
第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識
1.認識物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.能從微觀角度理解晶體的結(jié)構特征,并能結(jié)合晶體的特點判斷晶體和非晶體。3.能運用多種晶體模型來描述和解釋有關晶體性質(zhì)的現(xiàn)象,形成分析晶胞結(jié)構的思維模型,利用思維模型、根據(jù)晶胞結(jié)構確定微粒個數(shù)和化學式。4.了解晶體結(jié)構的測定方法。
1.人們對物質(zhì)組成的認識歷程(1)20世紀前,人們認為:分子是保持物質(zhì)化學性質(zhì)的_________粒子,物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是__________距離發(fā)生了變化。(2)20世紀初,人們對物質(zhì)的組成有了更明確的認識。①通過__________________等實驗手段,發(fā)現(xiàn)許多常見的晶體中并無分子,如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。②氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構成。如等離子體是由_________、____________和__________________(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì);離子液體是熔點不高的僅由_________組成的液體物質(zhì)。
2.人們對物質(zhì)聚集狀態(tài)的認識歷程(1)物質(zhì)的聚集狀態(tài)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài),還有_________、__________,以及介乎________和____________之間的____________、液晶態(tài)等。(2)液晶:介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài)。①分類:熱致液晶和溶致液晶。②性質(zhì):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(zhì),如導熱性、光學性質(zhì)等,表現(xiàn)出類似晶體的各向異性。③應用:液晶在制造液晶顯示器、合成高強度液晶纖維等領域被廣泛應用。
1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固、液、氣三種狀態(tài)。( )2.等離子體是一種特殊的氣體,含有帶電粒子,呈電中性。( )3.液晶分為熱致液晶和溶致液晶,膠束是一種溶致液晶。( )4.三星堆考古中用X射線分析青銅器的微觀晶體結(jié)構。( )
熱致液晶與固體、液體的溫度范圍關系怎樣?提示:
1.科學研究表示,物質(zhì)有多種聚集狀態(tài)。下列描述錯誤的是( )A.冠醚可以作為高錳酸鉀氧化烯烴的催化劑B.液晶顯示功能與液晶材料內(nèi)部分子的排列密切相關C.X射線衍射實驗不能測定晶體的原子坐標D.納米材料之一石墨烯可作為新型電源的電極材料
解析:冠醚是分子中含有多個—OCH2CH2—結(jié)構單元的大環(huán)多醚,與高錳酸鉀不反應,可作為高錳酸鉀氧化烯烴的催化劑,A正確;液晶分子在特定方向排列比較整齊,具有各向異性,液晶顯示功能與液晶材料內(nèi)部分子的排列密切相關,B正確;晶體X射線衍射實驗可以用于鍵長、鍵角和晶體結(jié)構的測定,能測定晶體的原子坐標,C錯誤;石墨烯是由碳元素形成的單質(zhì),具有良好的導電性,可作為新型電源的電極材料,D正確。故選C。
2.下列關于物質(zhì)聚集狀態(tài)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(tài)是高度無序的體系存在狀態(tài)C.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D.固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合得較緊湊,相對運動較弱
解析:等離子體是呈準電中性的,其基本構成微??梢允菐щ姷牧W右部梢允侵行粤W樱珹項錯誤;物質(zhì)處于氣態(tài)時,分子間距離大,分子運動速度快,體系處于高度無序狀態(tài),B項正確;液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列,使液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質(zhì)方面表現(xiàn)出類似晶體的各向異性,C項正確;據(jù)物質(zhì)固態(tài)時微粒間距離較小可判斷,固態(tài)中的原子或者分子結(jié)合的較緊湊,相對運動較弱,D項正確。故選A。
3.下列關于物質(zhì)聚集狀態(tài)的敘述中,錯誤的是( )A.在電場存在的情況下,液晶分子沿著電場方向有序排列B.液晶具有液體的流動性,在某些物理性質(zhì)方面具有類似晶體的各向異性C.等離子體是指由電子、陽離子組成的帶有一定電荷的物質(zhì)聚集體D.液態(tài)物質(zhì)的微粒間距離和作用力的強弱介于固氣兩態(tài)之間,表現(xiàn)出明顯的流動性
解析:施加電場可使液晶的長軸取向發(fā)生不同程度的改變,在有電場的情況下分子按照電場方向排列,A項正確;液晶既具有流動性,也具有類似于晶體的各向異性,是介于液體和晶體之間的一種特殊的聚集狀態(tài),B項正確;等離子體是由陽離子、中性粒子、自由電子等多種不同性質(zhì)的粒子所組成的整體上呈電中性的物質(zhì),C項錯誤;液態(tài)物質(zhì)分子相距比較近,分子間作用力也較強,微粒間距離和作用力的強弱介于固氣兩態(tài)之間,液態(tài)物質(zhì)分子的轉(zhuǎn)動明顯活躍,平動也有所增加,使之表現(xiàn)出明顯的流動性,D項正確。故選C。
1.晶體與非晶體的本質(zhì)差異
2.獲得晶體的三條途徑(1)____________物質(zhì)凝固。(2)_________物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接_________(凝華)。(3)_________從溶液中析出。
3.晶體的特性(1)自范性:晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)____________外形的性質(zhì)。(2)各向異性:晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的_______________。(3)固定的熔點。4.晶體與非晶體的測定方法
1.晶體有自范性且其微粒排列有序,在化學性質(zhì)上表現(xiàn)各向異性。( )2.熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻即得到晶體。( )3.粉末狀的固體也有可能是晶體。( )4.晶體一定比非晶體的熔點高。( )5.有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體。( )
1.要用硫黃粉末獲得硫晶體,應如何操作?提示:把硫黃粉末用研缽研細,放入蒸發(fā)皿中,放在三腳架的鐵圈上,用酒精燈加熱至熔融態(tài),自然冷卻結(jié)晶即可得到硫晶體。2.參考課本實驗,獲取碘晶體和硫晶體的途徑是否相同?提示:不同。獲取硫晶體是熔融態(tài)物質(zhì)凝固,獲取碘晶體是凝華。3.把硫酸銅溶液蒸干,得不到硫酸銅晶體。獲取硫酸銅晶體應怎樣操作?提示:把硫酸銅溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,可得到硫酸銅晶體。
4.如圖是某同學找到的一張玻璃結(jié)構的示意圖,根據(jù)這張圖判斷玻璃是不是晶體?為什么?提示:不是晶體。晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構成固體的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。觀察玻璃結(jié)構的示意圖可知,構成玻璃的粒子的排列是無序的,所以玻璃是非晶體。
1.下列關于晶體的說法中正確的是( )A.自然形成的水晶柱是晶體,從水晶柱上切削下來的粉末不是晶體B.晶胞中任何一個粒子都屬于該晶胞C.玻璃制成的彈珠具有規(guī)則的幾何外形,所以玻璃彈珠是晶體D.缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊,體現(xiàn)了晶體的自范性
解析:晶體形成后,其結(jié)構是有序性和可復制性,所以即使是粉末,其微觀結(jié)構也是晶體的有序結(jié)構,描述錯誤,A不符合題意;晶胞的頂點、棱上、面上的離子均為多個晶胞共用,描述錯誤,B不符合題意;玻璃屬于混合物,不是晶體,描述錯誤,C不符合題意;晶體的自范性能使結(jié)構有缺損的晶體結(jié)構在適當?shù)沫h(huán)境中恢復晶體完整,描述正確,D符合題意。故選D。
2.下列各組物質(zhì)的晶體中,化學鍵類型相同,晶體類型也相同的是( )A.SO2和SiO2 B.CO2和H2OC.NaCl和HCl D.CCl4和KCl解析:SO2和SiO2分別是由共價鍵形成的分子和原子晶體,所以化學鍵類型相同,而晶體類型不同,故A不符合題意;CO2和H2O都是只含共價鍵的分子晶體,所以化學鍵類型、晶體類型都相同,故B符合題意;NaCl和HCl分別是由離子鍵、共價鍵形成的離子晶體和分子晶體,所以化學鍵類型、晶體類型都不相同,故C不符合題意;CCl4和KCl分別是由共價鍵、離子鍵形成的分子晶體和離子晶體,所以化學鍵類型、晶體類型都不相同,故D不符合題意。故選B。
3.下列關于晶體和非晶體的說法不正確的是( )A.破損的NaCl晶體能在飽和NaCl溶液中自動變成規(guī)則的立方體B.晶體某些物理性質(zhì)的各向異性反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點排列的有序性C.導電性可用于區(qū)別晶體和玻璃體D.固體SiO2可能是晶體,也可能是非晶體
解析:破損的晶體能在溶液中得到修復,所以破損的NaCl晶體能在飽和NaCl溶液中自動變成規(guī)則的立方體,故A正確;晶體的各向異性反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點排列的有序性,故B正確;根據(jù)晶體的定義,不能通過導電性來區(qū)別晶體和玻璃體,某些晶體和玻璃體可均導電或不導電,故C錯誤;固體SiO2可能是晶體,也可能是非晶體,如水晶為晶體,玻璃為非晶體,故D正確。故選C。
4.下列關于晶體的說法正確的是( )A.凡有規(guī)則幾何外形的固體均為晶體B.晶體在不同方向上的硬度、導熱性、導電性均相同C.水晶有固定的熔點,普通玻璃無固定的熔點D.將飽和硫酸銅溶液冷卻降溫,析出的固體不是晶體
解析:具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體,故A錯誤;由于晶體內(nèi)部質(zhì)點排列的高度有序性,使得晶體在強度、導熱性、光學性質(zhì)等物理性質(zhì)上常常表現(xiàn)為各向異性,故B錯誤;水晶是晶體,有固定的熔點,普通玻璃是混合物無固定的熔點,故C正確;得到晶體一般有三條途徑:①熔融態(tài)物質(zhì)凝固;②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華);③溶質(zhì)從溶液中析出,所以將飽和硫酸銅溶液冷卻降溫,析出的固體是晶體,故D錯誤。故選C。
關于晶體與非晶體的認識誤區(qū)(1)同一物質(zhì)可以是晶體,也可以是非晶體,如水晶和石英玻璃。(2)有著規(guī)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(非晶體)可以塑造出規(guī)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(zhì)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(guī)則的幾何外形,如瑪瑙。
1.概念描述晶體結(jié)構的_______________。2.晶胞與晶體的關系一般來說,晶胞都是_______________體,整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”而成。(1)“無隙”是指相鄰晶胞之間__________________。(2)“并置”是指所有晶胞都是_________排列的,取向_________。(3)所有晶胞的_________及其內(nèi)部的原子_________、_________及幾何排列是完全相同的。
3.晶胞中粒子數(shù)目的計算(1)晶胞是最小的平行六面體,它有8個頂角,三套各4根平行棱,三套各兩個平行面。(2)均攤法確定晶胞中粒子的個數(shù)
如金屬銅的一個晶胞(如圖所示)均攤到的原子數(shù)為_____________ _______。
(3)幾種晶胞中原子數(shù)目的確定。結(jié)合圖示,鈉、鋅、碘、金剛石晶胞中含有原子的數(shù)目分別為_________、_________、_________、_________。
鈉、鋅、碘、金剛石晶胞圖
1.晶胞都是平行六面體。( )2.晶胞是晶體的最小重復單元。( )3.不同晶體中晶胞的大小和形狀都相同。( )4.晶胞中的任何一個粒子都只屬于該晶胞。( )5.已知晶胞的組成也無法推知晶體的組成。( )6.銅晶體中平均每個晶胞中含有14個銅原子。( )
1.由晶胞構成的晶體,其化學式是否表示構成該晶體實際的粒子數(shù)目?提示:否,只表示每個晶胞或晶體中各類粒子的最簡整數(shù)比。
2.判斷下列六面體是否是晶胞。
提示: A圖中的晶體結(jié)構滿足晶胞的特點,是晶胞。B圖中的晶體結(jié)構,不滿足晶胞“8個頂角相同”的要求,無法進行“無隙并置”,不是晶胞。C圖中的晶體結(jié)構,不滿足晶胞“三套各4根平行棱分別相同”的要求,無法進行“無隙并置”,不是晶胞。D圖中的晶體結(jié)構,不滿足“三套各兩個平行面分別相同”的要求,無法進行“無隙并置”,不是晶胞。
1.晶體內(nèi)微粒總是按周期性規(guī)律重復排列,反映其結(jié)構特點的基本重復單元為晶胞,晶體可視為晶胞經(jīng)平移無隙并置而成。以下是某些晶體的局部結(jié)構,可作為晶胞的是( )
解析:按照題意,晶體可視為晶胞經(jīng)平移無隙并置而成,是指相鄰晶胞之間沒有任何間隙,所有晶胞平行排列,取向相同。由此可知,平移后,重合位置的原子相同。不管是左右或上下平移時,大圓表示的原子和小圓表示的原子位置重合,但不是同一種原子,因此該結(jié)構不能作為晶胞,A錯誤;不管是上下平移還是左右平移,各原子都可以與相同的原子重疊,可平移無隙并置得到晶體,因此該結(jié)構可以作為晶胞,B正確;上下平移時,位于面心的兩個不同的原子位置會重合,因此該結(jié)構不能作為晶胞,C錯誤;該結(jié)構平移時會存在空隙,因此不能作為晶胞,D錯誤。故選B。
2.現(xiàn)有四種晶體,其構成粒子(均為單原子核粒子)排列方式如圖所示,其化學式正確的是( )
3.根據(jù)圖中相關信息,判斷下列說法不正確的是( )
1.常用儀器:_____________________。2.測定過程:當單一波長的X射線通過晶體時,X射線和晶體中的_________相互作用,會在記錄儀上產(chǎn)生__________________或者_____________________。3.作用:根據(jù)衍射圖,經(jīng)過計算可以獲得晶體結(jié)構的有關信息包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。
1.通過X射線衍射圖通常能獲取晶體結(jié)構的哪些信息?提示:從衍射圖形獲得晶體結(jié)構的信息,包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。
2.因生產(chǎn)金屬鐵的工藝和溫度等因素不同,產(chǎn)生的鐵單質(zhì)的晶體結(jié)構、密度和性質(zhì)均不同,對鐵晶體用X射線衍射進行測定,測得A、B兩種晶胞,其晶胞結(jié)構示意圖如下:
則A、B兩種晶胞中含有的鐵原子數(shù)分別是______、______。
3.根據(jù)晶體物理性質(zhì)的各向異性的特點,能鑒別用玻璃仿造的假寶石。請你列舉一些可能有效的方法鑒別假寶石。提示:利用晶體與非晶體的性質(zhì)差異來鑒別玻璃和寶石。寶石是晶體,具有固定的熔點和各向異性,可用硬度、熔點、折光率等性質(zhì)來鑒別寶石。(1)可觀察寶石的形狀,具有多面體的外形;測試它的硬度,可在玻璃上刻畫出痕跡,初步確定它是晶體;(2)可利用寶石的折光率鑒別;(3)可進行X射線衍射實驗鑒別。
1.下列敘述不正確的是( )A.可以通過X射線衍射實驗鑒別晶體與非晶體B.混合晶體是混合物C.等離子體是一種呈電中性的物質(zhì)聚集體,其中含有帶電粒子且能自由運動D.納米晶體具有不同于大塊晶體特性的原因是晶體的表面積增大
解析:構成晶體的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列,晶體的這一結(jié)構特征可以通過X射線衍射圖譜反映出來,因此,可以通過X射線衍射實驗鑒別晶體與非晶體,故A正確;石墨是混合晶體,石墨屬于純凈物,故B錯誤;等離子體是一種呈電中性的物質(zhì)聚集體,其中含有帶電粒子且能自由運動,使等離子體具有導電性,故C正確;納米晶體的特殊性質(zhì)原因之一是它具有很大的比表面積,故D正確。故選B。
2.對物質(zhì)的研究可改善我們的生活。下列描述錯誤的是( )A.納米晶體會有不同于大塊晶體的特性,主要原因是晶體的表面積增大B.用X射線衍射攝取石英玻璃和水晶的粉末得到的圖譜是相同的C.超分子具有分子識別與自組裝的特征D.等離子體和離子液體都具有良好的導電性解析:納米晶體的表面積更大,因此有不同于大塊晶體的特性,A正確;石英玻璃為非晶態(tài)SiO2,水晶為晶態(tài)SiO2,二者研成粉末攝取的X射線衍射圖譜不相同,B錯誤;分子識別與自組裝是超分子的特征,C正確;等離子體和離子液體都具有良好的導電性,D正確。故選B。
1.下列關于物質(zhì)聚集狀態(tài)結(jié)構的敘述錯誤的是( )A.非晶體內(nèi)部的微粒無周期性重復排列B.超分子內(nèi)部的分子之間通過非共價鍵結(jié)合C.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D.納米材料包括納米顆粒與顆粒間的界面兩部分,兩部分都是有序排列
解析:晶體中原子呈周期性有序排列,且有自范性,非晶體中原子排列相對無序,無自范性,可以用衍射方法鑒別晶體和非晶體,選項A正確;超分子內(nèi)部分子之間可以通過非共價鍵結(jié)合,如氫鍵、靜電作用等,選項B正確;液晶內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列,使液晶在折射率、磁化率、電導率等宏觀性質(zhì)方面表現(xiàn)出類似晶體的各向異性,選項C正確;納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構,原子排列有序,而界面則為無序結(jié)構,選項D錯誤。故選D。
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(zhì)的另一種聚集狀態(tài)B.等離子體是很好的導體C.水可能形成等離子體狀態(tài)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(zhì)的另一種聚集狀態(tài),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由水形成等離子體,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。故選D。
3.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,而非晶體沒有固定的熔、沸點D.晶體的硬度大,而非晶體的硬度小
解析:晶體有單晶體和多晶體,多晶體沒有規(guī)則的幾何外形,且非晶體可能有規(guī)則的幾何外形,比如鉆石形狀的玻璃制品,A錯誤;晶體與非晶體的根本區(qū)別在于其內(nèi)部粒子在空間上是否按一定規(guī)律做周期性重復排列,B正確;單晶體和多晶體有固定的熔點,非晶體沒有固定的熔點,但這不是二者的本質(zhì)區(qū)別,C錯誤;某些合金為非晶體,但具有很大的硬度,D錯誤。故選B。
4.下列結(jié)構屬于晶胞且對應的化學式不正確的是(圖中:●—X,○—Y)( )
5.科學研究表明,物質(zhì)含有許多種聚集狀態(tài),下列關于物質(zhì)聚集狀態(tài)的描述錯誤的是( )A.等離子體的外觀為氣態(tài)B.液晶和液態(tài)是物質(zhì)的兩種聚集狀態(tài)C.等離子體的基本構成粒子只有陰、陽離子D.離子液體是熔點不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)
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(tài)物質(zhì),故A正確;液晶是介于液態(tài)和晶態(tài)之間的物質(zhì)狀態(tài),所以液晶和液態(tài)是不同的聚集狀態(tài),故B正確;等離子體由電子、陽離子和電中性的微粒構成,故C錯誤;離子液體是一種只由離子組成的液體,其熔點較低,以液態(tài)穩(wěn)定存在,故D正確。故選C。
6.(1)一種Pt、C金屬間化合物可作為質(zhì)子交換膜燃料電池的催化劑,其晶胞結(jié)構如圖1所示,該金屬間化合物中Pt與C的個數(shù)比為____________。
(2)室溫下,[Cu(NH3)4](NO3)2,與液氨混合并加入Cu可制得一種黑綠色晶體。黑綠色晶體的晶胞如圖2所示,寫出該晶體的化學式__________________。(3)如圖3所示的是金紅石的晶胞,則每個晶胞擁有_______個Ti4+、_________個O2-。
這是一份人教版 (2019)選擇性必修2第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識課堂教學課件ppt,共23頁。
這是一份人教版 (2019)選擇性必修2第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識授課ppt課件,共49頁。PPT課件主要包含了目錄索引等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中化學人教版 (2019)選擇性必修2第一節(jié) 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識作業(yè)課件ppt,共26頁。
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