高中化学第三章 晶体结构与性质第一节 物质的聚集状态与晶体的常识完美版ppt课件

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①了解晶胞的概念，会计算晶胞中原子占有个数，并由此推导出晶体的化学式。 ②了解共价晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。
③知道金属键的涵义，能用“电子气”理论解释金属的一些物理性质。能列举金属晶体的基本堆积模型。④能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。⑤知道分子晶体、离子晶体、金属晶体与共价晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
第一节　物质的聚集状态与晶体的常识
　　　　　物质的凝聚状态1．物质的聚集状态(1)物质的常见聚集状态是指________、________和________，物质三态的转化只是分子间______发生变化，分子在固态时只能_______，在气态时能____________，在液态时则介于二者之间。(2)物质的聚集状态，还有________、__________，以及介乎晶态和非晶态之间的_________、_________等。
2．几类其他物质的聚集状态(1)等离子体。①由大量带电微粒(电子或__________)和电中性粒子(分子或原子)所组成的整体上呈________性的物质聚集体。②等离子体是一种特殊的气体，存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛的火焰里、极光和雷电里等。
③等离子体的特点：a.等离子体中的正负电荷数大致______，总体来看等离子体呈________性；b.等离子体中含有带电粒子且能________运动，使等离子体具有良好的________性和________性。④用途：a.运用等离子体显示技术制造____________________ ；b.进行化学合成；c.____________也是在等离子态下发生的。
(2)液晶。①液晶是指介于________态和______态之间的物质状态，既具有液体的__________性、黏度、________性等，又具有晶体的某些物理性质，表现出类似晶体的______________性的物质。②液晶有两类：一类是加热时，熔点至澄清点温度范围内的物质状态称为________液晶；一类是从溶液中获得的液晶称为________液晶，即胶束。
③液晶的特点：a.实用液晶在常温下十分________；b.分子有______序，即分子的长轴取向一致，但无______序，即分子可滑动。④用途：a.液晶显示器；b.合成高强度液晶纤维，制防弹衣等。(3)离子液体。①离子液体是指熔点不高的仅由_______组成的液态物质。②_______态的KCl、KOH就属于离子液体
自然界的物质存在的状态不仅仅有固态、液态和气态，还有其他状态吗？举例说明。
【答案】有。还有液晶、等离子体、离子液体等状态。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)固体中的组成微粒是固定不动的。　　　　(　　)(2)液晶具有良好的导电导热性能。　　　(　　)(3)等离子体具有良好的导电性能。　　　(　　)(4)实际上，分子在固液气三种状态时，都不是固定不动的。(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
　　　　　晶体与非晶体1．晶体与非晶体的区别
【答案】熔融态　气态　固体　
应用：制备晶体的三种途径都可制得有重要价值的大晶体。例如，芯片的基质是单晶硅，它是由熔融态的硅制备的，俗称“拉单晶”；用于制造激光器的KH2PO4大晶体是由水溶液结晶出来的；而可与天然钻石媲美的CVD宝石级钻石，则是由烷烃(如甲烷)在微波炉里以等离子体分解出的碳通过气相沉积(简称CVD)得到的。　
3．晶体的特点(1)自范性。在适宜条件下，晶体能__________呈现多面体外形的性质称之为自范性。晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现______性________排列的宏观表象。
(2)各向异性。晶体在________的方向上具有不同的_________性质。(3)有固定的熔点。晶体________固定的熔点。非晶体________固定的熔点。(4)有序性。外形和内部质点排列的____________性。
4．区别晶体与非晶体的方法(1)常利用固体有______________间接确定该固体属于晶体，反之，属于非晶体。(2)最可靠的科学方法是对固体进行____________________。
具有规则几何外形的固体，一定是晶体吗？
【答案】不一定。晶体规则的几何外形是自发形成的。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体，如玻璃、塑料等相关制品
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)凡有规则外形的固体一定是晶体。(　　)(2)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。(　　)(3)有固定组成的物质一定是晶体。(　　)(4)同种物质可能既有晶体形态的又有无定形态的。(　　)(5)熔融态物质快速冷却即可得到晶体，粉末状的固体也有可能是晶体。(　　)【答案】(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
　　　　　晶胞1．定义描述晶体结构的_____________叫做晶胞。2．晶体和晶胞的关系一般来说，晶胞都是____________体，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“____________”而成。
(1)“无隙”是相邻晶胞之间__________________。(2)“并置”是所有晶胞都是_______排列的，取向________。(3)所有晶胞的_______及其内部的原子________、________及几何排列是完全相同的。
3．平行六面体晶胞中粒子个数的计算(1)晶胞的顶角原子是_____个晶胞共用的，晶胞棱上的原子是_____个晶胞共用的，晶胞面上的原子是______个晶胞共用的。(2)晶胞中微粒数目的确定。①金属铜晶胞中所含原子个数的计算。
②氯化钠晶胞中所含的Na＋、Cl－数。 氯化钠晶胞如上图所示，其中体积较小的为________离子(填“Na＋”或“Cl－”，下同)，体积较大的为________离子，则晶胞中含________个Na＋(提示：晶胞中心还有一个Na＋)和________个Cl－。
③试确定下列物质的晶胞中所含的原子数或分子数。
　　　4．晶体结构的测定(1)仪器：________________。(2)X射线衍射原理。单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子________作用，会在记录仪上产生分立的_______或明锐的衍射峰。
(3)应用。①晶体的X射线衍射实验图经过计算，可以获得包括晶胞________和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的____________、原子在晶胞里的_______和_________等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。②晶体的X射线衍射实验也可以测定晶胞中各个原子的_______ ________，根据原子坐标，可以计算原子间的________，判断哪些原子之间存在化学键，确定_______和________，得出分子的___________。
由晶胞构成的晶体，其化学式一定表示一个分子中的原子数目吗？
【答案】不一定。常常表示晶体中不同粒子的最简整数比，例如SiO2、NaCl等。
　　　 判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。(　　)(2)晶体具有各向同性，非晶体具有各向异性。 (　　)(3)位于顶角上的粒子一定为8个晶胞所共有。(　　)(4)不同晶体中晶胞的大小和形状都相同。(　　)(5)X射线通过晶体，导致晶体发生化学变化，形成特征的衍射图。(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
下图是两种固体的图片。
(1)区分晶体与非晶体的最可靠的科学方法是什么？试根据图片判断固体Ⅰ、Ⅱ的类型。【答案】最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。根据结构图可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，为晶体；Ⅱ中微粒排列不规则，为非晶体。
(2)将固体Ⅰ、Ⅱ分别加热至熔化，各有什么现象发生？该现象能说明晶体、非晶体的哪种性质？【答案】加热晶体Ⅰ，温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化，在全部熔化以前，继续加热，温度基本保持不变，完全熔化后，温度才开始升高，即晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时，温度升高到某一程度后非晶体Ⅱ开始软化，流动性增强，最后变为液体，从软化到完全熔化，中间经过较大的温度范围，即非晶体无固定的熔点。
1．晶体与非晶体的比较晶体和非晶体在结构上的差异导致它们在性质上有所不同。根据固体的某些性质，可以判断某固体是晶体还是非晶体。二者具体差异如下：
2．晶体与非晶体易混辨析(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。(2)有规则几何外形或美观、对称外形的固体，不一定是晶体，如玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观；晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成，如无定性SiO2、无定形硅、无定形氧化铝等。
(4)晶体一定具有固定的几何外形，各向异性和固定熔、沸点。(5)物质外观与晶体外形的关系。这里所说的几何外形与物质的外观是有区别的。NaCl晶体的几何外形是立方的，而食盐小颗粒用肉眼是看不到晶体外形的，但在光学显微镜或电子显微镜下仍可观察到其规则的晶体外形。这充分证明NaCl固体粉末仍是晶体，只不过是因晶粒太小，肉眼看不到而已。
3．晶体的其他性质(1)均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。(2)对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同方向或位置上存在有规律的重复，就是对称性。(3)稳定性：结晶状态是一个相对稳定的状态。
　　　　下列物质中属于晶体的是____________(填序号，下同)，属于非晶体的是__________。①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤胆矾　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块　⑩橡胶【答案】②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩【解析】 明矾是十二水合硫酸铝钾晶体，胆矾是五水合硫酸铜晶体，冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；而塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都没有固定的几何外形，都是非晶体。
【名师点拨】判断固体是晶体的常用方法①晶体有整齐规则的几何外形；②晶体有固定的熔点；③晶体有各向异性。
　　　　右图是天然水晶球里的玛瑙和水晶，两者的根本区别在于(　　)
A．外形不一样，构成两者的原子不同B．构成玛瑙的粒子无规律性排列，构成水晶的粒子按一定的规律作周期性重复排列C．水晶有固定的熔点，而玛瑙无固定熔点D．水晶可用于能量转换，玛瑙制品可用作装饰品【答案】B【解析】 晶体和非晶体的本质区别在于内部粒子在三维空间里是否呈现周期性有序排列，玛瑙和水晶的成分均为SiO2。
任务二　晶胞结构及晶体化学式的确定
(1)晶体的空间点阵结构中，构成晶体的相邻微粒间是否相同？【答案】是。构成晶体的微粒是无隙并置的，故这些相邻微粒间是相同的。(2)晶体的化学式表达的意义是什么？【答案】晶体的化学式表示晶体(晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
　　　　如图为甲、乙两种晶体的晶胞示意图：试写出：(1)甲晶体的化学式(X为阳离子)为________。 (2)乙晶体中A、B、C三种粒子的个数比是________。 【答案】(1)X3Y　(2)1∶3∶1
【名师点拨】晶体化学式的确定流程观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
　　　　右图是某晶体的晶胞示意图，其中X粒子位于此晶胞的中心，Y粒子位于8个顶点，该晶体中粒子X和Y的个数比是(　　)A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．1∶8【答案】A
2．气态团族分子不能用“均摊法”如图所示，由金属原子M和非金属原子N构成的气态团族分子，顶角和面上的原子是M原子，棱中心和体心的原子是N原子，则分子式可表示为M14N13。
晶体与非晶体概念辨析易出现的误区例1　下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔、沸点B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列C．固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性错解：A或C或D
错因分析：有没有固定的熔、沸点是晶体与非晶体不同性质之一，易作为本质区别而错选A；晶体的自范性是微观粒子有序排列的宏观体现，B正确；塑料、玻璃外观类似于晶体，但它们是混合物，不是晶体，易错当成晶体而错选C；晶体的各向异性是晶体的性质之一，不是本质性质，不能作为区别晶体与非晶体的最科学方法，易错选D。
满分策略：注意理解概念的内涵，并归纳总结以下规律。(1)晶体与非晶体的本质区别在于固体中的粒子在三维空间里是否呈周期性有序排列。(2)X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的科学方法。(3)晶体不一定是纯净物，有些含有杂质的物质，其粒子仍然是有序排列。正解：B
均摊法使用时的误区例2　最近发现一种由钛(Ti)原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中白球表示钛原子，黑球表示碳原子，则它的化学式为(　　) A．TiCB．Ti13C14C．Ti4C7D．Ti14C13错解：A或B或C
错因分析：根据题意知，该结构就是其分子结构，分子中含有的原子就是其化学式中含有的原子，易当成其他的晶体利用均摊法进行计算而错选；应该直接数出其中的Ti原子和C原子个数即可，其分子式为Ti14C13，D正确。
(3)图示：(4)注意：在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有。正解：D
1．普通玻璃和水晶的根本区别在于(　　)A．外形不一样B．普通玻璃的基本构成粒子无规则性地排列，水晶的基本构成粒子按一定规律呈周期性重复排列C．水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点D．水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换【答案】B【解析】玻璃为非晶体，水晶为晶体，晶体与非晶体的根本区别为是否有自范性，选B。
2．下列物质都是固体，其中不属于晶体的是(　　)①橡胶　②水晶　③冰　④干冰　⑤冰醋酸　⑥石蜡　⑦沥青A．①⑥⑦B．①②⑦C．②④⑤⑦D．①③⑥⑦【答案】A
3．下列关于物质聚集状态的叙述中，错误的是(　　)A．物质只有气、液、固三种聚集状态B．气态是高度无序的体系存在状态C．固态中的原子或者分子结合得较紧凑，相对运动较弱D．液态物质的微粒间距离和作用力的强弱介于固态和气态之间，表现出明显的流动性【答案】A【解析】物质的聚集状态除了气、液、固三态外，还有液晶、等离子体等。
4．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述正确的是(　　)A．形成晶体硅的速率越快越好B．所有单体硅都属于晶体C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D．粉末状的固体一定不是晶体【答案】C
【解析】晶体的形成都有一定的条件，如温度、压强、结晶速率等，并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，A错误；硅单质有两种，晶体态和无定形态，B错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则地排列就能区分晶体与非晶体，C正确；粉末状的固体也可能是晶体，在光学显微镜下可以观察到晶体的规则外形，D错误。
5．话筒是声电转换的换能器，在话筒中有一种材料的结构如图所示，它的主要成分是钛酸钡，根据晶胞的结构示意图，可知它的化学式是(　　)A．BaTi8O12B．BaTi4O6C．BaTi2O4D．BaTiO3【答案】D
6．如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单元。(1)在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有__________个。
(2)该晶体中，元素氧、钛、钙的粒子个数比是____________。【答案】(1)6　(2)3∶1∶1