人教版选修33 固体 第1课时 学案.doc

1.固体1、 必背知识点要点一、固体 1晶体和非晶体 （1）常见的晶体和非晶体 常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花要点诠释：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同。但都是六角形的图案食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱。两端是六棱锥 常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶 （2）晶体和非晶体的主要区别有两点： 在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有 食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状，所以食盐、明矾、石英都是晶体，有些晶体可以具有多种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状 在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的 物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性能、导电性能等另外，晶体有一定的熔点，而非晶体则是各向同性 2单晶体和多晶体 （1）单晶体和多晶体的定义 单晶体 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，这样的固体叫单晶体 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，这样的晶体叫单晶体 具有规则的几何形状，各向异性，有确定的熔点三个宏观特性的固体物质叫做单晶体 单个的晶体颗粒是单晶体 多晶体 由于小晶粒杂乱无章地排列，使得这些金属和岩石不再具有规则的几何形状，我们把这样的晶体称为多晶体 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 由许多无规则排列晶粒构成的晶体称为多晶体 粘在一起的糖块是多晶体 （2）单晶体和多晶体的区别 单晶体是一个完整的晶体，而多晶体是由很多小晶体（称为晶粒）杂乱无章地排列而组成的 单晶体在物理性质上表现为各向异性，而多晶体在物理性质上表现为各向同性 （3）单晶体和多晶体的联系 多晶体和单晶体都有一定的熔点 （4）多晶体与非晶体的区别 多晶体与非晶体的相同点：都没有规则的几何形状；在物理性质上都是各向同性的 多晶体与非晶体的区剐：多晶体有一定的熔点，而非晶体则没有一定的熔点 3晶体的微观结构及特点 （1）晶体的微观结构 晶体内部的微粒是有规则地排列着的 1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人们第一次观察到原子在物质表面的排列状况 （2）晶体的微观结构的特点 组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子），依照一定的规律在空间中整齐地排列 晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离 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 （3）晶体微观结构的空间点阵组成晶体的物质微粒（原子、分子或离子），依照一定的规律在空间中排成整齐的行列这种在空间中规则的排列称为空间点阵空间点阵中的微粒相互作用很强，微粒的热运动主要表现为在一定平衡的位置附近做微小的振动晶体形状的规则正是由于物质微粒排列的有规则造成的 如图所示是食盐的空间点阵示意图食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的，因而食盐具有立方体的外形 4晶体与非晶体的辨别 晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形因此解题时应认真审-题，抓住有无熔点这一特性作出正确的判断 5关于晶体物理性质的各向异性 （1）有些晶体沿不同方向导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性 （2）只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体一样，物理性质是各向同性的 （3）某种晶体可能只有某种或几种物理性质各向异性，其他物理性质各向同性，并不是所有的物理性质都表现各向异性 6如何用微观结构理论解释晶体的特性（1）对各向异性的微观解释 如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长线段上，物质微粒的数目不同直线上物质微粒较多，直线上较少，直线上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同 （2）对熔点的解释 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）有的物质有几种晶体，如何解释 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的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 7对晶体的各向异性的正确理解 在物理性质上，晶体具有各向异性，而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、导热性、导电性、光的折射等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 8多晶体的微观结构及性质 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，最大的也不超过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，因为晶粒在多晶体中杂乱无章地排列着，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上的物理性质是相同的，即各向同性多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有 9非晶体又称为粘滞系数很大的液体非晶体在加热时逐渐软化，温度持续上升，没有确定的熔点，从物理性质上看，与液体没有质的不同，所以有时又称非晶体为粘滞系数很大的液体10晶体和非晶体是相对的晶体和非晶体并不是绝对的。它们在一定条件下可以相互转化 例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体 11关于晶体和非晶体导热特性的实验说明 剥取一薄层云母片，用清洁的布将云母片擦拭干净，在它的一面涂一层薄而均匀的石蜡，拿一个直径的金属球（可取用固体膨胀演示器上的铜球）。放在酒精灯上加热，然后将云母片没有涂蜡的那一面放在已加热的小球上，即可观察石蜡的熔化情况 为了使实验现象显著，应注意： （1）石蜡涂层必须薄而均匀； （2）实验时加热的物体也可以用钢针，但用金属球产生的熔蜡面较大；（3）实验时把烧热的金属球放在没有涂蜡的一面，效果会更好，因为此时石蜡的熔化显然是由于云母片导热的结果，如果实验时把金属球放在涂蜡的一面因石蜡本身也会导热，就会影响实验的效果12晶体的结合类型 常见的晶体结合类型有离子晶体、原子晶体和金属晶体种 （1）离子晶体：由正、负离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体 （2）原子晶体：相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体叫做原子晶体 （3）金属晶体：物质微粒通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体2、 题型归纳类型一、固体 例1下列物质哪些是晶体，哪些是非晶体？ a铁 b橡胶 c玻璃 d食盐 e云母 f塑料 【思路点拨】在了解晶体、非晶体性质的基础上作出判断【答案】a、d、e是晶体，b、c、f是非晶体【解析】在了解晶体、非晶体性质的基础上作出判断属于晶体的有：铁、食盐、云母，属于非晶体的有：橡胶、玻璃、塑料【总结升华】判断晶体与非晶体的依据是看它们有无确定的熔点，同时还要知道一些常见的晶体、非晶体，如所有的金属都是晶体，这一规律在判断时就很有用。举一反三:【变式1】下列说法中，正确的是（ ） a只要是具有各向异性的物体必定是晶体 b只要是不显示各向异性的物体必定是非晶体c只要是具有确定的熔点的物体必定是晶体 d只要是不具有确定的熔点的物体必定是非晶体 【答案】a、c、d 【解析】多晶体和非晶体都具有各向同性，只有单晶体是各向异性，故b错，a对；晶体一定具有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点。故c、d均正确 【变式2】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【答案】a、d 【解析】晶体有确定的熔点，a正确；b中的实验是表明云母具有各向异性，是晶体。而蜂蜡是非晶体，b错误；天然石英是晶体，离子是按照一定的规则排列的，c错误；碳原子能够按照不同的规则在空间分布，成为石墨或金刚石，d正确。【总结升华】判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点；区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性。例2如图所示为食盐晶体的结构示意图，食盐晶体是由钠离子（图中）和氯离子（图中）组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的已知食盐的摩尔质量是，食盐的密度是，阿伏加德罗常数为，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心的距离 【答案】见解析【解析】食盐中有个氯离子和个钠离子，离子总数为，因而摩尔体积与摩尔质量和物质密度的关系为：，所以一个离子所占的体积为： 。由图可知就是图中每四个离子所夹的立方体的体积，此立方体的边长而最近的两个钠离子中心的距离=41010 m。 【总结升华】食盐晶体是由氯离子与钠离子构成的，每一个离子都占据一个立方体空间，该立方体的边长就是一个钠离子和相邻的一个氯离子中心间的距离。举一反三:【变式1】晶体具有各向异性的特点是由于（ ） a晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 b晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 c晶体内部结构的无规则性 d晶体内部结构的有规则性 【答案】a、d 【解析】晶体的各向异性是因为晶体内部结构的有规则性。使不同方向上的物质微粒的排列情况不同【总结升华】有些物质在不同条件下生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布。例如：金刚石和石墨都是由碳元素构成的，它们有不同的点阵结构。 【变式2】下列说法错误的是（ ） 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凡各向同性的物质一定是非晶体 d晶体的各向异性是由晶体的内部结构决定的 【答案】c 【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 例3在图甲、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、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是() a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【答案】b、d【解析】由丁图知甲、丙为晶体，乙为非晶体，a、b、c错；甲、乙薄片上熔化的石蜡呈圆形，表示它的导热性是各向同性的；丙薄片上熔化的石蜡呈椭圆形，表示它的导热性是各向异性的，由于非晶体和多晶体都是各向同性的，所以甲为多晶体，而单晶体是各向异性的，所以丙是单晶体，d正确；故选d。【总结升华】当晶体被研磨成粉末状后，外形失去其规则性，各向异性也难以显示。此时，可根据其是否有一定的熔化温度，作为判断晶体与非晶体的依据。举一反三:【变式】下列关于金刚石与石墨的说法正确的是（ ） a它们是同一种物质，只是内部微粒的排列不同 b它们的物理性质有很大的差异 c由于它们内部微粒排列规则不同，所以金刚石为晶体，石墨是非晶体 d金刚石是单晶体，石墨是多晶体 【答案】a、b 【解析】同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构，从而生成种类不同的几种晶体，金刚石与石墨是它的一个特例 例4如图所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是（ ） a是晶体 b是晶体 c是非晶体 d是非晶体 【答案】a、d 【解析】晶体在熔化过程中不断吸热，但温度却保持不变（熔点对应的温度），而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此对应的是晶体，对应的是非晶体【总结升华】晶体的温度升高时，组成晶体的微粒运动加剧，当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时，晶体开始熔化，要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功，因为在晶体尚未全部熔化之前，吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的熔点，虽然在熔化过程中不断地吸收热量，但温度并不升高，如果晶体全部熔化后仍吸收热量，温度将由熔点继续升高晶体熔化时温度保持不变，分子的平均动能不变，晶体熔化过程中吸收的热量使分子间的距离增大，全部用来增加