第3章 3.1　研究固體的性質(zhì)

1、.31研究固體的性質(zhì)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體重點2.知道各向異性現(xiàn)象和各向同性現(xiàn)象.3.掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別重點4.學(xué)會用晶體的微觀構(gòu)造特點來解釋晶體外形的規(guī)那么性和物理性質(zhì)的各向異性難點固體的分類、單晶體和多晶體 1固體可分為晶體和非晶體兩類晶體有確定的熔點；非晶體沒有確定的熔點2晶體可分為單晶體和多晶體兩類1單晶體定義：假如一塊具有規(guī)那么形狀的晶體，把它碾成小顆粒后，這些小顆粒仍然保持與原來整塊晶體形狀相似的規(guī)那么外形，這樣的晶體叫做單晶體宏觀特性：a.具有規(guī)那么的幾何形狀，b.具有各向異性，c.有確定的熔點2多晶體定義：

2、假如一塊晶體，它是由許多取向不同的單晶體顆粒晶粒組成的，這樣的晶體叫做多晶體宏觀特性：a.沒有規(guī)那么的幾何形狀，b.具有各向同性，c.有確定的熔點1單晶體和多晶體都有規(guī)那么的幾何外形×2所有的晶體都具有各向異性×3可以通過有無確定的熔點來區(qū)分晶體和非晶體云母薄片和玻璃片上分別涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的反面，石蠟熔化，如圖3­1­1所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論是什么？AB圖3­1­1【提示】呈圓形，玻璃為各向同性是非晶體呈橢圓形，云母片為各向異性是單晶體1單晶體、多晶體及非晶體的區(qū)別分類宏觀外形物理性

3、質(zhì)非晶體沒有確定的形狀沒有固定熔點導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性晶體單晶體有天然規(guī)那么的形狀有確定的熔點導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性多晶體沒有確定的形狀有確定的熔點導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性2.晶體和非晶體的判斷方法1根據(jù)幾何形狀判斷：單晶體具有規(guī)那么的幾何形狀，非晶體沒有規(guī)那么的幾何形狀，但應(yīng)注意由于多晶體是由多個單晶體粘合在一起所組成的晶體，從宏觀形狀上看，它也沒有規(guī)那么的幾何形狀，所以不要誤以為多晶體是非晶體2根據(jù)固體所表現(xiàn)出來的物理性質(zhì)：單晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電等物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，而非晶體那么表現(xiàn)為各向同性，但注意多晶體也表現(xiàn)為各向同性3根據(jù)固體是否具有固定的熔點：

4、晶體具有固定的熔點，而非晶體沒有固定的熔點【說明】1假設(shè)經(jīng)過人為加工，非晶體和多晶體也可以有規(guī)那么的形狀2多晶體和非晶體都無規(guī)那么的幾何外形，在物理性質(zhì)上都具有各向同性，其主要區(qū)別在于有無固定熔點3晶體的微觀構(gòu)造1組成晶體的物質(zhì)微粒分子、原子或離子是按照一定的規(guī)律在空間中整齊的排列的；2組成晶體的物質(zhì)微粒間的互相作用很強；微粒的熱運動缺乏以抑制它們的互相作用而遠離；3微粒的熱運動表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動4對晶體各向異性的理解在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而多晶體、非晶體那么是各向同性的通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等單晶體的各向異性是

5、指晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試晶體的物理性能時測量結(jié)果不同例如單晶體在不同的方向還可以有不同的硬度、彈性、熱膨脹性質(zhì)、導(dǎo)電性能等需要注意的是，單晶體具有各向異性，并不是說每一種晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，例如云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性沿不同方向傳熱的快慢不同；方鉛礦晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性沿不同方向電阻率不同；立方體的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性沿不同方向的彈性不同；方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性沿不同方向的折射率不同1關(guān)于晶體和非晶體，以下說法正確的選項是A組成晶體的物質(zhì)微?；ハ嘧饔煤苋魾一塊均勻薄片，沿各個方向?qū)?/p>

6、它施加拉力，發(fā)現(xiàn)其強度一樣，那么此薄片一定是非晶體C一個固體球，假如沿其各條直徑方向的導(dǎo)電性不同，那么該球體一定是單晶體D一塊晶體，假設(shè)其各個方向的導(dǎo)熱性一樣，那么這塊晶體可能是單晶體E判斷晶體和非晶體可以根據(jù)有沒有確定的熔點【解析】判斷固體是否為晶體的標(biāo)準是看是否有固定的熔點，多晶體和非晶體都具有各向同性和無規(guī)那么的外形，單晶體具有各向異性和規(guī)那么的外形，單晶體的各向異性表如今一種或幾種物理性質(zhì)上，并不是各種物理性質(zhì)都具有各向異性，C、D、E正確【答案】CDE2.關(guān)于晶體和非晶體，以下說法正確的選項是 【導(dǎo)學(xué)號：35500030】A有規(guī)那么的幾何外形的固體一定是晶體B只有單晶體才有天然規(guī)那么

7、的幾何外形C晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的D晶體熔化時具有確定的熔點E可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別單晶體和多晶體【解析】單晶體有規(guī)那么的幾何外形，多晶體與非晶體都沒有規(guī)那么的幾何外形，但假如固體有規(guī)那么的幾何外形但不是天然的，而是人為加工的，那么其不一定是晶體，A錯誤、B正確；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，并非所有的物理性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，C錯誤；E正確晶體有確定的熔點，D正確【答案】BDE3在圖3­1­2甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸其上一點，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中

8、溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖丁所示，以下說法不正確的選項是甲 乙丙丁圖3­1­2A甲、乙為非晶體，丙是晶體B甲、乙為晶體，丙是非晶體C甲、丙為非晶體，乙是晶體D甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體E甲、丙有確定的熔點，乙無確定的熔點【解析】由圖甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向異性；由圖丁可知：甲、丙有固定熔點，乙無固定熔點，所以甲、丙為晶體，乙為非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故D、E正確【答案】ABC判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法1區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固

9、體是晶體還是非晶體2區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性固體性質(zhì)的微觀解釋，晶體和非晶體的互相轉(zhuǎn)化 1固體性質(zhì)的微觀解釋1單晶體在不同直線上微粒的個數(shù)不相等，說明沿不同方向微粒的排列及物質(zhì)構(gòu)造情況不同，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性2多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶粒組成的，所以小晶粒在各個不同方向的平均效果一樣，因此在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性2晶體和非晶體的互相轉(zhuǎn)化1同一種物質(zhì)在不同條件下形成不同的晶體，由于微觀構(gòu)造不同，物理性質(zhì)有很大差異2單晶體、多晶體和非晶體不是絕對的它們在一定適當(dāng)?shù)臈l件下可以互相轉(zhuǎn)化，例如把晶體硫加熱熔化溫度不超

10、過300攝氏度后再倒進冷水中，會變成柔軟的非晶體硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫1所有晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況都一樣×2晶體內(nèi)部微粒的排列毫無規(guī)那么×3有些非晶體和晶體之間在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化1從微觀構(gòu)造上看，多晶體為什么呈現(xiàn)各向同性？【提示】多晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)構(gòu)造情況根本一樣，因此物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性2石墨和金剛石都是由碳原子組成的，為什么石墨很軟，而金剛石卻很堅硬呢？【提示】金剛石中碳原子間的作用力很強，而石墨中網(wǎng)層之間的碳原子間的作用力很弱，所以金剛石很堅硬，石墨卻很松軟1對單晶體各向異性的解釋如圖3­1­3所示，

11、這是在一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同圖3­1­32對晶體具有一定熔點的解釋給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能抑制微粒間的作用力，分開平衡位置，使規(guī)那么的排列被破壞，晶體開場熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)那么的排列，溫度不發(fā)生變化3對同素異構(gòu)體的解釋這是由于它們的物質(zhì)微?？梢孕纬刹煌木w構(gòu)造，例如碳原子按不同的構(gòu)造排列可形成石墨和金剛石，二

12、者在物理性質(zhì)上有很大不同白磷和紅磷的化學(xué)成分一樣，但白磷具有立方體構(gòu)造，而紅磷具有與石墨一樣的層狀構(gòu)造4對多晶體宏觀特征的解釋多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體晶粒組成的平常見到的各種金屬材料都是多晶體把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多晶粒組成的晶粒有大有小，最小的只有105 cm，最大的也不超過103 cm.每個晶粒都是一個小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)那么的幾何形狀，因為晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)那么的幾何形狀，也不顯示各向異性它在不同方向的物理性質(zhì)是一樣的，即各向同性多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點，而非晶體沒有5對非晶體

13、特征的微觀解釋在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計的觀點來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)構(gòu)造情況根本一樣，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性【說明】物質(zhì)是晶體還是非晶體不是絕對的，有的晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體例如天然水晶是晶體，但熔化后再凝固的水晶即石英玻璃就是非晶體4晶體不同于非晶體，它具有規(guī)那么的幾何外形，在不同方向上物理性質(zhì)不同，而且具有一定的熔點，以下哪些說法可以用來解釋晶體的上述特性A組成晶體的物質(zhì)微粒，在空間按一定的規(guī)律排成整齊的行列，構(gòu)

14、成特定的空間點陣B晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是因為不同方向上微粒數(shù)目不同，微粒間距不同C晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于不同方向上的物質(zhì)微粒的性質(zhì)不同D晶體在熔化時吸收熱量，全部用來瓦解晶體的空間點陣，轉(zhuǎn)化為分子間勢能；因此，晶體在熔化過程中保持一定的溫度不變；只有空間點陣完全被瓦解，晶體完全變?yōu)橐后w后，繼續(xù)加熱，溫度才會升高E晶體在熔化時吸收的熱量，破壞空間點陣構(gòu)造，增加分子勢能，同時增加分子動能【解析】很多晶體都是由一樣的物質(zhì)微粒組成的，例如，金剛石和石墨都是由碳原子組成的，不同方向上物質(zhì)微粒完全一樣，可見其各向異性不是因為不同方向上的粒子性質(zhì)不同引起的，而是粒子的數(shù)目和粒子間距不

15、一樣造成的【答案】ABD5關(guān)于石墨和金剛石的區(qū)別，下面說法不正確的選項是 【導(dǎo)學(xué)號：35500031】A石墨和金剛石是同種物質(zhì)微粒組成的空間構(gòu)造一樣的晶體B金剛石晶體構(gòu)造嚴密，所以質(zhì)地堅硬，石墨晶體是層狀構(gòu)造，所以質(zhì)地松軟C石墨與金剛石是不同的物質(zhì)的微粒組成的不同晶體D石墨導(dǎo)電、金剛石不導(dǎo)電是由于組成它們的化學(xué)元素不同E組成它們的物質(zhì)微粒按不同的規(guī)那么排列【解析】由化學(xué)知識知道，石墨和金剛石是碳的同素異形體，其化學(xué)性質(zhì)一樣它們的分子的空間構(gòu)造不同，石墨中的碳原子排列為層狀構(gòu)造，層與層間間隔 很大，所以其質(zhì)地松軟；金剛石中的碳原子排列嚴密，互相間作用力很強，所以其質(zhì)地堅硬顯然A、C、D錯誤，B、E正確【答案】ACD6關(guān)于晶體和非晶體，不正確的說法是A它們是由不同的空間點陣構(gòu)成的B晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)那么地排列的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是無規(guī)那么的C晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運動的D在物質(zhì)內(nèi)部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，數(shù)量不等的是非晶體E晶體中，原子或分子、離子都是按