魯科版選修三 第3章 第4節(jié)幾類其他聚集狀態(tài)的物質(zhì) 學(xué)案.docx

第4節(jié)幾類其他聚集狀態(tài)的物質(zhì)學(xué)習(xí)目標定位知道物質(zhì)除有三種基本的聚集狀態(tài)外，還有晶體、非晶體、液晶、納米材料和等離子體等其他聚集狀態(tài)，知道非晶體、液晶、納米材料和等離子體的概念及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。一非晶體、液晶1非晶體(1)晶體與非晶體的最大區(qū)別在于物質(zhì)內(nèi)部的微粒能否有序地規(guī)則排列。(2)非晶體的概念是內(nèi)部原子或分子呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài)的固體。玻璃、石蠟、瀝青等物質(zhì)內(nèi)部微粒的排列則是長程無序和短程有序。它們沒有晶體結(jié)構(gòu)所具有的對稱性、各向異性和自范性。(3)某些非晶體的優(yōu)異性能某些非晶態(tài)合金的強度和硬度高、耐腐蝕性好；非晶態(tài)硅對陽光的吸收系數(shù)比單晶硅大得多。2液晶(1)液晶的概念是物質(zhì)在一定的溫度范圍內(nèi)既具有液體的可流動性，又具有晶體的各向異性，稱這類物質(zhì)為液態(tài)晶體，簡稱液晶。(2)液晶在折射率、磁化率、電導(dǎo)率等宏觀性質(zhì)方面之所以表現(xiàn)出類似晶體的各向異性，是因為其內(nèi)部分子的排列沿分子長軸方向呈現(xiàn)出有序的排列。(3)在施加電壓時，液晶分子能夠沿電場方向排列，而在移去電場之后，液晶分子又恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這就是電子手表和筆記本電腦上數(shù)字或圖像得以顯示的原因。歸納總結(jié)1晶體與非晶體必須是固體，二者本質(zhì)的區(qū)別是物質(zhì)內(nèi)部的微粒能否有序地規(guī)則排列。2液晶為液態(tài)晶體，既具有液體的可流動性，又具有晶體的各向異性。活學(xué)活用1下列有關(guān)非晶體的描述，不正確的是()a非晶體和晶體均呈固態(tài)b非晶體內(nèi)部的微粒是長程無序和短程有序的c非晶體結(jié)構(gòu)無對稱性、各向異性和自范性d非晶體合金的硬度和強度一定比晶體合金的小答案d解析晶體和非晶體均呈固態(tài)，a項正確；晶體與非晶體的最大區(qū)別在于物質(zhì)內(nèi)部的微粒是否有序地規(guī)則排列。晶體之所以在合適的條件下可以自發(fā)地形成規(guī)則的幾何外形，是因為其內(nèi)部微粒在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列而表現(xiàn)出長程有序，而非晶體內(nèi)部的微粒是長程無序而短程有序的，由于非晶體內(nèi)部的微粒不能按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列，因而非晶體結(jié)構(gòu)無對稱性、各向異性和自范性，故b、c項均正確；非晶體材料常常表現(xiàn)出一些優(yōu)異的性能。例如，某些非晶態(tài)合金的強度和硬度比相應(yīng)晶態(tài)合金的強度和硬度高510倍，故d項不正確。2下列有關(guān)液晶的敘述中不正確的是()a具有液體的流動性、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，其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響答案c解析由液晶的定義可知液晶是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)，c錯誤；這種在一定溫度范圍內(nèi)存在的液體既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，這種液體稱為液態(tài)晶體，簡稱液晶，這是液晶的定義，所以a正確；液晶分子聚集在一起時，其分子間的相互作用很容易受溫度、壓力和電場的影響，這是液晶的性質(zhì)，也可以用來解釋為什么可以用液晶來做液晶顯示器，所以b、d都正確。二納米材料和等離子體1納米材料(1)納米材料實際上是指三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料。(2)納米顆粒內(nèi)部具有晶狀結(jié)構(gòu)，界面則為無序結(jié)構(gòu)，因此，納米材料具有既不同于微觀粒子又不同于宏觀物體的獨特性質(zhì)。(3)納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學(xué)反應(yīng)等方面完全不同于由微米量級或毫米量級的結(jié)構(gòu)顆粒構(gòu)成的材料，例如，納米陶瓷有極高的硬度，并在低溫下顯示出良好的延展性，納米金屬則成為絕緣體，且各種金屬納米顆粒幾乎都是黑色，據(jù)此納米金屬材料可用于制作隱形飛機上的雷達吸收材料。2等離子體(1)等離子體是由大量帶電微粒(離子、電子)和中性微粒(原子或分子)所組成的物質(zhì)聚集體。所謂等離子就是正、負電荷總數(shù)大致相等的一堆離子。(2)等離子體可通過高溫、紫外線、x射線、射線等手段使氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。(3)等離子體中的微粒帶有電荷且能自由運動，使等離子體有很好的導(dǎo)電性，加之有很高的溫度和流動性，所以等離子體用途十分廣泛，例如：人們可以用等離子束來切割金屬或代替手術(shù)刀進行外科手術(shù)。 歸納總結(jié)1納米材料由原子構(gòu)成，只不過這些原子排列成了納米量級(1100_nm)的原子團，組成為納米材料的結(jié)構(gòu)粒子。納米材料包括金屬、非金屬、有機、無機和生物等多種粉末材料。2等離子體常被稱為“超氣態(tài)”，是一種電離的氣體，是物質(zhì)的一種奇特的聚集狀態(tài)，又被稱為物質(zhì)的第四態(tài)或等離子態(tài)?；顚W(xué)活用3納米材料是21世紀最有前途的新型材料之一，世界各國對這一新材料給予了極大的關(guān)注。納米粒子是指直徑為1100nm的超細粒子(1nm109m)。由于表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，其常有奇特的光、電、磁、熱等性質(zhì)，可開發(fā)為新型功能材料，有關(guān)納米粒子的敘述不正確的是()a因納米粒子半徑太小，故不能將其制成膠體b一定條件下，納米粒子可催化水的分解c一定條件下，納米tio2陶瓷可發(fā)生任意彎曲，可塑性好d納米粒子半徑小，表面活性高答案a解析本題考查納米材料的特點，題中涉及納米材料這一新型材料，根據(jù)納米粒子的大小，判斷出其分散質(zhì)粒子大小剛好處在膠體分散質(zhì)大小的范圍內(nèi)，因此我們要結(jié)合膠體知識，并緊密聯(lián)系題干中的有關(guān)知識進行分析、討論。4下列關(guān)于等離子體的敘述中，錯誤的是()a是物質(zhì)的一種聚集狀態(tài)b是一種混合物存在狀態(tài)c具有導(dǎo)電性d基本構(gòu)成微粒只有陰、陽離子答案d解析等離子體的基本構(gòu)成微粒既有帶電的陰、陽離子，也有中性的分子或原子，是個復(fù)雜的混合體系，d選項錯誤。幾類其他聚集狀態(tài)的物質(zhì)比較聚集狀態(tài)非晶體液晶納米材料等離子體定義基本構(gòu)成微粒的排列是長程無序和短程有序的聚集狀態(tài)在一定溫度范圍內(nèi)既有液體的可流動性，又具有晶體各向異性的聚集狀態(tài)三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料由大量帶電微粒和中性微粒所組成的物質(zhì)聚集體特征某些非晶體合金強度和硬度高、耐腐蝕性強，非晶體硅對光的吸收系數(shù)大折射率、磁化率、電導(dǎo)率均表現(xiàn)出各向異性，液晶顯示的驅(qū)動電壓低、功率小粒子細化、界面原子比例高，使納米材料在光、聲、電、磁、熱、力、化學(xué)反應(yīng)等方面具有特性導(dǎo)電性好、高溫、流動性重要應(yīng)用制作各種容器、太陽能電池液晶顯示器、電子表、計算器、數(shù)字儀表化妝品、涂料、食品、化纖布料、隱形飛機切割金屬、代替手術(shù)刀進行外科手術(shù)、顯示器當堂檢測1下列說法不正確的是()a晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)則地排列的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是不規(guī)則的b橡膠沒有固定的熔點c非晶體的各種物理性質(zhì)在各方向上都相同d非晶體材料的性能不如晶體材料好答案d解析本題考查非晶體的結(jié)構(gòu)和特性。組成非晶體的原子或離子不是有規(guī)律排列的，這導(dǎo)致其物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)與晶體有很大差別，如沒有固定的熔點、各向同性等。但某些非晶態(tài)合金的強度和硬度比相應(yīng)晶體的高510倍。另外，有些非晶態(tài)合金的耐腐蝕性也強于晶態(tài)合金。2關(guān)于液晶，下列說法中正確的有()a液晶是一種晶體b液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性c液晶的化學(xué)性質(zhì)與溫度變化無關(guān)d液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化答案d解析本題考查液晶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于晶體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向的排列比較整齊，且具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的，選項a、b錯誤；外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)。溫度、壓力、外加電壓等因素變化時，都會改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，選項d正確。3下列關(guān)于納米材料基本構(gòu)成微粒的敘述中，錯誤的是()a三維空間尺寸必須都處于納米級b既不是微觀粒子，也不是宏觀物質(zhì)c是原子排列成的納米數(shù)量級原子團d是長程無序的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)答案a解析納米材料的基本構(gòu)成微粒的尺度只需至少一維處于納米級，a項敘述錯誤；納米材料是短程有序而長程無序的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，d項敘述正確；納米材料的基本構(gòu)成微粒處于納米數(shù)量級，既不是微觀粒子，也不是宏觀物質(zhì)，b、c兩項敘述正確。4等離子體的用途十分廣泛，運用等離子體來切割金屬或者進行外科手術(shù)，其利用了等離子體的特點是()a微粒帶有電荷b高能量c基本構(gòu)成微粒多樣化d準電中性答案b解析切割金屬或者進行外科手術(shù)，是利用了等離子體高能量的特點。5已知bn是一種新型的無機材料，由于bn與cc屬于等電子體物質(zhì)(等電子體是原子個數(shù)相等，電子數(shù)也相等的物質(zhì))，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的相似性。bn有兩種晶體，根據(jù)以上信息，對bn兩種晶體的描述中不正確的是()a其中一種晶體可用作耐磨材料b其中一種晶體可用作潤滑材料c其中一種晶體鍵角為90d其中一種晶體中存在六元環(huán)答案c解析本題考查等電子體的概念及金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)特征。bn與cc是等電子體，結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相似，因此bn有兩種晶體，一種是類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)晶體可作潤滑材料；另一種是類似于金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)晶體可作耐磨材料。兩種晶體中的鍵角一個是120，一個是109.5，均不是90。類似于石墨的晶體中存在平面六元環(huán)，類似金剛石的晶體中存在立體六元環(huán)結(jié)構(gòu)，因此只有c不正確。40分鐘課時作業(yè)基礎(chǔ)過關(guān)一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)1下列敘述正確的是()a食鹽粉末為非晶體b液體與晶體混合物叫液晶c最大維度處于納米尺度的材料叫納米材料d等離子體的外觀為氣態(tài)答案d解析食鹽粉末仍由細小食鹽晶體組成，保持食鹽晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點，不是非晶體，故a項不正確；液晶是指外觀為液態(tài)，但卻有晶體的特性的物質(zhì)，故b項不正確；納米材料是指至少有一維為納米級尺度的材料，故c項不正確；等離子體是物質(zhì)在氣態(tài)的基礎(chǔ)上進一步解離產(chǎn)生的氣態(tài)帶電微粒，故d項正確。2下列關(guān)于物質(zhì)特殊聚集狀態(tài)結(jié)構(gòu)的敘述中，錯誤的是()a等離子體的基本構(gòu)成微粒是帶電的離子和電子及不帶電的分子或原子b非晶體基本構(gòu)成微粒的排列是長程無序和短程有序的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，兩部分都是長程有序的答案d解析納米材料由直徑為幾個或幾十個納米的顆粒和顆粒間的界面兩部分組成。納米顆粒是長程有序的晶體結(jié)構(gòu)，界面則是既不長程有序也不短程有序的無序結(jié)構(gòu)，因此納米材料是宏觀物體的獨特性質(zhì)。3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時形成的，玻璃態(tài)的水無固定形狀，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)玻璃水的敘述正確的是()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)水中氫鍵與冰不同d玻璃態(tài)水是分子晶體答案c解析由于玻璃態(tài)的水與普通水密度相同，水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時，體積不變，a、b不正確。玻璃態(tài)水中氫鍵與冰中不相同，冰中水分子間因氫鍵的形成而出現(xiàn)空洞造成體積膨脹，c正確。玻璃態(tài)不屬于晶體，d不正確。二、晶體與非晶體4某個固體在不同方向上的物理性質(zhì)是相同的，那么它()a一定是晶體b一定是非晶體c一定是多晶體d不一定是非晶體答案d解析晶體具有各向異性，a選項錯誤；固體在不同方向上的物理性質(zhì)相同，該固體可能是非晶體，也可能是其他類型聚集狀態(tài)的物質(zhì)，如納米材料。綜上所述，只有d選項合理。5下列物質(zhì)的聚集狀態(tài)屬于晶體的是()a立方體形的食鹽顆粒b長方體形的玻璃c固體瀝青d納米材料答案a解析立方體形的nacl屬于晶體，它是通過結(jié)晶過程形成的長程有序的結(jié)構(gòu)，故a正確；長方體形的玻璃只是將玻璃態(tài)物質(zhì)熔化后加工而成，其內(nèi)部質(zhì)點不是按一定規(guī)律有序排列的，所以不是晶體，b不正確；瀝青是非晶體，c不正確；納米材料是與晶體、非晶體均不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，d不正確。三、納米材料6下列關(guān)于納米材料的敘述中，正確的是()a包括納米顆粒和顆粒間界面兩部分b納米材料屬于晶體c納米材料屬于非晶體d同一種金屬元素構(gòu)成的納米材料與宏觀金屬晶體具有完全等同的性質(zhì)答案a解析組成納米材料的晶狀顆粒內(nèi)部的有序原子與晶粒界面的無序原子各約占原子總數(shù)的50%，從而形成與晶體、非晶體均不同的一種新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。同一種金屬元素構(gòu)成的納米材料與宏觀金屬晶體具有差別很大的性質(zhì)，如金的常規(guī)熔點為1064，但2nm尺寸的金的熔點僅為327左右。7納米材料是當今材料科學(xué)研究的前沿，其研究成果廣泛應(yīng)用于催化及軍事科學(xué)中。將納米材料分散到液體分散劑中，所得混合物可能具有的性質(zhì)是()a能全部透過半透膜b有丁達爾現(xiàn)象c所得液體不可以全部透過濾紙d所得物質(zhì)一定是溶液答案b解析納米材料是指三維空間尺寸至少有一維處于納米尺度的、具有特定功能的材料，其微粒直徑范圍和膠體微粒的直徑大小一致，故其分散系應(yīng)為膠體，應(yīng)具備膠體的性質(zhì)。8前不久我國科學(xué)家成功合成了3nm長的管狀納米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強度高、剛度(抵抗變形的能力)高、密度小(只有鋼的1/4)、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性好的特點，因而被稱為“超級纖維”。下列對碳纖維的說法不正確的是()a它是制造飛機的理想材料b它的主要組成元素是碳元素c它的抗腐蝕能力強d碳纖維復(fù)合材料不易導(dǎo)電答案d解析本題考查納米材料的性能。納米材料有其獨特的性能，我們知道：一般飛機主要是用鋁、鎂合金制造的，由于碳纖維的“強度高、剛度高、密度小”，它也可以作為制造飛機的理想材料；碳纖維復(fù)合材料其主要組成元素是碳，但由于合成的是納米級材料，碳原子最外層有4個電子，也可以類似于石墨結(jié)構(gòu)，存在著自由電子。四、等離子體9下列關(guān)于等離子體的敘述正確的是()a物質(zhì)一般有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三態(tài)，等離子體被認為是物質(zhì)存在的第四態(tài)b為了使氣體變成等離子體，必須使其通電c等離子體通過電場時所有粒子的運動方向都發(fā)生改變d等離子體性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)答案a解析除高溫外，通過紫外線、x射線和射線等手段都能使氣體轉(zhuǎn)化為等離子體，故b項錯。等離子體中也存在中性微粒，通過電場時運動方向不發(fā)生改變，故c項錯。等離子體性質(zhì)活潑，可發(fā)生一般條件下無法進行的化學(xué)反應(yīng)，故d項錯。10有關(guān)等離子體的說法不正確的是()a等離子體內(nèi)部全部是帶電荷的微粒b等離子體正、負電荷大致相等c等離子體具有很好的導(dǎo)電性d等離子體的用途之一是可以制造等離子體顯示器答案a解析等離子體中有帶電微粒，也有中性微粒，a錯誤；等離子體總體來看正、負電荷數(shù)大致相等，呈準電中性，b正確；等離子體中的微粒帶有電荷且能自由運動，使等離子體有很好的導(dǎo)電性，c正確；如等離子電視就是運用等離子體顯示技術(shù)制造的，d正確。11下列各項與等離子體無關(guān)的是()a等離子電視b日光燈和霓虹燈c宇宙中發(fā)光的星球d液晶顯示器答案d解析本題考查等離子體的存在及用途。我們周圍有很多地方存在等離子體，如日光燈、霓虹燈的燈管里等；在廣袤無垠的宇宙中，大部分發(fā)光的星球，它們內(nèi)部的溫度和壓力都極高，這些星球內(nèi)部的物質(zhì)幾乎都處于等離子態(tài)；等離子電視就是采用的等離子顯示器。故答案為d。能力提升12固體分為_和_兩大類。晶體的自范性是指_，是晶體中粒子在_里呈現(xiàn)_的宏觀表象。晶體的許多物理性質(zhì)常常表現(xiàn)為_，晶體的熔點較_，而非晶體沒有固定的_；晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的_；區(qū)分晶體和非晶體最可靠的科學(xué)方法是_。答案晶體非晶體晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)微觀空間周期性的有序排列各向異性固定熔點基本單元進行x射線衍射實驗1321世紀的新領(lǐng)域納米技術(shù)正日益受到各國科學(xué)家的關(guān)注，2000年美國總統(tǒng)克林頓宣布了國家納米倡議，并于2001年財政年度增加科技支出的26億美元，其中5億給納米技術(shù)。請據(jù)圖完成下列問題。(1)納米是_單位，1納米等于_米。納米科學(xué)與技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)與應(yīng)用。它與_分散系的粒子大小一樣。(2)世界上最小的馬達，只有千萬分之一個蚊子那么大，如圖，這種分子馬達將來可用于消除體內(nèi)垃圾。該圖是馬達分子的_(填“填充模型”或“球棍模型”)。該分子中含有的組成環(huán)的原子是_元素的原子，分子中共有_個該原子。答案(1)長度109(或十億分之一)膠體(2)球棍模型碳30解析本題主要考查對納米及晶體結(jié)構(gòu)的理解。根據(jù)題給信息，分子馬達可用于消除體內(nèi)垃圾，應(yīng)是含碳物質(zhì)，再根據(jù)圖中“”原子的結(jié)構(gòu)特點，進一步確定組成環(huán)的原子是碳原子。拓展探究14納米技術(shù)制