第2章 第5节 晶体 第6节 新材料-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（粤教版2019）

DIERZHANG 第二章 第五节　晶体 第六节　新材料 1 1.知道晶体和非晶体的特点及其区分方法，明确单晶体和多晶体的区别(重点)。 2.了解晶体的微观结构，知道晶体形状和物理性质不同的原因(难点)。 3.了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。 4.了解常见的新型材料及其应用。 学习目标 2 一、晶体与非晶体 二、晶体的微观结构 课时对点练 三、液晶 内容索引 四、新材料 3 晶体与非晶体 一 4 1.观察以下两组图片，说出它们外形上的区别？再用显微镜观察食盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 答案　图甲中各物体的外形规则，图乙中物体的外形不规则。食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。 2.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未涂蜡的一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 答案　玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区域呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。 1.固体的分类及性质 梳理与总结 固体 天然外形 物理性质(导热性能、 机械强度、导电性能) 有无确定熔点 晶体 _____规则的几何外形，如金刚石、云母、明矾、雪花、食盐、味精等 各向同性或各向异性 ____确定熔点 非晶体 不具有规则的几何外形，如玻璃、松香、沥青、橡胶等 各向_____ ____确定的熔化温度 具有 有 同性 无 2.晶体的分类及性质 晶体 构成 物理性质 有无确定熔点 单晶体 大块晶体 各向_____ 有确定熔点 多晶体 由__________构成 各向_____ 有确定熔点 异性 许多晶粒 同性 1.没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ 讨论与交流 答案　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。 2.某人为了检验一块薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立xOy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块薄片是非晶体。以上结论科学吗？为什么？ 答案　不科学。实验说明该均匀薄片在x、y两个方向上导热性能相同，但不能因此就确定这块薄片是非晶体，因为单晶体有可能在导热性能上表现为各向同性，而在其他性质上表现为各向异性；由于多晶体具有各向同性，该薄片也有可能是多晶体。 (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一定是非晶体。 (　　) (4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。 (　　) (5)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。 (　　) × √ × × × 易错辨析 　(2024·广州市培正中学高二月考)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 例1 √ 由题图(b)知，甲、丙有确定的熔点，乙没有确定的熔化温度，所以甲、丙是晶体，乙是非晶体，由题图(a)知，甲、乙的导热性能呈各向同性，丙的导热性能呈各向异性，所以丙是单晶体，B正确。 返回 晶体的微观结构 二 14 单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，并且物理性质方面表现为各向同性。产生这些不同的根本原因是什么呢？ 答案　它们的微观结构不同。 1.在晶体中，晶体微粒都是按照一定的规则排列的，具有空间上的________。 2.在不同条件下，同种物质的微粒在空间按 排列，会生成不同的晶体。例如碳原子按不同的空间分布排列可形成 和 。 梳理与总结 周期性 不同的规则 石墨 金刚石 1.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同，并思考引起晶体各向异性的原因。 讨论与交流 晶体各向异 性的微观解释 答案　由晶体微粒的排列情况可知，沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同，正是这种不同，使晶体的物理性质表现为各向异性。 2.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？ 答案　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。 　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.黑磷是晶体材料 B.黑磷熔化过程中温度升高 C.黑磷中每个分子都是固定不动的 D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同 例2 √ 根据题图可知，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，所以黑磷具有固定的熔点，熔化过程 中温度不变，故A正确，B错误； 组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C错误； 组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D错误。 　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，不正确的是 A.甲图中，晶体中沿不同方向上微粒排 列的情况不同，故晶体在不同方向上 会表现出不同的物理性质 B.乙图为石墨中碳原子形成的层状结构， 与金刚石的结构不同，但物理性质相同 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 例3 √ 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； 金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的，因为碳原子的排列方式不同，故其物理性质差异很大，石墨质地松软，可以用来制作铅笔芯，金刚石很硬，可以用于制造玻璃刀和钻头，B错误，D正确； 晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确。 返回 液晶 三 23 1.概念：由固态向液态转化的 具有与晶体相似的性质，称为液态晶体，简称液晶。 2.性质：在力学性质上与 相同，具有流动性、连续性，可以形成液滴；在光学性质、电学性质等方面又具有明显的 。 3.微观结构：液晶的分子有些是长棒状的，有些是碟状或板状的，长棒状液晶在自然状态下分子有彼此 的倾向。 中间态液体 液体 各向异性 平行排列 4.应用 (1)液晶显示屏：用于手机、电脑显示器、液晶电视等。 (2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度。 (3)液晶在电子工业、航空、生物、医学等领域有广泛应用。 　下列关于液晶的说法正确的是 A.有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 B.液晶是液体和晶体的混合物 C.液晶分子保持固定的位置和取向，同时具有位置有序和取向有序 D.液晶具有流动性，光学性质各向同性 例4 √ 液晶具有光学各向异性的特点，有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故A正确，D错误； 液晶不是混合物，故B错误； 液晶像液体一样具有流动性，分子的位置不是固定的，故C错误。 返回 新材料 四 28 1.半导体材料：导电能力介于 与 之间。半导体的导电性能可通过 来控制。 2.纳米材料：是指在三维空间中至少有一维处于 尺度范围(1~100 nm)或由它们作为重要单元构成的材料。 3.超材料：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，是将人造单元结构以特定方式排列形成的，具有特殊电、磁特征的人造结构材料。典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁材料等。 导体 绝缘体 掺杂 纳米 　(多选)下列关于新材料的说法正确的是 A.半导体材料的导电能力介于导体与绝缘体之间 B.纳米材料是指三维空间的各个维度均处于纳米尺度范围的材料 C.超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的 复合材料 D.石墨烯是石墨的一种材料，并不是新材料 例5 √ √ 半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，故A正确； 纳米材料是指在三维空间中至少有一个维处于纳米尺度范围的材料，故B错误； 超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，故C正确； 石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电和导热性能最强的一种新型纳米材料，故D错误。 返回 课时对点练 五 32 考点一　晶体和非晶体 1.如图所示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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 基础对点练 √ 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 单晶体具有天然的、有规则的几何形状，但这个正方体物块不一定是天然形成的，所以不一定是晶体，故A错误； 晶体并非都是透明的，透明的物体并非都是晶体，例如玻璃是透明的，但并不是晶体，故B错误； 13 绝缘体不一定是非晶体，例如金刚石是晶体，也是绝缘体，故C错误； 晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故D正确。 2.关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是 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不同，则该球一定是单 晶体 D.一块固体，若其各个方向的导热性相同，则这块固体一定是多晶体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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，可能是非晶体，也可能是多晶体，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； 一块固体，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。 11 12 13 3.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 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，甲的熔点比丙的低 D.乙是非晶体，甲的熔点比丙的高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，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。 11 12 13 考点二　晶体的微观结构 4.2023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 A.是非晶体 B.有固定的熔点 C.没有规则的外形 D.各向同性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 13 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，物理性质表现为各向异性。故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 √ 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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。 11 12 13 6.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 A.A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三 条线方向发生定向移动，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。 13 考点三　液晶 7.液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子排列非常有序，不符合液晶分子的排列规律，故A、D错误； 选项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶分子的排列规律，故B正确； 选项C中，分子排列是完全无序的，不符合液晶分子的排列规律，故C错误。 13 8.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.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 D.液晶的光学性质随光照强度的变化而变化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 液晶态是介于液态与固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； 外界条件的微小变化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、光照、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，故C错误，D正确。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.关于液晶，以下说法正确的是 A.液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态 B.因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏 C.人体组织中不存在液晶结构 D.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料， 液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示 出各种颜色 √ 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，故A错误； 人体中有的蛋白质与磷脂在一定条件下为流动的液晶态或凝胶态，故C错误； 当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示各种颜色，可以用来做显示屏，故D正确，B错误。 13 10.2020年，“嫦娥五号”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 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 11 12 13 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，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，其他方向较弱，故具有各向异性的压电效应，B错误。 12 13 11.(2023·深圳市高二期中)下列说法正确的是 A.单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的 C.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性 D.通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，A错误； 单晶体具有各向异性，而多晶体表现为各向同性，B错误； 单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性，C正确；通常金属在各个方向的物理性质都相同，但具有固定的熔点，属于晶体，D错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.(2023·东莞市高二期中)如图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 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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； 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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； 13 BC段表示晶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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13.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微米数量级 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.石墨烯熔化过程中吸热，温度增加 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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，熔化过程中吸热，温度 不变，故D错误。 13 返回 BENKEJIESHU 本课结束 $$ 第五节　晶体 第六节　新材料 ［学习目标］　1.知道晶体和非晶体的特点及其区分方法，明确单晶体和多晶体的区别(重点)。2.了解晶体的微观结构，知道晶体形状和物理性质不同的原因(难点)。3.了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4.了解常见的新型材料及其应用。 一、晶体与非晶体 1.观察以下两组图片，说出它们外形上的区别？再用显微镜观察食盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 答案　图甲中各物体的外形规则，图乙中物体的外形不规则。食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。 2.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未涂蜡的一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 答案　玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区域呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。 1.固体的分类及性质 固体 天然外形 物理性质(导热性能、机械强度、导电性能) 有无确定熔点 晶体 具有规则的几何外形，如金刚石、云母、明矾、雪花、食盐、味精等 各向同性或 各向异性 有确定熔点 非晶体 不具有规则的几何外形，如玻璃、松香、沥青、橡胶等 各向同性 无确定的熔化温度 2.晶体的分类及性质 晶体 构成 物理性质 有无确定熔点 单晶体 大块晶体 各向异性 有确定熔点 多晶体 由许多晶粒构成 各向同性 有确定熔点 1.没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ 答案　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。 2.某人为了检验一块薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立xOy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块薄片是非晶体。以上结论科学吗？为什么？ 答案　不科学。实验说明该均匀薄片在x、y两个方向上导热性能相同，但不能因此就确定这块薄片是非晶体，因为单晶体有可能在导热性能上表现为各向同性，而在其他性质上表现为各向异性；由于多晶体具有各向同性，该薄片也有可能是多晶体。 (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一定是非晶体。 (　×　) (4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。 (　×　) (5)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　(2024·广州市培正中学高二月考)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 答案　B 解析　由题图(b)知，甲、丙有确定的熔点，乙没有确定的熔化温度，所以甲、丙是晶体，乙是非晶体，由题图(a)知，甲、乙的导热性能呈各向同性，丙的导热性能呈各向异性，所以丙是单晶体，B正确。 二、晶体的微观结构 单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，并且物理性质方面表现为各向同性。产生这些不同的根本原因是什么呢？ 答案　它们的微观结构不同。 1.在晶体中，晶体微粒都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。 2.在不同条件下，同种物质的微粒在空间按不同的规则排列，会生成不同的晶体。例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 1.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同，并思考引起晶体各向异性的原因。 晶体各向异 性的微观解释 答案　由晶体微粒的排列情况可知，沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同，正是这种不同，使晶体的物理性质表现为各向异性。 2.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？ 答案　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2　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.黑磷是晶体材料 B.黑磷熔化过程中温度升高 C.黑磷中每个分子都是固定不动的 D.同质量的白磷和黑磷分子数目不同 答案　A 解析　根据题图可知，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，所以黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，故A正确，B错误；组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C错误；组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D错误。 例3　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，不正确的是 (　　) A.甲图中，晶体中沿不同方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同方向上会表现出不同的物理性质 B.乙图为石墨中碳原子形成的层状结构，与金刚石的结构不同，但物理性质相同 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 答案　B 解析　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；金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的，因为碳原子的排列方式不同，故其物理性质差异很大，石墨质地松软，可以用来制作铅笔芯，金刚石很硬，可以用于制造玻璃刀和钻头，B错误，D正确；晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确。 三、液晶 1.概念：由固态向液态转化的中间态液体具有与晶体相似的性质，称为液态晶体，简称液晶。 2.性质：在力学性质上与液体相同，具有流动性、连续性，可以形成液滴；在光学性质、电学性质等方面又具有明显的各向异性。 3.微观结构：液晶的分子有些是长棒状的，有些是碟状或板状的，长棒状液晶在自然状态下分子有彼此平行排列的倾向。 4.应用 (1)液晶显示屏：用于手机、电脑显示器、液晶电视等。 (2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度。 (3)液晶在电子工业、航空、生物、医学等领域有广泛应用。 例4　下列关于液晶的说法正确的是 (　　) A.有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 B.液晶是液体和晶体的混合物 C.液晶分子保持固定的位置和取向，同时具有位置有序和取向有序 D.液晶具有流动性，光学性质各向同性 答案　A 解析　液晶具有光学各向异性的特点，有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故A正确，D错误；液晶不是混合物，故B错误；液晶像液体一样具有流动性，分子的位置不是固定的，故C错误。 四、新材料 1.半导体材料：导电能力介于导体与绝缘体之间。半导体的导电性能可通过掺杂来控制。 2.纳米材料：是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100 nm)或由它们作为重要单元构成的材料。 3.超材料：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，是将人造单元结构以特定方式排列形成的，具有特殊电、磁特征的人造结构材料。典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁材料等。 例5　(多选)下列关于新材料的说法正确的是 (　　) A.半导体材料的导电能力介于导体与绝缘体之间 B.纳米材料是指三维空间的各个维度均处于纳米尺度范围的材料 C.超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料 D.石墨烯是石墨的一种材料，并不是新材料 答案　AC 解析　半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，故A正确；纳米材料是指在三维空间中至少有一个维处于纳米尺度范围的材料，故B错误；超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，故C正确；石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电和导热性能最强的一种新型纳米材料，故D错误。 课时对点练　［分值：60分］ 1~9题每题4分，共36分 考点一　晶体和非晶体 1.如图所示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　单晶体具有天然的、有规则的几何形状，但这个正方体物块不一定是天然形成的，所以不一定是晶体，故A错误；晶体并非都是透明的，透明的物体并非都是晶体，例如玻璃是透明的，但并不是晶体，故B错误；绝缘体不一定是非晶体，例如金刚石是晶体，也是绝缘体，故C错误；晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故D正确。 2.关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是 (　　) 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不同，则该球一定是单晶体 D.一块固体，若其各个方向的导热性相同，则这块固体一定是多晶体 答案　C 解析　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，可能是非晶体，也可能是多晶体，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；一块固体，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。 3.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 (　　) 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，甲的熔点比丙的低 D.乙是非晶体，甲的熔点比丙的高 答案　D 解析　晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，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。 考点二　晶体的微观结构 4.2023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 (　　) A.是非晶体 B.有固定的熔点 C.没有规则的外形 D.各向同性 答案　B 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，物理性质表现为各向异性。故选B。 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 答案　BC 解析　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.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 (　　) A.A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动 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 答案　C 解析　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线方向发生定向移动，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。 考点三　液晶 7.液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图 (　　) 答案　B 解析　液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子排列非常有序，不符合液晶分子的排列规律，故A、D错误；选项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶分子的排列规律，故B正确；选项C中，分子排列是完全无序的，不符合液晶分子的排列规律，故C错误。 8.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.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 D.液晶的光学性质随光照强度的变化而变化 答案　D 解析　液晶态是介于液态与固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；外界条件的微小变化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、光照、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，故C错误，D正确。 9.关于液晶，以下说法正确的是 (　　) A.液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态 B.因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏 C.人体组织中不存在液晶结构 D.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色 答案　D 解析　液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，故A错误；人体中有的蛋白质与磷脂在一定条件下为流动的液晶态或凝胶态，故C错误；当液晶通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示各种颜色，可以用来做显示屏，故D正确，B错误。 10~13题每题6分，共24分 10.2020年，“嫦娥五号”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 (　　) 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 答案　D 解析　晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，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，其他方向较弱，故具有各向异性的压电效应，B错误。 11.(2023·深圳市高二期中)下列说法正确的是 (　　) A.单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的 C.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性 D.通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体 答案　C 解析　单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，A错误；单晶体具有各向异性，而多晶体表现为各向同性，B错误；单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性，C正确；通常金属在各个方向的物理性质都相同，但具有固定的熔点，属于晶体，D错误。 12.(2023·东莞市高二期中)如图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 答案　D 解析　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段表示晶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。 13.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微米数量级 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.石墨烯熔化过程中吸热，温度增加 答案　B 解析　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，熔化过程中吸热，温度不变，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$