第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第1課時(shí)

物質(zhì)的聚焦?fàn)顟B(tài)

晶體與非晶體

人教版選擇性必修2榆次一中

李金虎學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道在一定條件下，物質(zhì)的聚集狀態(tài)隨構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類(lèi)、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。2．知道物質(zhì)的聚集狀態(tài)會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)，通過(guò)改變物質(zhì)的聚集狀態(tài)能獲得特殊的材料。3．能說(shuō)出晶體與非晶體的區(qū)別，了解晶體中微粒的空間排布存在周期性。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)物質(zhì)的聚集狀態(tài)會(huì)影響物質(zhì)的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。2．通過(guò)改變物質(zhì)的聚集狀態(tài)能獲得特殊的材料。培養(yǎng)學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)情境引入自然界中絕大部分物質(zhì)都存在固定、液態(tài)和氣態(tài)的三態(tài)變化

如水是一種常見(jiàn)的物質(zhì)，其狀態(tài)為固態(tài)(冰)、液態(tài)(水)和氣態(tài)(水蒸氣)，那么，這三種狀態(tài)之間是如何轉(zhuǎn)化的呢？教學(xué)過(guò)程一、物質(zhì)的聚焦?fàn)顟B(tài)

20世紀(jì)前，人們以為分子是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動(dòng)，在氣態(tài)能自由移動(dòng)，在液態(tài)則介乎二者之間。1.物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化教學(xué)過(guò)程

20世紀(jì)初，通過(guò)X射線(xiàn)衍射等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見(jiàn)的晶體中并無(wú)分子。例如，氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。氯化鈉金剛石石墨二氧化硅氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)也同樣不一定都由分子構(gòu)成。例如，等離子體、離子液體。教學(xué)過(guò)程2.等離子體(1)定義：氣態(tài)物質(zhì)在高溫或者在外加電場(chǎng)激發(fā)下，分子發(fā)生分解，產(chǎn)生電子和陽(yáng)離子等。這種由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體稱(chēng)為等離子體。(2)特點(diǎn)：等離子體是一種特殊的氣體；等離子體具有良好的導(dǎo)電性和流動(dòng)性。(3)存在：日光燈和霓虹燈的燈管里，蠟燭的火焰里，激光和雷電里。(4)應(yīng)用：制造等離子體顯示器、化學(xué)合成、核裂變等。教學(xué)過(guò)程3.離子液體離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。4.液晶

還有更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之間的塑晶態(tài)、液晶態(tài)等

(1)定義：某些物質(zhì)在熔融狀態(tài)或被溶劑溶解之后，盡管失去固態(tài)物質(zhì)的剛性，卻獲得了液體的易流動(dòng)性，并保留著部分晶態(tài)物質(zhì)分子的各向異性有序排列，形成一種兼有晶體和液體的部分性質(zhì)的中間態(tài)，這種由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在的取向有序流體稱(chēng)為液晶。教學(xué)過(guò)程

(2)形成：熱致液晶

(3)應(yīng)用：液晶已有廣泛的應(yīng)用。例如，手機(jī)、電腦和電視的液晶顯示器；合成高強(qiáng)度液晶纖維已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、坦克、防彈衣等。教學(xué)過(guò)程二、晶體與非晶體走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，你能見(jiàn)到許多固體蠟狀的白磷(P4)黃色的硫黃(S8)紫黑色的碘(I2)藍(lán)色的硫酸銅(CuSO4·5H2O)高錳酸鉀(KMnO4)白色的碳酸鈣(CaCO3)教學(xué)過(guò)程自然界中許多固體磁鐵礦Fe3O4水晶橡膠塑料教學(xué)過(guò)程思考：如何判斷固體物質(zhì)是晶體還是非晶體？晶體與非晶體有什么本質(zhì)差異呢？固體自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有（能自發(fā)呈現(xiàn)多面體形）原子在三維空間里呈周期性的有序排列非晶體沒(méi)有（不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體形）原子排列相對(duì)無(wú)序1.晶體與非晶體性質(zhì)比較教學(xué)過(guò)程

晶體的自范性的實(shí)質(zhì):晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象。相反，非晶體中粒子的排列則相對(duì)無(wú)序，因而無(wú)自范性。教學(xué)過(guò)程晶體呈現(xiàn)自范性的條件之一是晶體生長(zhǎng)的速率適當(dāng)。熔融態(tài)物質(zhì)冷卻凝固，有時(shí)得到晶體，但凝固速率過(guò)快，常常只得到肉眼看不到多面體外形的粉末或沒(méi)有規(guī)則外形的塊狀物，甚至形成的只是非晶態(tài)(玻璃態(tài))。教學(xué)過(guò)程（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。2.得到晶體一般有三條途徑：教學(xué)過(guò)程

（1）用研缽把硫黃粉末研細(xì)，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)晶后，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)探究：教學(xué)過(guò)程

（2）在一個(gè)小燒杯里加入少量碘，用一個(gè)表面皿蓋在小燒杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小燒杯放在陶土網(wǎng)上小火加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)探究：教學(xué)過(guò)程

（3）在250mL燒杯中加入半杯飽和氯化鈉溶液，用滴管滴入濃鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)探究：教學(xué)過(guò)程

許多固體粉末用肉眼看不到晶體外形，但在光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下可觀察到規(guī)則的晶體外形。這充分證明固體粉末仍是晶體，只因晶粒太小，肉眼看不到而已。教學(xué)過(guò)程晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)，這種特性叫做各向異性(如強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)等)。非晶體無(wú)各向異性，在各個(gè)方向上都是相同的所以是各向同性。

例如，在水晶柱面上滴一滴熔化的石蠟，用一根紅熱的鐵針刺中凝固的石蠟，你會(huì)發(fā)現(xiàn)石蠟在不同方向熔化的快慢不同。這是水晶導(dǎo)熱性的各向異性造成的。所以，晶體的某些物理性質(zhì)的各向異性同樣反映了晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的有序性。教學(xué)過(guò)程

考察固體的某些性質(zhì)，如熔點(diǎn)，可以間接地確定某一固體是否是晶體，因?yàn)榫w的熔點(diǎn)較固定，而非晶體則沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，熔化過(guò)程溫度會(huì)發(fā)生變化。

然而，區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是對(duì)固體進(jìn)行X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)。

水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時(shí)

形成的。玻璃態(tài)的水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度

相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述中正確的是()

A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小

B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹

C．玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)

D．玻璃態(tài)水能使X射線(xiàn)產(chǎn)生衍射

典例1．【答案】B

課堂練習(xí)典例2．【答案】C

課堂練習(xí)下列有關(guān)液晶的敘述中不正確的是() A．具有液體的流動(dòng)性、晶體的各向異性B．制造液晶顯示器C．不是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)D．液晶分子聚集在一起時(shí)，其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場(chǎng)的影響典例3．課堂練習(xí)下列關(guān)于晶體性質(zhì)的敘述中，不正確的是()A．晶體的自范性指的是在適宜條件下，晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)B．晶體的各向異性和對(duì)稱(chēng)性是矛盾的C．晶體的對(duì)稱(chēng)性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必然結(jié)果D．晶體的各向異性取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性【答案】B

課堂小結(jié)晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征原子在三維空