人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识图文课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第一节 物质的聚集状态与晶体的常识图文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了知识点一，分子间距离，X射线衍射，阳离子，电中性粒子，非晶态，塑晶态，液晶态，自由运动，导电性等内容，欢迎下载使用。
[素养发展目标]1．能从微观角度认识晶体的结构特征，并能结合晶体的特点判断晶体与非晶体，培养宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2．能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的现象，培养证据推理与模型认知的学科核心素养。3．建立晶胞的微观思维模型，根据晶胞结构确定微粒个数和化学式。
1．人们对物质组成的认识历程(1)20世纪前，人们以为_____是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质三态的相互转化只是_____________发生了变化。(2)20世纪初，人们对物质的组成有了更明确的认识。①通过____________等实验手段，发现许多常见的晶体中并无分子。例如，氯化钠、石墨、二氧化硅、金刚石以及各种金属等。②气态和液态物质不一定都由分子构成。例如，等离子体是由_____、________和_____________(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质；又如，离子液体是熔点不高的仅由_____组成的液体物质。
知识点一　物质的聚集状态
2．人们对物质聚集状态的认识历程(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态以外，还有_____、________，以及介乎_____和________之间的________、________等。(2)等离子体①存在：等离子体是一种特殊的气体，存在于我们周围，如在日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛的火焰里、极光和雷电里，都能找到等离子体。②性质：等离子体中含有带电粒子且能__________，使等离子体具有良好的________和________。③应用：制造等离子体显示器,进行化学合成,在等离子态下发生核聚变等。
(3)液晶：介于_____和_____之间的物质状态。①分类：热致液晶和溶致液晶。②性质：既具有液体的________、黏度、形变性等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的__________。③应用：制造液晶显示器；合成高强度液晶纤维广泛应用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
1．(2022·宝鸡高二检测)下列关于物质聚集状态的叙述错误的是(　　)A．物质只有气、液、固三种聚集状态B．气态是体系高度无序的存在状态C．固态中的原子或分子结合地较紧凑，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、气两态之间，表现出明显的流动性
解析：物质的聚集状态，除了气、液、固三态外，还有晶态、非晶态、液晶态等聚集状态，A错误；物质处于气态时，分子间距离大，分子运动速率快，体系处于高度无序的状态，B正确；根据物质固态时微粒间距离较小可判断固态中的原子或分子结合地较紧凑，相对运动较弱，C正确；对液态物质而言，微粒间距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的流动性，D正确。
2．等离子体在工业、农业、环保、军事、航天、能源、天体等方面有着非常重要的应用价值。下列与等离子体无关的是(　　)A．等离子体显示器B．日光灯和霓虹灯C．把水温升高到几千摄氏度D．液晶显示器解析：运用等离子体显示技术可以制造等离子体显示器，A对；日光灯和霓虹灯的灯管里，通电时可以将空气转变为等离子体，B对；将水温升高到几千摄氏度，高温时能够将水分子转变为等离子体，C对；液晶显示器是液晶的重要用途，D错。
3．1925年贝尔德在英国首次成功装配了世界上第一台电视机，短短几十年时间，电视机经历了从黑白到彩色，从手动到遥控，从平板电视机到液晶电视机的发展历程。下列关于液晶的叙述错误的是(　　)A．液晶是物质的一种聚集状态B．液晶具有流动性C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态D．液晶具有各向异性解析：液晶是介于液态和晶态之间的物质聚集状态，A对、C错；液晶既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性，B、D对。
知识点二　晶体与非晶体
1．晶体与非晶体的本质差异
2.得到晶体的三条途径(1)熔融态物质_____。(2)气态物质冷却不经液态直接_______________。(3)溶质从_____中析出。
3．晶体的特性(1)自范性：晶体能_____地呈现________外形的性质。①呈现条件之一：晶体生长的速率_____。②本质：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的__________。(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的_____性质。(3)___固定的熔点。
4．晶体与非晶体的区分方法
1．要用硫黄粉末获得硫晶体，应如何操作？提示：用研钵把硫黄粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶即可得到硫晶体。2．把硫酸铜溶液蒸干，得不到蓝色的硫酸铜晶体。为获取蓝色的硫酸铜晶体，应怎样操作？提示：把硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶，即可得到蓝色的硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)。
3．观察下列图片，说明了什么？    提示：晶体在不同方向上的导电性、导热性不同，具有各向异性；而非晶体在不同方向上的导热性相同，不具有各向异性。
关于晶体与非晶体的认识误区(1)组成相同的物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。(2)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙(多晶体)。(3)有着规则几何外形或美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。(4)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体(炭黑)也有固定的组成。
1．下列不属于晶体的特点的是(　　)A．有规则的几何外形B．有各向异性C．有固定的熔点D．是无色透明的固体解析：晶体的特点是有规则的几何外形(由晶体的自范性决定)、固定的熔点及各向异性，但不一定是无色透明的固体，如紫黑色的碘晶体、蓝色的硫酸铜晶体。
2．下列聚集状态的物质属于晶体的是(　　)A．立方体形的食盐颗粒B．长方体形的玻璃C．固体沥青D．液晶解析：NaCl属于晶体，A正确；长方体形的玻璃只是将玻璃熔化后加工而成，其内部质点不是按一定规律有序排列的，所以不是晶体，B不正确；沥青是非晶体，C不正确；液晶是与晶体、非晶体均不同的聚集状态，D不正确。
3．晶体具有各向异性。例如，蓝晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如，石墨中与层垂直的方向上的电导率是与层平行的方向上的电导率的 。晶体的各向异性主要表现在(　　)①硬度　②导热性　③导电性　④光学性质A．①③B．②④C．①②③D．①②③④解析：晶体的各向异性主要表现在物理性质方面。
1．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。(2)结构：常规的晶胞都是_____________。整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。①“无隙”：相邻晶胞之间没有任何间隙；②“并置”：所有晶胞都是_____排列的，取向_____。(3)一种晶体所有晶胞的_____及其内部的原子_____、_____及_________________________是完全相同的。
知识点三　晶胞　晶体结构的测定
2．晶胞中微粒数目的计算(1)平行六面体晶胞中微粒数目的计算①晶胞的顶角原子是 __个晶胞共用的；②晶胞棱上的原子是 __个晶胞共用的；③晶胞面上的原子是 __个晶胞共用的。如金属铜的一个晶胞(如图所示)的原子数＝8×___＋6×___＝__。   
(2)几种常见晶胞中原子数目的确定结合下图可知，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为 __、__、__、__。   
3．晶体结构的测定(1)常用仪器：X射线衍射仪。(2)测定流程    
现有甲、乙两种晶体的晶胞(如图所示，甲中有一个B处于晶胞的体心，乙中C处于晶胞的体心)。   (1)甲晶体中每个晶胞含有A、B各多少个？其化学式是什么？(2)乙晶体中每个晶胞含有A、B、C各多少个？其化学式是什么？
“均摊法”确定晶胞中粒子的个数计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用“均摊法”。即某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的 属于这个晶胞。(1)长方体(或立方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献    
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献    
1．整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。下列对这句话的理解错误的是(　　)A．相邻晶胞之间没有任何间隙B．晶体是晶胞简单、随意堆积而成C．晶胞排列时，取向相同D．“并置”指所有晶胞都是平行排列的解析：晶体并不是晶胞简单、随意堆积而成，而是晶胞平行排列而成，取向相同，且相邻晶胞之间没有任何间隙。
2．已知由X、Y、Z三种元素组成的化合物的晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是(　　)A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12
3．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为(　　)A．2∶3B．2∶1C．1∶3D．3∶2解析：每个碳原子被3个六边形共用，每个共价键被2个六边形共用，则石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为　　　 　　　＝2∶3。
1.如图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，则这块样品一定是(　　)A．金属B．半导体C．非晶体D．晶体解析：由于AB＝2CD，而AB、CD间的电阻却相等，说明样品横向(AB)与纵向(CD)的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则具有各向同性，故该样品为晶体。
2．下列关于等离子体的叙述中，错误的是(　　)A．是物质的一种聚集状态B．是一种混合物存在状态C．具有导电性D．基本构成微粒只有电子和阳离子解析：由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体，是个复杂的混合体系。
3．下列有关晶胞的叙述正确的是(　　)A．晶胞的结构就是晶体的结构B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同C．晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成解析：由晶胞的定义可知，A项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶胞所共有,不完全属于某个晶胞，C项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推知晶体的组成，D项正确。
4．如图所示是硼和镁形成的化合物的晶体结构单元，镁原子间构成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为(　　)A．MgBB．MgB2C．Mg2BD．Mg3B2解析：棱柱顶角上的每个镁原子均被六个相邻的棱柱所共有，棱柱底面上的每个镁原子均被两个相邻的棱柱所共有，故每个晶体结构单元平均拥有镁原子数为　　　　　　＝3，而B原子位于棱柱内，故每个晶体结构单元平均拥有B原子数为6，则该化合物的化学式可表示为MgB2。
5．根据下列四种晶体的晶胞示意图回答问题：      (1)根据图Ⅰ分析，晶体N的晶胞平均含有的原子数是________。
(2)根据图Ⅱ分析，干冰晶胞平均含有的CO2分子数是________。 (3)根据图Ⅲ分析，碘晶体中碘分子的排列有________种不同的取向。解析：根据碘晶胞中碘分子的排列方向可知，碘晶体中碘分子的排列有2种不同的取向。(4)根据图Ⅳ分析，晶体M的化学式是___________。解析：晶体M的晶胞中，N(A)∶N(B)＝ ∶1＝1∶1，故M的化学式为AB或BA。
[基础检测]1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是(　　)A．白磷、蓝矾B．陶瓷、塑料C．碘、橡胶D．食盐、蔗糖解析：A中二者均为晶体；B中二者均为非晶体；C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中二者均为晶体。
2．下列过程不能得到晶体的是(　　)A．降低NaCl饱和溶液的温度得到固体B．气态水直接冷却成固态水C．熔融的KNO3冷却后得到固体D．液态的塑料冷却后得到固体解析：明确得到晶体的几种途径是解答本题的关键。   
3．科学研究表明，宇宙中90%以上的物质以等离子体状态存在，其原因是大部分发光星球的内部温度和压力都很高。下列说法正确的是(　　)A．只有在宇宙发光星球上才存在等离子体B．等离子体能吸收电磁波C．有些难以发生的化学反应，在等离子体中也不能发生D．等离子体是一种自然现象，不能人工得到
解析：在我们周围，等离子体也常常存在，如日光灯和霓虹灯的灯管里存在等离子体，A项错误；等离子体因含带电微粒而能吸收电磁波，因能量很高而能使一些难以发生的化学反应迅速发生，B项正确、C项错误；等离子体可以通过人工得到，D项错误。
4．下列有关晶胞的说法正确的是(　　)A．由晶胞中的粒子数可直接确定该晶体的化学式B．若晶胞为平行六面体，则侧棱上的粒子为2个晶胞共用C．若晶胞为六棱柱，则顶角上的粒子为6个晶胞共用D．晶胞中不可能存在多个粒子解析：不能由晶胞中所含粒子数直接确定该晶体的化学式，如金属铜的晶胞中，铜原子个数为4，A项错误；平行六面体侧棱上的粒子为4个晶胞共用，B项错误；晶胞中一般都有多个粒子，D项错误。
5．水的状态除了气态、液态和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，其密度与普通液态水的密度相同。下列有关玻璃态的水的叙述正确的是(　　)A．水由液态变为玻璃态，体积缩小B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀C．玻璃态是水的一种特殊状态D．X射线通过玻璃态的水时，能产生明锐的衍射峰解析：玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，X射线通过玻璃态的水时不能产生明锐的衍射峰；因玻璃态的水的密度与普通液态水的密度相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
6．要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可采取的操作是(　　)A．配制比室温高10～20 ℃的明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明矾小晶核，室温下静置B．在沸水中配制明矾饱和溶液，然后快速冷却结晶C．室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置D．快速蒸发明矾饱和溶液至有大量晶体析出
解析：配制比室温高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶质的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体；在沸水中配制明矾的饱和溶液，然后快速冷却，或快速蒸发明矾饱和溶液至有大量晶体析出，得到的都是小颗粒明矾晶体；室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置，不会得到较大颗粒的明矾晶体。
7．如图是两种物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是(　　)A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性C．Ⅱ形成的固体有固定的熔点D．二者的X射线衍射图谱相同
解析：观察微观结构图可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排列不规则，故Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体。晶体有各向异性，具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，用X射线衍射实验检验晶体和非晶体，图谱明显不同。
8．经实验研究发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性，因这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体的化学式为(　　)A．Mg2Ni3CB．MgNi3CC．MgNi2CD．MgNiC2  
9．非晶硅光电薄膜的发电成本仅为多晶硅的三分之一，将成为今后太阳能电池的市场主流。就晶体硅与非晶硅探究如下问题。(1)如图a、b是两种硅的部分结构，请指出哪种是晶体硅，哪种是非晶硅。   a为____________；b为____________。解析：从粒子在微观空间里的排列是否具有有序性角度观察。
(2)下列有关晶体常识的说法正确的是________。A．玻璃是非晶体B．固体粉末都是非晶体C．晶体内部质点排列具有有序性，有固定的熔点和各向异性D．区别晶体和非晶体最有效的方法是进行X射线衍射实验解析：B项，许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形，但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的晶体外形，所以固体粉末也可能是晶体。
(3)关于晶体的自范性，下列叙述正确的是________。A．破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体B．缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体晶块C．圆形容器中结出的冰是圆形的，体现了晶体的自范性D．由玻璃制成规则的玻璃球，体现了晶体的自范性
解析：晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发呈现规则的几何外形的性质，这一适宜条件一般指的是晶体能够自动结晶析出的条件。A选项所述过程不可能实现；B选项中的氯化钠属于晶体，从饱和溶液中析出是形成晶体的途径之一，其发生的原因是晶体的自范性；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的，而是受容器的限制形成的；D选项中玻璃属于非晶体。
10．如图是超导化合物——钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞)的结构。请回答： (1)该化合物的化学式为____________。   
(2)在该化合物晶体中，与某个钛原子距离最近且相等的其他钛原子共有________个。解析：钛位于立方体的顶角上，则与一个钛原子距离最近的钛原子与它共棱。在横向、纵向、竖向上，与它共棱的原子都是2个，共6个。
(3)设该化合物的相对分子质量为M，密度为a g/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中钙原子与钛原子之间的最短距离为______________cm。
[素养提升]11．氢是一种重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出一种利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为(　　)A．LaNi5B．LaNiC．La14Ni24D．La7Ni12
12．元素X的某价态离子Xn＋中所有电子恰好充满K、L、M三个能层，它与N3－形成的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)A．Xn＋的核外电子数为18B．该晶体中阳离子与阴离子的个数比为3∶1C．n＝1D．晶体中每个Xn＋周围有2个等距离且最近的N3－
由n＝1、Xn＋中所有电子恰好充满K、L、M三个能层可知，Xn＋为Cu＋，其核外电子数为28，故A错误；由题图可知，晶体中与Cu＋等距离且最近的N3－有2个，故D正确。
13．国家实验室一个科研小组发现首例带结晶水的晶体在 5 K下具有超导性。据报道，该晶体中含有最简式为 CO2 的层状结构，结构如图所示(小球表示C原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的CO2层状结构的晶胞示意图不符合化学式的是(　　)   
14．北京大学和中国科学院的化学工作者合作，成功研制出碱金属与C60形成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成名称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等。在钾石墨中，钾原子把价电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析正确的是(　　)A．题干中所列举的6种钾石墨互为同素异形体B．若某钾石墨的原子分布如图一所示，则它所表示的是C24KC．若某钾石墨的原子分布如图二所示，则它所表示的是C8KD．另有一种灰色的钾石墨C32K，其中K的分布也类似于图二中的六边形，则最近两个K原子之间的距离为石墨中C—C键长的2 倍
15．(2021·新高考广东卷)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。     
(1)图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是_______________________________________________________。解析：题图b中上、下两个面的面心原子分别为Hg和Ge，晶胞结构不对称，不符合晶胞平移后重合的特性，因此不是晶胞单元。
图b中上、下两个面的面心原子在上、下平移过程中不能重合
(2)图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为________；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝________。
(3)设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为______________g·cm－3(列出算式)。