(共27张PPT)
4.固体
学习目标
1.了解固体的分类,知道晶体和非晶体的特点及区分方法。
2.知道单晶体和多晶体的区别。
3.理解单晶体的各向异性、多晶体和非晶体的各向同性。
4.了解晶体的微观结构。
思维导图
必备知识
自我检测
一、晶体和非晶体
1.固体可分为晶体和非晶体两类,其中石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花等是晶体,而玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。
2.晶体
(1)晶体又分为多晶体和单晶体。
(2)晶体有确定的熔点。
(3)单晶体具有规则的几何形状。
3.各向异性与各向同性:有些单晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些单晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为
各向异性。非晶体与多晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫作各向同性。
必备知识
自我检测
二、晶体的微观结构
1.为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同呢?
答案因为它们具有不同的微观结构。
2.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。
3.有的物质在不同条件下可以形成不同的晶体,那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,例如石墨和金刚石。
4.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体,这说明物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。
必备知识
自我检测
1.正误判断
(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)有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。( )
(5)同一种物质只能形成一种晶体。( )
(6)玻璃没有确定的熔点,也没有规则的几何形状。( )
(7)晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的。( )
答案(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)×
必备知识
自我检测
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.凡是具有规则几何形状的固体都是晶体
D.多晶体一定显示各向异性
解析常见金属材料都是多晶体,故选项A正确;具有规则几何形状的固体不一定是晶体,比如后天加工成规则形状的蜡烛不是晶体,故选项C错误;多晶体和非晶体均显示各向同性,故选项B、D错误。
答案A
必备知识
自我检测
3.有一块长方形的铜条,有关它的三种说法:①这是一块单晶体,因为它有规则的几何形状;②这是一块多晶体,因为它内部的分子排列是不规则的;③这是一块非晶体,因为它的物理性质是各向同性的。这三种说法中( )
A.①②是错的
B.②③是错的
C.①③是错的
D.都是错的
解析铜条虽具有规则的几何形状,但它是多晶体,它是由许多单晶体颗粒组合而成的,每个单晶体颗粒内部分子排列是规则的,但构成多晶体的单晶体颗粒的排列是不规则的,所以D正确。
答案D
必备知识
自我检测
4.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.它们都由不同的空间点阵构成
B.晶体内部的物质微粒是规则排列的,非晶体内部的物质微粒无规则排列
C.单晶体内部的物质微粒是静止的
D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不等的是非晶体
解析空间点阵是晶体的一个特殊结构,是晶体的一个特性,所以A错误;组成物质的微粒永远在做热运动,所以C错误;非晶体没有规则的形状,也就没有层面的说法,即使是晶体,各个层面的微粒数也不见得相等,所以D错误。
答案B
探究一
探究二
随堂检测
晶体和非晶体
情境探究
1.如图所示,冬天到了,各种不同的雪花飞舞。雪花是不是晶体?如果温度高,雪花很快就会化成水,水是不是晶体,为什么?
要点提示雪花规则的几何外形是天然形成的,是晶体,具有天然的几何外形是晶体的特征之一。当雪化成水后,具有流动性,是液体不再是固体。
探究一
探究二
随堂检测
2.某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗?
要点提示一定是单晶体。这是因为固体中只有单晶体才具有各向异性。
3.某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质一定是晶体吗?
要点提示一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体)都具有确定的熔点,而非晶体没有。
探究一
探究二
随堂检测
知识归纳
晶体与非晶体的区别
分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的几何形状
(1)没有确定的熔点;
(2)物理性质上为各向同性
晶
体
单晶体
有天然规则的几何形状
(1)有确定的熔点;
(2)物理性质上有各向异性
多晶体
没有确定的几何形状
(1)有确定的熔点;
(2)物理性质上为各向同性
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例1
(2020山东威海二模)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
探究一
探究二
随堂检测
解析单晶体具有天然的有规则的几何形状,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,透明的物体并非都是晶体,例如玻璃是透明的,但并不是晶体,故B错误。绝缘物块不一定是非晶体,例如金刚石是晶体,也是绝缘体,故C错误。晶体具有一定的熔化温度,非晶体没有一定的熔化温度,故D正确。
答案D
探究一
探究二
随堂检测
规律方法
1.判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
探究一
探究二
随堂检测
(1)区分晶体与非晶体的方法: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。仅从各向同性或者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:看其是否具有各向异性,单晶体有各向异性,而多晶体表现出各向同性。
2.各向异性的表现
在物理性质上,单晶体具有各向异性,而非晶体及多晶体则是各向同性的。
通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等。
单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上某些物理性质不同,也就是沿不同方向去测试单晶体的某些物理性能时测量结果不同。
探究一
探究二
随堂检测
变式训练1(2020宁夏石嘴山高二期中)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.一块固体,若其各个方向的导热性相同,则一定是多晶体
探究一
探究二
随堂检测
解析各向同性可以是多晶体,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,可能是非晶体,也可能是多晶体,故B错误;一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,即各向异性,则该球体一定是单晶体,故C正确;一块固体,若其各个方向的导热性相同,可能是多晶体,故D错误。
答案C
探究一
探究二
随堂检测
晶体的微观结构
情境探究
家庭、学校的门锁常用“碰锁”,然而,这种锁使用一段时间后,锁舌就会变涩而不易被碰入,造成关门困难。这时,你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下,碰锁便开关自如,并且可以持续几个月之久。请你动手试一试,并回答其中的道理。
要点提示石墨是金刚石的同素异形体,两者的不同结构,造成了物理性质上的差异很大,金刚石质地坚硬,而石墨由于具有层状结构,层与层之间结合不是很紧密,故层与层之间易脱落,故能起到润滑作用。
探究一
探究二
随堂检测
知识归纳
晶体的微观结构与物理性质
(1)晶体结构
①组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列,呈现空间上的周期性。
②晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力,结构不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力约束在一定的位置上。
③微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动。当外界干扰强烈或温度变化时,结构也发生变化,周期性被破坏,晶体也可以转化为非晶体。
(2)物理性质
晶体的微观结构决定其宏观物理性质,改变物质的微观结构从而改变物质的属性,如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石,有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例2
(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,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,最终寻找到了单层的石墨——石墨烯。如图所示为石墨、石墨烯的微观
结构,根据以上信息和已学知识,
下列说法中正确的是( )
A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体
B.石墨是非晶体,石墨烯是晶体
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
探究一
探究二
随堂检测
解析石墨、石墨烯与金刚石都具有规则的分子排列,都是晶体。从题目给出的信息看,石墨烯是用物理方法获得的。故选项C、D正确。
答案CD
探究一
探究二
随堂检测
变式训练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各个方向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,而金刚石的微观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
探究一
探究二
随堂检测
1.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.大粒盐磨成细盐,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,金属一般属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐是形状规则的晶体,在显微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,而非晶体无确定的熔点,故D对。
答案D
探究一
探究二
随堂检测
2.如图所示,四块固体中属于非晶体的是( )
A.明矾
B.石英
C.冰块
D.塑料管
解析明矾、石英、冰块为晶体,塑料为非晶体。
答案D
探究一
探究二
随堂检测
3.关于石墨与金刚石,下列说法正确的是( )
A.它们是由不同物质微粒组成的不同晶体
B.它们是由相同物质微粒组成的不同非晶体
C.金刚石是晶体,石墨是非晶体
D.金刚石比石墨原子间作用力大,金刚石有很大的硬度
解析物质的性质由物质微粒的微观结构决定,石墨和金刚石都是由碳原子组成,石墨和金刚石都是晶体,因原子排列结构不同,原子间作用力不同。D选项正确。
答案D
探究一
探究二
随堂检测
4.(多选)国家游泳中心——水立方,像一个透明的水蓝色的“冰块”。这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫作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AD4.固体
课后篇巩固提升
基础巩固
1.(多选)有关晶体的微观结构,下列说法中正确的有
( )
A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质
B.同种元素的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
解析同种元素的原子可以按不同结构排列,形成不同的物质,不同物质的物理性质不同,例如:由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别,所以B、D正确,A、C错误。
答案BD
2.(多选)(2020陕西西安高二期末)下列物质是晶体还是非晶体的判断不正确的是( )
A.因为石英是晶体,所以由石英制成的玻璃也是晶体
B.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体
C.蔗糖受潮后粘在一起,没有确定的几何形状,所以它是非晶体
D.用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
解析因石英有规则的几何外形,且各向异性,是晶体,而玻璃没有确定的熔点,为非晶体,故A错误,符合题意;晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变,有固定的熔点,食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体,故B正确,不符合题意;蔗糖受潮后粘在一起,没有确定的几何形状,但它是晶体中的多晶体,故C错误,符合题意;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,说明云母片是晶体,故D错误,符合题意。
答案ACD
3.
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
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,即各向异性,所以圆板是单晶体,故选项A、B、D错误,选项C正确。
答案C
4.(多选)(2020黑龙江哈尔滨高二期末)如果某个固体在某一物理性质上表现出各向同性,那么下述结论中正确的是( )
A.它不一定是多晶体
B.它一定是多晶体
C.它一定是非晶体
D.它不一定是非晶体
解析单晶体具有各向异性,显示各向同性的是多晶体或者非晶体,故A、D正确。
答案AD
5.(2020广东湛江高二月考)如图所示,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( )
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
解析晶体具有比较固定的熔点,非晶体则没有固定的熔点,故A错误。晶体是在固定的温度下熔化为液体,而非晶体是随着温度的升高逐渐变成液体,则bc段表示晶体的固液共存状态,故B正确。曲线M的ab段表示固态。由于非晶体没有一定熔点逐步熔化,曲线N是非晶体在一定压强下的熔化过程,所以曲线N的ef段不表示固态,故C错误。曲线M的cd段表示液态,曲线N的fg段不表示液态,故D错误。
答案B
能力提升
1.
(多选)(2020山东临沂第一中学高二月考)一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品,长AB是宽AC的2倍,如图所示。若用多用电表沿两对称轴O1O1'和O2O2'测其电阻,阻值关系为R1=2R2,则这块样品( )
A.一定是非晶体
B.可能是多晶体
C.可能是非晶体
D.以上说法全错
解析非晶体和多晶体都是各向同性,由题意可知,长度AB为宽度AC的2倍,用多用电表沿两对称轴O1O1'和O2O2'测其电阻,阻值关系为R1=2R2,表现各向同性,故可能是多晶体,也可能是非晶体,故B、C正确,A、D错误。
答案BC
2.(2020黑龙江高二期末)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触固体背面上一点,蜡熔化的范围如图(b)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(a)所示,则( )
A.甲、乙是非晶体,丙是晶体
B.甲、丙是非晶体,乙是晶体
C.甲、丙是多晶体,乙是晶体
D.甲是晶体,乙是非晶体,丙是单晶体
解析甲、丙有固定的熔点,乙没有固定的熔点,所以甲和丙为晶体,乙为非晶体,丙在导热性方面具有各向异性,所以丙是单晶体,故A、B、C错误,D正确。
答案D
3.石墨和金刚石都是由碳原子构成的晶体,它们的空间点阵不同。已知碳的摩尔质量M=12.0
g/mol,石墨的密度ρ1=2.25
g/cm3,金刚石的密度ρ2=3.52
g/cm3,NA=6.02×1023
mol-1,试分别求出石墨和金刚石中相邻原子间的平均距离。
解析把碳原子简化为球体模型,两个相邻碳原子中心间的平均距离就与碳分子的直径相等。
所以有π3,
代入数据可得D1=2.57×10-10
m,D2=2.21×10-10
m。
答案2.57×10-10
m 2.21×10-10
m
