2.4 固体 学案 （Word版含答案）

第二章气体、固体和液体
第4节固体
1、知道固体可分为晶体和非晶体两大类，了解它们在物理性质上的差别。
2、知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似。
3、能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性。
知识点一、晶体与非晶体
(1)常见的晶体和非晶体
①常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花。
说明：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同，但都是六角形的图案。食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体(俗称水晶)的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。如图所示。
几种晶体的几何形状
②常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶。
(2)单晶体与多晶体
①单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。
②多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。如：由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。
多晶体　
a．多晶体没有规则的几何形状。
b．不显示各向异性(每一晶粒内部都是各向异性的)。
c．有确定的熔点。
(3)非晶体：没有规则的几何形状。
(4)晶体和非晶体的差异
①在外形上：单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状。
②在物理性质上，晶体的物理性质与方向有关(这种特性叫各向异性)，非晶体的物理性质在各个方向是相同的(这种特性叫各向同性)。云母导热性上表现出显著的各向异性，而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿；有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石。例如：将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。
知识点二、晶体的微观结构特点
在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。
(2)有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。
(3)组成晶体的原子（或分子、离子）并不是静止不动的，它们在其平衡位置附近不停地做微小振动。
对单晶体各向异性的解释
如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒
的排列情况.从图上可以看出，在沿不同方向所
画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不
同.直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.
1．一电炉的功率P＝200W，将质量m＝240g的固体样品放在炉内，通电后的电炉内的温度变化如图所示。设全部电能转化为热能并全部被样品吸收，问：该固体样品的熔化热是多大？
【答案】
【详解】
熔化时温度不变，从图像直接得到熔点为 ；从图像得到熔化时间约为2min=120s，根据能量守恒定律，有
解得
2．为了缓解用电高峰电力紧张的矛盾，我国一些地区使用了“分时电（能）表”。下表是采用分时计费前、后电费价目表：
原电表计费方法 分时电表计费方法
时间范围 全天 高峰期 低谷期
6：00~22：00 22：00~次日6：00
单价(元／度) 0．48 0．50 0．30
小明家每天要用电水壶将质量为3 kg、初温为20℃的水烧开，已知气压为1标准大气压，水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)。求：
(1)这些水被烧开需要吸收多少热量
(2)使用分时电表后，小明家把烧水时间安排在低谷期，若不计热量损失，仅此一项，一个月(以30天计)比原来节省多少元电费
【答案】(1)1.008×10 6 J；(2)1.512元
【详解】
水被烧开需要吸收的热量为：
Q 吸 =cm（t-t 0 ）=4.2×10 3×3×（100-20）J =1.008×10 6 J．
(2)若不计热量损失，消耗的电能为：W=Q 吸 =1.008×10 6 J=0.28kW h，
则一个月节约的电费为：0.28×（0.48-0.30）×30=1.512元．
1．关于热学知识，下列说法正确的是（　　）
A．质量相同、温度相同的氧气和氢气，氢气的平均动能较大
B．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数就可以算出气体分子的体积
C．食盐晶体熔化成为液态过程中温度保持不变，故其内能也不变
D．一定质量的理想气体，压强不变，体积增大时，单位时间撞击单位面积的分子数减少
【答案】D
【详解】
A．平均动能仅有温度决定，所以二者的平均动能相同，。A错误；
B．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数就可以算出气体分子的平均活动空间体积，B错误；
C．食盐晶体熔化成为液态过程中温度保持不变，但是在吸热，所以内能增加，C错误；
D．一定质量的理想气体，压强不变，体积增大时，分子的密度减少，所以单位时间撞击单位面积的分子数减少，D正确。
故选D。
2．在云母片a、薄玻璃片b、薄铁片c上各涂上一层石蜡，然后用烧热的钢针去接触它们的反面，则熔化了的石蜡分别成圆形或椭圆形，其中（　　）
A．呈圆形的有a、b，是晶体的有a、b
B．呈圆形的有b、c，是晶体的有a
C．呈圆形的有b、c，是晶体的有a、c
D．呈圆形的有b，是晶体的有a
【答案】C
【详解】
云母片和薄铁片是晶体，但薄铁片为多晶体，而薄玻璃片为非晶体，故b、c表现为各向同性，云母片各向异性。
故选C。
3．关于晶体与非晶体，下列判断正确的是（　　）
A．具有规则几何外观的是单晶体，否则是非晶体
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性
D．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
【答案】D
【详解】
A．只有单晶体天然具有规则的几何外形，多晶体和非晶体天然不具有规则的几何外形，故A错误；
B．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，故B错误；
C．只有单晶体具有各向异性，而多晶体是具有各向同性的，故C错误；
D．液晶即液态晶体，像液体一样具有流动性，跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，故D正确；
故选D。
4．如图所示，是据实验绘成的温度时间图象。下列分析中正确的是（　　）
A．该物质是非晶体，其熔点为80
B．在16分钟时，物质处于凝固过程
C．在12分钟时，物质已完全是固态
D．物质只在8～18分钟时，向外放热
【答案】B
【详解】
A．根据图象中温度时间图象可以看出温度随时间的增加温度有降低的趋势，可得该物质为凝固过程，而图象中降低过程中有一段温度不变，可得该物质是晶体，故A错误；
B．在16分钟时，物质处于温度不变，故物质处于凝固过程，故B正确；
C．在12分钟时，物质处于凝固过程，此时物质状态为固态和液态共存，故C错误；
D．晶体在整个凝固过程中都向外放热，不只是在8－18分钟时向外放热，故D错误。
故选B。
5．关于晶体和非晶体，下列说法中错误的是（　　）
A．晶体熔化时具有一定的熔点
B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的
【答案】B
【详解】
A．晶体具有固定的熔点，故A正确，不符合题意；
B．多晶体和非晶体都具有各向同性，一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误，符合题意；
C．单晶体具有各向异性，一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体，故C正确，不符合题意；
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的，例如天然石英是晶体，融化后就成了非晶体，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．以下说法正确的是（ ）
A．若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C．一滴油酸酒精溶液体积为，在水面上形成的单分子油膜面积为，则油酸分子的直径
D．石墨和金刚石的物理性质不同是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
【答案】D
【详解】
A．相同质量的氢气与氧气的物质的量不同，所以具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气的内能不相等，A错误；
B．由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强。根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，B错误；
C．一滴油酸溶液的体积为V，则油酸的体积小于V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径小于，C错误；
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同造成的，D正确。
故选D。
7．下列说法不正确的是（　　）
A．在失重的情况下，气体的压强不会为零
B．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
C．加入水中的碳粒越小，碳粒自发混合均匀的过程就越快
D．在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体
【答案】B
【详解】
A．气体的压强是气体分子用于频繁的碰撞容器壁而产生的，所以即使在失重的情况下，气体的压强不会为零，选项A正确；
B．液体中的扩散现象是由于液体分子的无规则运动形成的，不是因对流形成的，选项B错误；
C．加入水中的碳粒越小，受到水分子的碰撞越不平衡，布朗运动越显著，所以碳粒自发混合均匀的过程就越快，选项C正确；
D．在一定的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，选项D正确。
本题选不正确的，故选B。
8．2020年，“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。石英晶体（　　）
A．没有确定的熔点 B．具有各向同性的压电效应
C．没有确定的几何形状 D．是单晶体
【答案】D
【详解】
ACD．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，AC错误，D正确；
B．沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，B错误。
故选D。