高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第4节几类其他聚集状态的物质学案鲁科版选修3Word文档下载推荐.docx
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非晶体材料常常表现出一些优异的性能。
例如，某些非晶态合金的强度和硬度比相应晶态合金的强度和硬度高5～10倍，故D项不正确。
2．下列有关液晶的叙述中不正确的是（ ）
A．具有液体的流动性、晶体的各向异性
B．制造液晶显示器
C．不是物质的一种聚集状态
D．液晶分子聚集在一起时，其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响
答案 C
解析 由液晶的定义可知液晶是物质的一种聚集状态，C错误；
这种在一定温度范围内存在的液体既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，这种液体称为液态晶体，简称液晶，这是液晶的定义，所以A正确；
液晶分子聚集在一起时，其分子间的相互作用很容易受温度、压力和电场的影响，这是液晶的性质，也可以用来解释为什么可以用液晶来做液
晶显示器，所以B、D都正确。
二 纳米材料和等离子体
1．纳米材料
（1）纳米材料实际上是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。
（2）纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此，纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。
（3）纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面完全不同于由微米量级或毫米量级的结构颗粒构成的材料，例如，纳米陶瓷有极高的硬度，并在低温下显示出良好的延展性，纳米金属则成为绝缘体，且各种金属纳米颗粒几乎都是黑色，据此纳米金属材料可用于制作隐形飞机上的雷达吸收材料。
2．等离子体
（1）等离子体是由大量带电微粒（离子、电子）和中性微粒（原子或分子）所组成的物质聚集体。
所谓等离子就是正、负电荷总数大致相等的一堆离子。
（2）等离子体可通过高温、紫外线、X射线、γ射线等手段使气体转变为等离子体。
（3）等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体有很好的导电性，加之有很高的温度和流动性，所以等离子体用途十分广泛，例如：
人们可以用等离子束来切割金属或代替手术刀进行外科手术。
[归纳总结]
1．纳米材料由原子构成，只不过这些原子排列成了纳米量级（1～100_nm）的原子团，组成为纳米材料的结构粒子。
纳米材料包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。
2．等离子体常被称为“超气态”，是一种电离的气体，是物质的一种奇特的聚集状态，又被称为物质的第四态或等离子态。
3．纳米材料是21世纪最有前途的新型材料之一，世界各国对这一新材料给予了极大的关注。
纳米粒子是指直径为1～100nm的超细粒子（1nm＝10－9m）。
由于表面效应和体积效应，其常有奇特的光、电、磁、热等性质，可开发为新型功能材料，有关纳米粒子的叙述不正确的是（ ）
A．因纳米粒子半径太小，故不能将其制成胶体
B．一定条件下，纳米粒子可催化水的分解
C．一定条件下，纳米TiO2陶瓷可发生任意弯曲，可塑性好
D．纳米粒子半径小，表面活性高
答案 A
解析 本题考查纳米材料的特点，题中涉及纳米材料这一新型材料，根据纳米粒子的大小，判断出其分散质粒子大小刚好处在胶体分散质大小的范围内，因此我们要结合胶体知识，并紧密联系题干中的有关知识进行分析、讨论。
4．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．基本构成微粒只有阴、阳离子
解析 等离子体的基本构成微粒既有带电的阴、阳离子，也有中性的分子或原子，是个复杂的混合体系，D选项错误。
几类其他聚集状态的物质比较
聚集状态
非晶体
液晶
纳米材料
等离子体
定义
基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的聚集状态
在一定温度范围内既有液体的可流动性，又具有晶体各向异性的聚集状态
三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料
由大量带电微粒和中性微粒所组成的物质聚集体
特征
某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶体硅对光的吸收系数大
折射率、磁化率、电导率均表现出各向异性，液晶显示的驱动电压低、功率小
粒子细化、界面原子比例高，使纳米材料在光、声、电、磁、热、力、化学反应等方面具有特性
导电性好、高温、流动性
重要应用
制作各种容器、太阳能电池
液晶显示器、电子表、计算器、数字仪表
化妆品、涂料、食品、化纤布料、隐形飞机
切割金属、代替手术刀进行外科手术、显示器
当堂检测
1．下列说法不正确的是（ ）
A．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒排列是不规则的
B．橡胶没有固定的熔点
C．非晶体的各种物理性质在各方向上都相同
D．非晶体材料的性能不如晶体材料好
解析 本题考查非晶体的结构和特性。
组成非晶体的原子或离子不是有规律排列的，这导致其物理性质、化学性质与晶体有很大差别，如没有固定的熔点、各向同性等。
但某些非晶态合金的强度和硬度比相应晶体的高5～10倍。
另外，有些非晶态合金的耐腐蚀性也强于晶态合金。
2．关于液晶，下列说法中正确的有（ ）
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的化学性质与温度变化无关
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
解析 本题考查液晶的结构和性质。
液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向的排列比较整齐，且具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误；
外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。
温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项D正确。
3．下列关于纳米材料基本构成微粒的叙述中，错误的是（ ）
A．三维空间尺寸必须都处于纳米级
B．既不是微观粒子，也不是宏观物质
C．是原子排列成的纳米数量级原子团
D．是长程无序的一种结构状态
解析 纳米材料的基本构成微粒的尺度只需至少一维处于纳米级，A项叙述错误；
纳米材料是短程有序而长程无序的一种结构状态，D项叙述正确；
纳米材料的基本构成微粒处于纳米数量级，既不是微观粒子，也不是宏观物质，B、C两项叙述正确。
4．等离子体的用途十分广泛，运用等离子体来切割金属或者进行外科手术，其利用了等离子体的特点是（ ）
A．微粒带有电荷B．高能量
C．基本构成微粒多样化D．准电中性
答案 B
解析 切割金属或者进行外科手术，是利用了等离子体高能量的特点。
5．已知BN是一种新型的无机材料，由于BN与CC属于等电子体物质（等电子体是原子个数相等，电子数也相等的物质），其结构和性质有很大的相似性。
BN有两种晶体，根据以上信息，对BN两种晶体的描述中不正确的是（ ）
A．其中一种晶体可用作耐磨材料
B．其中一种晶体可用作润滑材料
C．其中一种晶体键角为90°
D．其中一种晶体中存在六元环
解析 本题考查等电子体的概念及金刚石、石墨的结构特征。
BN与CC是等电子体，结构与性质相似，因此BN有两种晶体，一种是类似于石墨的层状结构，此种结构晶体可作润滑材料；
另一种是类似于金刚石的空间网状结构，此种结构晶体可作耐磨材料。
两种晶体中的键角一个是120°
，一个是109.5°
，均不是90°
。
类似于石墨的晶体中存在平面六元环，类
似金刚石的晶体中存在立体六元环结构，因此只有C不正确。
40分钟课时作业
[基础过关]
一、物质的聚集状态
1．下列叙述正确的是（ ）
A．食盐粉末为非晶体
B．液体与晶体混合物叫液晶
C．最大维度处于纳米尺度的材料叫纳米材料
D．等离子体的外观为气态
解析 食盐粉末仍由细小食盐晶体组成，保持食盐晶体的结构和性质特点，不是非晶体，故A项不正确；
液晶是指外观为液态，但却有晶体的特性的物质，故B项不正确；
纳米材料是指至少有一维为纳米级尺度的材料，故C项不正确；
等离子体是物质在气态的基础上进一步解离产生的气态带电微粒，故D项正确。
2．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是（ ）
A．等离子体的基本构成微粒是带电的离子和电子及不带电的分子或原子
B．非晶体基本构成微粒的排列是长程无序和短程有序的
C．液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性
D．纳米材料包括纳米颗粒与颗粒间的界面两部分，两部分都是长程有序的
解析 纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。
纳米颗粒是长程有序的晶体结构，界面则是既不长程有序也不短程有序的无序结构，因此纳米材料是宏观物体的独特性质。
3．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。
它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃水的叙述正确的是（ ）
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．玻璃态水中氢键与冰不同
D．玻璃态水是分子晶体
解析 由于玻璃态的水与普通水密度相同，水由液态变为玻璃态时，体积不变，A、B不正确。
玻璃态水中氢键与冰中不相同，冰中水分子间因氢键的形成而出现空洞造成体积膨胀，C正确。
玻璃态不属于晶体，D不正确。
二、晶体与非晶体
4．某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么它（ ）
A．一定是晶体B．一定是非晶体
C．一定是多晶体D．不一定是非晶体
解析 晶体具有各向异性，A选项错误；
固体在不同方向上的物理性质相同，该固体可能是非晶体，也可能是其他类型聚集状态的物质，如纳米材料。
综上所述，只有D选项合理。
5．下列物质的聚集状态属于晶体的是（ ）
A．立方体形的食盐颗粒B．长方体形的玻璃
C．固体沥青D．纳米材料
解析 立方体形的NaCl属于晶体，它是通过结晶过程形成的长程有序的结构，故A正确；
长方体形的玻璃只是将玻璃态物质熔化后加工而成，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；
纳米材料是与晶体、非晶体均不同的结构状态，D不正确。
三、纳米材料
6．下列关于纳米材料的叙述中，正确的是（ ）
A．包括纳米颗粒和颗粒间界面两部分
B．纳米材料属于晶体
C．纳米材料属于非晶体
D．同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有完全等同的性质
解析 组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶体、非晶体均不同的一种新的结构状态。
同一种金属元素构成的纳米材料与宏观金属晶体具有差别很大的性质，如金的常规熔点为1064℃，但2nm尺寸的金的熔点仅为327℃左右。
7．纳米材料是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。
将纳米材料分散到液体分散剂中，所得混合物可能具有的性质是（ ）
A．能全部透过半透膜
B．有丁达尔现象
C．所得液体不可以全部透过滤纸
D．所得物质一定是溶液
解析 纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料，其微粒直径范围和胶体微粒的直径大小一致，故其分散系应为胶体，应具备胶体的性质。
8．前不久我国科学家成功合成了3nm长的管状纳米管，长度居世界之首。
这种碳纤维具有强度高、刚度（抵抗变形的能力）高、密度小（只有钢的1/4）、熔点高、化学性质稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。
下列对碳纤维的说法不正确的是（ ）
A．它是制造飞机的理想材料
B．它的主要组成元素是碳元素
C．它的抗腐蚀能力强
D．碳纤维复合材料不易导电
解析 本题考查纳米材料的性能。
纳米材料有其独特的性能，我们知道：
一般飞机主要是用铝、镁合金制造的，由于碳纤维的“强度高、刚度高、密度小”，它也可以作为制造飞机的理想材料；
碳纤维复合材料其主要组成元素是碳，但由于合成的是纳米级材料，碳原子最外层有4个电子，也可以类似于石墨结构，存在着自由电子。
四、等离子体
9．下列关于等离子体的叙述正确的是（ ）
A．物质一般有固态、液态和气态三态，等离子体被认为是物质存在的第四态
B．为了使气体变成等离子体，必须使其通电
C．等离子体通过电场时所有粒子的运动方向都发生改变
D．等离子体性质稳定，不易发生化学反应
解析 除高温外，通过紫外线、X射线和γ射线等手段都能使气体转化为等离子体，故B项错。
等离子体中也存在中性微粒，通过电场时运动方向不发生改变，故C项错。
等离子体性质活泼，可发生一般条件下无法进行的化学反应，故D项错。
10．有关等离子体的说法不正确的是（ ）
A．等离子体内部全部是带电荷的微粒
B．等离子体正、负电荷大致相等
C．等离子体具有很好的导电性
D．等离子体的用途之一是可以制造等离子体显示器
解析 等离子体中有带电微粒，也有中性微粒，A错误；
等离子体总体来看正、负电荷数大致相等，呈准电中性，B正确；
等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体有很好的导电性，C正确；
如等离子电视就是运用等离子体显示技术制造的，D正确。
11．下列各项与等离子体无关的是（ ）
A．等离子电视B．日光灯和霓虹灯
C．宇宙中发光的星球D．液晶显示器
解析 本题考查等离子体的存在及用途。
我们周围有很多地方存在等离子体，如日光灯、霓虹灯的灯管里等；
在广袤无垠的宇宙中，大部分发光的星球，它们内部的温度和压力都极高，这些星球内部的物质几乎都处于等离子态；
等离子电视就是采用的等离子显示器。
故答案为D。
[能力提升]
12．固体分为________和________两大类。
晶体的自范性是指______________，
是晶体中粒子在________里呈现____________________的宏观表象。
晶体的许多物理性质常常表现为__________，晶体的熔点较________，而非晶体没有固定的________；
晶胞是描述晶体结构的________；
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是_____________。
答案 晶体 非晶体 晶体能自发地呈现多面体外形的性质 微观空间 周期性的有序排列 各向异性 固定 熔点 基本单元 进行X射线衍射实验
13．21世纪的新领域纳米技术正日益受到各国科学家的关注，2000年美国总统克林顿宣布了国家纳米倡议，并于2001年财政年度增加科技支出的26亿美元，其中5亿给纳米技术。
请据图完成下列问题。
（1）纳米是________单位，1纳米等于________米。
纳米科学与技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质与应用。
它与______分散系的粒子大小一样。
（2）世界上最小的马达，只有千万分之一个蚊子那么大，如图，这种分子马达将来可用于消除体内垃圾。
①该图是马达分子的________（填“填充模型”或“球棍模型”）。
②该分子中含有的组成环的原子是________元素的原子，分子中共有________个该原子。
答案
（1）长度 10－9（或十亿分之一） 胶体
（2）①球棍模型 ②碳 30
解析 本题主要考查对纳米及晶体结构的理解。
根据题给信息，分子马达可用于消除体内垃圾，应是含碳物质，再根据图中“
”原子的结构特点，进一步确定组成环的原子是碳原子。
[拓展探究]
14．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。
已知A和B为短周期同主族元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
电离能（kJ·
mol－1）
I1
I2
I3
I4
A
932
1821
15390
21771
B
738
1451
7733
10540
①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了________。
②A在元素周期表中的位置为________。
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C—C键的键长为0.154nm，C60中C—C键键长为0.140～0.145nm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确并阐述理由_________________
________________________________________________________________________。
②
科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。
该物质的K原子和C60分子的个数比为________。
③继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是________。
Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为______个。
答案
（1）①能量最低原理 ②第2周期ⅡA族
（2）①不正确。
C60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键
②3∶1 ③N＞C＞Si 30
解析
（1）因I3（A）≫I2（A），所以A为ⅡA族元素，又因A、B为同主族短周期元素且I1（A）＞I1（B），所以A为Be、B为Mg。
①根据能量最低原理，3s能级上应该有2个电子。
（2）①C60为分子晶体，熔点较低；
金刚石为原子晶体，熔点较高。
②K原子数＝12×
＝6，C60分子数＝8×
＋1＝2。
③三原子在周期表中的位置为
，电负性为N＞C＞Si。
由题意知2个Si原子形成一个π键，所以π键数为30个。
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