界面兩部分，納米顆粒微粒的排列是長程有序【變式1-1】電視劇《狂飆》中提到的等離子電視曾風(fēng)靡一時，等離子電視和液晶電視都屬于平板電視。下列關(guān)于等離子體和液晶的說法不正確的是A．等離子體由于具有能自由運(yùn)動的帶電粒子，故具有良好的導(dǎo)電性和流動性B．等離子體通過電場時，所有粒子的運(yùn)動方向都發(fā)生改變C．液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)D．液晶既具有液體的流動性，又表現(xiàn)出類似晶體的各向異性【變式1-2】下列關(guān)于聚集狀態(tài)的描述中，錯誤的是A．物質(zhì)只有氣、液、固三種聚集狀態(tài)B．等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，在信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景C．液晶用于各種顯示儀器上D．超分子是由兩個或多個分子相互“組合”在一起形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體?問題二晶體與非晶體的區(qū)別及其判斷【典例2】下晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是A．晶體有規(guī)則的幾何外形，而非晶體沒有規(guī)則的幾何外形B．晶體內(nèi)部粒子呈周期性有序排列，而非晶體內(nèi)部粒子排列相對無序C．晶體有固定的熔、沸點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔、沸點(diǎn)D．晶體的硬度大，而非晶體的硬度小【變式2-1】固體有晶體和非晶體之分(實際上還有介于兩者之間的晶體)，下列對晶體SiO2和非晶體SiO2相關(guān)敘述中不正確的是A．相同質(zhì)量的晶體SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷wSiO2屬于熵增過程B．晶體SiO2具有自范性，非晶體SiO2沒有自范性C．晶體SiO2不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)D．圖中a表示的是晶態(tài)SiO2的衍射圖譜【變式2-2】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)可靠的方法是檢測其是否具有各向異性?問題三晶體的性質(zhì)【典例3】下列關(guān)于晶體性質(zhì)的描述中，正確的是A．晶體具有物理性質(zhì)各向同性的特點(diǎn)B．形成晶體的形態(tài)與結(jié)晶過程的速率無關(guān)C．用X射線衍射實驗可以區(qū)分晶體和非晶體D．具有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體【變式3-1】美國加州Livermore國家實驗室物理學(xué)家Choong—Shik和他的同事們，在40Gpa的高壓容器中，用Nd：YbLiF4激光器將液態(tài)二氧化碳加熱到1800K，二氧化碳轉(zhuǎn)化為與石英具有相似結(jié)構(gòu)的晶體。估計該晶體不具有的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)是A．具有規(guī)則的幾何外形 B．硬度與金剛石相近C．熔化時破壞共價鍵 D．易升華，可用作制冷劑【變式3-2】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1．下列物質(zhì)中，屬于晶體的是A．玻璃 B．石蠟和瀝青 C．塑料 D．干冰2．固體分為晶體和非晶體，下列關(guān)于晶體的敘述正確的是A．塊狀固體一定是晶體，粉末狀固體一定是非晶體B．破損的晶體經(jīng)過重結(jié)晶后能夠變成規(guī)則的多面體，體現(xiàn)了晶體的自范性C．晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體的衍射圖譜有明銳的衍射峰D．不能通過熔融態(tài)物質(zhì)凝固的方式得到晶體3．中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研發(fā)出深紫外光雙折射晶體。下列性質(zhì)不能區(qū)別晶體與玻璃體的是A．各向異性 B．導(dǎo)電性C．X射線衍射 D．有無固定的熔點(diǎn)4．下列物質(zhì)不具有自范性、各向異性的是A．玻璃 B．石墨 C．水晶 D．單晶冰糖5．納米為無定形非晶態(tài)，白色粉末，顆粒尺寸小、微孔多、比表面積大、對紫外線反射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。下列關(guān)于納米的說法正確的是A．對光有各向異性B．熔點(diǎn)與晶體相同C．納米具有自范性D．可用X?射線衍射實驗區(qū)分納米與晶體6．X-射線衍射實驗是鑒別晶體與非晶體最可靠的方法，下列屬于晶體的是A．炭黑 B．陶瓷 C．玻璃 D．水晶7．晶體具有各向異性，如石墨在與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A．①③ B．②④ C．①②③ D．①②③④8．請用四種特殊聚集狀態(tài)的物質(zhì)填空：(1)中正、負(fù)電荷大致相等，總體看來呈準(zhǔn)電中性，但此物質(zhì)具有很好的導(dǎo)電性。(2)既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性。(3)無固定的熔沸點(diǎn)。(4)具有良好的物理、化學(xué)特性，完全不同于微米或毫米量級的材料。1．科技發(fā)展日新月異，下列涉及晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)說法錯誤的是A．液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，液晶表現(xiàn)出類似晶體的各向異性B．等離子體是由電子、陰陽離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體C．準(zhǔn)晶是介于晶體和非晶體之間的固體，準(zhǔn)晶體具有與晶體相似的長程有序的原子排列，但不具備晶體的平移對稱性，因而可以具有晶體所不允許的宏觀對稱性D．離子化合物引入有機(jī)基團(tuán)形成的離子液體可作為有機(jī)溶劑使用，相對于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，離子液體難揮發(fā)不易形成有毒蒸汽，這是由于離子液體的粒子全都是帶電荷的離子2．液晶顯示器廣泛應(yīng)用，下列說法錯誤的是A．液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些物理性質(zhì)，表現(xiàn)出類似晶體的各向異性，說明它屬于晶態(tài)B．晶體的各向異性直接取決于微觀粒子的排列是否具有特定的方向性C．晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間呈周期性有序排列的宏觀表象D．鈹?shù)淖罡邇r氧化物的水化物可能具有兩性3．液晶最重要的用途是制造液晶顯示器。下列關(guān)于液晶的說法中，正確的是A．液晶是一種液態(tài)的晶體 B．所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶C．施加電場時，液晶分子平行于電場方向排列 D．移去電場后，液晶分子相互平行排列4．下列說法不正確的是A．熔融態(tài)物質(zhì)凝固、氣態(tài)物質(zhì)凝華都可能得到晶體B．要確定某一固體是否是晶體可用X射線衍射儀進(jìn)行測定C．晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)、塑晶態(tài)都是物質(zhì)的聚集狀態(tài)D．是否有規(guī)則的幾何外形是區(qū)別晶體與非晶體的本質(zhì)5