第二章 固体、液体和气体
训练1 晶体和非晶体
训练2 晶体的微观结构
训练3 固体新材料
[概念规律题组]
1．(单选)下列固态物质不属于晶体的是 ( )
A．雪花 B．黄金 C．玻璃 D．食盐
2．(单选)以下说法中错误的是 ( )
A．材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间关系的科学
B．材料对人类文明进程有着重要的影响
C．纳米是长度单位，1 nm＝10－10 m
D．半导体是具有优异特性的微电子材料
3．(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
4．(双选)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
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．一块铁虽然是各向同性的，但它是晶体
6．(单选)如图1所示，一块密度、厚度均匀的长方体被测样品，长AB为宽BC的2倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻，所得阻值均为R，则这块样品是 ( )
图1
A．金属 B．多晶体
C．单晶体 D．非晶体
[方法技巧题组]
7．(单选)某球形固体物质，其导热性能各向相同，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．一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质
8．(单选)晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于 ( )
A．破坏空间点阵结构，增加分子动能
B．破坏空间点阵结构，增加分子势能
C．破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能
D．破坏空间点阵结构，但不增加分子势能和分子动能
9．(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
10．(双选)如图2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 ( )
图2
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
11．(双选)由同一种化学成分形成的物质 ( )
A．既可能是晶体，也可能是非晶体
B．是晶体就不可能是非晶体
C．可能生成几种不同的晶体
D．只可能以一种晶体结构的形式存在
[创新应用题组]
12．(双选)下列关于探索晶体结构的几个结论中正确的是 ( )
A．1912年，德国物理学家劳埃用X射线来探测固体内部的原子排列，才证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的
B．组成晶体的物质微粒，没有一定的规则在空间杂乱无章地排列着，并且晶体的微观结构没有周期性特点
C．晶体内部各微粒之间还存在着很强的相互作用力，这些作用力就像可以伸缩的弹簧一样，将微粒约束在一定的平衡位置上
D．热运动时，晶体内部的微粒可以像气体分子那样在任意空间里做剧烈运动
答案
1．C 2．C 3．D 4．AB 5．CD 6．C 7．B 8．B 9．AD 10．CD 11．AC 12．AC
第一节 晶体和非晶体
第二节 晶体的微观结构
第三节 固体新材料
[学习目标]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．
一、晶体和非晶体
[导学探究]
1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、食盐、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，食盐、蔗糖、石英有规则的几何外形．
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薄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？
玻璃片 云母片
图1
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．云母薄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．
[知识梳理] 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(“有”或“没有”)确定的几何形状
①没有固定熔点
②导电、导热、光学等性质表现为各向同性
晶体
单晶体
有(“有”或“没有”)天然规则的几何形状
①有确定的熔点
②导热、导电、光学等某些物理性质表现为各向异性
多晶体
一个个小晶粒粘在一起，没有(“有”或“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]
1．如何区分晶体和非晶体？如何区分单晶体和多晶体？
答案 有确定熔点的是晶体，没有确定熔点的是非晶体．单晶体和多晶体虽都有确定的熔点，但还有两点不同：其一，单晶体有天然规则的形状，多晶体没有；其二，单晶体某些物理性质上表现为各向异性，多晶体则表现为各向同性．
2．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
[导学探究]
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 它们的微观结构不同．
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．
[知识梳理]
1．组成晶体的微观粒子(分子、原子或离子)，按照一定的规律在空间整齐地排列．
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
[导学探究]
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.
一、晶体和非晶体
例1 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
答案 D
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．
例2 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图2(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如图(b)所示，则( )
图2
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(a)知，甲、乙的导热性呈各向同性，丙的导热性呈各向异性；由题图(b)知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点．所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．
二、晶体的微观结构
例3 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的微观结构决定的
答案 C
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．
针对训练 (多选)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3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( )
图3
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.
固体
1．(晶体与非晶体)下列固体中全是由晶体组成的是( )
A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜
B．石英、玻璃、云母、铜
C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香
D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青
答案 A
2．(晶体和非晶体)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图4所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是( )
图4
A．单晶体 B．多晶体
C．非晶体 D．普通金属
答案 A
解析 用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′、O2O2′方向测量结果均相同，说明该物体沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，所以A正确．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大．
3．(晶体的微观结构)(多选)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)石墨和金刚石，性质有很大差异，是由于( )
A．石墨是各向异性的，而金刚石是各向同性的
B．它们的化学成分不同
C．它们都是各向同性的
D．组成它们的物质微粒按不同的规则排列
答案 D
解析 物质的性质由物质微粒的微观结构决定，故D选项正确．
题组一 单晶体、多晶体和非晶体的区别
1．(多选)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．(多选)下列说法中正确的是( )
A．只要是具有各向异性的固体就必定是晶体
B．只要是不显示各向异性的固体就必定是非晶体
C．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体
D．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体
答案 ACD
解析 多晶体和非晶体都表现出各向同性，只有单晶体表现出各向异性，故B错误，A正确；晶体一定有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故C、D正确．
3．(多选)如图1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( )
图1
A．甲是晶体 B．乙是晶体
C．甲是非晶体 D．乙是非晶体
答案 AD
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．
4．(多选)云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图2所示，那么( )
图2
A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片
B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片
C．实验说明玻璃片有各向同性，可能是非晶体
D．实验说明云母有各向同性，是晶体
答案 AC
5．(多选)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．
6．下列说法正确的是( )
A．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体
B．同一种物质只能形成一种晶体
C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的
D．玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状
答案 D
解析 黄金是多晶体，只是因为组成多晶体的小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨，故B错；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和天然规则的几何形状，D对．
题组二 对晶体的微观结构的理解
7．(多选)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；石英制成的玻璃是非晶体不是晶体，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．
8．(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
9．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.
课件39张PPT。
目标导航预习导引目标导航预习导引一二三四五六七一、固体的分类
1.晶体
(1)单晶体,如石英、云母、单晶硅或单晶锗等.
(2)多晶体,如各种常见金属.
2.非晶体,如玻璃、松香、沥青、橡胶等.目标导航预习导引一二三四五六七二、单晶体的宏观特征
1.具有规则的几何形状,如食盐的晶体是正立方体,雪花是六角形的规则图案.
2.具有固定的熔点,加热熔化过程中,物体的温度保持不变.
3.在不同的方向上,具有不同的力学、热学、电学、光学等物理性质,也就是说,单晶体具有各向异性.目标导航预习导引一二三四五六七三、多晶体的宏观特征
1.没有规则的几何外形.
2.具有固定的熔点.
3.在不同的方向上,具有相同的物理性质,也就是说,多晶体具有各向同性.目标导航预习导引一二三四五六七中国古代文人对雪花情有独钟,有很多吟唱雪花的诗句,其中“雪花六出”常用来形容雪花的形状.雪花的形状是多种多样的(如图所示),可你知道为什么它的边角连线总为正六边形吗?
答案:水汽凝华结晶成的雪花和天然水冻结的冰属于六方晶系,是晶体,有规则的几何外形.目标导航预习导引一二三四五六七四、非晶体的宏观特征
1.没有规则的几何形状.
2.没有固定的熔点,在加热熔化的过程中,物体的温度是增加的.
3.在不同的方向上,具有相同的物理性质.
铁块没有规则的几何形状,铁块是非晶体吗?
答案:铁块虽然没有规则的几何形状,但属于晶体.目标导航预习导引一二三四五六七五、同种物质的不同状态
有些材料在某种条件下是晶体,在另一条件下则是非晶体,有的晶体与非晶体,在一定条件下,还可以相互转化.目标导航预习导引一二三四五六七六、晶体的微观结构
1.晶体的微观结构假说的内容:晶体内部的微粒是有规则地排列着的.
2.假说提出的依据:晶体外形的规则性和物理性质的各向异性.
3.实验验证:人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后,证实了晶体内部的粒子有规则排列的假说是正确的.
4.微观结构理论的内容
(1)组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)在空间排成阵列,呈现周而复始的有序结构,说明晶体的微观结构具有周期性特点.
(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力,微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动.目标导航预习导引一二三四五六七5.固体特征的微观解释
(1)方法:在固体界面沿不同方向画出等长直线.
(2)现象:①单晶体在不同直线上微粒的个数不相等,说明沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同,在物理性质上表现为各向异性.
②非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等,说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同,在物理性质上表现为各向同性.
(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体.
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?
答案:金刚石和石墨中的碳原子排列规则不同.目标导航预习导引一二三四五六七七、固体新材料
1.了解新材料
(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)新材料的研发和应用推动了人类文明和社会的进步.
(5)硅是当前用途最广的半导体材料.目标导航预习导引一二三四五六七2.新材料的未来
(1)新材料科学正向着研究各种复合材料(例如复合金属材料、复合陶瓷材料、复合高分子材料)、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.目标导航预习导引一二三四五六七家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”,然而使用一段时间后,锁舌就会变涩而不易被碰,造成锁门困难.这时,你可以用铅笔在锁舌上研磨几下,“碰锁”便开关自如了,而且可以维持几个月之久,你知道其中的道理吗?
答案:因为铅笔中含有石墨成分,利用的是石墨的润滑作用,石墨具有层状结构,层与层之间容易脱落,因而起到润滑作用.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一、晶体和非晶体
单晶体、多晶体及非晶体的区别一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用云母薄片和玻璃片上分别涂一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的反面,石蜡熔化,如图所示,那么你看到的现象及得出的结论是什么?
答案:玻璃上的呈圆形,说明玻璃为各向同性,是非晶体.云母片上的呈椭圆形,说明云母片为各向异性,是单晶体.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.有规则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.晶体不可能转化为非晶体
D.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点
解析:因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项A错误;多晶体在物理性质上是各向同性的,选项B错误;实验证明晶体在适当的条件下可以转化为非晶体,选项C错误;晶体与非晶体的区别主要表现在是否有确定的熔点,选项D正确.
答案:D一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.(多选)某球形固体物质,其各向导热性能相同,则该物质( )
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.一定不是单晶体,因为它具有各向同性的物理性质
答案:BD
解析:导热性能各向相同的物体可能是非晶体,也可能是多晶体,因此,A选项错误;多晶体具有确定的熔点,因此B选项正确;物体的外形是否规则不是判断是否为单晶体的依据,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;因为单晶体区别于多晶体和非晶体在于其物理性质上的各向异性,因此D选项正确.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.(2015江苏单科)(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有( )
A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
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:AD一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度保持不变,选项A正确;蜂蜡是非晶体,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明云母是单晶体,选项B错误;具有各向异性的晶体的物质微粒排列规则,选项C错误;石墨是多晶体,金刚石是单晶体,组成它们的物质微粒结构不同,使得它们的物理性质不同,选项D正确.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用二、晶体的微观结构
1.有的物质有几种晶体的解释
这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构,例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石,二者在物理性质上有很大的不同.白磷和红磷的化学成分相同,但白磷具有立方体结构,而红磷具有与石墨一样的层状结构.
2.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,因为在不同条件下物质微粒的排列结构可以发生变化.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用3.多晶体是由许多杂乱无章地排列着的单晶体(晶粒)组成的.平常见到的各种金属材料都是多晶体.把纯铁做成的样品放在显微镜下观察,可以看到它是由许许多多晶粒组成的,晶粒有大有小,最小的只有10-5 cm,最大的也不超过10-3 cm.每个晶粒都是一个小单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何形状.因为多晶体的晶粒杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的,即具有各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点,而非晶体没有.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.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.由于什么原因造成了单晶体的各向异性?
答案: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.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.晶体熔化时为什么有确定的熔点?
答案:给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔化,熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】 (多选)下列叙述错误的是( )
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很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布
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是否相同;也正是由于微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何形状.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柔软,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.
答案:CD一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.(多选)在两片材料不同的均匀薄片上涂一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针尖端分别接触两片的反面,结果薄片a上熔化的石蜡呈圆形,薄片b上熔化的石蜡呈椭圆形.由此可以判定( )
A.a一定是晶体 B.b一定是晶体
C.a一定不是晶体 D.a一定不是单晶体
答案:BD
解析:a薄片上熔化的石蜡呈圆形,表示它的导热性是各向同性的;b薄片上熔化的石蜡呈椭圆形,表示它的导热性是各向异性的,所以b薄片一定是晶体.由于非晶体和多晶体都是各向同性的,所以a薄片可能是非晶体,也可能是多晶体,但不可能是单晶体.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.(2015全国理综Ⅰ)(多选)下列说法正确的是( )
A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体
B.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
C.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
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
E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案:BCD
解析:晶体敲碎后,得到的小颗粒仍为晶体,选项A错误;某些晶体在不同方向上有不同的光学性质,选项B正确;同种元素构成的固体,可形成不同的晶体,比如金刚石和石墨,选项C正确;在合适条件下,某些晶体和非晶体可相互转变,选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,内能增加,选项E错误.一二三知识精要典题例解迁移应用三、固体新材料
1.新材料的特殊性能
(1)超高强度.
(2)超高硬度.
(3)超塑性.
(4)各种特殊的物理性质(如磁性、超导性等).
2.新材料
(1)各种复合材料:复合金属材料、复合陶瓷材料、复合高分子材料.
(2)纳米材料.
(3)机敏材料:同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能.
(4)生物医学材料.一二三知识精要典题例解迁移应用【例3】 (多选)国家游泳中心——水立方,像一个透明的水蓝色的“冰块”,透过它,游泳中心内部设施尽收眼底.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.具有一定的熔点
D.没有一定的熔点
解析:非晶体没有一定的熔点,在物理性质上表现为各向同性.
答案:AD一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像,从而可以研究物质的构成规律.如图中的照片是一些晶体材料表面的STM图像,通过观察、比较,可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的,具有一定的结构特征,则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点:
(1)? .?
(2) .?一二三知识精要典题例解迁移应用答案:(1)在确定方向上原子有规律地排列,在不同方向上原子的排列一般不同
(2)原子的排列具有一定的对称性
解析:本题通过扫描隧道显微镜研究晶体材料的构成规律,尽管不同材料的原子在空间排列情况不同,但原子都是按照一定规律排列的,都具有一定的对称性.案例探究方法规律正确理解晶体的各向异性
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,如果沿其各条直线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,则一定是多晶体案例探究方法规律解析:本题考查对晶体的特性——各向异性的理解.解题关键是要明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,所以选项A、B错,选项C正确;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,故当晶体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,所以选项D错误.
答案:C案例探究方法规律物理性质上各向异性,则一定是单晶体;各向同性,则可能是非晶体、多晶体,也可能是单晶体.因为单晶体的某些物理性质可能各向同性.
