第二章 晶体和非晶体 晶体的微观结构 固体新材料 学案

INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\第二章.tif"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\第二章.tif"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\第二章.tif"
\
MERGEFORMATINET
学案1　晶体和非晶体
学案2　晶体的微观结构
学案3　固体新材料
[学习目标定位]1.能说出晶体和非晶体的特点及区分方法，能说出单晶体和多晶体的区别.2.了解晶体结构的认识过程，知道晶体内部结构的特点.3.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活、社会发展的影响．
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识储备区.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识储备区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识储备区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识链接.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识链接.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\知识链接.TIF"
\
MERGEFORMATINET
1．晶体开始熔化时的温度称为熔点．
2．分子动理论的内容是：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在相互作用力．
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\新知呈现.tif"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\新知呈现.tif"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\新知呈现.tif"
\
MERGEFORMATINET
一、晶体和非晶体
1．固体可以分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．
2．单晶体具有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
3．晶体在不同方向不仅机械强度、导热性能不同，而且导电性能和对光的折射率等其他物理性质也不一样．这类现象称为各向异性．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是各向同性的．
二、晶体的微观结构
1．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，那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布．例如碳原子可以形成石墨和金刚石两种晶体．
3．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．
三、固体新材料
1．新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．
2．新材料往往具有特殊性能，如超高强度、超高硬度、超塑性.
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\学习探究区.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\学习探究区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\学习探究区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
一、晶体和非晶体
[问题设计]
1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、盐粒、蔗糖、石英，比较它们的外形有何不同？
答案　玻璃、蜂蜡、塑料没有规则的几何外形，盐粒、蔗糖、石英有规则的几何外形．
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y1.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y1.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y1.TIF"
\
MERGEFORMATINET
玻璃片　云母片
图1
2．在云母簿片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的另一面，石蜡熔化，如图1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？
答案　玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同．云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不同．
[要点提炼]
晶体与非晶体的区别
　　比较内容固体分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的几何形状
①没有固定熔点②导电、导热、光学性质表现为各向同性
晶体
单晶体
有天然规则的形状
①有确定的熔点②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体
一个个小晶粒粘在一起，没有确定的几何形状
①有确定的熔点②导热、导电、光学等性质表现为各向同性
[延伸思考]
金属物体没有固定、规则的几何外形，但它们都有确定的熔点，那么金属是晶体，还是非晶体？
答案　金属是多晶体，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，没有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向同性，但它们有确定的熔点．
二、晶体的微观结构
[问题设计]
1．晶体具有规则的外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有规则的外形，并且物理性质方面表现为各向同性．产生这些不同的根本原因是什么呢？
答案　它们是由不同的微观结构所决定的．
2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？
答案　金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大．石墨是层状结构，原子间的作用力弱，所以石墨的硬度小．这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布，会形成不同的晶体．
[要点提炼]
1．组成晶体的微粒，按照一定的规则排列，具有空间上的周期性．
2．微观结构不同，造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同．
3．组成晶体的微粒的相互作用很强，它们只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．
[延伸思考]
天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶则是非晶体，这说明了什么？
答案　有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．
三、固体新材料
[问题设计]
1．你对固体新材料有哪些了解？
答案　(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景．
(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．
(3)新材料往往具有特殊性能．如超高强度、超高硬度、超塑性．
(4)新材料的研发及其应用，推动了人类文明和社会进步．
(5)硅是当前用途最广的半导体材料．
2．固体新材料未来的发展方向如何？
答案　(1)新材料科学正向着研究各种复合材料、研究并开发纳米材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展．
(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用也是今后新材料科学技术发展的重要内容．
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\典例精析.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\典例精析.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\典例精析.TIF"
\
MERGEFORMATINET
一、晶体和非晶体
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINET例1INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINET　(单选)下列关于晶体和非晶体的说法，正确的是(　　)
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大盐粒磨成细盐，就变成了非晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
解析　只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大盐粒磨成细盐，细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，故D对．
答案　D
针对训练　(单选)判断物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是(　　)
A．根据外形判断
B．根据导电性能判断
C．根据各向异性或各向同性判断
D．根据有无确定的熔点来判断
答案　D
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINET例2INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINET　(双选)如图2所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y2.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y2.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y2.TIF"
\
MERGEFORMATINET
图2
A．甲是晶体B．乙是晶体
C．甲是非晶体D．乙是非晶体
解析　晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．
答案　AD
二、晶体的微观结构
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\左括.TIF"
\
MERGEFORMATINET例3INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\右括.TIF"
\
MERGEFORMATINET　(单选)下列说法不正确的是(　　)
A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的
B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构
C．凡各向同性的物质一定是非晶体
D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的
解析　晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误．故选C项．
答案　C
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\课堂要点小结175.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\课堂要点小结175.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\课堂要点小结175.TIF"
\
MERGEFORMATINET
固体
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\自我检测区.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\自我检测区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\自我检测区.TIF"
\
MERGEFORMATINET
1．(晶体和非晶体)(双选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别(　　)
A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状
B．石墨可导电，沥青不能导电
C．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高
D．金刚石密度大，石墨密度小
答案　AC
解析　单晶体有规则的几何外形，具有确定的熔点，而非晶体没有，据此知A、C正确．
2．(晶体和非晶体)(单选)如图3所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是(　　)
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y4.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y4.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y4.TIF"
\
MERGEFORMATINET
图3
A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B．曲线M的bc段表示固液共存状态
C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
答案　B
解析　晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，由题图可知，只有B选项正确．
3．(晶体的微观结构)(双选)晶体具有各向异性的特点是由于(　　)
A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．晶体内部结构的无规则性
D．晶体内部结构的有规则性
答案　AD
解析　晶体的各向异性取决于晶体内部结构的有规则性，即不同方向上物质微粒的排列情况不同．故正确答案为A、D.
4．(晶体的微观结构)(单选)下列关于金刚石与石墨的说法正确的是(　　)
A．它们是同一种物质，只是内部微粒的排列不同
B．它们的物理性质有很大的差异
C．由于它们内部微粒排列规则不同，所以金刚石为晶体，石墨是非晶体
D．金刚石是单晶体，石墨是多晶体
答案　B
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\40分钟课时作业.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\40分钟课时作业.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\40分钟课时作业.TIF"
\
MERGEFORMATINET
题组一　单晶体、多晶体和非晶体的区别
1．(双选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
答案　BC
解析　金刚石、食盐、水晶是晶体，玻璃是非晶体，选项A错误；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，选项D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B、C正确．
2．(双选)如图1所示，ACBD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板．AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)．关于圆板，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y5.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y5.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y5.TIF"
\
MERGEFORMATINET
图1
A．圆板是非晶体
B．圆板是多晶体
C．圆板是单晶体
D．圆板沿各个方向导电性能不同
答案　CD
3．(双选)关于一块长方体的铜条，下列说法正确的是(　　)
A．它是一块晶体，因为它有规则的几何外形
B．它是一块晶体，因为它有确定的熔点
C．它是一块多晶体，因为它是由许多晶粒杂乱无章排列而成的
D．它是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性
答案　BC
解析　金属铜条是多晶体，有固定的熔点，它内部的晶体颗粒的排列是杂乱无章的．
4．(双选)北京奥运会的国家游泳中心——水立方，像一个透明的水蓝色的“冰块”，透过它其内部设施尽收眼底，这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料，这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是(　　)
A．在物理性质上具有各向同性
B．在物理性质上具有各向异性
C．具有固定的熔点
D．没有固定的熔点
答案　AD
解析　因为这种材料属于非晶体，因此在物理性质上具有各向同性，没有固定的熔点，选项A、D正确．
题组二　对晶体的微观结构的理解
5．(双选)下列说法中正确的是(　　)
A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体
B．因为石英是晶体，所以由石英制成的玻璃也是晶体
C．普通玻璃是非晶体
D．一块铁的物理性质虽然呈各向同性的，但它是晶体
答案　CD
解析　化学成分相同的物质可以生成多种不同的晶体，如石墨和金刚石，故A错误；石英制成的玻璃是混合物不是晶体，故B错误，C正确；铁为多晶体，物理性质表现为各向同性，故D正确．
6．(双选)下列叙述中正确的是(　　)
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵结构排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规则排列
C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
答案　AB
7．(单选)下列关于晶体空间点阵的说法，不正确的是(　　)
A．构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子
B．晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间相互作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动
C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置；物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动
D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质
答案　B
解析　组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子．这些物质微粒也就是分子动理论中所说的分子．显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规则的热运动之中，物质微粒之间还存在相互作用，晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离，所以选项B的说法错误，故答案为B.
8．(双选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图2所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y6.TIF"
\
MERGEFORMATINETINCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y6.TIF"
\
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"F:\\源文件\\粤教选修3-3\\Y6.TIF"
\
MERGEFORMATINET
图2
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
答案　CD
解析　石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确，故正确的答案为C、D.