第1節(jié)　固體類型及微觀結(jié)構(gòu)

第2章|固體與液體第1節(jié)固體類型及微觀結(jié)構(gòu)核心素養(yǎng)點(diǎn)擊

物理觀念1.知道固體分為晶體和非晶體兩大類，知道它們物理性質(zhì)的區(qū)別。2.知道晶體可分為單晶體和多晶體，知道它們物理性質(zhì)的異同。3.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)思維用晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來解釋單晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性?？茖W(xué)探究實(shí)驗(yàn)探究單晶體和多晶體導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的區(qū)別。1．填一填內(nèi)容分類宏觀外形物理性質(zhì)晶體單晶體

規(guī)則的幾何形狀(1)

固定的熔點(diǎn)(2)在各個(gè)方向上部分物理性質(zhì)表現(xiàn)為________多晶體

規(guī)則的幾何形狀(1)

固定的熔點(diǎn)(2)在各個(gè)方向上物理性質(zhì)表現(xiàn)為_________非晶體

確定的幾何形狀(1)

固定的熔點(diǎn)(2)在各個(gè)方向上物理性質(zhì)表現(xiàn)為_________有有各向異性沒有有各向異性沒有各向異性沒有2.判一判(1)具有規(guī)則的幾何形狀的物體不一定是晶體。

(

)(2)固體都具有各向異性的性質(zhì)。

(

)(3)單晶體的各種物理性質(zhì)均表現(xiàn)為各向異性。

(

)√××3．選一選如果某個(gè)固體顯示出各向同性，那么下述結(jié)論中正確的是

(

)A．它一定是單晶體 B．它一定是多晶體C．它一定是非晶體

D．它不一定是非晶體解析：晶體中的單晶體顯示出各向異性，故A錯(cuò)誤；多晶體與非晶體都表現(xiàn)出各向同性，故B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：D

1．填一填(1)規(guī)則性：

的原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列，具有空間上的周期性。(2)變化或轉(zhuǎn)化：在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒排列形式

，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石。有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如非晶態(tài)的玻璃經(jīng)反復(fù)加熱冷卻變?yōu)槎嗑w，金屬晶體經(jīng)急冷處理制得非晶態(tài)金屬玻璃。單晶體不同2．判一判(1)單晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況是相同的。

(

)(2)同種物質(zhì)的微粒只能形成一種結(jié)構(gòu)的晶體。

(

)(3)晶體在熔化過程中，規(guī)則排列的分子之間的距離要增加。

(

)3．想一想金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的晶體，為什么它們的物理性質(zhì)有很大差異？提示：因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌！痢痢虄山M固體：A.玻璃、蜂蠟、硬塑料。B.鹽粒、砂糖、石英。(1)它們的外表有何不同？提示：鹽粒、砂糖、石英屬晶體，有規(guī)則的幾何外形；玻璃、蜂蠟、硬塑料屬非晶體，沒有規(guī)則的幾何外形。(2)對(duì)蜂蠟和砂糖進(jìn)行加熱，用溫度計(jì)測量兩者熔化時(shí)溫度的變化有何不同？這說明了什么問題？提示：蜂蠟沒有固定的熔點(diǎn)，砂糖有固定的熔點(diǎn)；蜂蠟是非晶體，砂糖是晶體，說明晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)。

[重難釋解]1．常見的晶體和非晶體(1)幾種常見的晶體：(2)幾種常見的非晶體：2．單晶體和多晶體的異同3．多晶體與非晶體的異同4．單晶體的各向異性(1)在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的。①單晶體的各向異性是指沿不同方向去測試單晶體的物理性能時(shí)，測試結(jié)果不同。②通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、磁性等。(2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①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。②方鉛礦石晶體在導(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。③立方體形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。④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。[解析]

多晶體和非晶體都顯示各向同性，只有單晶體顯示各向異性，所以A錯(cuò)誤，C正確；單晶體具有各向異性的特性，僅是指某些物理性質(zhì)，并不是所有的物理性質(zhì)都是各向異性的，換言之，某一物理性質(zhì)顯示各向同性，并不意味著該物質(zhì)一定不是單晶體，所以B、D錯(cuò)誤。[答案]

C判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法(1)區(qū)分晶體和非晶體：看其有無固定的熔點(diǎn)，晶體具有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，僅從各向同性或幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體。(2)區(qū)分單晶體和多晶體：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。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．下列說法中正確的是

(

)A．同一物質(zhì)不可能呈現(xiàn)晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)B．單晶體和多晶體都具有各向異性的物理性質(zhì)C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．蠟燭是多晶體解析：同一物質(zhì)改變條件可以呈現(xiàn)晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)，故A錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性的物理性質(zhì)，多晶體具有各向同性的物理性質(zhì)，故B錯(cuò)誤；同種元素構(gòu)成的固體可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶體，如金剛石和石墨，故C正確；蠟燭是非晶體，故D錯(cuò)誤。答案：C

2．(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是

(

)A．單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性B．晶體一定具有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C．大塊塑料粉碎成形狀相同的顆粒，每個(gè)顆粒即為一個(gè)單晶體D．所有的晶體都有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)解析：單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，非晶體、多晶體表現(xiàn)為各向同性，故A正確；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體，故B錯(cuò)誤；大塊塑料是非晶體，粉碎成形狀相同的顆粒，依然是非晶體，C錯(cuò)誤；晶體和非晶體的一個(gè)重要區(qū)別是晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體無固定的熔點(diǎn)，故D正確。答案：AD

3.(多選)如圖所示，ABCD是一厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓形板。AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓形板從圖示位置轉(zhuǎn)90°后電流表讀數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)。關(guān)于圓形板，下列說法正確的是

(

)A．圓形板是非晶體

B．圓形板是多晶體C．圓形板是單晶體

D．圓形板在各個(gè)方向?qū)щ娦圆煌馕觯河深}圖知，兩種情況下長度相同，橫截面積相同，但兩種情況下電流表的讀數(shù)發(fā)生了變化，即電流表的讀數(shù)不相同，說明了圓形板在各個(gè)方向上導(dǎo)電性不同，表現(xiàn)為各向異性，所以圓形板是單晶體，故C、D正確，A、B錯(cuò)誤。答案：CD

如圖是食鹽晶體中的氯離子和鈉離子分布的示意圖，氯離子和鈉離子是在圖示位置靜止不動(dòng)嗎？

提示：它們并不是像結(jié)構(gòu)圖上所畫的那些點(diǎn)一樣靜止不動(dòng)，它們時(shí)刻都在不停地振動(dòng)，結(jié)構(gòu)圖中所畫的那些點(diǎn)，是它們振動(dòng)的平衡位置。

[重難釋解]1．各向異性的微觀解釋如圖所示為在一個(gè)平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況。從圖中可以看出，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?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(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。2．對(duì)晶體具有固定熔點(diǎn)的解釋晶體在熔化成液體的過程中，規(guī)則排列的分子之間的距離要增加，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，外界提供的熱量用來克服分子的引力做功，使分子勢能增大，而分子平均動(dòng)能不變，所以熔化過程中溫度不變，吸收的熱量只轉(zhuǎn)化成分子勢能。[解析]單晶體的各向異性和規(guī)則的幾何形狀，是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，A、B正確；非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀和固定的熔點(diǎn)，C錯(cuò)誤；石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)，是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度，D錯(cuò)誤。[答案]

AB解釋固體宏觀特征的方法(1)物質(zhì)微粒的規(guī)則排列決定了固體有規(guī)則的幾何形狀、各向異性、有固定熔點(diǎn)等性質(zhì)。(2)物質(zhì)微粒的不規(guī)則排列決定了固體沒有規(guī)則的幾何形狀、各向同性、無固定熔點(diǎn)等性質(zhì)。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)非晶體具有各向同性的特點(diǎn)是由于

(

)A．非晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同B．非晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同C．非晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性D．非晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性解析：非晶體的各向同性是非晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性使不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同。答案：BC

2．晶體在熔化過程中所吸收的熱量主要用于

(

)A．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子動(dòng)能B．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能C．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，同時(shí)增加分子動(dòng)能D．破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢能和分子動(dòng)能解析：晶體有固定的熔點(diǎn)，熔化過程中吸收的熱量主要用于破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因溫度不變，所以分子平均動(dòng)能不變，吸收的熱量用于增加分子勢能，所以B項(xiàng)正確。答案：B

3.(多選)晶體不同于非晶體，它具有規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物理性質(zhì)不同，而且具有一定的熔點(diǎn)，下列說法可以用來解釋晶體的上述特性的是

(

)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)成特定的空間點(diǎn)陣B．晶體在熔化時(shí)吸收的熱量，破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，同時(shí)分子平均動(dòng)能增加

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(shí)吸收熱量，全部用來瓦解晶體的空間點(diǎn)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(diǎn)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(huì)升高

解析：很多晶體都是由相同的物質(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?yàn)椴煌较蛏系牧Ｗ有再|(zhì)不同引起的，而是粒子的數(shù)目和粒子間距不相同造成的，則A正確，C錯(cuò)誤；晶體在熔化時(shí)吸收熱量，全部用來瓦解晶體的空間點(diǎn)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，分子的平均動(dòng)能不變，則B錯(cuò)誤，D正確。答案：AD

一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維(選自人教版新教材課后練習(xí))某人為了檢驗(yàn)一塊薄片物質(zhì)是否為晶體，做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他以薄片的正中央O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立Oxy平面直角坐標(biāo)系，在兩個(gè)坐標(biāo)軸上分別取兩點(diǎn)x1和y1，使x1和y1到O點(diǎn)的距離相等。在x1和y1上分別固定一個(gè)測溫元件，再把一個(gè)針狀熱源放在O點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)x1點(diǎn)和y1點(diǎn)的溫度在緩慢升高，但兩點(diǎn)溫度的高低沒有差異。于是得出結(jié)論：這塊薄片是非晶體。請(qǐng)說明：以上結(jié)論科學(xué)嗎？為什么？提示：這個(gè)結(jié)論不科學(xué)。通過題中實(shí)驗(yàn)可確定薄片在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出各向同性，但可能在其他物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性。只從這一點(diǎn)不能確定薄片不是單晶體，也不能確定薄片是晶體或者非晶體。二、注重學(xué)以致用和思維建模1．(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。他們通過透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)的粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)判斷，下列說法中正確的是

(

)A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D．兩位科學(xué)家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的解析：石墨、石墨烯、金剛石都為晶體，且都為單質(zhì)，A、B錯(cuò)誤，C正確；兩位科學(xué)家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確。答案：CD

2.如圖所示為一透明的正方體物塊，下列說法正確的是

(

)A．由于該物塊有規(guī)則的形狀，所以它一定為晶體B．由于該物塊透明，所以它一定為晶體C．若該物塊為絕緣體，則它一定為非晶體D．若將該物塊加熱到某一溫度它才開始熔化，且在熔化過程中溫度保持