第二章 第二、三节
一、选择题：在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～9题有多项符合题目要求．
1．关于晶体和非晶体的下列说法，正确的是( )
A．凡是晶体，都具有确定的几何外形
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．晶体的各向异性是由于组成晶体的微粒呈现有序排列的结果
【答案】D
2．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．它们的物质微粒形成不同的结构
D．它们都是各向异性的
【答案】C
3．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
【答案】B [晶体有固定的熔点，熔化过程吸收的热量用于破坏空间点阵结构，因温度不变，所以分子动能不变，吸收的热量用于增加分子势能，内能增加，所以选项B正确．]
4．下列说法不正确的是( )
A．新材料特殊的性能是指特殊的物理性能，而不是化学性能
B．制作集成电路时，尽管对硅单晶片的完整性有很高的要求，但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷
C．晶体内的微观粒子在一定的平衡位置附近不停地做微小震动
D．金属薄膜可以配合读写磁头设计的改进，增大磁记录的密度
【答案】B [新材料的特殊性能是指物理性能，A正确；制作集成电路的硅单晶片是不允许硅单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷的，B错；晶体内的微观粒子在一定的平衡位置附近不停地做微小震动，C正确；由于金属薄膜的晶粒尺寸小，晶粒各向异性大，晶粒间的相互交换作用弱，是可以配合读写磁头的改进增大磁记录的密度的，D正确．]
5．下列关于白磷与红磷的说法，正确的是( )
A．它们是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
【答案】BD
6．有关晶体的排列结构，下列说法正确的是( )
A．同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质
B．同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质
C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律
D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律
【答案】BD [同一种元素在空间可以有不同的结构排列，如金刚石和石墨、红磷和白磷，由于它们有不同的结构排列，决定了它们有不同的物理性质，故B、D正确．]
7．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
8．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．人造晶体在现代技术中应用广泛，但没有固定的熔点
B．晶体内部的物质微粒按一定规则排列且不停振动，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着
C．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒却在不停地运动着
D．晶体管的制造材料是晶体
【答案】BD [有确定熔点是晶体的属性，A错误；组成物质的微粒永远在做热运动，不管是晶体还是非晶体，C错误；晶体管是由晶体材料制成的，D正确．]
9．关于导体和半导体材料的叙述正确的是( )
A．半导体材料是具有优异特性的微电子材料
B．从导电性能上来看，半导体的电阻率小于金属导体和绝缘体
C．微电子工业中使用的半导体材料主要是硅和砷化镓
D．二氧化硅的机械强度高，结晶性能好，在自然界中储量丰富，成本低，是制造晶体管和集成电路的主要材料
【答案】AC [半导体材料是具有优异特性的微电子材料，半导体的导电性能会随某些物理因素的改变而改变，半导体的电阻率介于金属导体(电阻率<10－3 Ω·m)和绝缘体(电阻率>1012 Ω·m)之间．微电子工业中使用的半导体材料主要是硅和砷化镓．硅的机械强度高，结晶性能好，在自然界中储量丰富，成本低，是制造晶体管和集成电路的主要材料．故选A、C．]
二、非选择题
10．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，有些晶体在不同的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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体
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
【答案】BCD [晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错．根据是否有固定的熔点，可以把固体分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，选项B对．同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨，选项C对．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，选项D对．熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错．]
课件38张PPT。第二、三节 晶体的微观结构 固体新材料1．(2017年徐州期中)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( )
A．单晶体具有各向同性
B．多晶体具有各向异性
C．非晶体的物理性质，在各个方向上都是相同的
D．无论是单晶体还是多晶体，它们的各种物理性质，在各个方向上都是不同的
【答案】C [单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，故A错误，B错误；非晶体的物理性质具有各向同性，在各个方向上都是相同的，故C正确；多晶体具有各向同性，它们的各种物理性质，在各个方向上都是相同的，故D错误．故选C．]2．(2017年湖南名校期中)关于晶体、非晶体、液晶，下列说法正确的是( )
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．所有的单晶体都有确定的熔点，而多晶体没有确定的熔点
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 [只有单晶体才表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，故A错误．晶体是具有格子构造的固体，晶体一定是固体，且内部具格子构造，但外部并不一定具有规则的几何形状，如形状不规则的金属是晶体，故B错误；所有的晶体均具有固定的熔点，故C错误；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，故D正确．故选D．]
3．(2017年武汉名校期中)下列说法正确的是( )
A．单晶体和多晶体在物理性质上都表现出各向异性
B．液体表面张力产生的原因是表面层分子较稀疏，分子间引力小于斥力
C．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点
D．玻璃没有固定的熔点，但有规则的几何形状，所以是晶体
【答案】C [多晶体是多个单晶体的结合体，在热传导中不具有各向异性，故A错误；液体表面张力产生的原因是表面层分子较稀疏，分子距离大于平衡距离，故分子间引力大于斥力，故B错误；液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点，故C正确；区分晶体和非晶体，最可靠的是依据熔化温度：晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，而玻璃没有固定的温度，故不为晶体，故D错误．故选C．]
4．下列物质哪些是晶体，哪些是非晶体？
铁、橡胶、玻璃、食盐、云母、塑料．
【答案】属于晶体的有：铁、食盐、云母；属于非晶体的有：橡胶、玻璃、塑料．一、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________地排列着的．
2．假说提出的依据：晶体外形的________和物理性质的__________．
3．实验验证：人们用________和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究，证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的．有规则 规则性 各向异性 X射线
4．微观结构理论的内容
(1)组成晶体的物质微粒(原子、分子或离子)按一定的规律在空间整齐排列．
(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的______________，微粒只能在________________附近做微小振动．
相互作用力 各自的平衡位置 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____________不相等，说明沿不同方向____________及____________情况不同，在物理性质上表现为各向异性．
②非晶体内部物质微观粒子的排列是不规则的，沿不同方向从客观上看物质微粒的排列情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性．
(3)同一种物质在______________形成不同的晶体．微粒的个数 微粒的排列 物质结构 不同条件下 为什么多晶体表现为各向同性？
【答案】多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的．每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性．但由于晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．
二、固体新材料
1．新材料的基本特征
(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_________、_________密切相关；
(3)新材料往往具有__________，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)______是当前用途最广的半导体材料．
新工艺 新技术 特殊性能 硅 2．新材料的未来
(1)新材料科学正向着研究各种__________(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________、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________________等方向发展．
(2)新材料的______________、________________和______________也是今后新材料科学技术发展的重要内容．复合材料 纳米材料 生物医学材料 制备工艺 检测仪器 计算机应用 用微观结构理论对固体特征的解释2．对晶体具有一定熔点的解释
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，晶体开始熔解，熔解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．
3．对同素异构体的解释
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．4．对多晶体宏观特征的解释
多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(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，因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，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．
5．对非晶体特征的微观解释
在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性． 例1 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得多，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，也正是由于它的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
【题后反思】(1)单晶体具有各向异性是因为沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同．
(2)晶体具有确定的熔点是因为晶体具有规则的排列结构．
(3)同一物质有几种不同的晶体是因为物质微粒排列的空间结构不同．
1．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 [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．A、C、D正确．]1．纳米：长度单位．符号：nm.1 nm＝10－9 m．
2．纳米技术：指在纳米尺度上制造材料和器件的技术．
3．纳米材料的分类
纳米金属材料、纳米磁性材料、有机—无机纳米复合物、纳米传感材料、纳米医用材料等． 对纳米材料的认识4．纳米材料的奇特效应
(1)量子尺寸效应：如银的超细微粒在温度为1 K时，会由导体变为绝缘体．
(2)小尺寸效应：如当材料超细微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，将由超导状态变为正常状态．
(3)表面和界面效应：如纳米材料活性极高，极不稳定，很容易与其他原子结合．
(4)宏观量子隧道效应：如低于某一临界温度时，其微观粒子的运动速度基本上与温度无关．
5．纳米材料的良好性能主要表现在：力学、热学、电学、磁学、光学、化学等方面
(1)在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性；
(2)在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多；
(3)在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现电绝缘性；
(4)在磁学性能方面，当超细微粒的尺寸小到临界尺寸时，常规的铁磁性材料会转变为处于顺磁性甚至超顺磁状态的纳米材料；
(5)在光学性能方面，纳米半导体材料在室温下具有光致发光特性、光电转换特性、介电特性和压电特性；
(6)在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性． 例2 纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动
B．晶体内的微观粒子间的相互作用很强，使各粒子紧紧地靠在一起
C．晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同
D．晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序，无法预测
题眼直击：晶体内微观粒子的排列具有周期性．
解题流程：
答案：C
【题后反思】解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在：
(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性．
(2)热学性能：熔点较低．
(3)电学性能：低温时会呈现电绝缘性．
(4)化学性能：具有相当高的化学活性． 例3 内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐，岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状．把大颗粒的岩盐敲碎后，小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状．下图表示岩盐晶体的平面结构：白点为氯离子，黑点为钠离子，如果把它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形．作分界线AA1，使它平行于正方形的对角线，作分界线BB1，使它平行于正方形的一边．在两线的左侧各取一个钠离子：M和N，为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小，分别以M、N为圆心，作两个相同的扇形，不考虑扇形以外远处离子的作用．
(1)如果F表示两个相邻离子之间引力的大小，问：M、N所受扇形范围内的负离子对它作用力的合力是F的多少倍？(为使问题简化，设所有离子都是质点，而且它们相互作用遵从平方反比规律)
(2)根据计算结果解释：为什么敲碎的岩盐总是呈立方形状，而不会沿图中AA1分界线断开？答案：见解析2．(多选)纳米材料具有许多奇特效应，如( )
A．电光效应 B．量子尺寸效应
C．高硬度 D．表面和界面效应
【答案】BD [电光效应是半导体材料的一种奇特效应，而高硬度是因为纳米材料的奇特效应而使材料所表现出来的一种良好性能，故A、C错误，B、D正确．]
