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(共48张PPT)
[学习目标]
1.知道晶体和非晶体的特点及区别，知道单晶体和多晶体的区别。
2.了解晶体的微观结构，理解晶体形状和物理性质不同的原因。
3.了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用，了解半导体材料和纳米材料的特点及有关应用。
1.固体：可分为____和______两大类。金刚石、云母、明矾、雪花等具有____的几何形状都是晶体；玻璃、松香等_______规则的几何形状，是非晶体。
2.各向异性与各向同性
(1)各向异性：晶体的一些物理性质与____有关，这种特性叫作________。晶体在不同的方向上不仅导热性能不同，而且_________和____性能等性质也不一样。
(2)各向同性：非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是____的，叫作________。非晶体在各个方向上的导热性能相同。
晶体
非晶体
规则
不具有
方向
各向异性
机械强度
导电
相同
各向同性
3.单晶体和多晶体
(1)单晶体：天然具有规则几何形状且________的大块晶体，如石英、明矾等。
(2)多晶体：由许多_____构成的晶体，如金属、岩石等。
注意：单晶体的某些物理性质表现出各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现出各向同性。
4.区分晶体与非晶体的方法
(1)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。
(2)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。
5.区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。
各向异性
晶粒
[易错辨析]
(1)所有晶体都具有天然规则的几何外形。( )
(2)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。( )
(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。( )
(4)某一大块多晶体粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒为一个单晶体。( )
×
×
√
×
[例1]　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.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
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，但金刚石是多晶体
解析　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；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，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。
C
[例2]　在甲、乙、丙三种固体薄片上薄薄地涂上石蜡，用烧热的针尖分别接触它们的背面，石蜡熔化区域的形状如图1所示；另外甲、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2所示，则下列说法可能正确的是(　　)
D
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.甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体
解析　单晶体具有各向异性，非晶体和多晶体具有各向同性，丙表面石蜡熔化区域的形状是椭圆形，说明沿不同方向丙的导热性能不同，甲、乙表面石蜡熔化区域的形状是圆形，说明甲、乙具有各向同性，因此丙为单晶体，甲、乙可能是多晶体或非晶体；根据温度随加热时间变化的关系可知，甲、丙为晶体，乙是非晶体，D正确。
[总结提升]　单晶体、多晶体和非晶体的比较
分类 宏观外形 物理性质 联系
非晶体 没有天然、规则的形状 (1)没有固定的熔点
(2)物理性质表现为各向同性 在一定条件下，晶体可转化为非晶体，非晶体也可转化为晶体
晶
体 单晶体 有天然、规则的形状 (1) 有确定的熔点
(2)物理性质表现为各向异性
多晶体 没有天然、规则的形状 (1)有确定的熔点
(2)物理性质表现为各向同性
1.晶体的点阵结构：组成晶体的分子、原子、离子等微粒，在晶体内部的空间形成的________、______排列的结构，称为晶体的点阵结构。
2.晶体物理性质表现出各向异性的原因：晶体内部在不同方向上微粒排列的情况_____。
3.同一种物质微粒可以形成不同的________，从而表现出不同的物理性质。如金刚石、石墨和足球烯都是由碳原子构成的，但它们的性质差异很大。
有规则的
周期性
不同
晶体结构
4.对各向异性的微观解释
如图所示，这是晶体内部的某一个平面上微粒的排列情况。从图中可以看出，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。正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才使单晶体具有各向异性。
5.对晶体熔点的解释
把晶体加热到一定温度时，一部分微粒具有足够大的动能，能克服微粒间的相互作用，离开振动的平衡位置，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(从能量角度来看是增加了分子势能)，温度并不发生变化。
[思考探究]
如图为金刚石和石墨的结构图示，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，为什么金刚石很坚硬，而石墨却很软呢？
提示　金刚石中碳原子间的作用力很强，而石墨是层状结构，层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以金刚石很坚硬，石墨却很松软。
[例3]　(2025·广西来宾高二月考)(多选)单晶体不同于非晶体，它具有天然规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，具有固定的熔点，下列哪些说法可以用来解释单晶体的上述特性(　　)
A.组成单晶体的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.单晶体在不同方向上物理性质不同，是由于空间点阵中不同方向上微粒数目不同，微粒间距离也不相同
C.单晶体在不同方向上物理性质不同，是由于空间点阵中不同方向上的微粒的性质不同
D.单晶体在熔化时吸收的热量，全部用来瓦解单晶体的空间点阵，转化为分子势能，因此，单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，单晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
ABD
解析　单晶体内部的微粒构成特定的空间点阵是单晶体有天然规则几何外形的原因，单晶体在物理性质上的各向异性是由于空间点阵中不同方向上的微粒数目不同，微粒间距离也不相同。晶体熔点的存在是由于晶体在熔化时要吸收热量用来瓦解空间点阵，增加分子势能，熔化过程中分子热运动的平均动能不变，即温度不变，只有当晶体全部转变为液体后继续加热，温度才会升高，分子热运动的平均动能才会增加，单晶体也是如此，故A、B、D正确，C错误。
[例4]　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，下列说法正确的是(　　)
D
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　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。
1.液晶
(1)定义：介于晶体和液体之间，具有液体的________，保留着部分晶体物质的_________的物质称为_____晶体，简称液晶。
(2)特点
①分子位置______丧失，但仍倾向于保持在固体中确定的取向，分子排列有序性介于_____和____之间。
②液晶分子的排列会因_________的微小变动而发生变化，由此引起液晶____性质的改变。
易流动性
各向异性
液态
有序性
固体
液体
外界条件
光学
(3)应用
①液晶显示：用于电子手表、电子计算器、计算机以及其他仪器中。
②指示温度：有一种液晶，温度逐渐升高时颜色会按照红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序改变；温度降低，颜色又按相反顺序变回来。利用液晶的这种性质可以指示温度。
2.半导体材料
(1)定义：电阻率为10-5～107 Ω·m，介于____和______之间的材料。
(2)应用：利用半导体材料的各种特性可以制成不同的半导体器件，如热敏电阻、光敏电阻、光电池、可控硅、高压硅堆、半导体激光器等。这些器件在工业自动控制、医疗、国防军工、通信、计算机以及网络信息技术等领域中有着广泛的应用。
金属
绝缘体
3.纳米材料
(1)定义：三维空间中至少有一维处于____尺度范围的固体材料，称为纳米材料。
(2)应用：纳米材料性能独特，在日常用品、新材料等方面，以及工业、医疗、国防军工和科技等领域有着十分广泛、诱人的应用前景，促进了材料科学技术领域的革命。
纳米
[思考探究]
(1)液晶电视已经走进寻常百姓家，液晶显示器靠什么性质显示各种颜色的呢？
(2)液晶本质上是晶体，这种说法对吗？
提示　(1)各向异性。
(2)这种说法不对，液晶不是晶体，只是某些性质与晶体相似。
[例5]　液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是(　　)
A.液晶态就是固态和液态的混合
B.液晶具有光学各向同性的性质
C.液晶既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性
D.天然存在的液晶很多，如果一种物质是液晶，那么它在任何条件下都是液晶
解析　液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误；液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误，C正确；天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，液晶在不同温度下的状态不同，不是在任何条件下都是液晶，D错误。
C
[例6]　下面有关新材料的说法正确的是(　　)
A.超导体、半导体、纳米材料等新材料的开发和利用，正在日益改变着我们的生活方式
B.常见的半导体材料有铜、硅、锗、砷化镓等
C.纳米材料是一种新材料制成的大米
D.超导体是一种电阻为零的材料，可以用来制造灯丝，灯泡会特别亮
解析　超导体、半导体、纳米材料等新材料的开发和利用，正在日益改变着我们的生活方式，选项A正确；常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而铜是导体，选项B错误；颗粒尺寸在1～100 nm的微粒称为超颗粒材料，即纳米材料，而不是什么大米，选项C错误；电灯是利用电流的热效应工作的，超导体是一种电阻为零的材料，不能用来制造灯丝，选项D错误。
A
1.(晶体和非晶体)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A.凡是晶体，都具有确定的几何外形
B.晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度
C.晶体内部的物质微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的
D.晶体都有各向异性，非晶体是各向同性
解析　多晶体，没有确定的几何外形，所以A错误；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，所以B正确；晶体内部、非晶体内部的物质微粒都是不停地运动着的，所以C错误；单晶体具有各向异性，多晶体与非晶体都具有各向同性，所以D错误。
B
2.(晶体和非晶体)(多选)如图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(　　)
AD
A.甲对应的是晶体
B.乙对应的是晶体
C.甲对应的是非晶体
D.乙对应的是非晶体
解析　晶体在熔化过程中不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，而非晶体没有确定的熔化温度，因此题图甲对应的是晶体，题图乙对应的是非晶体，A、D正确。
3.(晶体的微观结构)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为等长的三条线段。下列说法正确的是(　　)
C
A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动
B.三条线段上，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.三条线段上，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　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线段发生定向移动，故A错误；三条线段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。
4.(液晶)下列关于液晶的说法正确的是(　　)
A.液晶的分子排列与固态相同
B.液晶的分子排列与液态相同
C.液晶的物理性质在外界的影响下很容易发生改变
D.液晶具有光学各向同性
解析　液晶是介于固态和液态之间的中间态，其分子排列介于二者之间，并且排列是不稳定的，容易在外界影响下发生改变，液晶具有光学各向异性，故A、B、D错误，C正确。
C
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[基础巩固练]
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.非晶体不可能转化为晶体
D.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
解析　因为外形是否规则可以用人工的方法处理，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；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，选项C错误；根据晶体的微观结构可知，晶体内部的分子(或原子、离子)排列是有规则的，选项D正确。
D
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2.(多选)下列性质属于晶体与非晶体区别的有(　　)
A.晶体有确定熔点，非晶体没有确定的熔化温度
B.晶体有规则外形，非晶体没有规则外形
C.晶体的分子排列具有周期性，非晶体的分子排列没有周期性
D.晶体的电、光、热性质存在各向异性，非晶体的电、光、热性质不存在各向异性
解析　晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，故A正确；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，故B错误；晶体的分子排列具有周期性，而非晶体的分子排列没有周期性，故C正确；单晶体电、光、热性质存在各向异性，多晶体与非晶体的电、光、热性质不存在各向异性，它们具有各向同性，故D错误。
AC
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3.(2025·四川绵阳高二期中)2023年10月3日，我国发现的“铌包头矿”获得国际矿物协会新矿物命名。铌包头矿是一种富含Ba、Nb、Ti、Fe、Cl的硅酸盐矿物，微观结构如图。则“铌包头矿”颗粒(　　)
B
A.是非晶体 B.有固定的熔点
C.没有规则的外形 D.各向性质均相同
解析　由题图可知，该颗粒属于晶体，其有规则的外形，且有固定的熔点，表现为各向异性。故选B。
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4.江苏省东海县是世界天然水晶原料集散地，有着“世界水晶之都”的美誉。天然的水晶具有规则的几何外形，如图所示。关于天然水晶，下列说法正确的是(　　)
C
A.具有规则的几何外形，但是没有固定的熔点
B.微观粒子的空间排列不规则
C.在熔化过程中分子平均动能不变
D.在光学性质上表现为各向同性
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解析　水晶是晶体，具有规则的几何外形，有固定的熔点，A错误；水晶是晶体，微观粒子的空间排列规则，B错误；水晶是晶体，有固定的熔点，在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，C正确；水晶是晶体，在光学性质上表现为各向异性，D错误。
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5.下列有关说法正确的是(　　)
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　因石英有天然的规则几何外形，且各向异性，是晶体，而玻璃没有确定的熔化温度，为非晶体，故A错误；晶体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；蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，但是用放大镜看，仍可发现组成糖块的一个个晶粒，所以它是晶体中的多晶体，故C错误；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。
B
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6.(多选)液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶电视的液晶层工作原理的说法正确的是(　　)
A.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
B.液晶电视依据的是液晶的光学性质随温度的变化而变化
C.液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D.液晶对光具有各向异性
解析　液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，故A错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。温度、压强、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质。液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故C正确，B错误；液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点，故D正确。
CD
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7.(多选)“新材料”是相对于传统材料而言的。新材料的使用对推动社会的进步正在发挥着越来越大的作用。下列关于“新材料”的描述正确的是(　　)
A.“纳米材料”是指材料的几何尺寸达到纳米量级，并且具有特殊性能的材料
B.“半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片
C.所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的
D.光导纤维是现代光纤通信的重要材料
解析　硅材料是制造晶体管和集成电路的常用材料，但并不是所有的晶体管和集成电路都是由硅材料制成的，C错误，A、B、D正确。
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[能力提升练]
8.(2025·四川乐山高二月考)(多选)关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，正确的是(　　)
ACD
A.甲图中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，
故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B.乙图为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构，相互之间
作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头
C.丙图为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵
结构有关
D.丁图为液晶分子的排列示意图，液晶分子的排列会因温
度、压力等外界条件的微小变动而发生变化，由此引起液晶光学性质的改变
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解析　题图甲中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；题图乙为石墨的微观结构，B错误；晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确；温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，D正确。
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9.北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖，雪花形主火炬(图甲)的创意展现了中国智慧，符合科学事实(图乙)，实际上雪花的形态有很多种(图丙)。关于雪花的下列说法正确的是(　　)
B
A.雪花是非晶体
B.雪花具有各向异性
C.0 ℃雪花的水分子的平均动能比0 ℃液态水分子的小
D.雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据
解析　根据雪花具有规则的几何形状，且雪花在熔化时，吸收热量温度不变，具有确定的熔点，所以雪花是单晶体，则单晶体具有各向异性的物理性质，A错误，B正确；平均动能只与温度有关系，故0 ℃雪花的水分子的平均动能与0 ℃液态水分子的平均动能相同，C错误；雪花是固体颗粒，飞舞时，是宏观上的机械运动，不能说明分子在做无规则运动，D错误。
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10.(2025·广西梧州高二期末)如图所示，甲、乙、丙三种固体物质，质量相等，从其温度随时间变化的图像可以判断(　　)
D
A.甲是晶体，乙、丙是非晶体 B.乙是晶体，甲、丙是非晶体
C.乙是非晶体，甲的熔点比丙的熔点低 D.乙是非晶体，甲的熔点比丙的熔点高
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解析　晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，由题图可知，甲、丙两物质在熔化过程中都有温度不变的过程，所以甲、丙是晶体，同理可知，乙是非晶体。进一步分析可知，甲的熔点比丙的熔点高，故D正确，A、B、C错误。
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11.我国的“嫦娥六号”探测器顺利完成月球采样任务并返回地球。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(　　)
D
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　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，其他方向相对不明显，故石英具有各向异性的压电效应，B错误。
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[拓展培优练]
12.某大学课题组发现了一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了半导体测试材料。已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。如图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是(　　)
A
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷和白磷是同位素
C.黑磷没有固定的熔点
D.黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散
解析　黑磷的微观结构呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而具有固定的熔点，故A正确，C错误；质子数(即原子序数)相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑磷属于同素异形体，不属于同位素，故B错误；黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密，故D错误。

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