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高中物理人教版选择性必修三教案
第二章 气体、固体和液体
第2.4节 固体
学习目标
1.知道常见的固体有晶体和非晶体,晶体分为单晶体和多晶体;能从微观结构认识、区分单晶体、多晶体和非晶体。
2.知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。
3.了解晶体的微观结构,知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。
课前导学
基础知识导学
晶体和非晶体
阅读教材32页回答以下问题：
问题1、观察玻璃、蜂蜡、塑料、盐粒、砂糖、石英等物质，比较它们的外形有何不同？说明了什么问题？
问题2、常见的晶体有哪些？常见的非晶体有有哪些？
问题3、将石蜡均匀涂抹在玻璃片和云母片上，用烧热的钢针接触涂蜡的反面，观察石蜡在玻璃片和云母片上熔化区域的形状有何不同？说明了什么问题？
问题4、对蜂蜡和砂糖进行加热，用温度计测量二者熔化时温度的变化有何不同？这说明了什么问题？
问题5、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？
问题6、根据以上回答，完成下表：
例题1、关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（ ）
A．单晶体具有各向异性
B．多晶体也具有各向异性
C．非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的
D．晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的
例题2、下列说法中正确的是（ ）
A．常见的金属材料都是多晶体
B．只有非晶体才显示各向同性
C．凡是具有天然的规则几何形状的物体必定是单晶体
D．多晶体不显示各向异性
针对训练1、如图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（ ）
A．a是晶体
B．b是晶体
C．a是非晶体
D．b是非晶体
针对训练2、下列物质 是晶体， 是非晶体？
A．铁 B．橡胶 C．玻璃 D．食盐 E．云母 F．塑料
晶体的微观结构
问题1、晶体和非晶体在外形、物理性质等方面有显著的不同，产生这些不同的根本原因是什么呢？晶体微观结构的特点是怎样的？
问题2、金刚石和石墨在硬度上差别很大，但它们都是由碳原子构成的，这说明什么问题？
问题3、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？
【教师指导】晶体和非晶体在微观与宏观上的区别与联系？
分类 微观结构 宏观表现
外形 物理性质
晶体 单晶体 组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵 几何形状天然有规则 各向异性 有固定熔点
多晶体 由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成 无天然规则的几何外形 各向同性
非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有 固定熔点
例题3、下列叙述中错误的是（ ）
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
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
针对训练3、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
知识点探究
知识点一 晶体和非晶体
根据初中知识我们知道晶体具有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点。除此之外,晶体还有一些其他的性质。雪花形状极多,十分美丽。观察下面不同雪花的形状,你能发现它们的共同之处吗
1.固体的分类
(1)晶体:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。
(2)非晶体:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
2.晶体和非晶体的比较
(1)单晶体有天然的、规则的几何形状,非晶体没有规则的外形。
(2)晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔化温度;某些单晶体的物理性质表现为各向异性,非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,表现为各向同性。
3.多晶体
一些固体由许多小的晶粒(单晶体)组成,这些小的单晶体的取向杂乱无章,把它称为多晶体,它没有确定的几何形状,也不显示各向异性,仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征。
【思考】
1.在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面,石蜡熔化情况如图所示,那么你看到的现象及得出的结论是什么 云母片在其他物理性质上是否也一定表现为各向异性
2.判断正误
(1)铁块没有规则的几何形状,所以是非晶体。(×)
(2)没有固定熔点的固体一定是非晶体。(√)
(3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(×)
(4)同一种物质只能形成一种晶体。(×)
(5)玻璃没有确定的熔点,也没有天然的、规则的几何形状。(√)
例1 (多选)(人教版教材P31~P33文字素材改编)关于晶体和非晶体的性质,下列说法正确的是( )
A.有规则形状的蜂蜡一定为晶体
B.食盐有天然的、规则的几何形状,则必定是晶体
C.若对某物块沿各个方向施加拉力,发现其强度一样,则此物块一定是非晶体
D.玻璃片上熔化的石蜡呈圆形,而云母薄片上熔化的石蜡呈椭圆形
单晶体、多晶体及非晶体的异同比较
分类 宏观表现 物理性质
晶体 单晶体 有天然、规则的几何形状 各向 异性 有确定 的熔点
多晶体 没有天然、规则的几何形状 各向 同性
非晶体 没有确定的熔化温度
训练1 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其背面一点,蜡熔化的范围如图(a)所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系图像如图(b)所示,则( )
A.甲、乙是非晶体,丙是晶体
B.甲、丙是晶体,乙是非晶体
C.甲、丙是非晶体,乙是晶体
D.甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体
知识点二 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.微观结构的不同,造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同。
3.在不同条件下,组成同种物质的微粒按照不同规则在空间分布,可以生成不同的晶体,例如,石墨和金刚石。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体,例如天然石英晶体熔化以后再凝固就变成了石英玻璃,而石英玻璃是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
【思考】
1.如图为石墨和金刚石的微观结构图,石墨和金刚石都是由碳原子组成的,为什么石墨很软,而金刚石却很坚硬呢
2.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同,并思考引起晶体各向异性的原因。
例2 (多选)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各自的规则排列着的
B.单晶体具有天然的、规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C.非晶体的内部微粒是无规则排列的
D.石墨的硬度比金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布
训练2 (多选)下列说法正确的是( )
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的
B.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
C.天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间有规则地排列着
D.同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同
随堂对点自测
1.(晶体和非晶体)随着科技的发展,国家对晶体材料的研究也越来越深入,尤其是对稀土晶体的研究,已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.晶体都有天然的、规则的几何外形,非晶体则没有天然的规则的几何外形
B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C.单晶体具有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点
D.多晶体是由单晶体组合而成的,但单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性
。
2.(晶体和非晶体)如图所示为一透明的正方体物块,下列说法正确的是( )
A.由于该物块有规则形状,所以它一定为晶体
B.由于该物块透明,所以它一定为晶体
C.若该物块为绝缘体,则它一定为非晶体
D.若将该物块加热到某一温度才开始熔化,且熔化的过程中温度保持不变,则它一定为晶体
3.(晶体的微观结构)单晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子),图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法中正确的是( )
A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动
B.三条线段上,单晶体分子的数目相同,表明晶体的物理性质是各向同性的
C.三条线段上,单晶体分子的数目不同,表明晶体的物理性质是各向异性的
D.以上说法均不正确
课后巩固训练
对点题组练
题组一 晶体和非晶体
1.(多选)(人教版教材P32“实验”改编)把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上,再将烙铁通电烧热,然后用烙铁头分别接触薄玻璃片和单层云母片的背面。发现石蜡熔化区域的形状如图甲、乙所示,图甲近似为圆形,图乙近似为椭圆形,下列说法正确的是( )
A.图甲是单层云母片石蜡熔化区域的形状
B.图乙是单层云母片石蜡熔化区域的形状
C.该实验说明单晶体沿各个方向的导热性能不同
D.该实验说明单晶体所有物理性质都是各向异性的
D错误。
2.北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花下列说法正确的是( )
A.一片雪花大约由1 000个水分子组成
B.雪花融化成的水是液态的晶体
C.雪花是水蒸气凝华时形成的晶体
D.没有两片雪花是相同的,因此雪花不属于晶体
3. (2025·黑龙江哈尔滨月考)显微镜下铝—锂—锰合金的断裂面如图所示,它是由许多细小的晶粒组成的,由于这些小的单晶体的取向杂乱无章,我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是( )
A.一定压强下确定的熔点
B.规则的几何形状
C.显示各向异性
D.显示各向同性
4.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
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能不同,则该球一定是单晶体
D.一块晶体,若其各个方向的导热性能相同,则一定是单晶体
题组二 晶体的微观结构
5.白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷,图为黑磷微观结构,其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是( )
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度升高
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同
6.(多选)关于石墨与金刚石的区别,下列说法正确的是( )
A.石墨和金刚石是由不同物质生成的不同晶体
B.石墨和金刚石是由同种物质生成的不同微观结构的晶体
C.金刚石中原子间作用力比石墨的大,金刚石有很大的硬度
D.金刚石是单晶体,石墨是多晶体
7.(多选)单晶体不同于非晶体,它具有天然的、规则的几何形状和各向异性,并且具有确定的熔点,下列哪些说法可以用来解释单晶体的上述特性( )
A.组成单晶体的微粒在空间按一定的规律排列着,构成特定的空间点阵
B.单晶体具有各向异性,是由于空间点阵中不同方向上微粒数目不同,微粒间距离也不相同
C.单晶体具有各向异性,是由于空间点阵中不同方向上的微粒的性质不同
D.单晶体在熔化时吸收的热量,全部用来瓦解空间点阵,因此,单晶体在熔化过程中保持一定的温度不变,只有空间点阵完全被瓦解,单晶体完全变为液体后,温度才会升高
8.(多选)关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中,正确的是( )
A.图甲中,单晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同,故单晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B.图乙为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构,相互之间作用力很强,所以金刚石十分坚硬,可制造玻璃刀和钻头
C.图丙为食盐晶体的点阵结构,晶体的许多特性都与点阵结构有关
D.图丁为雪花的微观结构,雪花是晶体,当雪化成水后,水也是晶体
。
综合提升练
9.如图所示,甲、乙、丙三种固体物质,质量相等,加热过程中,相同时间内吸收的热量相等,从其温度随时间变化的图像可以判断( )
A.甲是晶体,乙、丙是非晶体
B.乙是晶体,甲、丙是非晶体
C.乙是非晶体,甲的熔点比丙低
D.乙是非晶体,甲的熔点比丙高
10.(多选)下列说法正确的是( )
A.金刚石、食盐、玻璃和天然水晶都是晶体
B.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体
C.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
11.如图所示,ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板,AB和CD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好),关于圆板,下列说法正确的是( )
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.不知有无固定熔点,无法判定是晶体还是非晶体
12.(多选)下列关于晶体空间点阵的说法正确的是( )
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地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
培优加强练
13.某晶体的物态变化过程如图所示,其中甲、乙、丙分别表示三种物态。下列分析正确的是( )
A.甲为气态
B.甲→乙的过程需要放热
C.乙→丙的过程与露珠形成过程相同
D.BC段对应的温度为该晶体的熔点
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高中物理人教版选择性必修三教案
第二章 气体、固体和液体
第2.4节 固体
学习目标
1.知道常见的固体有晶体和非晶体,晶体分为单晶体和多晶体;能从微观结构认识、区分单晶体、多晶体和非晶体。
2.知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。
3.了解晶体的微观结构,知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。
课前导学
基础知识导学
晶体和非晶体
阅读教材32页回答以下问题：
问题1、观察玻璃、蜂蜡、塑料、盐粒、砂糖、石英等物质，比较它们的外形有何不同？说明了什么问题？
问题2、常见的晶体有哪些？常见的非晶体有有哪些？
问题3、将石蜡均匀涂抹在玻璃片和云母片上，用烧热的钢针接触涂蜡的反面，观察石蜡在玻璃片和云母片上熔化区域的形状有何不同？说明了什么问题？
问题4、对蜂蜡和砂糖进行加热，用温度计测量二者熔化时温度的变化有何不同？这说明了什么问题？
问题5、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？
问题6、根据以上回答，完成下表：
例题1、关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（ ）
A．单晶体具有各向异性
B．多晶体也具有各向异性
C．非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的
D．晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的
例题2、下列说法中正确的是（ ）
A．常见的金属材料都是多晶体
B．只有非晶体才显示各向同性
C．凡是具有天然的规则几何形状的物体必定是单晶体
D．多晶体不显示各向异性
针对训练1、如图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（ ）
A．a是晶体
B．b是晶体
C．a是非晶体
D．b是非晶体
针对训练2、下列物质 是晶体， 是非晶体？
A．铁 B．橡胶 C．玻璃 D．食盐 E．云母 F．塑料
晶体的微观结构
问题1、晶体和非晶体在外形、物理性质等方面有显著的不同，产生这些不同的根本原因是什么呢？晶体微观结构的特点是怎样的？
问题2、金刚石和石墨在硬度上差别很大，但它们都是由碳原子构成的，这说明什么问题？
问题3、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？
【教师指导】晶体和非晶体在微观与宏观上的区别与联系？
分类 微观结构 宏观表现
外形 物理性质
晶体 单晶体 组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵 几何形状天然有规则 各向异性 有固定熔点
多晶体 由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成 无天然规则的几何外形 各向同性
非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有 固定熔点
例题3、下列叙述中错误的是（ ）
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
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
针对训练3、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
知识点探究
知识点一 晶体和非晶体
根据初中知识我们知道晶体具有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点。除此之外,晶体还有一些其他的性质。雪花形状极多,十分美丽。观察下面不同雪花的形状,你能发现它们的共同之处吗
提示 雪花形状规则,且都是六角形。
1.固体的分类
(1)晶体:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。
(2)非晶体:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
2.晶体和非晶体的比较
(1)单晶体有天然的、规则的几何形状,非晶体没有规则的外形。
(2)晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔化温度;某些单晶体的物理性质表现为各向异性,非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,表现为各向同性。
3.多晶体
一些固体由许多小的晶粒(单晶体)组成,这些小的单晶体的取向杂乱无章,把它称为多晶体,它没有确定的几何形状,也不显示各向异性,仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征。
【思考】
1.在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面,石蜡熔化情况如图所示,那么你看到的现象及得出的结论是什么 云母片在其他物理性质上是否也一定表现为各向异性
提示 玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形,说明玻璃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,说明云母沿不同方向的导热性能不相同
云母片在其他物理性质上不一定表现为各向异性。
2.判断正误
(1)铁块没有规则的几何形状,所以是非晶体。(×)
(2)没有固定熔点的固体一定是非晶体。(√)
(3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(×)
(4)同一种物质只能形成一种晶体。(×)
(5)玻璃没有确定的熔点,也没有天然的、规则的几何形状。(√)
例1 (多选)(人教版教材P31~P33文字素材改编)关于晶体和非晶体的性质,下列说法正确的是( )
A.有规则形状的蜂蜡一定为晶体
B.食盐有天然的、规则的几何形状,则必定是晶体
C.若对某物块沿各个方向施加拉力,发现其强度一样,则此物块一定是非晶体
D.玻璃片上熔化的石蜡呈圆形,而云母薄片上熔化的石蜡呈椭圆形
答案 BD
解析 晶体有天然的、规则的几何形状,而蜂蜡没有天然的、规则的几何外形,则蜂蜡是非晶体,A错误;有天然的、规则的几何形状的物体一定是晶体,则食盐是晶体,B正确;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,C错误,因单晶体在导热这一物理性质上具有各向异性,而非晶体则是各向同性,所以玻璃片上熔化的石蜡呈圆形,而云母薄片上熔化的石蜡呈椭圆形,D正确。
单晶体、多晶体及非晶体的异同比较
分类 宏观表现 物理性质
晶体 单晶体 有天然、规则的几何形状 各向 异性 有确定 的熔点
多晶体 没有天然、规则的几何形状 各向 同性
非晶体 没有确定的熔化温度
训练1 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其背面一点,蜡熔化的范围如图(a)所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系图像如图(b)所示,则( )
A.甲、乙是非晶体,丙是晶体
B.甲、丙是晶体,乙是非晶体
C.甲、丙是非晶体,乙是晶体
D.甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体
答案 B
解析 由题图(b)知,甲、丙有确定的熔点,乙没有确定的熔化温度,所以甲、丙是晶体,乙是非晶体,由题图(a)知,甲、乙的导热性能呈各向同性,丙的导热性能呈各向异性,所以丙是单晶体,而甲可能是单晶体,也可能是多晶体,B正确。
知识点二 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.微观结构的不同,造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同。
3.在不同条件下,组成同种物质的微粒按照不同规则在空间分布,可以生成不同的晶体,例如,石墨和金刚石。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体,例如天然石英晶体熔化以后再凝固就变成了石英玻璃,而石英玻璃是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
【思考】
1.如图为石墨和金刚石的微观结构图,石墨和金刚石都是由碳原子组成的,为什么石墨很软,而金刚石却很坚硬呢
提示 金刚石中碳原子间的作用力很强,而石墨是层状结构,层与层之间距离较大,原子间的作用力比较弱,所以金刚石很坚硬,石墨却很松软。
2.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同,并思考引起晶体各向异性的原因。
提示 由晶体微粒的排列情况可知,沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同,正是这种不同,使晶体的物理性质表现为各向异性。
例2 (多选)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各自的规则排列着的
B.单晶体具有天然的、规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C.非晶体的内部微粒是无规则排列的
D.石墨的硬度比金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布
答案 ABC
解析 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同,也正是由于它的微粒按一定规律排列,使单晶体具有天然的、规则的几何外形,选项A、B正确;非晶体的内部微粒是无规则排列的,选项C正确;石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同,石墨的层状结构决定了它的质地松软,而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很大的硬度,选项D错误。
训练2 (多选)下列说法正确的是( )
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的
B.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
C.天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间有规则地排列着
D.同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同
答案 BC
解析 固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化,A错误;天然石英表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的,具有空间上的周期性,C正确;相同物质在不同的条件下能够生成不同的晶体,组成它们的微粒能够按照不同的排列规律在空间分布,如金刚石与石墨,B正确,D错误。
随堂对点自测
1.(晶体和非晶体)随着科技的发展,国家对晶体材料的研究也越来越深入,尤其是对稀土晶体的研究,已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.晶体都有天然的、规则的几何外形,非晶体则没有天然的规则的几何外形
B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C.单晶体具有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点
D.多晶体是由单晶体组合而成的,但单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性
答案 D
解析 单晶体有天然的、规则的几何外形,多晶体和非晶体则没有天然规则的几何外形,故A错误;同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,故B错误;单晶体和多晶体都具有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,选项C错误;多晶体是由单晶体组合而成的,但单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性,选项D正确。
2.(晶体和非晶体)如图所示为一透明的正方体物块,下列说法正确的是( )
A.由于该物块有规则形状,所以它一定为晶体
B.由于该物块透明,所以它一定为晶体
C.若该物块为绝缘体,则它一定为非晶体
D.若将该物块加热到某一温度才开始熔化,且熔化的过程中温度保持不变,则它一定为晶体
答案 D
解析 单晶体具有天然的规则几何形状,但这个正方体物块不一定是天然形成的,所以不一定是晶体,故A错误;晶体并非都是透明的,所以该物块不一定是晶体,例如玻璃是透明的,但并非是晶体,故B错误;晶体并非都能导电,所以该绝缘物块不一定是非晶体,例如金刚石晶体,是单晶体,也是绝缘体,故C错误;晶体具有确定的熔点,非晶体没有一定的熔化温度,故D正确。
3.(晶体的微观结构)单晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子),图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法中正确的是( )
A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动
B.三条线段上,单晶体分子的数目相同,表明晶体的物理性质是各向同性的
C.三条线段上,单晶体分子的数目不同,表明晶体的物理性质是各向异性的
D.以上说法均不正确
答案 C
解析 晶体中的分子只在平衡位置附近振动,不会沿三条线段发生定向移动,故A错误;三条线段上晶体分子的数目不同,表明单晶体的物理性质是各向异性的,故B、D错误,C正确。
课后巩固训练
对点题组练
题组一 晶体和非晶体
1.(多选)(人教版教材P32“实验”改编)把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上,再将烙铁通电烧热,然后用烙铁头分别接触薄玻璃片和单层云母片的背面。发现石蜡熔化区域的形状如图甲、乙所示,图甲近似为圆形,图乙近似为椭圆形,下列说法正确的是( )
A.图甲是单层云母片石蜡熔化区域的形状
B.图乙是单层云母片石蜡熔化区域的形状
C.该实验说明单晶体沿各个方向的导热性能不同
D.该实验说明单晶体所有物理性质都是各向异性的
答案 BC
解析 由于图甲、乙中石蜡熔化区域的形状分别近似为圆形、椭圆形,而云母片为单晶体,单晶体具有各向异性,玻璃片为非晶体,非晶体具有各向同性,因此,图甲、乙分别对应玻璃片、云母片石蜡熔化区域的形状,A错误,B正确;该实验说明单晶体沿各个方向的导热性能不同,具有各向异性,但不是单晶体所有物理性质都是各向异性的,C正确,D错误。
2.北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6个橄榄枝组成。关于雪花下列说法正确的是( )
A.一片雪花大约由1 000个水分子组成
B.雪花融化成的水是液态的晶体
C.雪花是水蒸气凝华时形成的晶体
D.没有两片雪花是相同的,因此雪花不属于晶体
答案 C
解析 一片雪花由大量的水分子组成,远大于1 000个,A错误;雪花融化成的水是液体,不是固体,晶体是固体中的一类,B错误;根据物态变化可知,雪花是水蒸气凝华时形成的晶体,C正确;没有两片雪花是相同的,但雪花有规则的形状,雪花属于晶体,D错误。
3. (2025·黑龙江哈尔滨月考)显微镜下铝—锂—锰合金的断裂面如图所示,它是由许多细小的晶粒组成的,由于这些小的单晶体的取向杂乱无章,我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是( )
A.一定压强下确定的熔点
B.规则的几何形状
C.显示各向异性
D.显示各向同性
答案 A
解析 晶体分为单晶体和多晶体,只有单晶体具有规则的几何外形,物理性质表现为各向异性,而多晶体是由许多小晶粒杂乱无章地排列构成的,因而多晶体没有规则的几何外形,物理性质表现为各向同性,晶体在一定压强下都有确定的熔点,故A正确。
4.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
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能不同,则该球一定是单晶体
D.一块晶体,若其各个方向的导热性能相同,则一定是单晶体
答案 C
解析 物理性质表现为各向同性的可以是多晶体,也可以是非晶体,故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体,故A错误;沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力,发现其强度一样,表现出各向同性,可能是多晶体,故B错误;一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性能不同,即具有各向异性,则该球一定是单晶体,故C正确;一块晶体,若其各个方向的导热性能相同,可能是单晶体、多晶体或非晶体,故D错误。
题组二 晶体的微观结构
5.白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷,图为黑磷微观结构,其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是( )
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷熔化过程中温度升高
C.黑磷中每个分子都是固定不动的
D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同
答案 A
解析 根据题图可知,黑磷的微观结构呈现空间上规则排列,具有空间上的周期性,属于晶体材料,所以黑磷具有固定的熔点,熔化过程中温度不变,故A正确,B错误;组成物质的分子总是在做无规则热运动,故C错误;组成白磷和黑磷的分子是同一种分子,所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同,故D错误。
6.(多选)关于石墨与金刚石的区别,下列说法正确的是( )
A.石墨和金刚石是由不同物质生成的不同晶体
B.石墨和金刚石是由同种物质生成的不同微观结构的晶体
C.金刚石中原子间作用力比石墨的大,金刚石有很大的硬度
D.金刚石是单晶体,石墨是多晶体
答案 BC
解析 石墨和金刚石的化学成分相同,即它们是同种物质,但它们的微观结构不同,所以构成不同的晶体,且都是单晶体,具有不同的物理性质,金刚石中原子间作用力比石墨的大,金刚石有很大的硬度。选项B、C正确。
7.(多选)单晶体不同于非晶体,它具有天然的、规则的几何形状和各向异性,并且具有确定的熔点,下列哪些说法可以用来解释单晶体的上述特性( )
A.组成单晶体的微粒在空间按一定的规律排列着,构成特定的空间点阵
B.单晶体具有各向异性,是由于空间点阵中不同方向上微粒数目不同,微粒间距离也不相同
C.单晶体具有各向异性,是由于空间点阵中不同方向上的微粒的性质不同
D.单晶体在熔化时吸收的热量,全部用来瓦解空间点阵,因此,单晶体在熔化过程中保持一定的温度不变,只有空间点阵完全被瓦解,单晶体完全变为液体后,温度才会升高
答案 ABD
解析 单晶体内部的微粒构成特定的空间点阵是单晶体有天然规则几何形状的原因,单晶体在物理性质上的各向异性是由于空间点阵中不同方向上的微粒数目不同,微粒间距离也不相同。晶体熔点的存在是由于晶体在熔化时要吸收热量用来瓦解空间点阵,增加分子势能,熔化过程中分子热运动的平均动能不变,即温度不变,只有当晶体全部熔化变为液体后,温度才会升高,分子热运动的平均动能才会增加,单晶体也是如此。故选项A、B、D正确。
8.(多选)关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中,正确的是( )
A.图甲中,单晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同,故单晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B.图乙为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构,相互之间作用力很强,所以金刚石十分坚硬,可制造玻璃刀和钻头
C.图丙为食盐晶体的点阵结构,晶体的许多特性都与点阵结构有关
D.图丁为雪花的微观结构,雪花是晶体,当雪化成水后,水也是晶体
答案 AC
解析 题图甲单晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同,故单晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质,A正确;题图乙为石墨的微观结构,B错误;题图丙为食盐晶体的点阵结构,晶体的许多特性都与点阵结构有关,C正确;题图丁为雪花的微观结构,雪花有规则的几何形状,所以是晶体,当雪化成水后,具有流动性,是液体不再是固体,D错误。
综合提升练
9.如图所示,甲、乙、丙三种固体物质,质量相等,加热过程中,相同时间内吸收的热量相等,从其温度随时间变化的图像可以判断( )
A.甲是晶体,乙、丙是非晶体
B.乙是晶体,甲、丙是非晶体
C.乙是非晶体,甲的熔点比丙低
D.乙是非晶体,甲的熔点比丙高
答案 D
解析 晶体在熔化过程中吸热,但是温度不发生变化,这是晶体的重要特征,由题图知甲、丙为晶体,乙为非晶体,故A、B错误;从熔点上看甲温度到t2时才熔化,丙的温度到t1就开始熔化了,故C错误,D正确。
10.(多选)下列说法正确的是( )
A.金刚石、食盐、玻璃和天然水晶都是晶体
B.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体
C.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
答案 CD
解析 金刚石、食盐和天然水晶是晶体,玻璃是非晶体,A错误;晶体并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍然是晶体,B错误;根据是否有确定的熔点,可以把固体分为晶体和非晶体两类,单晶体有各向异性,所以有些单晶体在不同方向上具有不同的光学性质,C正确;晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,D正确。
11.如图所示,ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板,AB和CD是互相垂直的两条直径,把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好),关于圆板,下列说法正确的是( )
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.不知有无固定熔点,无法判定是晶体还是非晶体
答案 C
解析 电流表示数发生变化,说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同,即具有各向异性,所以圆板是单晶体,故选项A、B、D错误,C正确。
12.(多选)下列关于晶体空间点阵的说法正确的是( )
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地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 ACD
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于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力。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,而不是固定不动,故B错误,A、C、D正确。
培优加强练
13.某晶体的物态变化过程如图所示,其中甲、乙、丙分别表示三种物态。下列分析正确的是( )
A.甲为气态
B.甲→乙的过程需要放热
C.乙→丙的过程与露珠形成过程相同
D.BC段对应的温度为该晶体的熔点
答案 D
解析 由题图知,甲中分子相距最近,分子排列规则,分子间的作用力最大,既不易被压缩,也不易被拉伸,所以是固态分子的排列方式;乙中分子相距较近,分子排列杂乱,分子间的作用力较弱,是液态分子的排列方式;丙中分子相距最远,分子无固定排列,分子间的作用力最弱,是气态分子的排列方式。由以上分析知,甲为固态,故A错误;甲→乙是固态变为液态的熔化过程,需要吸收热量,故B错误;乙→丙是液态变成气态的汽化过程,露珠是水蒸气遇冷形成小水滴的液化过程,故C错误;BC段表示物体吸热或放热的温度保持不变,此段为晶体熔化(或凝固)过程,此时的温度叫晶体的熔点(或凝固点),故D正确。
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