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4　固体
课后·训练提升
一、选择题Ⅰ(每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的)
1.下列物质属于晶体的是(　　)
A.玻璃 B.橡胶
C.食盐 D.松香
答案:C
解析:晶体和非晶体的区别是晶体有确定的熔点,而非晶体没有,玻璃、橡胶、松香没有确定的熔点,是非晶体;食盐有确定的熔点,是晶体,故选项C正确。
2.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,所有晶体都具有各向异性
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:C
解析:将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒还是晶体,选项A错误;固体可以分为晶体和非晶体两类,多晶体具有各向同性,选项B错误;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,例如石墨和金刚石,选项C正确;在熔化过程中,晶体要吸收热量,虽然温度保持不变,但内能要增加,选项D错误。
3.如图所示,是据实验绘成的温度—时间图像。下列分析正确的是(　　)
A.该物质是非晶体,其熔点为80 ℃
B.在16 min时,物质处于凝固过程
C.在12 min时,物质已完全是固态
D.物质只在8~18 min时,向外放热
答案:B
解析:根据温度—时间图像可以看出随时间的增加温度有降低的趋势,可得该物质处于凝固过程,而图像中降低过程中有一段温度不变,可得该物质是晶体,故选项A错误;在16min时,物质温度不变,故物质处于凝固过程,故选项B正确;在12min时,物质处于凝固过程,此时物质状态为固态和液态共存,故选项C错误;晶体在整个凝固过程中都向外放热,不只是在8~18min时向外放热,故选项D错误。
二、选择题Ⅱ(每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的)
4.固体可以分为晶体和非晶体两类,下列关于晶体和非晶体的判断正确的是(　　)
A.常见的金属没有确定的几何形状,因此金属是非晶体
B.食盐在熔化过程中温度保持不变,因此食盐是晶体
C.烧热的针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体
D.物质是晶体还是非晶体并不是绝对的,在一定条件下可以相互转化
答案:BD
解析:区分晶体与非晶体是看其有没有固定的熔点,金属具有固定的熔点,为晶体,故选项A错误;晶体都具有固定的熔点,食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体,故选项B正确;熔化的蜂蜡呈椭圆形说明云母是晶体,故选项C错误;物质是晶体还是非晶体,不是绝对的,在一定条件下可以相互转化,故选项D正确。
5.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,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。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丁所示,则(　　)
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、丙为晶体,乙是非晶体
C.甲、丙为非晶体,乙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
答案:BD
解析:晶体具有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点;单晶体在导热性能方面表现为各向异性,多晶体和非晶体在导热性能方面表现为各向同性。甲表现为各向同性,且有一定的熔点,是多晶体;乙表现为各向同性,没有一定的熔点,是非晶体;丙表现为各向异性,有一定的熔点,是单晶体。故选项B、D正确,A、C错误。
6.一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品,长AB是宽AC的两倍,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,则这块样品可能是(　　)
A.单晶体 B.多晶体
C.非晶体 D.以上说法全错
答案:BC
解析:单晶体是各向异性的,而非晶体和多晶体是各向同性的,由题意可知,其长AB为宽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,出现各向同性,故这块样品可能是多晶体,也可能是非晶体,选项B、C正确,A、D错误。(共48张PPT)
4　固体
课前·基础认知
课堂·重难突破
素养·目标定位
随堂训练　
素养 目标定位
目 标 素 养
1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体。
2.知道各向异性现象和各向同性现象。
3.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。
4.学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。
知 识 概 览
课前·基础认知
一、晶体和非晶体
1.固体的分类。
(1)固体可以分为　晶体　和　非晶体　两类。石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是　晶体　。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是　非晶体　。
(2)晶体又可以分为　单　晶体和　多　晶体。
2.物理性质。
(1)各向异性:有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的　光学性质　不同,这类现象称为各向异性。
(2)各向同性:非晶体沿　各个方向　的物理性质都是一样的,这叫作各向同性。
(3)多晶体各向同性的解释:组成多晶体的　单晶体　的取向杂乱无章,所以多晶体是各向同性的。
3.单晶体、多晶体和非晶体的物理性质。
(1)单晶体:①　有　规则的几何形状。②　有　确定的熔点。③具有各向　异性　。
(2)多晶体:①　没有　确定的几何形状。②　有　确定的熔点。③具有各向　同性　。
(3)非晶体:①　没有　 确定的几何形状。②　没有　确定的熔点。③具有各向　同性　。
4.观察玻璃和云母沿不同方向的导热性能。
(1)实验结果:玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似　圆形　;云母片上石蜡熔化区域的形状呈　椭圆形　。
(2)实验结论:实验表明玻璃沿各个方向的导热性能　相同　;云母沿不同方向的导热性能　不同　。
微探究 一块厚度和密度都均匀分布
的长方体被测样品, lAB=2lAD,如图所
示。如果用多用电表的欧姆挡分别
沿两个对称轴O1O1'和O2O2'方向测
量,结果阻值均为R,则这块样品是单晶体还是多晶体
提示:用多用电表的欧姆挡分别沿两个对称轴O1O1'、O2O2'方向测量结果均相同,说明该样品沿O1O1'和O2O2'方向电阻率(即导电性能)不同,即物理性质表现为各向异性,所以该样品是单晶体。
二、 晶体的微观结构
1.规则性。
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.多样性。
(1)有的物质在不同条件下能够生成　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,碳原子按不同结构排列可成为石墨或金刚石。
(2)同种物质也可能以　晶体　和　非晶体　两种不同的形态出现,也就是说,物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。
3.转化性。
(1)有些非晶体在一定条件下也可以转化为　晶体　。
(2)有些晶体在一定条件下也可以转化为　非晶体　。例如,天然石英是晶体,而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。
4.运动性。
原子(或者分子、离子)并不是像结构图上画的那些点一样静止不动,它们时刻都在不停地振动,结构图中所画的那些点,是它们振动的　平衡位置　。
微判断 (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　)
(2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体。(　　)
(3)物理性质表现为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)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(　　)
×
√
×
×
√
课堂·重难突破
重难归纳
1.单晶体、多晶体及非晶体的异同比较。
一 对晶体和非晶体的深化理解
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 有天然、规则的几何形状 各向 异性 有确定的
熔点
多 晶 体 由无数的晶体微粒(小晶 粒)无规则排列组成 没有天然、规则的几何形状 各向 同性 非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有确定的熔化温度
2.对单晶体的各向异性的理解。
(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。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,举例如下:
①云母晶体在导热性能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能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。
③立方体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。
方解石晶体能把光分解为两束光而沿不同的方向折射,形成双折射现象,而玻璃在不同方向上对光的折射作用相同。这说明了在光学性质上方解石与玻璃有什么不同
提示:方解石是晶体,在不同方向上光学性质不同;玻璃是非晶体,在不同方向上光学性质相同。
典例剖析
右图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:固体可以分为晶体和非晶体两类,而晶体又可以分为单晶体和多晶体两类。晶体和非晶体的区别在于有没有确定的熔点,其中晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点;单晶体具有规则的几何外形,多晶体与非晶体没有规则的几何外形,晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化,故选项A、B、C错误,D正确。
规律总结 判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
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,单晶体表现出各向异性,而多晶体表现出各向同性。
学以致用
辨别物质是晶体还是非晶体,比较可靠的方法是(　　)
A.从外形来判断
B.从各向异性或各向同性来判断
C.从导电性能来判断
D.从是否具有确定的熔点来判断
答案:D
解析:单晶体有整齐规则的几何外形,多晶体和非晶体没有规则的外形,所以不能区分,故选项A错误。单晶体具有各向异性,多晶体和非晶体具有各向同性,所以不能区分,故选项B错误。单晶体中载流子遭受散射的概率小,导电性好,多晶体、非晶体导电性都较差,所以不能区分,故选项C错误。晶体不管是单晶体还是多晶体都有固定的熔点,而非晶体没有固定的熔点,所以能区分,故选项D正确。
重难归纳
1.对同种元素的微粒形成不同物质的解释。
物质的微观结构决定其宏观物理性质,改变物质的微观结构可以改变物质的属性,同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质。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。
二 用晶体的微观结构理论解释晶体的特性
2.对单晶体有天然的、规则的几何形状的解释。
晶体外形的规则性可以用微粒的规则排列来解释。如食盐晶体是由钠离子Na+和氯离子Cl-组成的,它们等距离、交错地排列在三组相互垂直的平行线上,因而食盐晶体具有正方体的外形。
3.对单晶体各向异性的解释。
下图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况。在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。线段AB上物质微粒较多,线段AD上较少,线段AC上更少。因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,所以单晶体在不同方向上的物理性质不同。
4.对晶体具有确定熔点的解释。
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。
家庭、学校或机关门锁常用“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,碰锁便开关自如了,并且可以持续几个月之久。请你动手试一试,并解释其中的道理。
提示:石墨是金刚石的同素异形体,两者的不同结构,造成了两者在物理性质上有很大差异,金刚石质地坚硬,而石墨由于具有层状结构,且层与层之间结合不很紧密,故层与层之间易脱落,能起到润滑作用。用铅笔在纸上写字也是根据这个道理。
典例剖析
(多选)晶体不同于非晶体,它具有规则的几何外形,在不同方向上物理性质不同,而且具有一定的熔点,下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性(　　)
A.组成晶体的物质微粒,在空间按一定的规律排成整齐的行列,构成特定的空间点阵
B.晶体在不同方向上物理性质不同,是因为不同方向上微粒数目不同,微粒间距不同
C.晶体在不同方向上物理性质不同,是由于不同方向上的物质微粒的性质不同
D.晶体在熔化时吸收热量,全部用来瓦解晶体的空间点阵,转化为分子间势能,因此,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,晶体完全变为液体后,继续加热,温度才会升高
答案:ABD
解析:很多晶体都是由相同的物质微粒组成的,例如,金刚石和石墨都是由碳原子组成的,不同方向上物质微粒完全一样,可见其各向异性不是因为不同方向上的粒子性质不同引起的,而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的,故选项A、B正确,C错误。晶体在熔化时吸收热量,全部用来瓦解晶体的空间点阵,转化为分子间势能,因此,晶体在熔化过程中保持一定的温度不变,故选项D正确。
规律总结 晶体各向异性的原因
1.单晶体物理性质的不同取决于其微观结构,单晶体的物质微粒按照一定的规则在空间中整齐地排列着,所以单晶体有规则的几何外形,在物理性质上表现为各向异性。
2.多晶体是由许许多多晶粒组成的,晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体无规则的几何外形,在物理性质上表现为各向同性。
学以致用
某物体表现出各向异性是由于组成物体的物质微粒(　　)
A.在空间的排列不规则
B.在空间按一定的规则排列
C.数目较多的缘故
D.数目较少的缘故
答案:B
解析:某物体表现出各向异性是由于组成物体的物质微粒在空间排列的规则性,与分子数目无关,故选项B正确。
随堂训练
1.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.云母、铜、橡胶、沥青
答案:A
解析:石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜都是晶体,玻璃、松香、沥青和橡胶都是非晶体,故选项A正确。
2.下列关于固体的说法正确的是(　　)
A.晶体熔化时,温度不变,但内能变化
B.单晶体一定是单质,有确定的几何形状,有确定的熔点
C.多晶体没有确定的几何形状,也没有确定的熔点
D.晶体都是各向异性的,而非晶体都是各向同性的
答案:A
解析:晶体熔化时,其温度虽然不变,但其内部结构发生变化,其吸收的热量转化为分子的势能,内能增大,故选项A正确;单晶体不一定是单质,例如离子晶体是阴、阳离子以离子键结合形成的晶体,离子晶体属于离子化合物,不是单质,故选项B错误;多晶体没有确定的几何形状,但有确定的熔点,故选项C错误;单晶体表现为各向异性,但多晶体表现为各向同性,故选项D错误。
3.关于石墨与金刚石的区别,下列说法正确的是(　　)
A.它们是由不同物质微粒组成的两种晶体
B.它们是由同种物质微粒组成但微观结构不同的两种晶体
C.金刚石是晶体,石墨是非晶体
D.金刚石和石墨中碳原子间的作用力强弱相近
答案:B
解析:金刚石、石墨都是由碳原子组成的,只是排列方式不同,导致两种物质物理性质差异很大,但它们都是晶体,故选项A、C错误,B正确;金刚石结构比较紧密,原子间作用力比石墨原子间作用力大,故选项D错误。
4.(多选)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,由于化学成分和结构各不相同,这些晶体呈现出千姿百态。高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体说法正确的是(　　)
A.单晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,但沿不同方向的光学性质一定相同
B.有些非晶体也有确定的熔点
C.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布
D.多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状
答案:CD
解析:单晶体在物理性质上表现为各向异性,多晶体在物理性质上表现为各向同性,其中的物理性质包括导热性、导电性、光学性能、机械强度等,故选项A错误。非晶体没有确定的熔点,选项B错误。有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,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,由于空间结构不同,形成不同的晶体,故选项C正确。而多晶体是由许许多多的细小的晶体(单晶体)集合而成,没有天然的规则的几何形状,故选项D正确。
5.甲、乙两种薄片的表面分别涂有薄薄的一层石蜡,然后用烧热钢针的针尖分别接触这两种薄片未涂层的一面,接触点周围熔化了的石蜡分别形成如图所示的形状。对这两种薄片,下列说法正确的是(　　)
A.甲的熔点一定高于乙的熔点
B.甲一定是晶体
C.乙一定是晶体
D.乙一定是非晶体
答案:B
解析:单晶体是各向异性的,熔化了的石蜡形成椭圆形,非晶体和多晶体是各向同性的,则熔化了的石蜡形成圆形,故选项B正确。
6.(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地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0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构。根据以上信息和已学知识判断,下列说法正确的是(　　)
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
CD
解析:石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质,选项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,选项D正确。

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