2.4固体-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第三册）

2.4 固体 （1）知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别。 （2）知道晶体分为单晶体和多晶体，知道它们物理性质的异同。 （3）了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。 观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？ 再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 知识点一、晶体和非晶体 1．固体可以分为晶体和非晶体两类．晶体又可以分为单晶体与多晶体． 2．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． 3．非晶体 (1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形 (2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度； b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)． 4．晶体 (1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)． 玻璃（各向同性） 云母（各向异性） (2)多晶体：①没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”) 知识点二、晶体的微观结构 1．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．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，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石． 3．同一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． 单晶体、多晶体及非晶体的异同比较 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 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． 对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释 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，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同． (2)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． [例题1] 下列固体中全是由晶体组成的是（　　） A．石英、云母、明矾、食盐 B．石英、玻璃、云母、铜 C．食盐、雪花、云母、松香 D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青 【解答】解：A、石英、云母、明矾、食盐 都是常见的晶体，故A正确； B、玻璃是非晶体，故B错误； C、松香是非晶体，故C错误； D、蜂蜡、松香、橡胶、沥青等都是常见的非晶体。故D错误。 故选：A。 [例题2] 关于石墨和金刚石的区别，下面说法正确的是（　　） A．石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体 B．金刚石晶体结构紧密，所以质地坚硬；石墨晶体是层状结构，所以质地松软 C．石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体 D．石墨导电，金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同 【解答】解：CD.石墨和金刚石是同素异形体，组成物质的微粒都是碳原子，故CD错误； AB.石墨和金刚石内的微粒按不同规则分布，石墨是层状结构，层与层之间距离较大，原子间的作用力较弱，所以石墨质地松软；金刚石中碳原子呈网状分布，碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，故A错误，B正确； 故选：B。 [例题3] 下列说法正确的是（　　） A．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 B．空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示 C．在太空中神舟十号飞船内的水珠由于表面张力作用可以变成完美的球形 D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力 【解答】解：A．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误。 B、空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示的。故B错误。 C．在太空中神舟十号飞船内的水珠由于表面张力作用，水滴的表面积要最小化，可以变成完美的球形，故C正确。 D．气体失去容器的约束就会散开，这是因为分子都在不停地做无规则热运动，故D错误。 故选：C。 [例题4] （多选）下列说法正确的是（　　） A．光敏电阻在传感器中的作用是将电信号转化为光信号 B．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志 C．航天员王亚平在空间站做的实验，漂浮的水滴呈球形，是因为水的表面张力作用结果 D．若某种固体的物理性质表现为各向同性，则该固体是单晶体 【解答】解：A、光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号，故A错误； B、温度决定物体分子平均动能的大小，故B正确； C、航天员王亚平在空间站做的实验，漂浮的水滴呈球形，是因为水的表面张力作用结果，故C正确； D、单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶体表现为各向同性，故D错误。 故选：BC。 [例题5] （多选）下列说法正确的是（　　） A．有些非晶体在一定条件下可能转化为晶体 B．普朗克首先将量子观念引入了原子领域 C．霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度大小和方向 D．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 【解答】解：A、同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，在一定条件下非晶体可以转化为晶体，如把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故A正确； B、波尔首先将量子观念引入了原子领域，故B错误； C、置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度大小和方向，故C正确； D、不计分子之间的分子势能，气体内能由分子的平均动能与分子总数共同决定，由于温度决定了分子的平均动能，即气体内能由温度与分子数目共同决定，质量和温度相同的氢气和氧气，分子的平均动能相等，但分子数目不相等，所以质量和温度相同的氢气和氧气内能不相同，故D错误。 故选：AC。 [例题6] 钻石中的碳原子（每个碳原子占据一个正方体）以网状结构紧密地堆在一起，钻石是自然界中最硬的物质，图为2克拉（1克拉＝0.2g）的钻石。已知碳原子的直径d＝1.8×10﹣10m，碳元素的相对原子质量为12，阿伏加德罗常数。求： （1）该钻石含有的碳原子个数N； （2）钻石的密度ρ。（两问结果均保留两位有效数字） 【解答】解：（1）、碳的摩尔质量M＝12g/mol，2克拉的钻石质量m＝0.4g，设2克拉钻石的物质的量为n，则有， 可得N＝nNA个； （2）、设该钻石的体积为V，每个碳原子占据的体积为V0，则有 解得 ρ10﹣3kg/m3＝3.4×103kg/m3。 [练习1] 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．它们由不同的空间点阵构成 B．晶体内部的物质微粒是有规则排列的，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，非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 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 【解答】解：A、组成晶体的微粒按照一定的规律排列，组成非晶体的微粒的排列没有规律性，晶体由空间点阵组成，非晶体不具备空间点阵结构，故A错误； BC、晶体内部的物质微粒是有规则排列的，非晶体内部的物质微粒排列没有规律性，晶体与非晶体内的微粒都不停地做无规则运动，故B正确，C错误； D、晶体微粒的排列具有规律性，非晶体微粒的排列没有规律性，在物质内部的各个平面上，微粒数不相等的也可能是晶体，比如多晶体，故D错误。 故选：B。 [练习2] （多选）下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别（　　） A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状 B．石墨可导电，沥青不能导电 C．冰融化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高 D．金刚石密度大，石墨密度小 【解答】解：A、食盐是正方体，有天然规则的几何外形，可以说明是晶体。蜂蜡是非晶体，非晶体无天然规则的几何外形，故A正确； B、石墨可导电，沥青不能导电，这是导体与绝缘体的性质，不是晶体与非晶体的区别，故B错误； C、晶体具有一定的熔点，而非晶体既没有确定的熔点，冰融化时，温度保持不变，说明冰是晶体，松香受热熔化时温度持续升高，说明松香是非晶体，故C正确； D、金刚石密度大，石墨密度小，这说明同素异形体的密度不同，不是晶体与非晶体的区别，故D错误。 故选：AC。 [练习3] （多选）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，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 【解答】解：A、将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，选项A错误。 B、固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性质，选项B正确。 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，例如石墨和金刚石。选项C正确。 D、在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体。把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫。选项D正确。 故选：BCD。 [练习4] （多选）岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状．将大颗粒的岩盐敲碎后，小的岩盐仍然呈立方体．如图所示是岩盐的平面结构，实心点为氯离子，空心点为钠离子，如果将它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形．则（　　） A．岩盐是晶体 B．岩盐是非晶体 C．固体岩盐中氯离子是静止的 D．固体岩盐中钠离子是运动的 【解答】解：AB、岩盐分子按一定规律排列，分子构成一系列大小相同的正方形，则岩盐是晶体；故A正确，B错误。 CD、根据分子永不停息地做无规则运动，可知固体岩盐中氯离子和纳离子都是运动的；故C错误，D正确。 故选：AD。 [练习5] （多选）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒的排列是无规则的 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．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体 D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点 【解答】解：A、晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒的排列是无规则的，故A错误； B、晶体一定有规则的几何形状，而形状不规则的金属也是晶体，故B错误； C、塑料颗粒是非晶体，故C错误； D、晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D正确； 故选：AD。 [练习6] （多选）如图所示，ACBD是一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，在圆板所处平面内把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化（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．圆板在各个方向上导电性不同 【解答】解：单晶体显示各向异性，而多晶体和非晶体显示各向同性；根据题意可知，圆板在两个不同方向的导电性不同，则表现为各向异性，为单晶体，故AB错误，CD正确； 故选：CD。 [练习7] 已知金刚石的密度为ρ，有一小块金刚石，体积是V，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA， 求：（1）这小块金刚石中含有多少个碳原子？ （2）设想金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，计算碳原子的直径． 【解答】解：（1）金刚石的质量为：m＝ρV； 金刚石的摩尔数为：n； 金刚石所含分子数是：N总＝nNA； （2）想金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，则碳原子的体积为： V′ 又 V′ 解得：碳原子的直径 d． [练习8] 如图所示，食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上都是等距离地交错排列的。已知食盐的摩尔质量是58.5×10﹣3kg/mol，密度是2.2×103kg/m3，求食盐晶体中两个距离最近的钠离子的距离的大小。 【解答】解：单个分子的体积等于摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值，即V0， 一个NaCl分子中含有两个离子，故每个粒子体积为：V′0； 每个离子占据空间体积为立方体模型，故：V′0＝a3； a 从图中可以看出，处于正方形对角线的两个离子的间距最小，为：d4.0×10﹣10m。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.4 固体 （1）知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别。 （2）知道晶体分为单晶体和多晶体，知道它们物理性质的异同。 （3）了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。 观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？ 再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 知识点一、晶体和非晶体 1．固体可以分为晶体和非晶体两类．晶体又可以分为单晶体与多晶体． 2．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． 3．非晶体 (1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形 (2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度； b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)． 4．晶体 (1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)． 玻璃（各向同性） 云母（各向异性） (2)多晶体：①没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”) 知识点二、晶体的微观结构 1．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．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，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石． 3．同一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． 单晶体、多晶体及非晶体的异同比较 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 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． 对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释 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，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同． (2)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． [例题1] 下列固体中全是由晶体组成的是（　　） A．石英、云母、明矾、食盐 B．石英、玻璃、云母、铜 C．食盐、雪花、云母、松香 D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青 [例题2] 关于石墨和金刚石的区别，下面说法正确的是（　　） A．石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体 B．金刚石晶体结构紧密，所以质地坚硬；石墨晶体是层状结构，所以质地松软 C．石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体 D．石墨导电，金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同 [例题3] 下列说法正确的是（　　） A．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 B．空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示 C．在太空中神舟十号飞船内的水珠由于表面张力作用可以变成完美的球形 D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力 [例题4] （多选）下列说法正确的是（　　） A．光敏电阻在传感器中的作用是将电信号转化为光信号 B．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志 C．航天员王亚平在空间站做的实验，漂浮的水滴呈球形，是因为水的表面张力作用结果 D．若某种固体的物理性质表现为各向同性，则该固体是单晶体 [例题5] （多选）下列说法正确的是（　　） A．有些非晶体在一定条件下可能转化为晶体 B．普朗克首先将量子观念引入了原子领域 C．霍尔元件可以测量磁场的磁感应强度大小和方向 D．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能 [例题6] 钻石中的碳原子（每个碳原子占据一个正方体）以网状结构紧密地堆在一起，钻石是自然界中最硬的物质，图为2克拉（1克拉＝0.2g）的钻石。已知碳原子的直径d＝1.8×10﹣10m，碳元素的相对原子质量为12，阿伏加德罗常数。求： （1）该钻石含有的碳原子个数N； （2）钻石的密度ρ。（两问结果均保留两位有效数字） [练习1] 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．它们由不同的空间点阵构成 B．晶体内部的物质微粒是有规则排列的，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，非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 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 [练习2] （多选）下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别（　　） A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状 B．石墨可导电，沥青不能导电 C．冰融化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高 D．金刚石密度大，石墨密度小 [练习3] （多选）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，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 [练习4] （多选）岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状．将大颗粒的岩盐敲碎后，小的岩盐仍然呈立方体．如图所示是岩盐的平面结构，实心点为氯离子，空心点为钠离子，如果将它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形．则（　　） A．岩盐是晶体 B．岩盐是非晶体 C．固体岩盐中氯离子是静止的 D．固体岩盐中钠离子是运动的 [练习5] （多选）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒的排列是无规则的 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．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体 D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点 [练习6] （多选）如图所示，ACBD是一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，在圆板所处平面内把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化（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．圆板在各个方向上导电性不同 [练习7] 已知金刚石的密度为ρ，有一小块金刚石，体积是V，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA， 求：（1）这小块金刚石中含有多少个碳原子？ （2）设想金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的，计算碳原子的直径． [练习8] 如图所示，食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上都是等距离地交错排列的。已知食盐的摩尔质量是58.5×10﹣3kg/mol，密度是2.2×103kg/m3，求食盐晶体中两个距离最近的钠离子的距离的大小。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$