2-4-固体(人教版2019选择性必修第三册)(解析版)

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】下列说法中正确的是（）A．一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，内能也一定保持不变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，说明蜂蜡是单晶体C．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D．一个均匀固体球，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【答案】D【详解】A．晶体在熔化过程中吸热，温度不变，内能一直增大，A错误；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，说明云母为晶体，事实上蜂蜡为常见的非晶体，B错误；C．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，也无法说明其为非晶体，C错误；D．一个均匀固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，能够说明该球一定是单晶体，D正确。故选D。【针对训练1】大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态：高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成。关于晶体与非晶体，正确的说法是（）A．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体B．多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状C．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的D．天然水晶是晶体，熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）也是晶体【答案】B【详解】A．多晶体不具有规则几何形状，是晶体，故A错误；B．多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，故B正确；C．单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体是各向同性的，故C错误；D．天然水晶是晶体，熔化后再凝固的水晶（即石英玻璃）是非晶体，故D错误。故选B。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】晶体在熔解过程中吸收的热量主要用于

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)A．破坏晶体结构，增加分子势能B．破坏晶体结构，增加分子动能C．破坏晶体结构，同时增加分子势能和增加分子动能D．破坏晶体结构，既不增加分子势能也不增加分子动能【答案】A【分析】晶体吸热后，破坏晶体结构，从而导致分子势能增加．【详解】晶体在熔解的过程中就是吸收的热量，破坏点阵结构的过程，分子活动加剧，吸收的热量，增加分子势能，A正确．【针对训练2】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纳米数量级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．石墨烯熔解过程中吸热，碳原子的平均动能增加【答案】B【详解】A．据查到的资料可知，1毫米后的石墨大约包含三百万层石墨烯，所以计算可得单层石墨烯的厚度约在纳米数量级以下，故A错误；B．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；C．石墨中的碳原子是运动的，故C错误；D．石墨烯是晶体，熔解过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。故选B。【巩固提升】1．人们在夏季喜欢佩戴水晶饰品，天然的水晶具有规则的几何外形，如图所示。关于天然水晶，下列说法正确的是（）A．是单晶体 B．没有固定的熔点C．微观粒子的空间排列不规则 D．在光学性质上表现为各向同性【答案】A【详解】A．天然的水晶具有规则的几何外形，所以是单晶体，故A正确；B．晶体具有固定的熔点，故B错误；C．单晶体微观粒子的空间排列规则，故C错误；D．单晶体在光学性质上表现为各向异性，故D错误。故选A。2．北京冬奥会主火炬由小雪花和橄榄枝组成。关于自然界中的雪花，下列说法正确的是（）A．雪花是水蒸气在空气中凝华形成的晶体B．雪花沿各个方向的物理性质都相同C．雪花融化成水的过程中分子平均动能增大D．因为自然界中雪花的形状超过2万种，所以雪花是非晶体【答案】A【详解】A．雪花是水蒸气在空气中凝华形成的晶体，故A正确；B．雪花是单晶体，沿各个方向的物理性质不同，故B错误；C．雪花融化成水的过程中温度不变，分子平均动能不变，故C错误；D．雪花有固定的熔点，是晶体，故D错误。故选A。3．食盐是我们生活中不可缺少的调味品，中国人大约在神农氏与黄帝的时期就开始煮盐。通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示，则下列说法正确的是（）A．食盐晶体是正六面体形B．食盐所有的物理性质都具有各向异性C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变【答案】A【详解】A．食盐晶体是正六面体形，选项A正确；B．食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，选项B错误；C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，选项C错误；D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能增加，选项D错误。故选A。4．江苏省东海县是世界天然水晶原料集散地，有着“世界水晶之都”的美誉。天然的水晶具有规则的几何外形，如图所示。关于天然水晶，下列说法正确的是（）A．具有规则的几何外形，但是没有固定的熔点B．微观粒子的空间排列不规则C．在熔化过程中分子平均动能不变D．在光学性质上表现为各向同性【答案】C【详解】A．水晶是晶体，具有规则的几何外形，有固定的熔点，A错误；B．水晶是晶体，微观粒子的空间排列规则，B错误；C．水晶是晶体，有固定的熔点，在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，C正确；D．水晶是晶体，在光学性质上表现为各向异性，D错误。故选C。5．随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，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。6．大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，正确的说法是（）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．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状C．晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点【答案】BD【详解】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体；把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）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，A错误；B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确；C．晶体分为单晶体和多晶体，某些单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质也不相同，C错误；D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D正确。故选BD。7．大自然中存在许多绚丽夺目的晶体，由于化学成分和结构各不相同，这些晶体呈现出千姿百态；高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，下列说法正确的是（）A．晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同B．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C．有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布D．多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状【答案】CD【详解】A．单晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质不一定相同，故A错误。B．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔化以后再凝固的水晶却是非晶体，故B错误。C．有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成晶体的微粒能够按照不同规则在空间分布，故C正确；D．多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，故D正确。故选CD。8．固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列判断正确的有A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性D．图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变【答案】AB【详解】A.晶体具有比较固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体．故A正确．B.固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形．故B正确；C.在热传导方面固体甲若是多晶体，则不一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性．故C错误．D.晶体在熔化时具有一定的熔点，但由于晶体吸收热量，内能在增大．故D错误．故选AB．9．2020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，则石英晶体（）A．具有各向异性的压电效应 B．没有确定的熔点C．有确定的几何形状 D．是多晶体【答案】AC【详解】A．由题意可知，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其它方向不明显，因此石英具有各向异性的压电效应，A正确；BCD．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，有规则的几何形状，BD错误，C正确。故