【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解固體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，并能列舉生活中的晶體和非晶體。2．了解材料科學(xué)的有關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響。
1．固體可以分為_(kāi)_______和__________兩類(lèi)。石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是________，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是__________。2．單晶體具有_______的幾何形狀，多晶體和非晶體沒(méi)有________的幾何形狀，我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)，晶體__________的熔點(diǎn)，非晶體____________的熔點(diǎn)。
3．有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類(lèi)現(xiàn)象稱(chēng)為_(kāi)___________。非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作____________。由于多晶體是許多__________雜亂無(wú)章地組合而成的，所以多晶體是____________的。說(shuō)明：具有各向異性的一定是單晶體，具有各向同性的則可能是非晶體或多晶體。
1．規(guī)則性：在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的________排列的，具有__________的周期性。2．變化或轉(zhuǎn)化在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照____________在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石。有些晶體________________可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。
『判一判』(1)鐵塊沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，所以是非晶體。(　　)(2)晶體具有確定的熔點(diǎn)。(　　)(3)具有各向同性的固體一定是非晶體。(　　)(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(　　)(5)玻璃沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，也沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀。(　　)(6)晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動(dòng)著的。(　　)
×　√　×　√　√　×　
『選一選』(多選)在樣本薄片上均勻地涂上一層石蠟，然后用灼熱的金屬針尖點(diǎn)在樣本的另一側(cè)面，結(jié)果得到如圖所示的兩種圖樣，則(　 　)A．樣本A一定是非晶體B．樣本A可能是晶體C．樣本B一定是晶體D．樣本B不一定是晶體解析：?jiǎn)尉w具有各向異性，多晶體和非晶體具有各向同性，故B、C正確。
『想一想』家庭、學(xué)校或機(jī)關(guān)的門(mén)鎖常用“碰鎖”，然而，這種鎖使用一段時(shí)間后，鎖舌就會(huì)變澀而不易被碰入，造成關(guān)門(mén)困難。這時(shí)，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便開(kāi)關(guān)自如如初，并且可以持續(xù)幾個(gè)月之久。請(qǐng)你動(dòng)手試一試，并回答其中的道理。答案：石墨是金剛石的同素異形體，兩者的不同結(jié)構(gòu)，造成了物理性質(zhì)上的很大差異，金剛石質(zhì)地堅(jiān)硬，而石墨由于具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間結(jié)合不很緊密，故層與層之間易脫落，故能起到潤(rùn)滑作用。用鉛筆在紙上寫(xiě)字也是根據(jù)這個(gè)道理。
如圖所示是日常生活中常見(jiàn)的幾種晶體和非晶體，請(qǐng)?jiān)趫D片基礎(chǔ)上思考以下問(wèn)題：
(1)晶體與非晶體在外觀上有什么不同？(2)沒(méi)有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？提示：(1)單晶體有確定的形狀，多晶體和非晶體沒(méi)有確定的形狀。(2)不一定。
單晶體、多晶體及非晶體的區(qū)別
晶體、非晶體的區(qū)分關(guān)鍵是看有無(wú)固定的熔點(diǎn)，單晶體與多晶體的區(qū)分關(guān)鍵是看有無(wú)規(guī)則外形及物理性質(zhì)是各向異性還是各向同性。
　　　　　關(guān)于晶體和非晶體的說(shuō)法，正確的是(　　)A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C．大粒鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體D．所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)解題指導(dǎo)：晶體和非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有。由于多晶體和非晶體都具有各向同性、無(wú)規(guī)則外形的特點(diǎn)，僅從各向同性或幾何形狀不能斷定某一固體是晶體還是非晶體。
解析：只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯(cuò)；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無(wú)規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體，故B錯(cuò)；大粒鹽磨成細(xì)鹽，仍然有固定的熔點(diǎn)還是晶體，故C錯(cuò)；晶體和非晶體的一個(gè)重要區(qū)別，就是晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體無(wú)確定的熔點(diǎn)，故D對(duì)。
1．關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B．制作大規(guī)模集成電路也可以用多晶體C．單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的
解析：金剛石、食鹽、水晶是晶體，而玻璃是非晶體，故A錯(cuò)誤；制作大規(guī)模集成電路用單晶體，故B錯(cuò)誤；單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故C正確；單晶體是各向異性，多晶體和非晶體是各向同性，故D錯(cuò)誤。
(1)單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒(méi)有規(guī)則的幾何外形，并且物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向同性。產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？(2)金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，但它們?cè)谟捕壬喜顒e很大，這說(shuō)明什么問(wèn)題？
提示：(1)它們的微觀結(jié)構(gòu)不同。(2)金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強(qiáng)，所以金剛石的硬度大。石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)之間的作用力弱，所以石墨的硬度小。這說(shuō)明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會(huì)形成不同的晶體。
1．對(duì)單晶體各向異性的解釋如圖所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況。從圖上可以看出，在沿不同方向所畫(huà)的等長(zhǎng)直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。
2．對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開(kāi)平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開(kāi)始熔解，熔解時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。3．對(duì)同素異構(gòu)體的解釋這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同。白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)。
4．多晶體的微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì)(1)多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成的。平常見(jiàn)到的各種金屬材料都是多晶體。把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多晶粒組成的，晶粒有大有小，最小的只有10－5 cm。(2)每個(gè)晶粒都是一個(gè)小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何形狀，因?yàn)榫ЯＴ诙嗑w里雜亂無(wú)章地排列著，所以多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性。它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性。但還有確定的熔點(diǎn)。
　　　　　(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，他們通過(guò)透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)的粘貼與撕開(kāi)，使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯。石墨烯是碳的二維結(jié)構(gòu)。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，
根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　 　)A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D．他們是通過(guò)物理變化的方法獲得石墨烯的解析：石墨、石墨烯與金剛石都具有規(guī)則的分子排列，都是晶體。從題目給出的物理情景看，石墨烯是用物理方法獲得的。故選項(xiàng)C、D正確。
2．(多選)晶體具有各向異性是由于(　 　)A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)規(guī)則性D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性解析：組成晶體的物質(zhì)微粒是有規(guī)則排列的，由于在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，造成晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。所以，正確答案為A、D。
非晶體、單晶體和多晶體的區(qū)別與聯(lián)系
　　　　　下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．常見(jiàn)的金屬材料都是多晶體　B．只有非晶體才顯示各向同性C．凡是具有規(guī)則幾何形狀的固體一定是晶體 D．多晶體一定顯示各向異性解析：常見(jiàn)金屬材料都是多晶體，故選項(xiàng)A正確；具有規(guī)則幾何形狀的固體不一定是晶體，如有規(guī)則形狀的蠟燭不是晶體，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；多晶體和非晶體均顯示各向同性，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。
1．(2021·北京市朝陽(yáng)區(qū)校級(jí)月考)下列關(guān)于固體的說(shuō)法中，正確的是(　　)A．晶體熔化時(shí)，溫度不變，但內(nèi)能變化B．單晶體一定是單質(zhì)，有確定的幾何形狀，有確定的熔點(diǎn)C．多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀，也沒(méi)有確定的熔點(diǎn)D．晶體都是各向異性的，而非晶體都是各向同性的
解析：晶體具有一定的熔點(diǎn)，在熔化時(shí)溫度保持不變，但要不斷的吸收熱量，改變分子間的距離，所以內(nèi)能也要發(fā)生變化，故A正確；單晶體具有確定的幾何形狀，有確定的熔點(diǎn)。單晶體可以是單質(zhì)，也可以是化合物，比如食鹽、雪花等，故B錯(cuò)誤；多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀，但有確定的熔點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；多晶體也是各向同性的，單晶體具有各向異性，故D錯(cuò)誤。
2．(多選)固體甲和固體乙在一定壓強(qiáng)下的熔解曲線如圖所示，橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T。下列判斷正確的有　 　 　 (　 　)A．固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體
B．固體甲不一定有確定的幾何外形，固體乙一定沒(méi)有確定的幾何外形C．在熱傳導(dǎo)方面固體甲一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性D．圖線甲中ab段溫度不變，所以甲的內(nèi)能不變
解析：晶體具有固定的熔點(diǎn)，非晶體則沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，所以固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體，故A正確；固體甲若是多晶體，則不一定有確定的幾何外形，固體乙是非晶體，一定沒(méi)有確定的幾何外形，故B正確；在熱傳導(dǎo)方面固體甲若是多晶體，則不一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性，故C錯(cuò)誤；晶體在熔化時(shí)具有一定的熔點(diǎn)，但由于晶體吸收熱量，內(nèi)能在增大，故D錯(cuò)誤。
3．(2021·山東省臨朐第一中學(xué)高二下學(xué)期月考)如圖所示，ACBD是一塊厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓板，AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓板從圖示位置轉(zhuǎn)90°后電流表示數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)，關(guān)于圓板，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．圓板是非晶體B．圓板是多晶體C．圓板是單晶體D．不知有無(wú)固定熔點(diǎn)，無(wú)法判定是晶體還是非晶體

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