导学案：2.4 固体（解析版）

学而优教有方第4节固体【知识梳理与方法突破】一、晶体和非晶体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)具有确定的熔点，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确定的熔点。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的区别在于多晶体具有确定的熔点，非晶体则没有，例如很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有确定的熔点，故应是非晶体。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。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质时，测试结果不同。②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。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。【例1】随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀士晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（）A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现C．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性【答案】D【详解】A．单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，故A错误；B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，故B错误；C．单晶体和多晶体都具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项C错误；D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项D正确。故选D。【针对训练1】2020年，“嫦娥五号”探测器胜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“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。石英晶体（）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【详解】ACD．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，AC错误，D正确；B．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，B错误。故选D。二、晶体的微观结构1．晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性2．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。3．说明(1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。(2)同种物质也可能以晶体和非晶体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。【例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【答案】B【详解】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。故选B。【针对训练2】石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则（）A．石墨中的碳原子静止不动B．碳原子的直径大约为3×10-9mC．石墨烯碳原子间只存在分子引力D．石墨烯的熔解过程中，碳原子的平均动能不变【答案】D【详解】A．石墨中的碳原子是运动的，A错误；B．由意义可知单层的距离为且层与层之间有间距，B错误；C．石墨烯碳原子间不仅存在分子引力，同时也存在分子斥力，C错误；D．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，D正确。故选D。【对点检测】1．关于晶体和非晶体，下列说法错误的是（）A．有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质B．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体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【答案】B【详解】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，有些晶体在不同的方向上具有不同的光学性质，A正确，不符合题意；B．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，B错误，符合题意；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，C正确，不符合题意；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，熔融的石英后却是非晶体；把晶体硫加热熔化，到入冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再经一些时间又会转变成晶体硫，D正确，不符合题意。故选B。2．辨别物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是(

)A．从外形来判断B．从各向异性或各向同性来判断C．从导电性能来判断D．从是否具有确定的熔点来判断【答案】D【详解】A、单晶体有整齐规则的几何外形,多晶体和非晶体一样没有规则的外形,所以不能区分,故A错误.

B、单晶体具有各向异性,多晶体和非晶体具有各向同性,所以不能区分,故B错误.

C、单晶体中载流子遭受散射的几率小导电性好，多晶体、非晶体导电性都较差,所以不能区分,故C错误.

D、晶体不管是单晶体还是多晶体都有固定的熔点,而非晶体没有固定的熔点，所以能区分，故D正确；故选D3．甲、乙、丙三种固体薄片涂上蜡，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、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，下列说法正确的是（）A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体C．甲、丙为非晶体，丙是晶体D．甲、乙、丙都是晶体【答案】B【详解】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。故选B。4．对下列几种固体物质的认识，不正确的有（）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，说明云母片是晶体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相同【答案】C【详解】A．食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体．选项A正确；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，各向异性，说明云母片是晶体，选项B正确；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规则，选项C错误；D．石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同造成的，选项D正确。本题选不正确的，故选C。5．石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（）A．石墨是非晶体B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C．单层石墨烯的厚度约3μmD．碳原子在六边形顶点附近不停地振动【答案】D【详解】A．石墨是晶体，故A错误；B．石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；C．单层石墨烯厚度约为原子尺寸，故C错误；D．根据分子动理论可知，固体分子在平衡点不停的振动，故D正确。故选D。6．下雪了，晶莹的雪花像轻盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形状如图所示。下列关于雪花的说法正确的是（）A．是多晶体 B．是非晶体C．具有各向异性 D．飞舞时，说明分子在做无规则运动【答案】C【详解】ABC．单片雪花会呈现六度旋转对称结构体现了雪花凝结时各向异性，是单晶体，故AB错误，C正确D．雪花飞舞是因为空气流动大气的作用，并不能说明分子在做无规则运动，D错误。故选C。7．下列有关晶体和非晶体的说法中正确的是（）A．大颗粒的盐磨成了细盐，就变成了非晶体B．单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的C．单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点D．晶体在各个方向上的导热性能相同时，表现为各向同性【答案】BCD【详解】A．大颗粒的盐磨成了细盐，仍然是晶体，选项A错误；B．单晶体的某些物理性质具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的，选项B正确；C．单晶体和多晶体都有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，选项C正确；D．晶体在各个方向上的导热性能相同时，表现为各向同性，选项D正确。故选BCD。8．在探究石蜡和海波的熔化规律时，小琴根据实验目的，进行了认真规范的实验，获得的实验数据如下表所示．则下列四个选项中，判断正确的是（

）

A．石蜡是非晶体B．海波熔化时的温度是C．海波在熔化过程中不需要吸热D．时，海波的状态