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第4节　固体
[学习目标要求]　1.知道什么是晶体、非晶体、单晶体和多晶体。知道各向异性现象和各向同性现象。2.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。3.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。
　晶体和非晶体
1．固体的分类
(1)晶体：如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。
(2)非晶体：如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
2．晶体和非晶体的比较
(1)单晶体有天然规则的几何形状，非晶体没有天然规则的几何形状。
(2)晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点；晶体的某些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，它没有确定的几何外形，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。
[想一想]
如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体。晶体与非晶体在外观上有什么不同？没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？
甲
乙
提示：单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形；不是，由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有规则的几何外形。
　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．变化或转化
在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
[判一判]
(1)同一种物质只能形成一种晶体。(×)
(2)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(√)
(3)晶体的物质微粒在各个方向上排列情况不同，但整齐有序，所以有规则的几何外形。(√)
学习任务一　晶体和非晶体
[导学探究]
(1)石蜡和天然金刚石在外形上有什么区别？
(2)如图所示，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。你看到的现象及得出的结论是什么？
提示：(1)天然金刚石有天然的规则的几何形状，石蜡没有规则的外形。
(2)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。
[思维深化]
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化温度。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．区分单晶体与多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。
　(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片的上表面涂一层很薄的石蜡，用烧热的钢针接触固体薄片的下表面，石蜡熔化的范围分别如图(a)(b)(c)所示，而甲、乙、丙在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示，下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙为非晶体，丙为晶体
B．甲、丙为晶体， 乙为非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙为晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
解析：BD　由题图(d)可知，甲、丙有固定的熔点，而乙没有固定的熔点，故甲、丙为晶体，乙为非晶体，又由题图(a)、(c)可知，甲具有各向同性，而丙具有各向异性，所以甲为多晶体，而丙为单晶体，综上所述可知，选项B、D均正确，A、C均错误。
[针对训练]
1．下列关于固体的说法中正确的是(　　)
A．晶体熔化时，温度不变，但内能变化
B．单晶体一定是单质，有规则的几何形状，有确定的熔点
C．多晶体没有规则的几何形状，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
解析：A　晶体熔化时，其温度虽然不变，但其内部结构可能发生变化，其吸收的热量用于增加分子的势能，内能增大，A正确；单晶体不一定是单质，如离子晶体是阴阳离子以离子键结合形成的晶体，所以离子晶体属于离子化合物，不是单质，B错误；多晶体没有规则的几何形状，但有确定的熔点，C错误；单晶体表现为各向异性，但多晶体表现为各向同性，D错误。
学习任务二　晶体的微观结构
[导学探究]
熔化的硫黄倒入冷水中，就变成有弹性的没有固定熔点的硫，随着时间的流逝，这种有弹性的硫又变成了有规则几何外形的硫黄，这说明了什么？
提示：晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
[思维深化]
1.晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性。如图所示是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。
2．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。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石。
　
甲：石墨　　　乙：金刚石
3．说明
(1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所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。
(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。例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
　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为等长的三条直线。下列说法中正确的是(　　)
A．A处的晶体分子可以沿三条直线发生定向移动
B．三条直线上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．三条直线上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
解析：C　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条直线发生定向移动，故A错误；三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确。
　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，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0.34 nm 的石墨烯，是碳的二维结构。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判断，下列说法中正确的是(　　)
　
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体
C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
解析：D　石墨、石墨烯都是单晶体，石墨与石墨烯等都是碳元素的单质，故A、B错误；石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向异性，故C错误；他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确。
[针对训练]
2．(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，而且具有确定的熔点，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，全部用来破坏晶体的空间点阵结构，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；只有空间点阵结构完全被破坏，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
解析：ABD　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，C错误，A、B、D正确。
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．有规则的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．非晶体在物理性质上是各向同性的
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
解析：CD　因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错误；非晶体在物理性质上是各向同性的，C正确；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，D正确。
2．随着科技的发展国家对晶体材料的研究越来越深入，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．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形
B．具有规则几何外形的物体就是单晶体
C．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
D．石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体
解析：C　单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，故A错误；单晶体具有天然的几何外形，但有些非晶体可以被塑造成规则的几何外形，比如正方体玻璃器件，故B错误；根据多晶体与单晶体的特点可知，单晶体的某些物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现为各向同性，故C正确；石墨和金刚石都是晶体，金刚石是单晶体，故D错误。
3．(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是按各自的规则排列着的
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．非晶体的内部微粒是无规则排列的
D．石墨的硬度与金刚石差很多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
解析：ABC　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。
4．(2025·江苏泰州高三开学考)如图1所示，透过方解石观察下方的线条可以看到两个像，这称为双折射现象，再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现，如图2所示，则下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-41.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\大样\\同步\\学案\\人教物理选择性必修第三册\\2026-41.TIF" \* MERGEFORMATINET
图1　　　　　　　图2　
A．方解石是单晶体
B．方解石的光学性质为各向异性
C．透过方解石的光是偏振光
D．透过方解石的光波是纵波
解析：D　单晶体具有各向异性，会产生双折射现象，方解石能产生双折射现象，则方解石是单晶体，其光学性质各向异性，故A、B正确；通过方解石的光能够通过偏振片观察到两个像交替出现，即发生了偏振现象，说明透过方解石的光是偏振光，只有横波才能发生偏振现象，则透过方解石的光波是横波，故C正确，D错误。
[基础对点练]
对点练1　晶体和非晶体
1．(2025·河北高三省际联考)2025年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破—菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变
C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变
D．单晶体的光学性质一定各向异性
解析：B　单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误；晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确；晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误；单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但不一定体现在光学性质上，故D错误。
2．(多选)关于一块长方体的铜条，下列说法正确的是(　　)
A．它是晶体，因为它有规则的几何外形
B．它是晶体，因为它有确定的熔点
C．它是多晶体，因为它是由许多晶粒杂乱无章地排列而成的
D．它是非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性
解析：BC　因为铜具有确定的熔点，所以铜是晶体，长方体外形是由外力塑造，不是天然形成的，不能作为铜是否是晶体的判断依据，故A错误，B正确；铜条是由许多晶粒杂乱无章地排列而成的，故铜条是多晶体，物理性质表现为各向同性，故C正确，D错误。
3．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．晶体和非晶体在任何条件下都不可以相互转化
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：D　单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，A错误；晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属是多晶体，B错误；晶体和非晶体在适当条件下可以相互转化，C错误；所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，D正确。
4．如果某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么(　　)
A．它一定是晶体
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：D　单晶体具有规则内部结构，因此单晶体具有各向异性，所以显示各向同性的是多晶体或者非晶体，D正确。
对点练2　晶体的微观结构
5．(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
解析：BC　固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是相对的，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。
6．下列关于固体的叙述，正确的是(　　)
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．多晶体内部的分子排列是不规则的
C．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质
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：A　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具有各向异性，故A正确；由晶体的微观结构特点可知，晶体内部的分子是有规则地、周期性地在空间排列，故B错误；同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质，故C错误；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们质地柔软，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，故D错误。
7.食盐是我们生活中不可缺少的调味品，通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A．食盐晶体是正六面体形
B．食盐所有的物理性质都具有各向异性
C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体
D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变
解析：A　食盐晶体是正六面体形，选项A正确；食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，选项B错误；食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，选项C错误；食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能增加，选项D错误。
8．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是(　　)
A．单层石墨烯的厚度约在纳米数量级
B．石墨烯可以通过物理方法获得
C．石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D．石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能增加
解析：B　1毫米厚的石墨大约包含三百万层石墨烯，所以计算可得单层石墨烯的厚度约在纳米数量级以下，故A错误；由题意可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确；石墨中的碳原子是运动的，故C错误；石墨烯是晶体，熔解过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。
[能力提升练]
9．(2025·河北邯郸高二联考)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(　　)
INCLUDEPICTURE "2026-40.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\大样\\同步\\学案\\人教物理选择性必修第三册\\2026-40.tif" \* MERGEFORMATINET
A．黑磷是非晶体材料
B．黑磷熔化过程中温度不变
C．黑磷中每个分子都是固定不动的
D．黑鳞分子在不同方向的导热性一定不同
解析：B　根据图示可知，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，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误，B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷具有各向异性，但不一定体现在导热性上，D错误。
10.(多选)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，则这块样品不可能是(　　)
A．单晶体 B．多晶体
C．非晶体 D．金属
解析：BCD　若该样品物理性质各向同性则由电阻定律知，沿O1O1′和O2O2′的电阻关系应为R1＝4R2，与题意不符，故该样品具有各向异性的物理性质，为单晶体，故选B、C、D。
11.嫦娥五号探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷，即“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。关于石英晶体，下列说法正确的是(　　)
A．没有确定的熔点
B．具有各向同性的压电效应
C．没有确定的几何形状
D．是单晶体
解析：D　晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，A、C错误，D正确；沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，B错误。
12．北京冬奥会中国科研团队突破人工造雪核心技术“冰状雪”的难关，成功制造出适应大陆性季风气候特点的合格“冰状雪”。“冰状雪”可以减小雪道表面与滑雪板间的摩擦力，保证雪道表面不易变形。即使在运动员高速转向的情况下，也能保证雪道表面平整光滑。不论选手第几个出场，雪道都可以处于相对完美的状态，以此确保比赛的公平性。已知普通雪密度是每立方厘米0.1克至0.4克，而“冰状雪”密度则需要达到每立方厘米0.65克。下列说法正确的是(　　)
A．“冰状雪”没有规则的形状，是非晶体
B．在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪熔化得慢
C．3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要吸收热量
D．“冰状雪”融化成水的过程中温度会不断变化
解析：B　“冰状雪”有固定的熔点，是晶体，故A错误；“冰状雪”密度较大，在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪熔化得慢，故B正确；3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要放出热量，故C错误；“冰状雪”是晶体，融化成水的过程中温度不变，故D错误。
[尖子生选练]
13．如图所示，是表示某晶体的物态变化过程，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
解析：D　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，也不容易被拉伸，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、状态发生改变的晶体熔化(或凝固)过程，此时的温度叫晶体的熔点(或凝固点)，故D正确。(共68张PPT)
第4节　固体
[学习目标要求]　1.知道什么是晶体、非晶体、单晶体和多晶体。知道各向异性现象和各向同性现象。2.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。3.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。
课前预习·夯基固本
晶体和非晶体
1．固体的分类
(1)晶体：如_________、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。
(2)非晶体：如_________、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
知识点一
2．晶体和非晶体的比较
(1)单晶体______天然规则的几何形状，非晶体_________天然规则的几何形状。
(2)晶体______确定的熔点，非晶体_________确定的熔点；晶体的某些物理性质表现为各向_________，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向_________。
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_______________，把它称为多晶体，它_________确定的几何外形，也______显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定_________的特征。
[想一想]
如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体。晶体与非晶体在外观上有什么不同？没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？
甲
乙
提示：单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形；不是，由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有规则的几何外形。
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_________上的周期性。
2．变化或转化
在不同条件下，同种物质的微粒按照_____________在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。有些非晶体________________也可以转化为晶体。
知识点二
[判一判]
(1)同一种物质只能形成一种晶体。(　　)
(2)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(　　)
(3)晶体的物质微粒在各个方向上排列情况不同，但整齐有序，所以有规则的几何外形。(　　)
×
√
√
课堂探究·拓展思维
学习任务一　晶体和非晶体
[导学探究]
(1)石蜡和天然金刚石在外形上有什么区别？
(2)如图所示，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。你看到的现象及得出的结论是什么？
提示：(1)天然金刚石有天然的规则的几何形状，石蜡没有规则的外形。
(2)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。
[思维深化]
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化温度。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．区分单晶体与多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。
(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片的上表面涂一层很薄的石蜡，用烧热的钢针接触固体薄片的下表面，石蜡熔化的范围分别如图(a)(b)(c)所示，而甲、乙、丙在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示，下列说法正确的是(　 　)
A．甲、乙为非晶体，丙为晶体
B．甲、丙为晶体， 乙为非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙为晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
例 1
BD
BD　由题图(d)可知，甲、丙有固定的熔点，而乙没有固定的熔点，故甲、丙为晶体，乙为非晶体，又由题图(a)、(c)可知，甲具有各向同性，而丙具有各向异性，所以甲为多晶体，而丙为单晶体，综上所述可知，选项B、D均正确，A、C均错误。
[针对训练]
1．下列关于固体的说法中正确的是(　　)
A．晶体熔化时，温度不变，但内能变化
B．单晶体一定是单质，有规则的几何形状，有确定的熔点
C．多晶体没有规则的几何形状，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
A
A　晶体熔化时，其温度虽然不变，但其内部结构可能发生变化，其吸收的热量用于增加分子的势能，内能增大，A正确；单晶体不一定是单质，如离子晶体是阴阳离子以离子键结合形成的晶体，所以离子晶体属于离子化合物，不是单质，B错误；多晶体没有规则的几何形状，但有确定的熔点，C错误；单晶体表现为各向异性，但多晶体表现为各向同性，D错误。
学习任务二　晶体的微观结构
[导学探究]
熔化的硫黄倒入冷水中，就变成有弹性的没有固定熔点的硫，随着时间的流逝，这种有弹性的硫又变成了有规则几何外形的硫黄，这说明了什么？
提示：晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
[思维深化]
1.晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性。如图所示是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。
2．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。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石。
　
甲：石墨　　　乙：金刚石
　
3．说明
(1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所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。
(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。例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
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为等长的三条直线。下列说法中正确的是(　　)
A．A处的晶体分子可以沿三条直线发生定向移动
B．三条直线上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．三条直线上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
例 2
C
C　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条直线发生定向移动，故A错误；三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确。
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，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0.34 nm 的石墨烯，是碳的二维结构。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判断，下列说法中正确的是(　　)
例 3
　
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体
C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
D　石墨、石墨烯都是单晶体，石墨与石墨烯等都是碳元素的单质，故A、B错误；石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向异性，故C错误；他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确。
[针对训练]
2．(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，而且具有确定的熔点，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，全部用来破坏晶体的空间点阵结构，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；只有空间点阵结构完全被破坏，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
ABD　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，C错误，A、B、D正确。
随堂练习·培养能力
1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　 )
A．有规则的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．非晶体在物理性质上是各向同性的
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
CD
CD　因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错误；非晶体在物理性质上是各向同性的，C正确；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，D正确。
2．随着科技的发展国家对晶体材料的研究越来越深入，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．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形
B．具有规则几何外形的物体就是单晶体
C．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
D．石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体
C
C　单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，故A错误；单晶体具有天然的几何外形，但有些非晶体可以被塑造成规则的几何外形，比如正方体玻璃器件，故B错误；根据多晶体与单晶体的特点可知，单晶体的某些物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现为各向同性，故C正确；石墨和金刚石都是晶体，金刚石是单晶体，故D错误。
3．(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是按各自的规则排列着的
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．非晶体的内部微粒是无规则排列的
D．石墨的硬度与金刚石差很多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
ABC
ABC　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。
4．(2025·江苏泰州高三开学考)如图1所示，透过方解石观察下方的线条可以看到两个像，这称为双折射现象，再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现，如图2所示，则下列说法错误的是(　　)
A．方解石是单晶体
B．方解石的光学性质为各向异性
C．透过方解石的光是偏振光
D．透过方解石的光波是纵波
D
解析：D　单晶体具有各向异性，会产生双折射现象，方解石能产生双折射现象，则方解石是单晶体，其光学性质各向异性，故A、B正确；通过方解石的光能够通过偏振片观察到两个像交替出现，即发生了偏振现象，说明透过方解石的光是偏振光，只有横波才能发生偏振现象，则透过方解石的光波是横波，故C正确，D错误。
课后训练·凝练素养
[基础对点练]
对点练1　晶体和非晶体
1．(2025·河北高三省际联考)2025年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破—菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变
C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变
D．单晶体的光学性质一定各向异性
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B　
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B　单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误；晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确；晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误；单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但不一定体现在光学性质上，故D错误。
2
1
2．(多选)关于一块长方体的铜条，下列说法正确的是(　 　)
A．它是晶体，因为它有规则的几何外形
B．它是晶体，因为它有确定的熔点
C．它是多晶体，因为它是由许多晶粒杂乱无章地排列而成的
D．它是非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性
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BC　因为铜具有确定的熔点，所以铜是晶体，长方体外形是由外力塑造，不是天然形成的，不能作为铜是否是晶体的判断依据，故A错误，B正确；铜条是由许多晶粒杂乱无章地排列而成的，故铜条是多晶体，物理性质表现为各向同性，故C正确，D错误。
2
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1
3．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．晶体和非晶体在任何条件下都不可以相互转化
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
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D
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D　单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，A错误；晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属是多晶体，B错误；晶体和非晶体在适当条件下可以相互转化，C错误；所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，D正确。
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1
4．如果某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么(　　)
A．它一定是晶体
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
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D　单晶体具有规则内部结构，因此单晶体具有各向异性，所以显示各向同性的是多晶体或者非晶体，D正确。
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对点练2　晶体的微观结构
5．(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
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BC
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BC　固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是相对的，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。
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6．下列关于固体的叙述，正确的是(　　)
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．多晶体内部的分子排列是不规则的
C．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质
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
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A
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A　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具有各向异性，故A正确；由晶体的微观结构特点可知，晶体内部的分子是有规则地、周期性地在空间排列，故B错误；同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质，故C错误；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们质地柔软，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，故D错误。
7
7.食盐是我们生活中不可缺少的调味品，通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A．食盐晶体是正六面体形
B．食盐所有的物理性质都具有各向异性
C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体
D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变
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A　食盐晶体是正六面体形，选项A正确；食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，选项B错误；食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，选项C错误；食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能增加，选项D错误。
8
8．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是(　　)
A．单层石墨烯的厚度约在纳米数量级
B．石墨烯可以通过物理方法获得
C．石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D．石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能增加
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B
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B　1毫米厚的石墨大约包含三百万层石墨烯，所以计算可得单层石墨烯的厚度约在纳米数量级以下，故A错误；由题意可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确；石墨中的碳原子是运动的，故C错误；石墨烯是晶体，熔解过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。
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[能力提升练]
9．(2025·河北邯郸高二联考)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．黑磷是非晶体材料
B．黑磷熔化过程中温度不变
C．黑磷中每个分子都是固定不动的
D．黑鳞分子在不同方向的导热性一定不同
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B　根据图示可知，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，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误，B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷具有各向异性，但不一定体现在导热性上，D错误。
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10.(多选)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，则这块样品不可能是(　 　)
A．单晶体 B．多晶体
C．非晶体 D．金属
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BCD　若该样品物理性质各向同性则由电阻定律知，沿O1O1′和O2O2′的电阻关系应为R1＝4R2，与题意不符，故该样品具有各向异性的物理性质，为单晶体，故选B、C、D。
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11.嫦娥五号探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷，即“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。关于石英晶体，下列说法正确的是
(　　)
A．没有确定的熔点
B．具有各向同性的压电效应
C．没有确定的几何形状
D．是单晶体
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D　晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，A、C错误，D正确；沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，B错误。
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12．北京冬奥会中国科研团队突破人工造雪核心技术“冰状雪”的难关，成功制造出适应大陆性季风气候特点的合格“冰状雪”。“冰状雪”可以减小雪道表面与滑雪板间的摩擦力，保证雪道表面不易变形。即使在运动员高速转向的情况下，也能保证雪道表面平整光滑。不论选手第几个出场，雪道都可以处于相对完美的状态，以此确保比赛的公平性。已知普通雪密度是每立方厘米0.1克至0.4克，而“冰状雪”密度则需要达到每立方厘米0.65克。下列说法正确的是(　　)
A．“冰状雪”没有规则的形状，是非晶体
B．在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪熔化得慢
C．3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要吸收热量
D．“冰状雪”融化成水的过程中温度会不断变化
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B　“冰状雪”有固定的熔点，是晶体，故A错误；“冰状雪”密度较大，在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪熔化得慢，故B正确；3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要放出热量，故C错误；“冰状雪”是晶体，融化成水的过程中温度不变，故D错误。
[尖子生选练]
13．如图所示，是表示某晶体的物态变化过程，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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D　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，也不容易被拉伸，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、状态发生改变的晶体熔化(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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课时规范训练(十一)
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