2.1 晶体和非晶体 学案 (4)

第1节
晶体和非晶体
课　标　解　读
重　点　难　点
1.了解固体及其分类，了解晶体和非晶体的宏观特性．2.能够区别晶体与非晶体的性质．3.了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途.
1.掌握晶体与非晶体的区别．(重点)
2.正确区分多晶体和非晶体．(重点)3.通过实验对比得出晶体与非晶体在物理性质方面的差别．(难点)
固体及其分类
1.基本知识
(1)固体的特点
①固体看得见、摸得着，容易察觉它的存在．
②固体有固定的外形，可根据需要进行加工处理．
(2)固体的分类：固体通常可分为晶体和非晶体两大类．
(3)晶体可分为单晶体和多晶体两类．
(4)单晶体
①定义：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体．
②结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变．
③宏观特性：a.具有规则的几何形状．b.具有各向异性．c.有固定的熔点．
(5)多晶体
①定义：没有规则的几何形状，由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体．
②宏观特性：a.没有规则的几何形状．b.具有各向同性．c.有固定的熔点．
2．思考判断
(1)常见的金属材料都是单晶体．(×)
(2)晶体具有各向异性的特性．(×)
(3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)
3．探究交流
在常见的固体物质中，如石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖、松香、沥青、塑料，哪些是晶体？哪些是非晶体？
【提示】　石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖是晶体，松香、沥青、塑料是非晶体.
晶体与非晶体
1.基本知识
(1)非晶体的物理性质是各向同性的，没有固定的熔点．
(2)单晶体、多晶体和非晶体不是绝对的．它们在一定适当的条件下可以相互转化，例如把晶体硫加热熔化(温度不超过300摄氏度)后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫．
2．思考判断
(1)非晶体没有天然的规则几何形状．(√)
(2)非晶体熔化时有固定的熔点．(×)
(3)非晶体的各种物理性质是各向同性的．(√)
3．探究交流
单晶体、多晶体与非晶体是绝对的吗？
【提示】　不是．有的材料在某种条件下是晶体，而在另一种条件下则是非晶体．例如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体.
晶体和非晶体的区别与联系
【问题导思】　
1．单晶体与多晶体的区别是什么？
2．晶体与非晶体的区别是什么？
3．多晶体与非晶体的区别是什么？
1．单晶体、多晶体及非晶体的区别
分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的形状
(1)没有固定熔点(2)导电、导热、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
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、光学性质等物理性质通常表现为各向异性
多晶体
没有确定的形状
(1)有确定的熔点(2)导热、导电、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
2.联系
在一定条件下，晶体可以变为非晶体，非晶体也可变为晶体．
　(2013·泰安高二检测)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定是有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
【审题指导】　根据晶体与非晶体，单晶体与多晶体的区别和联系分析此题．
【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；大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒，依然是非晶体，C错；晶体和非晶体的一个重要区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．
【答案】　D
区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法
1．区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体．
2．区分单晶体和多晶体的方法是看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．
1．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A．有规则的几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．晶体熔化时具有一定的熔点
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的
【解析】　晶体有固定熔点，所以选项C正确．理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此选项D也正确．
【答案】　CD
正确理解单晶体的各向异性
【问题导思】　
1．单晶体、多晶体都是各向异性吗？
2．非晶体是各向异性吗？
1．在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体、非晶体则是各向同性的
(1)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时测试结果不同．
(2)通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
2．单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性
(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
(2)方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
(3)立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
(4)方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．
　
1．只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体一样，物理性质是各向同性的．
2．某种晶体可能只有某种或某几种物理性质各向异性，其他物理性质则各向同性．
　关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
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．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体
【审题指导】　(1)单晶体与多晶体的区分方法．
(2)多晶体与非晶体的区分方法．
【解析】　多晶体和非晶体都显示各向同性，只有单晶体显示各向异性，A、B均错，C正确；单晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有的物理性质都是各向异性的，换言之，某一物理性质显示各向同性，并不意味着该物质一定不是单晶体，所以D项错．
【答案】　C
物理性质为各向异性，则一定是单晶体；物理性质为各向同性，则可能是非晶体、多晶体，也可能是单晶体，因为单晶体的某些 个 物理性质为各向异性，而另外某些 个 物理性质却为各向同性.
2．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体(　　)
A．一定是非晶体
B．可能具有确定的熔点
C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形
D．一定是多晶体，因为它的物理性质是各向同性
【解析】　各向导热性能相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此A选项不正确；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断它是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然，这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；非晶体和多晶体的物理性质都是各向同性的，故D选项错误．
【答案】　B
综合解题方略——熔化曲线的应用
　(2011·福建高考)如图2－1－1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(　　)
图2－1－1
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
【审题指导】　(1)晶体熔化时温度不变、固态变成液态，对应图线M.
(2)非晶体熔化时无固定熔点，对应图线N.
【规范解答】　由图象可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定的熔点，A错；由于非晶体没有一定的熔点，是逐步熔化的，因此C、D错．
【答案】　B
　晶体的温度升高时，组成晶体的微粒运动加剧，当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时，晶体开始熔化，要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功，因为在晶体尚未全部熔化之前，吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的熔点，虽然在熔化过程中不断地吸收热量，但温度并不升高，如果晶体全部熔化后仍吸收热量，温度将由熔点温度继续升高.而非晶体在熔化的过程中温度仍然逐渐升高.
【备课资源】(教师用书独具)
1．磁光晶体
当偏振光被具有磁性的晶体反射或透射后，其偏振状态会发生改变，偏振面会偏转，这些磁性晶体称为磁光晶体．
光纤激光器中，半导体激光器发出的激光大部分进入光纤，有一小部分不可避免地要在光纤前端发生反射．反射光会破坏激光器的稳定性，形成噪音．因此，光纤激光器的光纤前端都装有磁光晶体制作的光隔离器，以达到反射光与激光器隔离的目的．
2．电光晶体
在电场作用下，某些晶体的折射率会发生变化，利用这种性质，可对入射到晶体中的光束的强度、相位以及光束的出射方向进行控制，此种晶体称为电光晶体．电光晶体最重要的用途是做光调制器．电光晶体放在两片正交偏振片之间，在检偏振片的前面插入一片波片．当激光通过时，加在晶体上的交变电压使折射率发生变化，通过晶体的偏振光发生相位差，引起出射光强度变化．这样，只要将电信号加到电光晶体上，激光便被调制成载有信息的调制光．
3．光学晶体
有宽的光谱透过能力的晶体，称为光学晶体．主要用做光学仪器中的各种光学窗口、棱镜透镜、滤光和偏光元件等．如氟化钙可用来制作导弹的头罩．氟化钙能够搜集导弹欲攻击目标发出的红外线，因此可以追踪攻击目标.
4．非晶态合金——高速发展的新材料
非晶态合金是一种高新技术材料，具有优良的物理、化学和力学性能，是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，市场需求大，产业化前景非常广阔，而且它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展．
在电子技术中，非晶态合金以其高效、低损耗、高导磁等优异的物理性能有力促进了电子元器件向高频、高效、节能、小型化方向的发展，并可部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料．可以预测，在未来的电子技术中非晶态合金将占据十分重要的位置．因而，非晶态合金又被称为跨世纪的新型功能材料．
在电力技术中，采用非晶态合金作为铁芯材料的配电变压器，其空载损耗可比同容量的硅钢芯变压器降低60%～80%.同时，减少电力损耗也就降低了发电的燃料消耗，从而减少了诸如CO2、SO2、NOx等有害气体的排放量．因而，非晶态合金又被誉为绿色环保材料．我国是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家，为满足社会可持续发展和保护生态环境的需要，发展这种新型变压器显得尤为重要.
1．某个固体没有固定的熔点，那么它(　　)
A．一定是晶体　　　　　
B．一定是非晶体
C．一定是多晶体
D．不一定是非晶体
【解析】　晶体(无论是单晶体还是多晶体)都有一定的熔点，只有非晶体没有一定的熔点，故B正确，A、C、D错误．
【答案】　B
2．某种物体表现出各向同性的物理性质，则可以判断这种物质(　　)
A．不一定是多晶体
B．不一定是单晶体
C．一定不是单晶体
D．一定是非晶体
【解析】　因为非晶体和多晶体都表现出各向同性，故A正确，D错误．单晶体一定表现出各向异性，故B错误，C正确．
【答案】　AC
3．区别晶体和非晶体的方法是(　　)
A．可以只看有无规则外形
B．可以只看有无确定的熔点
C．可以只看物理性质是否各向异性
D．可以只看物理性质是否各向同性
【解析】　由于多晶体也呈现各向同性，故不能从是否各向异性和各向同性来判断是晶体还是非晶体，只能从有无固定熔点上确定．
【答案】　B
4．下列物质中属于晶体的是__________；属于非晶体的是________；属于单晶体的是________；属于多晶体的是________．(填物质代号)
A．玻璃　　B．雪花　　C．橡胶
D．铁块　　E．单晶硅　F．沥青
【解析】　通过晶体与非晶体以及单晶体与多晶体的区别可判断，A、C、F为非晶体，B、D、E为晶体，且B、E为单晶体，D为多晶体．
【答案】　B、D、E　A、C、F　B、E　D
1．关于晶体、非晶体，以下说法中正确的是(　　)
A．呈规则几何形状的橡胶块是晶体
B．粉碎的食盐是非晶体
C．非晶体没有确定的熔点
D．晶体都显示出各向异性
【解析】　橡胶是非晶体，食盐是晶体，故A、B错．多晶体也呈现各向同性，故D错，只有C正确．
【答案】　C
2．关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是(　　)
A．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
B．单晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性
C．若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体
D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
【解析】　单晶体物理性质各向异性，多晶体物理性质各向同性；单晶体有天然规则外形，多晶体与非晶体没有规则外形；晶体与非晶体的区别在于晶体有固定熔点．
【答案】　BD
3．下列说法中，不正确的是(　　)
A．只要是具有各向异性的物体就必定是晶体
B．只要是不显示各向异性的物体就必定是非晶体
C．只要是具有确定的熔点的物体就必定是晶体
D．只要是不具有确定的熔点的物体就必定是非晶体
【解析】　多晶体和非晶体都具有各向同性，只有单晶体是各向异性，故B错，A对；晶体一定有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故C、D均正确．
【答案】　B
4．(2013·济南高二检测)如图2－1－2所示，在甲、乙两个固体薄片上涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的针尖接触薄片，接触点周围的石蜡被熔化，甲片熔化了的石蜡呈椭圆形，乙片熔化了的石蜡呈圆形，则(　　)
　　　　
甲　　　　　乙
图2－1－2
A．甲片一定是晶体
B．乙片一定是非晶体
C．甲片不一定是晶体
D．乙片不一定是非晶体
【解析】　甲片熔化了的石蜡呈椭圆形，表现出各向异性，故甲片一定是晶体，A正确，C错误；乙片熔化了的石蜡呈圆形，表现出各向同性，由于多晶体和非晶体都具有各向同性，故乙片不一定是非晶体，D正确，B错误．
【答案】　AD
5．下列关于白磷与红磷的说法中，正确的是(　　)
A．它们由不同的物质微粒组成
B．它们有不同的晶体结构
C．它们具有相同的物理性质
D．白磷的燃点低，红磷的燃点高
【解析】　二者由于内部结构不同，物理性质不同．
【答案】　BD
6．图2－1－3a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为在下列说法中，正确的是(　　)
图2－1－3
A．a是一种晶体的熔化曲线
B．b是一种晶体的熔化曲线
C．a是一种非晶体的熔化曲线
D．b是一种非晶体的熔化曲线
【解析】　晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，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a对应的是晶体，b对应的是非晶体．
【答案】　AD
7．(2013·安顺高二检测)关于晶体和非晶体的下列说法中，正确的是(　　)
A．凡是晶体，都具有天然的几何外形
B．金属整体表现为各向同性，故金属是非晶体
C．化学成分相同的物质，只能生成同一晶体
D．晶体的各向异性是组成晶体的微粒呈现有序排列的结果
【解析】　单晶体有天然的几何形状而多晶体没有，所以选项A不正确；金属是多晶体，多晶体的物理性质也是各向同性，所以选项B不正确；化学成分相同的物质，若能形成多种空间点阵结构，就能生成多种晶体，例如，碳能生成石墨和金刚石，磷能生成白磷和红磷等，所以选项C不正确；晶体分子的有序排列，使得晶体沿不同方向的分子数不同，其物理性质表现出各向异性，所以选项D正确．
【答案】　D
8．节能减排是今年政府的重要工作，现代建筑出现了一种新设计：在墙面的装饰材料中均匀混入小颗粒状的小球，球内充入一种非晶体材料，当温度升高时，球内材料熔化吸热，当温度降低时，球内材料凝固放热，使建筑内温度基本保持不变，下列四个图象中，表示球内材料的熔化图象的是(　　)
【解析】　晶体有固定的熔点，在熔化过程中当温度达到熔点后，不断吸热，但温度却保持在熔点温度，直到晶体全部熔化；而非晶体没有固定的熔点，在熔化过程中不断吸热，先变软，然后熔化，在此过程中温度不断上升．
【答案】　C
9．(2013·泉州高二检测)一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品．长AB是宽BC的两倍，如图2－1－4所示．若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻阻值均为R，则这块样品可能是(　　)
图2－1－4
A．单晶体　　B．多晶体　　C．非晶体　　D．金属
【解析】　通过测量知O1O1′与O2O2′长度不同而电阻R相同，说明该样品呈现各向异性，一定是单晶体．
【答案】　A
10．下面哪些现象能说明晶体与非晶体的区别(　　)
A．食盐粒是立方体，蜂蜡无规则外形
B．金刚石的密度大，石墨的密度小
C．冰融化时，温度保持不变，松香熔化时温度不断升高
D．石墨可导电，沥青不导电
【解析】　晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，选项C正确．在外形上，单晶体有天然的几何外形，而多晶体、非晶体均没有确定的形状，其他物理性质，如密度、导电性等不能区别晶体与非晶体，故A、B、D项错误．
【答案】　C
11．晶体和非晶体在物理性质上有什么异同？
【解析】　晶体在外观上通常有规则的几何形状，有确定的熔点，有一些物理性质表现为各向异性；非晶体在外观上没有规则的形状，没有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性．
【答案】　见解析
12．(2013·赤峰高二检测)如图2－1－5所示是对某种合金连续不断地加热过程中，温度随时间变化的曲线．据图回答：
图2－1－5
(1)这种合金在固态时是不是晶体？
(2)这种合金的熔点是多少？
(3)熔化过程用了多少时间？
(4)图中BC段表示这种合金处于什么状态？
【解析】　(1)图中BC阶段表示该合金的熔化过程，说明有一定的熔点，所以这种合金在固态时是晶体．
(2)熔点为210
℃.
(3)熔化过程用了Δt＝(14－6)min＝8
min.
(4)BC段为固、液共存状态．
【答案】　(1)是　(2)210
℃　(3)8
min　(4)固、液共存状态