人教版選修33 固體 第1課時(shí) 學(xué)案.doc

1.固體1、 必背知識(shí)點(diǎn)要點(diǎn)一、固體 1晶體和非晶體 （1）常見的晶體和非晶體 常見的晶體：石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精、雪花要點(diǎn)詮釋：雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體，它們的形狀雖然不同。但都是六角形的圖案食鹽晶體總是立方體形，明礬晶體總是八面體形，石英晶體（俗稱水晶）的中間是一個(gè)六棱柱。兩端是六棱錐 常見的非晶體：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠 （2）晶體和非晶體的主要區(qū)別有兩點(diǎn)： 在外形上，晶體具有規(guī)則的幾何形狀，而非晶體則沒有 食鹽晶體、明礬晶體、石英晶體的形狀雖然各不相同，但都有規(guī)則的幾何形狀，所以食鹽、明礬、石英都是晶體，有些晶體可以具有多種不同的幾何形狀，例如雪花可以有多種不同的幾何形狀，非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀 在物理性質(zhì)上，晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的 物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等晶體的各向異性是指晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同例如晶體在不同的方向上可以有不同的硬度、彈性、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能等另外，晶體有一定的熔點(diǎn)，而非晶體則是各向同性 2單晶體和多晶體 （1）單晶體和多晶體的定義 單晶體 具有規(guī)則的幾何形狀，外形都是由若干個(gè)平面圍成的多面體，這樣的固體叫單晶體 如果一塊具有規(guī)則形狀的晶體，把它碾成小顆粒后，這些小顆粒仍然保持與原來整塊晶體形狀相似的規(guī)則外形，這樣的晶體叫單晶體 具有規(guī)則的幾何形狀，各向異性，有確定的熔點(diǎn)三個(gè)宏觀特性的固體物質(zhì)叫做單晶體 單個(gè)的晶體顆粒是單晶體 多晶體 由于小晶粒雜亂無章地排列，使得這些金屬和巖石不再具有規(guī)則的幾何形狀，我們把這樣的晶體稱為多晶體 如果一塊晶體，它是由許多取向不同的單晶體顆粒（晶粒）組成的，這樣的晶體叫做多晶體 由許多無規(guī)則排列晶粒構(gòu)成的晶體稱為多晶體 粘在一起的糖塊是多晶體 （2）單晶體和多晶體的區(qū)別 單晶體是一個(gè)完整的晶體，而多晶體是由很多小晶體（稱為晶粒）雜亂無章地排列而組成的 單晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，而多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性 （3）單晶體和多晶體的聯(lián)系 多晶體和單晶體都有一定的熔點(diǎn) （4）多晶體與非晶體的區(qū)別 多晶體與非晶體的相同點(diǎn)：都沒有規(guī)則的幾何形狀；在物理性質(zhì)上都是各向同性的 多晶體與非晶體的區(qū)剮：多晶體有一定的熔點(diǎn)，而非晶體則沒有一定的熔點(diǎn) 3晶體的微觀結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) （1）晶體的微觀結(jié)構(gòu) 晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)則地排列著的 1982年，掃描隧道顯微鏡的問世，使人們第一次觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀況 （2）晶體的微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子），依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列 晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離 微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng) （3）晶體微觀結(jié)構(gòu)的空間點(diǎn)陣組成晶體的物質(zhì)微粒（原子、分子或離子），依照一定的規(guī)律在空間中排成整齊的行列這種在空間中規(guī)則的排列稱為空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣中的微粒相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在一定平衡的位置附近做微小的振動(dòng)晶體形狀的規(guī)則正是由于物質(zhì)微粒排列的有規(guī)則造成的 如圖所示是食鹽的空間點(diǎn)陣示意圖食鹽晶體是由鈉離子和氯離子組成的，這兩種離子在空間中三個(gè)互相垂直的方向上，都是等距離地交錯(cuò)排列的，因而食鹽具有立方體的外形 4晶體與非晶體的辨別 晶體與非晶體的區(qū)別主要表現(xiàn)在有無確定的熔點(diǎn)，而不能靠是否有規(guī)則的幾何形狀辨別，因?yàn)殡m然單晶體有規(guī)則的幾何外形，但多晶體與非晶體一樣都沒有規(guī)則的幾何外形因此解題時(shí)應(yīng)認(rèn)真審-題，抓住有無熔點(diǎn)這一特性作出正確的判斷 5關(guān)于晶體物理性質(zhì)的各向異性 （1）有些晶體沿不同方向?qū)峄驅(qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性 （2）只有單晶體才會(huì)有各向異性的物理性質(zhì)，多晶體與非晶體一樣，物理性質(zhì)是各向同性的 （3）某種晶體可能只有某種或幾種物理性質(zhì)各向異性，其他物理性質(zhì)各向同性，并不是所有的物理性質(zhì)都表現(xiàn)各向異性 6如何用微觀結(jié)構(gòu)理論解釋晶體的特性（1）對(duì)各向異性的微觀解釋 如圖所示，這是在一個(gè)平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖中可以看出，在沿不同方向所畫的等長(zhǎng)線段上，物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線上物質(zhì)微粒較多，直線上較少，直線上更少正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同 （2）對(duì)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，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化 （3）有的物質(zhì)有幾種晶體，如何解釋 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) 7對(duì)晶體的各向異性的正確理解 在物理性質(zhì)上，晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的 通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光的折射等晶體的各向異性是指晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同。也就是沿不同方向去測(cè)試晶體的物理性能時(shí)測(cè)量結(jié)果不同 8多晶體的微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體（晶粒）組成的平常見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，最大的也不超過每個(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中雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性它在不同方向上的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有 9非晶體又稱為粘滯系數(shù)很大的液體非晶體在加熱時(shí)逐漸軟化，溫度持續(xù)上升，沒有確定的熔點(diǎn)，從物理性質(zhì)上看，與液體沒有質(zhì)的不同，所以有時(shí)又稱非晶體為粘滯系數(shù)很大的液體10晶體和非晶體是相對(duì)的晶體和非晶體并不是絕對(duì)的。它們?cè)谝欢l件下可以相互轉(zhuǎn)化 例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶體有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體 11關(guān)于晶體和非晶體導(dǎo)熱特性的實(shí)驗(yàn)說明 剝?nèi)∫槐釉颇钙?，用清潔的布將云母片擦拭干凈，在它的一面涂一層薄而均勻的石蠟，拿一個(gè)直徑的金屬球（可取用固體膨脹演示器上的銅球）。放在酒精燈上加熱，然后將云母片沒有涂蠟的那一面放在已加熱的小球上，即可觀察石蠟的熔化情況 為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著，應(yīng)注意： （1）石蠟涂層必須薄而均勻； （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)加熱的物體也可以用鋼針，但用金屬球產(chǎn)生的熔蠟面較大；（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)把燒熱的金屬球放在沒有涂蠟的一面，效果會(huì)更好，因?yàn)榇藭r(shí)石蠟的熔化顯然是由于云母片導(dǎo)熱的結(jié)果，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)把金屬球放在涂蠟的一面因石蠟本身也會(huì)導(dǎo)熱，就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的效果12晶體的結(jié)合類型 常見的晶體結(jié)合類型有離子晶體、原子晶體和金屬晶體種 （1）離子晶體：由正、負(fù)離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫做離子晶體 （2）原子晶體：相鄰原子之間通過共價(jià)鍵結(jié)合而成的晶體叫做原子晶體 （3）金屬晶體：物質(zhì)微粒通過金屬鍵結(jié)合而成的晶體叫做金屬晶體2、 題型歸納類型一、固體 例1下列物質(zhì)哪些是晶體，哪些是非晶體？ a鐵 b橡膠 c玻璃 d食鹽 e云母 f塑料 【思路點(diǎn)撥】在了解晶體、非晶體性質(zhì)的基礎(chǔ)上作出判斷【答案】a、d、e是晶體，b、c、f是非晶體【解析】在了解晶體、非晶體性質(zhì)的基礎(chǔ)上作出判斷屬于晶體的有：鐵、食鹽、云母，屬于非晶體的有：橡膠、玻璃、塑料【總結(jié)升華】判斷晶體與非晶體的依據(jù)是看它們有無確定的熔點(diǎn)，同時(shí)還要知道一些常見的晶體、非晶體，如所有的金屬都是晶體，這一規(guī)律在判斷時(shí)就很有用。舉一反三:【變式1】下列說法中，正確的是（ ） a只要是具有各向異性的物體必定是晶體 b只要是不顯示各向異性的物體必定是非晶體c只要是具有確定的熔點(diǎn)的物體必定是晶體 d只要是不具有確定的熔點(diǎn)的物體必定是非晶體 【答案】a、c、d 【解析】多晶體和非晶體都具有各向同性，只有單晶體是各向異性，故b錯(cuò)，a對(duì)；晶體一定具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體無確定的熔點(diǎn)。故c、d均正確 【變式2】對(duì)下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，正確的有 （ ） a食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體 b燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體 c天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則 d石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同【答案】a、d 【解析】晶體有確定的熔點(diǎn)，a正確；b中的實(shí)驗(yàn)是表明云母具有各向異性，是晶體。而蜂蠟是非晶體，b錯(cuò)誤；天然石英是晶體，離子是按照一定的規(guī)則排列的，c錯(cuò)誤；碳原子能夠按照不同的規(guī)則在空間分布，成為石墨或金剛石，d正確?！究偨Y(jié)升華】判斷固體物質(zhì)是晶體還是非晶體，要看其是否具有確定的熔點(diǎn)；區(qū)分單晶體與多晶體，要看其物理性質(zhì)是各向異性還是各向同性。例2如圖所示為食鹽晶體的結(jié)構(gòu)示意圖，食鹽晶體是由鈉離子（圖中）和氯離子（圖中）組成的，這兩種離子在空間中三個(gè)互相垂直的方向上，都是等距離地交錯(cuò)排列的已知食鹽的摩爾質(zhì)量是，食鹽的密度是，阿伏加德羅常數(shù)為，試估算食鹽晶體中兩個(gè)最近的鈉離子中心的距離 【答案】見解析【解析】食鹽中有個(gè)氯離子和個(gè)鈉離子，離子總數(shù)為，因而摩爾體積與摩爾質(zhì)量和物質(zhì)密度的關(guān)系為：，所以一個(gè)離子所占的體積為： 。由圖可知就是圖中每四個(gè)離子所夾的立方體的體積，此立方體的邊長(zhǎng)而最近的兩個(gè)鈉離子中心的距離=41010 m。 【總結(jié)升華】食鹽晶體是由氯離子與鈉離子構(gòu)成的，每一個(gè)離子都占據(jù)一個(gè)立方體空間，該立方體的邊長(zhǎng)就是一個(gè)鈉離子和相鄰的一個(gè)氯離子中心間的距離。舉一反三:【變式1】晶體具有各向異性的特點(diǎn)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)的無規(guī)則性 d晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性 【答案】a、d 【解析】晶體的各向異性是因?yàn)榫w內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性。使不同方向上的物質(zhì)微粒的排列情況不同【總結(jié)升華】有些物質(zhì)在不同條件下生成不同的晶體，那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同的規(guī)則在空間分布。例如：金剛石和石墨都是由碳元素構(gòu)成的，它們有不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 【變式2】下列說法錯(cuò)誤的是（ ） a晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)槲镔|(zhì)微粒是規(guī)則排列的 b有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu) c凡各向同性的物質(zhì)一定是非晶體 d晶體的各向異性是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的 【答案】c 【解析】晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定的，a、b、d正確各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，c錯(cuò)誤 例3在圖甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示 ，而甲、乙、丙三種固體在熔解過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，以下說法正確的是() a甲、乙為非晶體，丙是晶體b甲、乙為晶體，丙是非晶體c甲、丙為非晶體，乙是晶體d甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體【答案】b、d【解析】由丁圖知甲、丙為晶體，乙為非晶體，a、b、c錯(cuò)；甲、乙薄片上熔化的石蠟呈圓形，表示它的導(dǎo)熱性是各向同性的；丙薄片上熔化的石蠟呈橢圓形，表示它的導(dǎo)熱性是各向異性的，由于非晶體和多晶體都是各向同性的，所以甲為多晶體，而單晶體是各向異性的，所以丙是單晶體，d正確；故選d。【總結(jié)升華】當(dāng)晶體被研磨成粉末狀后，外形失去其規(guī)則性，各向異性也難以顯示。此時(shí)，可根據(jù)其是否有一定的熔化溫度，作為判斷晶體與非晶體的依據(jù)。舉一反三:【變式】下列關(guān)于金剛石與石墨的說法正確的是（ ） a它們是同一種物質(zhì)，只是內(nèi)部微粒的排列不同 b它們的物理性質(zhì)有很大的差異 c由于它們內(nèi)部微粒排列規(guī)則不同，所以金剛石為晶體，石墨是非晶體 d金剛石是單晶體，石墨是多晶體 【答案】a、b 【解析】同一種物質(zhì)微?？赡苄纬刹煌木w結(jié)構(gòu)，從而生成種類不同的幾種晶體，金剛石與石墨是它的一個(gè)特例 例4如圖所示是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是（ ） a是晶體 b是晶體 c是非晶體 d是非晶體 【答案】a、d 【解析】晶體在熔化過程中不斷吸熱，但溫度卻保持不變（熔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度），而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此對(duì)應(yīng)的是晶體，對(duì)應(yīng)的是非晶體【總結(jié)升華】晶體的溫度升高時(shí)，組成晶體的微粒運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)熱運(yùn)動(dòng)達(dá)到足以破壞其空間排列的規(guī)律性時(shí)，晶體開始熔化，要破壞微?？臻g排列的規(guī)律性就需要克服微粒的強(qiáng)大作用力做功，因?yàn)樵诰w尚未全部熔化之前，吸收的熱量全部用來破壞其空間排列的規(guī)律性，所以晶體熔化時(shí)有確定的熔點(diǎn)，雖然在熔化過程中不斷地吸收熱量，但溫度并不升高，如果晶體全部熔化后仍吸收熱量，溫度將由熔點(diǎn)繼續(xù)升高晶體熔化時(shí)溫度保持不變，分子的平均動(dòng)能不變，晶體熔化過程中吸收的熱量使分子間的距離增大，全部用來增加