14 第2章 第4节 固体-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 物理选择性必修三 多媒体课件 第二章　气体、固体和液体 第4节　固体 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，知道晶体和非晶体的形状和物理性质不同的原因。 课标解读 探究点一　晶体和非晶体 √ √ 探究点二　晶体的微观结构　　 √ √ [课下巩固训练(九)]　　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上，再将烙铁通电烧热，然后用烙铁头分别接触玻璃片和云母片的背面。玻璃片和云母片上石蜡熔化区域的形状有什么不同？这说明了什么？ 提示：玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似于圆形，而云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形。以上现象说明：玻璃沿各个方向的导热性能相同，而云母沿不同方向的导热性能不同。 导热 导电 光学 物理性质 1．晶体和非晶体 (1)晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，它们都具有 的、 的几何形状。 (2)非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体，它们都 规则的外形。 2．各向异性和各向同性 (1)各向异性：有些晶体沿不同方向的 性能不同，有些晶体沿不同方向的 性能不同，还有些晶体沿不同方向的 性质不同，这类现象叫作各向异性。 (2)各向同性：非晶体沿各个方向的 都是一样的，这叫作各向同性。 天然 规则 没有 3．多晶体及其性质 (1)定义：金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，但在一定压强下具有确定的 ，我们把它称为多晶体。 (2)金属的微观特点 金属都是由许多细小的晶粒组成，每个晶粒都是一个小的 ，有规则的形状且各向异性。这些小的单晶体的取向 。 熔点 杂乱无章 单晶体 【基点辨析】 1. 判断下列说法的正误 (1)石英、明矾、蔗糖、蜂蜡、松香等都是晶体。( ) (2)所有晶体都具有天然规则的几何外形。( ) (3)没有固定熔点的固体一定是非晶体。( ) (4)物理性质表现为各向同性的固体也可能是晶体。( ) × × 2．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)。该圆板是晶体还是非晶体？若是晶体，应是单晶体还是多晶体？ 提示：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。 单晶体、多晶体和非晶体的特点对比 比较项目 宏观外形 物理性质 晶体 单晶体 有天然规则的外形 (1)有确定的熔点； (2)某些物理性质各向异性 多晶体 没有确定的外形 (1)有确定的熔点； (2)所有物理性质各向同性 非晶体 没有确定的外形 (1)没有确定熔化温度； (2)所有物理性质各向同性 (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。当晶体表现出各向异性时，该晶体一定是单晶体。仅从各向同性不能判断该晶体是单晶体还是多晶体。 【典例1】 (多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　 ) A．有规则的几何外形的固体一定是晶体 B．只有单晶体才有天然规则的几何外形 C.晶体在物理性质上一定是各向异性的 D．晶体熔化时具有确定的熔点 解析：选BD。单晶体有天然规则的几何外形，多晶体与非晶体都没有天然规则的几何外形，如果固体有规则的几何外形，但是是人为加工的，则其不一定是晶体，A错误，B正确；单晶体在某些物理性质上表现为各向异性，并非所有的物理性质都表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，C错误；不管是单晶体还是多晶体，都具有确定的熔点，D正确。 【针对训练1】 (2024·湖北名校联考)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其背面一点，蜡熔化的范围如图(a)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图像如图(b)所示，则(　　 ) A．甲、乙是非晶体，丙是晶体 B．甲、丙是晶体，乙是非晶体 C．甲、丙是非晶体，乙是晶体 D．甲是非晶体，乙是多晶体，丙是单晶体 解析：选B。由题图(a)知，甲、乙的导热性能表现为各向同性，丙的导热性能表现为各向异性，所以丙一定是单晶体，甲、乙可能是多晶体，也可能是非晶体；由题图(b)知，甲、丙具有确定的熔点，乙没有确定的熔化温度，所以甲、丙一定是晶体，乙一定是非晶体。综上可知，B正确。 如图为石墨和金刚石的微观结构图，石墨和金刚石都是由碳原子组成的，为什么石墨很软，而金刚石却很坚硬呢？ 提示：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；而金刚石中碳原子间的作用力很强，所以金刚石很坚硬，石墨却很松软。 石墨 金刚石 晶体 非晶体 相互转化 1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的 排列的，具有空间上的 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 在空间分布。例如，碳原子按不同的空间分布排列可形成 或 。 3．同种物质也可能以 和 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，在一定条件下可以 。 规则 周期 不同规则 【基点辨析】 判断下列说法的正误 (1)各种晶体内部的微粒都是按各自的规则排列着的。( ) (2)同一种物质只能形成一种晶体。( ) (3)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。( ) (4)在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是静止不动的。( ) × × 对晶体微观结构的理解 (1)晶体的外形和物理性质与其微观结构有关。例如，单晶体有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性，这是由于单晶体的微粒是按照一定的规则排列的，具有空间的周期性。 (2)晶体的微粒按照不同的规则在空间周期性分布时，会形成不同的晶体。例如，金刚石和石墨都是由碳原子形成的，只是空间排列规则不同。 (3)晶体内部微粒的规则排列遭到破坏时会转化为非晶体。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。 【典例2】 (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：选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；同种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。 【针对训练2】 (2024·广东名校联考)石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是(　　 ) A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨烯中的碳原子始终静止不动 C．石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变 D．石墨烯中的碳原子之间只存在引力作用 解析：选C。石墨有规则的形状，是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的形状，是晶体，故A错误；石墨烯中的碳原子一直在其平衡位置振动，而不是静止不动，故B错误；石墨烯是晶体，在熔化过程中温度不变，故碳原子的平均动能不变，故C正确；石墨烯中的碳原子之间同时存在分子引力和分子斥力，故D错误。 晶体各向异性的微观解释 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，AB、AC、AD为等长的三条线段。由于三条线段上晶体分子的数目不同，所以晶体的物理性质是各向异性的。 【基础应用题】 1．下列说法正确的是(　　 ) A．黄金可以加工成各种形状，所以黄金是非晶体 B．同一种物质只能形成一种晶体 C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的 D．玻璃没有确定的熔化温度，也没有天然规则的几何形状 解析：选D。常见的金属都是多晶体，黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔化温度和天然规则的几何形状，故D正确。 2．(多选)下列说法中正确的是(　　 ) A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体 B．虽然石英是晶体，但是由石英制成的玻璃却是非晶体 C．普通玻璃是非晶体 D．一块铁虽然是各向同性的，但它是多晶体 解析：选BCD。化学成分相同的物质微粒可能形成不同的空间结构，从而可生成多种晶体，如石墨和金刚石，故A错误；石英是晶体，而石英制成的玻璃却是非晶体，晶体与非晶体之间是可以互相转化的，故B、C正确；一块铁虽然是各向同性的，但它有固定的熔点，是多晶体，故D正确。 3．(多选)(2024·江苏泰州模拟)中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母(　　 ) A．是晶体 B．有规则的外形 C．合成云母熔化过程中温度会升高 D．合成云母中每个分子都是固定不动的 解析：选AB。由题图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有规则的几何外形，具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，故A、B正确，C错误；组成物质的分子总是在平衡位置附近做无规则的热运动，故D错误。 4．“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：选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，故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，故B错误。 5．(多选)下列对晶体的说法正确的是(　　 ) A．多晶体被敲碎后产生的小块物质是单晶体 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．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 D．在任何条件下，晶体都不可以转变为非晶体，非晶体也不可以转变为晶体 解析：选BC。多晶体被敲碎后，得到的小块物质虽然体积变小了，但依然是由小晶粒无规则排列而成的，还是多晶体，故A错误；固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体(单晶体)在不同方向上有不同的光学性质，故B正确；天然石英晶体熔化以后再凝固就变成了石英玻璃，而石英玻璃是非晶体，故C正确，D错误。 6．(多选)下列叙述中正确的是(　　 ) A．单晶体的各向异性是由于组成它的微粒按空间点阵排列 B．食盐被碾碎后，晶体“正六面体形”的微观结构遭到破坏 C．非晶体没有确定的熔化温度，但有时可以有规则的几何形状 D．石墨的硬度比金刚石的差很多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布 解析：选AC。单晶体的各向异性是由于构成它的微粒按一定的规律排列的结果，A正确；无论怎么碾压，食盐晶体都是“正六面体形”的微观结构，与宏观的外形无关，B错误；非晶体没有确定的熔化温度，也没有天然规则的几何形状，玻璃的形状是人工制成的，不是天然形成的，C正确；石墨与金刚石的硬度相差甚远，这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，而金刚石的网状结构决定了其碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，D错误。 【综合提升题】 7．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　 ) 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能不同，则该球一定是单晶体 D．一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则一定是单晶体 解析：选C。物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，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，可能是多晶体，也可能是非晶体，故B错误；一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即具有各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确；一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，表现出各向同性，可能是多晶体，故D错误。 8．(2024·江苏南通期末)食盐是生活中不可缺少的调味品，如图是食盐中氯离子和钠离子的分布示意图。则(　　 ) A．氯离子和钠离子是静止不动的 B．离子的空间点阵分布特点说明食盐是晶体 C．盐粒受潮粘在一起形成的盐块是非晶体 D．食盐加热熔化过程中分子平均动能增加 解析：选B。食盐晶体中的氯离子和钠离子并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动的，它们在不停地振动，结构图中所画的那些点是它们的平衡位置，故A错误；离子的空间点阵分布特点说明食盐是晶体，故B正确；盐粒受潮粘在一起形成的盐块，形状不规则，但仍然是晶体，故C错误；食盐加热熔化过程中，温度不变，所以分子平均动能不变，故D错误。 9．一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示。如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是(　　 ) A．单晶体 B．多晶体 C．非晶体 D．普通金属 解析：选A。用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′、O2O2′方向测量，结果阻值均为R，说明该样品沿O1O1′和O2O2′方向的电阻率(即导电性能)不同，即物理性质表现为各向异性，则这块样品是单晶体，A正确。 10．(2024·河南焦作期末)在一定压强下，对甲、乙两种物质加热，其温度T随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是(　　 ) A．甲是非晶体，乙是晶体 B．甲在ab段的温度和内能保持不变，乙的温度和内能一直增大 C．甲在不同的方向上一定有不同的光学性质，乙在不同的方向上一定有相同的光学性质 D．甲的内部微粒排列具有空间上的周期性，乙的内部微粒排列没有空间上的周期性 解析：选D。由题图可知甲有固定的熔点，乙没有固定的熔点，可知甲是晶体，乙是非晶体，故A错误；在ab段，甲的温度保持不变，由于吸收热量，甲的内能增加，乙的温度和内能一直增大，故B错误；甲是晶体，不一定表现出各向异性，甲在不同的方向上不一定有不同的光学性质，乙是非晶体，一定表现出各向同性，乙在不同的方向上一定有相同的光学性质，故C错误；甲是晶体，乙是非晶体，则甲的内部微粒排列具有空间上的周期性，乙的内部微粒排列没有空间上的周期性，故D正确。 11．(多选)(2024·广西柳州检测)如图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55 ℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0.3 kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是(　　 ) A．该晶体材料的熔点为55℃ B．在BC段，该晶体材料的内能保持不变 C．在AB段，该晶体材料的分子热运动变剧烈 D．该晶体材料的比热容为0.88×103 J/(kg·℃) 解析：选CD。由题图丙可知，在BC段温度保持不变，则该晶体的熔点为50℃，故A错误；BC段是晶体的熔化过程，晶体熔化过程吸收热量，温度保持不变，物体吸收了热量，内能一定增加， 故B错误；AB段温度升高，所以该晶体材料的分子热运动变剧烈，故C正确；0.3 kg晶体材料由30 ℃加热到50 ℃时，吸收的热量为5.28×103 J，根据Q＝cmΔt可得，比热容为c＝＝＝0.88×103 J/(kg·℃)，故D正确。 【创新拔高题】 12．如图所示为食盐晶体的微观结构示意图。食盐 (NaCl)的晶体是由钠离子(图中的白色圆点表示)和氯离子(图中的黑色圆点表示)组成的，离子键两两垂直且键长相等。已知食盐的摩尔质量为58.5 g/mol，密度为2.2×103 kg/m3，阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1。试估算食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心之间的距离。 [创新空间]关于晶体微观结构的估算问题 (1)根据晶体微观结构的特点构建数理模型。对食盐晶体而言，可构建离子的立方体空间模型。 (2)阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁。对食盐晶体而言，每个离子所占体积的总和，就是食盐的总体积。 解析：1 mol的氯化钠中含有NA个氯化钠分子，即含有NA个钠离子和NA个氯离子。由氯化钠的晶体结构可知，每个钠离子与每个氯离子占有的空间相同，所以每个钠离子占据的空间为V＝。 设题图中任意一个小立方体的边长为a，则一个离子占据的空间就是小立方体的体积(为a3)，即a3＝＝。 因为两个距离最近的钠离子中心之间的距离为小立方体边长的倍，所以邻近钠离子之间的距离为 l＝a＝3.97×10－10 m。 答案：3.97×10－10 m $$