新人教版选择性必修2第3章第1节物质的聚集状态与晶体的常识学案Word格式.docx
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离子液体是熔点不高的仅由阴、阳离子组成的液体物质,二者均可以导电,C项错误。
同种物质的粒子,在气态时能自由移动,在固态时只能在固定的位置上振动,在液态时介于二者之间,D项正确。
]
二、晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
自范性
微观结构
晶体
有
原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体
没有
原子排列相对无序
2.晶体的特点
(1)自范性:
①定义:
晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②形成条件:
晶体生长的速率适当。
③本质原因:
晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
(2)各向异性:
许多物理性质常常会表现出各向异性。
(3)晶体有固定的熔点。
(4)外形和内部质点排列的高度有序性。
3.获得晶体的途径
(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
具有规那么几何外形的固体,一定是晶体吗?
提示:
不一定。
晶体规那么的几何外形是自发形成的。
在人力作用下形成的有规那么几何外形的固体不是晶体,如玻璃、塑料等相关制品。
以下物质中,属于晶体的是________(填序号)。
A.橡胶 B.玻璃 C.食盐 D.水晶 E.塑料 F.胆矾 G.陶瓷
[解析] 固体有晶体和非晶体之分。
晶体是内部粒子(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质,食盐、冰、水晶、大局部矿石等都是晶体;
非晶体是内部粒子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质,如玻璃、橡胶等都是非晶体。
[答案] CDF
三、晶胞
1.概念:
晶胞是描述晶体结构的根本单元。
2.结构:
常规的晶胞都是平行六面体,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〞:
所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
3.晶胞中粒子数目的计算
(1)平行六面体(立方体形)晶胞中粒子数目的计算。
①晶胞的顶角原子是8个晶胞共用;
②晶胞棱上的原子是4个晶胞共用;
③晶胞面上的原子是2个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如下图)均摊到的原子数为8×
+6×
=4。
(2)几种晶胞中原子数目确实定。
结合图示,钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为2、2、8、8。
钠、锌、碘、金刚石晶胞图
晶胞是否全是平行六面体?
由晶胞构成的晶体,其化学式是否表示一个分子中原子的数目?
不一定,如有的晶胞呈六棱柱形。
由晶胞构成的晶体,其化学式不表示一个分子中原子的数目,只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
(正确的打“√〞,错误的打“×
〞)
(1)晶胞是晶体的最小重复单元。
(√)
(2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。
(×
)
(3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。
(4)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。
X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如下图,那么以下表示该化合物的化学式正确的选项是( )
A.ZXY3 B.ZX2Y6 C.ZX4Y8 D.ZX8Y12
A [该晶胞中,X原子均位于平行六面体的顶角,故含X的个数为8×
=1;
Y原子均位于平行六面体的棱上,故含Y的个数为12×
=3;
Z原子位于平行六面体内部,故含Z的个数为1,那么该化合物的化学式为ZXY3,A项正确。
四、晶体结构的测定
1.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。
在X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
2.由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。
晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。
我国现已能够拉制出直径为300毫米、重量达81千克的大直径单晶硅,晶体硅大量用于电子产业。
以下对晶体硅的表达正确的选项是( )
A.形成晶体硅时速率越快越好
B.晶体硅没有固定的熔点
C.可用X射线衍射实验来区别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,而与各向异性无关
C [形成晶体的适宜条件之一是适当的生长速率,生长速率过快,粒子难以形成周期性的有序排列,A项错误;
晶体均具有固定的熔点,B项错误;
区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验,晶体能产生衍射,非晶体只能产生散射,C项正确;
晶体硅的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系,D项错误。
探究晶体与非晶体的差异
材料1 西汉时期有位名叫韩婴的诗人,他写了一本?
韩诗外传?
,该书中明确指出,“凡草木花多五出,雪花独六出〞。
材料2 ?
本草纲目?
中提到:
“光明盐……大者如升,皆正方光彻。
〞这说明在当时的生产条件下,盐均为方形。
[问题1] 材料1中“雪花独六出〞是什么意思?
雪花和冰都是由水分子凝聚成的,二者中,水分子间的作用力类型是否相同?
“雪花独六出〞是指大气中的水蒸气凝结成的雪花,在自然条件下是六瓣的;
雪花和冰中水分子间的作用力类型相同。
[问题2] 材料2中自然形成的固体盐为方形,如果我们将盐溶液快速加热,能否得到“方形〞盐?
不能。
晶体呈现自范性需满足一定条件,条件之一是晶体生长的速率适当。
将盐溶液快速加热常得到看不到多面体外形的粉末或无规那么外形的块状物。
[问题3] 在一定温度下,将不规那么的NaCl固体,放入饱和NaCl溶液中,经过一段时间,会发生什么变化?
为什么?
NaCl固体会变为规那么的立方体。
因为溶解和结晶是可逆过程,根据晶体的自范性可知,在溶解和结晶的过程中,离子会自发地规那么排列,形成规那么的立方体。
1.晶体与非晶体的比拟
微观结构特征
粒子周期性有序排列
粒子排列相对无序
性质特征
无
熔点
固定
不固定
各向异性
鉴别
方法
间接方法
看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性
科学方法
对固体进行X-射线衍射实验
举例
NaCl、I2、SiO2、Na晶体等
玻璃、橡胶等
2.晶体呈现自范性的条件
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
熔融态物质冷却凝固,有时得到晶体,但凝固速率过快时,常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规那么外形的块状物。
如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,而水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。
晶体的其他根本性质
(1)均一性:
晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各局部都是相同的。
(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的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。
1.以下关于晶体和非晶体的本质区别的表达正确的选项是( )
A.是否为具有规那么几何外形的固体
B.是否具有各向异性
C.是否具有美观对称的外形
D.内部微粒在三维空间里是否按一定规律呈周期性有序排列
D [具有规那么几何外形或美观对称的固体不一定都是晶体,如玻璃制品,A、C项错误;
具有各向异性的固体一定是晶体,但是否具有各向异性不是晶体和非晶体的本质区别,B项错误;
晶体与非晶体的本质区别在于其内部粒子在三维空间里是否按一定规律呈周期性有序排列,D项正确。
2.以下关于晶体的说法正确的选项是( )
A.将饱和硫酸铜溶液降温,析出的固体不是晶体
B.假宝石往往是玻璃仿造的,可以用划痕的方法鉴别宝石和玻璃制品
C.石蜡和玻璃都是非晶体,但它们都有固定的熔点
D.蓝宝石在不同方向上的硬度一定相同
B [选项A,将饱和CuSO4溶液降温可析出胆矾,胆矾属于晶体。
选项B,宝石的硬度较大,玻璃制品的硬度较小,可以根据有无划痕来鉴别。
选项C,非晶体没有固定熔点。
选项D,晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有些差异。
关于晶体与非晶体的认识误区
(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)有着规那么几何外形或者美观、对称外形的固体,不一定是晶体。
例如,玻璃制品可以塑造出规那么的几何外形,也可以具有美观对称的外观。
(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。
(4)晶体不一定都有规那么的几何外形,如玛瑙。
晶胞的计算
人们最初对晶体的认识完全是理性思考的结果。
法国的结晶学家阿羽衣依据晶体具有沿一定晶面碎裂的性质,对晶体的微观结构做了合理而大胆的设想,于1784年提出晶体是由具有多面体形状的晶胞平行而无间隙地堆积而成的。
阿羽衣的思想被法国物理学家布拉维开展为空间点阵学说,即构成晶体的粒子按一定规那么排列为空间点阵结构。
俄国的费多罗夫、德国的熊富利斯和英国的巴洛三位科学家分别于1890年、1891年和1894年以晶体结构周期性重复单位为根底,推导出描述晶体空间排列的对称性理论——230种空间群。
这些思考完全是在不能测定晶体内部结构的情况下产生的,科学和技术的开展后来完全证实了上述理性思考的正确性。
[问题1] 晶体的“空间点阵结构〞中,构成晶体的相邻微粒间是否相切?
是。
构成晶体的微粒是“无隙并置〞的,故这些相邻微粒间相切。
[问题2] 如何理解晶体结构中“周期性重复单位〞?
“周期性重复单位〞是指晶体中最小的结构单元可以无限重复(答案合理即可)。
[问题3] 晶体的化学式表达的意义是什么?
晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
1.均摊法确定晶胞中粒子的个数
均摊法:
假设某个粒子为n个晶胞所共有,那么该粒子的属于这个晶胞。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算:
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算:
(3)均摊法在计算其他结构晶胞中微粒数的应用
其他结构晶胞中微粒数目的计算同样可以用均摊法,其关键是根据立体结构特点分析某处微粒被几个晶胞共用。
如:
某晶体的晶胞结构如下图
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