第3章 3.1　研究固体的性质

1、教育精选31研究固体的性质学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体(重点)2.知道各向异性现象和各向同性现象.3.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别(重点)4.学会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(难点)固体的分类、单晶体和多晶体 1固体可分为晶体和非晶体两类晶体有确定的熔点；非晶体没有确定的熔点2晶体可分为单晶体和多晶体两类(1)单晶体定义：如果一块具有规则形状的晶体，把它碾成小颗粒后，这些小颗粒仍然保持与原来整块晶体形状相似的规则外形，这样的晶体叫做单晶体宏观特性：a.具有规则的几何形状，b.具有各向异性，c.有确定的熔点

2、(2)多晶体定义：如果一块晶体，它是由许多取向不同的单晶体颗粒(晶粒)组成的，这样的晶体叫做多晶体宏观特性：a.没有规则的几何形状，b.具有各向同性，c.有确定的熔点1单晶体和多晶体都有规则的几何外形(×)2所有的晶体都具有各向异性(×)3可以通过有无确定的熔点来区分晶体和非晶体()云母薄片和玻璃片上分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图3­1­1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？AB图3­1­1【提示】呈圆形，玻璃为各向同性是非晶体呈椭圆形，云母片为各向异性是单晶体1单晶体、多晶体及

3、非晶体的区别分类宏观外形物理性质非晶体没有确定的形状没有固定熔点导电、导热、光学性质表现为各向同性晶体单晶体有天然规则的形状有确定的熔点导热、导电、光学性质表现为各向异性多晶体没有确定的形状有确定的熔点导热、导电、光学性质表现为各向同性2.晶体和非晶体的判断方法(1)根据几何形状判断：单晶体具有规则的几何形状，非晶体没有规则的几何形状，但应注意由于多晶体是由多个单晶体粘合在一起所组成的晶体，从宏观形状上看，它也没有规则的几何形状，所以不要误以为多晶体是非晶体(2)依据固体所表现出来的物理性质：单晶体在导热、导电等物理性质上表现为各向异性，而非晶体则表现为各向同性，但注意多晶体也表现为各向同性(

4、3)依据固体是否具有固定的熔点：晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点【说明】(1)若经过人为加工，非晶体和多晶体也可以有规则的形状(2)多晶体和非晶体都无规则的几何外形，在物理性质上都具有各向同性，其主要区别在于有无固定熔点3晶体的微观结构(1)组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐的排列的；(2)组成晶体的物质微粒间的相互作用很强；微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离；(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动4对晶体各向异性的理解在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体、非晶体则是各向同性的通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热

5、性能、导电性能、光的折射性能等单晶体的各向异性是指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晶体的物理性能时测量结果不同例如单晶体在不同的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等需要注意的是，单晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性，例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性沿不同方向传热的快慢不同；方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性沿不同方向电阻率不同；立方体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；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1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A组成晶体的

6、物质微粒相互作用很弱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，则该球体一定是单晶体D一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体可能是单晶体E判断晶体和非晶体可以根据有没有确定的熔点【解析】判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点，多晶体和非晶体都具有各向同性和无规则的外形，单晶体具有各向异性和规则的外形，单晶体的各向异性表现在一种或几种物理性质上，并不是各种物理性质都具有各向异性，C、D、E正确【答案】CDE2.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是() 【导学号：35500030】A有规则的几何外形的固体一

7、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E可以根据各向异性或各向同性来鉴别单晶体和多晶体【解析】单晶体有规则的几何外形，多晶体与非晶体都没有规则的几何外形，但如果固体有规则的几何外形但不是天然的，而是人为加工的，则其不一定是晶体，A错误、B正确；单晶体只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；E正确晶体有确定的熔点，D正确【答案】BDE3在图3­1­2甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙

8、、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丁所示，以下说法不正确的是()甲 乙丙丁图3­1­2A甲、乙为非晶体，丙是晶体B甲、乙为晶体，丙是非晶体C甲、丙为非晶体，乙是晶体D甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体E甲、丙有确定的熔点，乙无确定的熔点【解析】由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，故D、E正确【答案】ABC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

9、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固体性质的微观解释，晶体和非晶体的相互转化 1固体性质的微观解释(1)单晶体在不同直线上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同，在物理性质上表现为各向异性(2)多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶粒组成的，所以小晶粒在各个不同方向的平均效果相同，因而在物理性质上表现为各向同性2晶体和非晶体的相互转化(1)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，由于微观结构不同，物理性质有很大差异(2)单晶体、多晶体和非晶体不是绝对的它们在一定适当的

10、条件下可以相互转化，例如把晶体硫加热熔化(温度不超过300摄氏度)后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫1所有晶体在不同方向上物质微粒的排列情况都相同(×)2晶体内部微粒的排列毫无规则(×)3有些非晶体和晶体之间在一定条件下可以相互转化()1从微观结构上看，多晶体为什么呈现各向同性？【提示】多晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，因此物理性质上表现为各向同性2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】金刚石中碳原子间的作用力很强，而石墨中网层之间的碳原子间的作用力很弱，所以金刚石很坚硬，石墨却很松软1

11、对单晶体各向异性的解释如图3­1­3所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同图3­1­32对晶体具有一定熔点的解释给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3对同素异构体的解释这是由于它们的物质微粒能够形成不同的

12、晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构4对多晶体宏观特征的解释多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的平常见到的各种金属材料都是多晶体把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的晶粒有大有小，最小的只有105 cm，最大的也不超过103 cm.每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性多晶体和非

13、晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有5对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，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【说明】物质是晶体还是非晶体不是绝对的，有的晶体在一定条件下可以转化为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体例如天然水晶是晶体，但熔化后再凝固的水晶即石英玻璃就是非晶体4晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性(

14、)A组成晶体的物质微粒，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晶体在不同方向上物理性质不同，是因为不同方向上微粒数目不同，微粒间距不同C晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同D晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子间势能；因此，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，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高E晶体在熔化时吸收的热量，破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能【解析】很多晶体都是由相同的物质微粒组成的，例如，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，不同方向上物质微粒完全一样，可见其各向异性不是因

15、为不同方向上的粒子性质不同引起的，而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的【答案】ABD5关于石墨和金刚石的区别，下面说法不正确的是() 【导学号：35500031】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的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E组成它们的物质微粒按不同的规则排列【解析】由化学知识知道，石墨和金刚石是碳的同素异形体，其化学性质相同它们的分子的空间结构不同，石墨中的碳原子排列为层状结构，层与层间距离很大，所以其质地松软；金刚石中的碳原子排列紧密，相互间作用力很强，所以其质地坚硬显然A、C、D错误，B、E正确【答案】ACD6关于晶体和非晶体，不正确的说法是()A它们是由不同的空间点阵构成的B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排列是无规则的C晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动的D在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，数量不等的是非晶体E晶体中，原子(或分子、离子)都