高中化学4认识生活中的材料课题2走进宝石世界教师用书鲁科版选修1

课题2走进宝石世界
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1 •通过对钻石晶体结构的认识，了解四种主要晶体类型及典型代表物。

（重点）
2 .认识不同宝石的成分、性质及保养方法。

（难点）
3 •通过对宝石的了解，学习更多关于无机元素及化合物组成、性质方面的知识。

（重难点）
1
1认知侦习质疑[扣识械理自主填充*
知识1]从钻石说起
1.原子晶体
（1）原子晶体：
相邻原子间均以较强的共价键相结合，在空间按一定规则排列的晶体。

（2）常见的原子晶体有：金刚石（C）、单质硅（Si）、单质硼（B）、金刚砂（SiC）、
石英（SiOM、碳化硼（B4C3）、氮化硼（BN）等。

2 •金刚石
（1）结构
金刚石中的每个碳原子都与它周围的四个碳原子以共价键相结合，形成牢固的正四面体纟_____________
构。

⑵性质
①物理性质：硬度大，不溶于水，熔点在3 500 C以上。

②化学性质:
金刚石的化学性质很稳定，耐酸碱腐蚀，在纯氧中加热到720 C〜800 C才能燃烧，燃烧时生成二氧化碳。

（3）主要用途
①因为金刚石坚硬耐磨，可以制成各种切割和钻探工具。

②金刚石经雕琢可制成装饰品钻石。

3 •各种各样的宝石
（1）天然宝石
①矿物单晶：如钻石、红宝石、蓝宝石等。

②生物宝石：如珍珠、琥珀、珊瑚等。

（2）人工合成宝石：如人工合成的祖母绿等。

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1 .宝石就是指钻石吗？
【提示】钻石是宝石中的一种，宝石种类很多，其成分复杂。

i.宝石的硬度——摩氏硬度
(i )含义：是一种刻划硬度，即相对硬度，只表示宝石硬度的顺序位置。

2 .宝石的颜色 (1)致色元素
① 概念：使宝石显出美丽颜色的化学元素。

② 常见的致色元素有：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜等。

(2)颜色成因的分类
① 自色：
宝石所含的主要元素所产生的颜色，如橄榄石的化学成分为铁镁硅酸盐，它所含的铁元素使其呈现绿色。

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② 他色：
宝石所含微量杂质元素所产生的颜色。

如红宝石：含铬
(Cr)元素；蓝宝石：含铁(Fe)和钛(Ti)元素。

3 •几种宝石的化学成分
金刚石是碳元素形成的单质，水晶、玛瑙的主要化学成分是 亟；红宝石和蓝宝石的主要化学成分是
AI2Q ；
孔雀石的主要化学成分是 CuCO ・ C U (0H )2;珍珠的主要化学成分为
CaCO 和有机化合物。

4 .宝石的化学性质
多数宝石矿物在常温、常压下相对稳定。

由于宝石矿物的化学组成各不相同，其化学性质也有很大差异。

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2 •珍珠饰品能否用醋酸洗涤？红宝石能否用碱液洗涤？
【提示】 珍珠的主要成分为 CaCO,与酸反应，故不能用醋酸洗涤；红宝石的主要成分为
AI 2Q ,不能用碱
液洗。

因为 CaCO+ 2CHCOOH===(CCOO 2Ca + CO f + H 2O, AI 2Q + 2NaOHF 3HO===2Na[AI(OH )4]。

1.装饰功能
2 .医药功能：珊瑚、珍珠、玛瑙、琥珀都是中药药材。

珍珠有镇惊安神，止咳化痰等功效。

3.其他功能：有些宝石具有特殊性质，成为一些工业技术必需的材料，如金刚石、红宝石、水晶等广泛应用 于钻探、研磨、激光等
领域。

知识2]
宝石的性质
(2)应用 用于宝石的鉴定。

用于划分宝石的档次和尊级
知识3]
宝石的价值
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3 .使用珍珠饰品时应注意什么?
【提示】由于珍珠的主要成分是碳酸钙和有机质，遇酸或碱发生化学变化，往往令珍珠做成的饰品失去光泽。

不能接触樟脑丸、清洁剂、酒精、咖啡，尤其是有机溶剂；夏天人体汗多，不宜戴珍珠项链。

蠢园合作探究通关
【问题导思】
①常见的晶体类型有哪些？其分类依据是什么？
②各种晶体类型性质上的差异通常表现在哪些方面？
【提示】①常见的晶体类型有离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体，其分类依据是构成微粒和粒子
间的作用力不同。

②各种晶体类型间的差异表现在硬度、熔沸点、溶解性、导电性等方面。

离子晶体、原子晶体里都不存在分子，只有分子晶体里有单个的分子。

仞下列叙述正确的是（）
A. 分子晶体中的每个分子内一定含有共价键
B. 原子晶体一定为单质
C. 离子晶体中可能含有共价键
D. 金属晶体的熔点和沸点都很高
【解析】稀有气体为单原子分子，晶体中无共价键，A错；SiO2属于原子晶体却是共价化合物，B错；在铵盐中既存在离子键又存在共价键，C正确；金属汞的熔点很低，D错。

【答案】C
「I甥错靈钟I ----------------------------------------- 1
离子晶体（离子化合物）一定含有离子键，可能含有共价键（如NaOH Ns t O、NHCI）;共价化合物中一定不
含离子键，一定含有共价键；分子晶体中一定不含离子键，不一定含化学键（如Ar）。

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1 •美国加州的物理学家在一定条件的高压容器中用激光器将液态二氧化碳加热到 1 800 K ,使二氧化碳转化
为石英具有相似结构的晶体。

估计该晶体可能具有的结构或性质是（）
A. 该晶体仍属于分子晶体
B.硬度与金刚石相近
C.熔点较低
D.硬度较小
【解析】石英是原子晶体，它的熔点高、硬度大。

从题中信息可以看出，液态二氧化碳已转化为原子晶体。

【答案】B
【问题导思】
①天然宝石可分为哪两类？人工可以制作宝石吗？
②划分宝石等级和档次的标准是什么？评价和鉴定宝石的重要因素是什么？
③钻石的耐酸碱性能很好，为什么？珍珠的成分是什么？其性质稳定吗？
【提示】①天然宝石可分为矿物单晶和生物宝石两类，目前人工已可以合成宝石，如祖母绿。

②划分宝石等级和档次的标准是硬度，评价和鉴定宝石的重要因素是颜色。

③钻石的主要成分是碳元素，性质稳定，故耐酸碱性能优良。

珍珠中含有CaCO和有机质，既怕酸腐蚀又怕
碱腐蚀，故性质不太稳定。

1.宝石的组成
金刚石（钻石）一一碳单质，刚玉一一A/O，红宝石一一AI 203（含Cr），蓝宝石一一Al2C3（含Fe、Ti），水晶、玛瑙一一Si02,孔雀石一一CuCO・ C U（OH）2，珍珠一一CaCO
2 .宝石的分类
矿物单晶;钻石、红宝石等
宝石空天卅至石［生物宝石;珍珠、琥珀等
〔人工合成宝石:祖母绿
3 .宝石的性质
（1）硬度：划分宝石等级和档次的标准之一。

几种常见物品的摩氏硬度
(2)
(3) 从化学组成角度分析，宝石耐酸、耐碱的情况。

金刚石主要成分为碳元素，故耐酸碱性能很好，以SiO2或硅酸盐为主要成分的宝石怕碱腐蚀，珍珠因含有CaCO 和有机质，既怕酸腐蚀又怕碱腐蚀。

宝石的种类繁多，其成分也各不相同，在使用不同类型的宝石时，要根据其成分作出相应的保养措施。

fd 有关宝石的下列说法中，正确的是()
A. 宝石的硬度和颜色是评价和鉴定宝石的重要因素
B. 刚玉的硬度大于金刚石的硬度
C. 红宝石和蓝宝石的主要化学成分不同
D. 在清洗水晶、玛瑙首饰时可用NaOH溶液
【解析】金刚石是自然界中最坚硬的物质，其摩氏硬度为10,可切割、刻划所有天然物质，刚玉的硬度仅
次于金刚石。

红宝石和蓝宝石主要成分都是AI2Q,二者区别是：红宝石致色元素是铬(Cr)，蓝宝石致色元素是铁
(Fe)和钛(Ti)。

水晶、玛瑙的主要成分为SiO2，在清洗时不能用强碱溶液，因为SiO2+ 2NaOH===N2SiO3 + HzQ 【答案】A
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2 .关于宝石的结构与性质，下列说法正确的是()
A. 金刚石是原子晶体，它是自然界中最硬的物质
B. 刚玉是离子晶体，其化学成分是SiO2
C. 珍珠就是比较纯净的CaCO
D. 红宝石中含有微量元素Cu,蓝宝石中含有微量元素Fe
【解析】刚玉的主要成分是AI2Q,不是SiO2；含微量元素铬的宝石呈红色，含微量元素铁和钛的宝石呈蓝
色；珍珠的主要成分是碳酸钙和有机质。

【答案】A
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层;画倒体验落实评价[课堂回饶即时达标）
1 .下列宝石中，硬度最大的是（）
A.红宝石
B.珍珠
C.水晶
D.钻石
【解析】钻石也叫金刚石、金刚钻，素有“硬度之王”之称。

【答案】D
2 .从晶体的分类来看下列物质明显和其他三种物质不同的是（）
A.干冰
B.金刚石
C.金刚砂
D.水晶
【解析】干冰是分子晶体，而金刚石、金刚砂和水晶都是原子晶体。

【答案】A
3 .下列说法中错误的是（）
A. 珍珠遇到酸或碱时会发生化学变化，因此要注意对珍珠饰品的保养
B. 红宝石含有微量的Cr元素；蓝宝石中含有微量的Fe元素和Ti元素
C. 将孔雀石燃烧可得CuO固体
D. HCl溶于水，共价键被破坏，Na2Q溶于水仅破坏了共价键
【解析】珍珠遇酸或碱会发生化学变化；红宝石中含Cr元素，蓝宝石含有微量的Fe元素和Ti元素；孔雀
△
石燃烧的主要反应为Cu（OH）2CO=====2Cu庆CO f + HO; HCl溶于水，共价键被破坏，N&Q溶于水后，不仅共价键被破坏，离子键也被破坏。

【答案】D
4 .某种宝石是一种原子晶体，下列事实能说明这种结论的是（）
①是两性氧化物②硬度大③它的熔点是2 045 C ④几乎不溶于水
A.①②③④
B.②③④
C.①③④
D.①②③
【解析】原子晶体一般硬度大，熔沸点很高，几乎不溶于水。

【答案】B
5.在钻石、水晶、翡翠、珍珠这些宝石中，主要成分为单质的是____________________ ，是氧化物的是 _________ ，是钠盐的是_________ ，主要成分里含有机质的是 _____________ 。

以上宝石中硬度最大的是____________ ，主要成分属于原子晶体
的是_________ 。

【解析】钻石的主要成分是碳的单质，水晶的主要成分是SiO2,翡翠的主要成分是珍珠的主要成分是CaCO和有机质。

钻石(金刚石)是自然界中硬度最大的物质。

金刚石和【答案】钻石水晶翡翠珍珠钻石钻石和水晶NaAl(SiO 3) 2，属于钠盐。

SiO2都属于原子晶体。