1、第第 1 1 节节 固体类型及微观结构固体类型及微观结构 核 心 素 养 物理观念 科学探究 科学思维 1.知道什么是晶体和非晶体、 单晶 体和多晶体。 2. 知道晶体和非晶体的特点及区 分方法。 3.知道单晶体在某些物理性质上 具有各向异性。 4.知道晶体和非晶体在一定条件 下可以相互转化。 5.知道晶体分子在空间排列上具 有周期性。 通过实验来认识单晶 体在物理性质上的各 向异性。 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。 知识点一 晶体和非晶体 观图助学 北方的冬天，经常能够看到漫天飞雪的场景，异常壮观。上图为四种常见的雪花 图样，它们虽然不尽相同，但它们
2、在形状上有一个共同的特点，你发现了吗？ 1.固体的分类 (1)分类：固体通常可以分为晶体和非晶体两大类。 (2)实例 晶体：盐、糖、金、银、铜、铁、锡等。 非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 2.单晶体与多晶体 (1)晶体可分为单晶体和多晶体两类。 (2)单晶体 结构特点：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体。 物理性质：某些物理性质具有各向异性，有固定的熔点。 (3)多晶体 结构特点：没有规则的几何形状，由大量细微的单晶体杂乱无章地排列在一起 构成的晶体。 物理性质：物理性质上各向同性，有固定的熔点。 3.晶体与非晶体的转化 晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化， 如
3、非晶体的玻璃经过加热冷却反复 处理，可使其结构有序化，变为多晶体；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得 非晶态金属金属玻璃。 思考判断 (1)单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点。() (2)晶体在物理性质上都具有各向异性的特性。() (3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体。() 雪花虽然在形状上不完全相同，但是它们都具有 6 个角。 三种单晶体的几何形状 冰的熔点是 0 。 知识点二 固体的微观结构 观图助学 上图为单晶体和非晶体分子在某一平面上的排列示意图， 观察它们在不同方向上 的排列情况，说出它们有什么不同。 1.微观结构 (1)单晶体：单晶体在不同方向上的微粒排列及物
4、质结构情况是不一样的，所以 单晶体在物理性质上表现为各向异性。 (2)非晶体：非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非 晶体在物理性质上表现为各向同性。 2.同素异形体 同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体， 虽然构成这些晶体的物质 微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，物理性质也不同。如金刚石、石墨 都是由碳原子构成的晶体，但是它们的物理性质有很大差异。 3.晶体具有确定熔点的解释 晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用 力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，而 分子平均动能不变，所以熔化过程中温度不
5、变，吸收的热量只转化成分子势能。 思考判断 (1)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规律的。() (2)非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同。() (3)同一种物质只能生成一种晶体。(), 单晶体在不同方向上，相同长度上分子数不同。 食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图 红磷与白磷是磷元素组成的两种不同的晶体。 晶体的熔化曲线 核心要点 晶体和非晶体的性质 问题探究 在云母片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡， 然后用烧热的钢针去接触云母片 及玻璃片的另一面，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呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能
6、相同。 云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。 探究归纳 1.单晶体的特征 (1)具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的。 (2)物理性质各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性，是判 断单晶体最主要的依据。 (3)具有一定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别。从宏观上区分晶体 和非晶体的重要依据是看有无一定的熔点。 2.多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但组成多晶体的晶粒 都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体 和非晶体在内部结构上的区别。 (2)多晶体与非晶体在宏观上
7、的区别在于多晶体具有一定的熔点，非晶体则没有。 3.正确理解单晶体的各向异性 (1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。 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。 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。 经典示例 例 1 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
8、 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 由题图(a)知，甲、乙的导热性呈各向同性，丙的导热性呈各向异性；由 题图(b)知，甲、丙有确定的熔点，乙没有确定的熔点。所以甲、丙是晶体，乙 是非晶体。 答案 B 规律总结 判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法 (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点， 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)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异 性，而多晶体表现出各向同性。 针对训练 1 (多选)关于晶体和非晶体，下列
9、说法正确的是( ) 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.晶体熔化时具有一定的熔点 D.晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的 解析 固体的外形是否规则可用人工的方法进行处理，所以选项 A 错误；晶体 分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，选项 B 错误；晶 体有固定熔点，所以选项 C 正确；理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在 适当的条件下会变成晶体，因此选项 D 正确。 答案 CD 核心要点 固体的微观结构 要点归纳 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、
10、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.对同素异形体的解释 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。 经典示例 例 2 (多选)下列说法正确的是( ) A.晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的 B.有的物质能够生成种类不同的几种晶体， 因为它们的物质微粒能够形成不同的 空间结构 C.凡具有各向同性的物质一定是非晶体 D.晶体的各向异性是
11、由晶体内部结构决定的 解析 晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D 正确； 具有各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C 错误。 答案 ABD 针对训练 2 (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按空间点阵排列 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.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 D.非晶体没有规则几何形状，也没有确定的熔点 解析 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相同； 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形状。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
12、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中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有 很大的硬度，非晶体没有规则的几何形状，也没有确定的熔点，故 A、B、D 正 确。 答案 ABD 1.(晶体和非晶体)(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( ) A.盐粒是正方体，而蜂蜡无天然规则的形状 B.石墨可导电，沥青不能导电 C.冰熔化时，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 解析 区分晶体和非晶体是否有固定的熔点，有固定熔点是晶体，单晶体具有规 则的几何外形，非晶体没有，A、C 正确。 答案 AC 2.(晶体的微观结构)(多选)下列
13、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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 解析 组成晶体的微粒有规则的空间点阵结构，并不会因为颗粒的大小而改变， 即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项 A 错误；固体分为晶体和非晶体两类， 有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现出各向异性，选项 B 正确；同种元 素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体， 如金刚石和石墨， 选项 C 正确； 晶体
14、的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体， 反之亦然， 选项 D 正确。 答案 BCD 3.(晶体和非晶体)(多选)如图所示， 国家游泳中心水立方， 像一个透明的水蓝 色的“冰块”，透过它游泳池中心内部设施尽收眼底。这种独特的感觉源于建筑 外墙采用了一种叫作 ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料。这种膜材料属 于非晶体，其特性是( ) A.具有各向同性 B.具有各向异性 C.具有确定的熔点 D.没有确定的熔点 解析 非晶体没有确定的熔点，在物理性质上表现为各向同性。 答案 AD 4.(对晶体的微观解释)(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有( ) A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.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 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 解析 若固体是晶体，则熔化过程中，温度保持不变，A 项正确；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是晶体各向异性的表现，说 明云母片是晶体，B 项错误；天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在 空间的排列规则，C 项错误；由于石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致 了它们的物理性质不同，D 项正确。 答案 AD