1、1第 4 节 几类其他聚集状态的物质学习目标定位 知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有晶体、非晶体、液晶、纳米材料和等离子体等其他聚集状态，知道非晶体、液晶、纳米材料和等离子体的概念及结构与性质的关系。一 非晶体、液晶1非晶体(1)晶体与非晶体的最大区别在于物质内部的微粒能否有序地规则排列。(2)非晶体的概念是内部原子或分子呈现杂乱无章的分布状态的固体。玻璃、石蜡、沥青等物质内部微粒的排列则是长程无序和短程有序。它们没有晶体结构所具有的对称性、各向异性和自范性。(3)某些非晶体的优异性能某些非晶态合金的强度和硬度高、耐腐蚀性好；非晶态硅对阳光的吸收系数比单晶硅大得多。2液晶(1)液晶的概念是
2、物质在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性，称这类物质为液态晶体，简称液晶。(2)液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质方面之所以表现出类似晶体的各向异性，是因为其内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列。(3)在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态，这就是电子手表和笔记本电脑上数字或图像得以显示的原因。归纳总结1晶体与非晶体必须是固体，二者本质的区别是物质内部的微粒能否有序地规则排列。2液晶为液态晶体，既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性。活学活用1下列有关非晶体的描述，不正确的是( )A非晶体和晶体均呈固态B非
3、晶体内部的微粒是长程无序和短程有序的C非晶体结构无对称性、各向异性和自范性D非晶体合金的硬度和强度一定比晶体合金的小答案 D解析 晶体和非晶体均呈固态，A 项正确；晶体与非晶体的最大区别在于物质内部的微粒是否有序地规则排列。晶体之所以在合适的条件下可以自发地形成规则的几何外形，是因为其内部微粒在空间按一定规律做周期性重复排列而表现出长程有序，而非晶体内部2的微粒是长程无序而短程有序的，由于非晶体内部的微粒不能按一定规律做周期性重复排列，因而非晶体结构无对称性、各向异性和自范性，故 B、C 项均正确；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
4、 510 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
5、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
6、相等的一堆离子。(2)等离子体可通过高温、紫外线、X 射线、 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31纳米材料由原子构成，只不过这些原子排列成了纳米量级(1100_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。活学活用3纳米材料是 21 世纪最有前途
7、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 1100nm 的超细粒子(1nm10 9 m)。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
8、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、阳离子答案 D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在一定温度范围内既有液体的可流动三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺由大量带电微粒和中性微粒所组成的4程有序的聚集状态 性，又具有晶体各向异性的聚集状态度的、具有特定功能的材料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
9、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答案 D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
10、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 510 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答案 D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
11、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5B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答案 A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
12、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 90D其中一种晶体中存在六元环答案 C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
13、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6D等离子体的外观为气态答案 D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
14、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答案 D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。
15、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答案 C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不一定是非晶体答案 D解析 晶
16、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。75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纳米材料答案 A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
17、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答案 A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
18、纸D所得物质一定是溶液答案 B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8D碳纤维复合材料不易导电答案 D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
19、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，不易发生化学反应答案 A解析 除高温外，通过紫外线、X 射线和 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
20、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答案 A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
21、液晶显示器答案 D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912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
22、元 进行 X 射线衍射实验1321 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。该图是马达分子的_(填“填充模型”或“球棍模型”)。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 1
23、0 9 (或十亿分之一) 胶体(2)球棍模型 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(kJmol 1 ) I1 I2 I3 I410A 932 1821 15390 21771B 738 1451 7733 10540某同学根据上述信息，推断
24、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_。A 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，C 60可用作储氢材料。已知金刚石中的 CC 键的键长为 0.154nm，C 60中 CC 键键长为 0.1400.145nm，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_。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_。继 C60后，科学家又合成了 Si60、N 60，C、Si、N 原子电负性由大到小的顺序是_。Si 60分子中每个硅
25、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 键的数目为_个。答案 (1)能量最低原理 第 2 周期A 族(2)不正确。C 60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键31 NCSi 30解析 (1)因 I3(A)I2(A)，所以 A 为A 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。根据能量最低原理，3s 能级上应该有 2 个电子。(2)C 60为分子晶体，熔点较低；金刚石为原子晶体，熔点较高。K 原子数12 6，C 60分子数8 12。12 18三原子在周期表中的位置为 ，电负性为 NCSi。由题意知 2 个 Si 原子形成一个 键，所以 键数为 30 个。
