一晶體和非晶體的比較及晶體的微觀結構

一、晶體和非晶體的比較及晶體的微觀結構1.單晶體、多晶體及非晶體的區(qū)別與聯系(1)區(qū)別固體可以分為晶體、非晶體兩大類，其中晶體又分為單晶體和多晶體，其區(qū)別和聯系如下：(2)聯系:在一定條件下,晶體可以變?yōu)榉蔷w,非晶體也可以變?yōu)榫w.2.正確理解單晶體的各向異性(1)在物理性質上,單晶體具有各向異性,而非晶體則是各向同性的.①單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質不同,也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時，測試結果不同.②通常所說的物理性質包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、磁性等.(2)單晶體具有各向異性,并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質上表現出各向異性,舉例如下:①云母、石膏晶體在導熱性上表現出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同.②方鉛礦石晶體在導電性上表現出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同.③立方體形的銅晶體在彈性上表現出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同.④方解石晶體在光的折射上表現出各向異性——沿不同方向的折射率不同.3.晶體的微觀結構與物理性質(1)晶體微觀結構①組成晶體的物質微粒有規(guī)則地在空間排列,呈現周而復始的周期性.②晶體內部各微粒之間存在很強的相互作用力,結構的不同、結構距離的不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力約束在一定的位置上.③微粒在各自的平衡位置附近做微小的振動.當外界干擾強烈或溫度變化時,結構也發(fā)生變化,周期性被破壞，晶體也可以轉為非晶體.(2)物理性質晶體的微觀結構決定其宏觀物理性質，改變物質的微觀結構從而改變物質的屬性，如碳原子可以組成性質差別很大的石墨和金剛石，有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化.晶體、非晶體的區(qū)分關鍵是看有無固定的熔點，單晶體與多晶體的區(qū)分關鍵是看有無規(guī)則外形及物理性質是各向異性還是各向同性.【典例1】(2011·昆明高二檢測)關于晶體和非晶體,下列說法中正確的是()A.有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B.晶體在物理性質上一定是各向異性的C.非晶體不可能轉化為晶體D.晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點

【解題指導】解答本題可以按以下思路進行:【標準解答】選D.因為外形是否規(guī)則可以用人工的方法處理,所以選項A錯;多晶體在物理性質上是各向同性的,B錯;實驗證明非晶體在適當的條件下可以轉化為晶體,C錯;晶體與非晶體的區(qū)別表現在是否有確定的熔點.答案為D.【規(guī)律方法】判斷晶體與非晶體的方法晶體與非晶體最本質的區(qū)別是晶體有確定的熔點，而非晶體無確定的熔點，由于多晶體和非晶體都是具有各向同性，沒有規(guī)則外形的特點，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.【變式訓練】下列說法正確的是()A.一個固體球，若沿各條直徑方向上的導電性能不同，則該球為單晶體B.一塊固體，若是各個方向導熱性能相同，則這個固體一定是非晶體C.一塊固體，若有確定的熔點，則該固體必定為晶體D.黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體【解析】選A、C.只有晶體才有固定熔點，只有單晶體才具有各向異性，A、C對；多晶體和非晶體都具有各向同性，B錯；黃金是晶體，切割后分子結構不變，仍然是晶體，D錯.

【變式備選】(2011·濟南高二檢測)下列說法中正確的是()A.金屬銅形狀各異,所以是非晶體B.同一種物質只能形成一種晶體C.單晶體的所有物理性質都是各向異性的D.玻璃沒有確定的熔點,也沒有規(guī)則的幾何形狀【解析】選D.所有的金屬都是晶體,因而銅也是晶體,只是因為金屬多晶體內部小晶粒的排列雜亂無章,才使金屬沒有規(guī)則的幾何形狀,故A錯;同一種物質可以形成多種晶體,如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體,故B錯；單晶體的物理性質各向異性是某些物理性質各向異性,有些物理性質各向同性,故C錯;玻璃是非晶體,因而沒有確定的熔點和規(guī)則的幾何形狀,D對.二、液體的微觀結構與表面張力1.液體的微觀結構與宏觀特性液體中的分子跟固體一樣是密集在一起的，液體分子的熱運動主要表現為在平衡位置附近做微小的振動，所以液體具有一定的體積，但液體分子只在很小的區(qū)域內有規(guī)則地排列，這種區(qū)域是暫時形成的，邊界和大小隨時改變，有時瓦解，有時又重新形成.所以液體具有流動性，液體由大量這種暫時形成的小區(qū)域構成，這種小區(qū)域雜亂無章地分布著.無一定的形狀，分子的移動比固體容易，所以擴散比固體要快.2.液體表面張力的形成(1)分子間距特點：由于蒸發(fā)現象，液體表面分子分布比內部分子稀疏.(2)分子力特點：液體內部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現為引力.(3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜.(4)表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線.如圖所示.3.表面張力及其作用(1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小.而在體積相同的條件下，球形的表面積最小.例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形.(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形.)(2)表面張力的形成原因是表面層(液體跟空氣接觸的一個薄層)中分子間距離大，分子間的相互作用表現為引力.(3)表面張力的大小除了跟邊界線長度有關外，還跟液體的種類、溫度有關.表面張力使液面有收縮的趨勢,故往往會誤認為收縮后r<r0.實質上液體表面張力是液體表面層分子間距離大于分子間平衡距離r0時，表現出的分子間的吸引力.【典例2】關于液體，下列說法正確的是()A.液體的性質介于氣體和固體之間，更接近氣體B.小液滴成球狀，說明液體有一定形狀和體積C.液面為凸形時表面張力使表面收縮，液面為凹形時表面張力使表面伸張D.液體的擴散比固體的擴散快

【解題指導】求解此題應把握以下三點：【標準解答】選D.液體性質介于氣體和固體之間，更接近于固體，具有不易被壓縮，有一定體積，沒有一定形狀，擴散比固體快等特點，A、B錯，D對.無論液面為凸面還是凹面，表面張力總是使表面收縮，C錯.【變式訓練】以下關于液體的說法正確的是()A.非晶體的結構跟液體非常類似，可以看做是黏性極大的液體B.液體的物理性質一般表現為各向同性C.硬幣能浮在水面上因為所受浮力大于重力D.表面張力是由于液體內部分子對表面層分子的吸引所致【解析】選A、B.非晶體結構跟液體相似，一般表現為各向同性，A、B對；硬幣能浮在水面上是因為受到表面張力的緣故，而不是浮力作用的結果，C錯；表面張力是由液體表面層內分子相互吸引所致，D錯.三、對浸潤和不浸潤現象及毛細現象的分析1.附著層內分子受力情況液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引.2.浸潤的成因當固體分子吸引力大于液體內部分子力時，附著層內液體分子比液體內部分子稠密，附著層中分子之間表現為斥力，具有擴展的趨勢，這時表現為液體浸潤固體.3.不浸潤的成因當固體分子吸引力小于液體內部分子力時，附著層內液體分子比液體內部分子稀疏，附著層中分子之間表現為引力，具有收縮的趨勢，這時表現為液體不浸潤固體.4.毛細現象(1)兩種表現：浸潤液體在細管中上升及不浸潤液體在細管中下降.(2)產生原因毛細現象的產生與表面張力及浸潤現象都有關系.如圖所示，甲是浸潤情況，此時管內液面呈凹形，因為水的表面張力作用，液體會受到一向上的作用力，因而管內液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內液面比管外低.同一種固體，對有些液體浸潤，對有些液體不浸潤，同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體是不浸潤的.例如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟，水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛.【典例3】附著層里的液體分子比液體內部稀疏的原因是()A.附著層里液體分子間的斥力強B.附著層里液體分子間的引力強C.固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內部分子的吸引弱D.固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內部分子的吸引強

【解題指導】求解此題應把握以下兩點：【標準解答】選C.附著層里的分子既受到固體分子的吸引，又受到液體內部分子的吸引，如果受到的固體分子的吸引比較弱，附著層里的部分分子進入液體內部，從而使附著層的分子比液體內部稀疏，所以C正確，A、D錯.對于B，雖然附著層分子稀疏，分子間的吸引強，這是附著層分子稀疏后的一個結果，并不是引起附著層分子稀疏的原因，因此B也錯.【變式訓練】關于浸潤和不浸潤及毛細現象，下列說法中正確的是()A.水銀是浸潤液體，水是不浸潤液體B.在內徑小的容器里，如果液體能浸潤容器壁，則液面成凹形，且液體在容器內上升C.如果固體分子對液體分子的引力較弱，就會形成浸潤現象D.兩管開口，內徑不同的幾支細玻璃管豎直插入水中，管內水柱高度相同【解析】選B.液體對固體是否發(fā)生浸潤現象，是由液體和固體共同決定的，A錯；如果液體浸潤容器壁就會形成凹面，且在容器中上升，B對；如果固體分子對液體表面層分子的引力大于液體內部分子的引力，附著層內的分子較密，分子力表現為斥力，會看到液體的浸潤現象，C錯；內徑不同的幾支細玻璃管，管內水柱的高度不同，管越細，高度越高，毛細現象越明顯，D錯.【典例】(2011·西寧高二檢測)如圖所示，在培養(yǎng)皿內注入清水，讓兩根細木桿相互平行地浮在水面上，再在細木桿之間輕輕地滴入幾滴酒精，細木桿會“自動”散開，請你解釋這一現象.【解題指導】【標準解答】漂浮在水面上的細木桿,原來在水平方向上兩邊受到大小相等、方向相反的表面張力作用,細木桿處于平衡狀態(tài),滴入酒精后,細木桿之間液體的表面張力減小,使得內側的表面張力比外側的小,細木桿就散開了.

一、選擇題1.如圖所示，四塊固體中，屬于晶體的是()【解析】選B.石英為晶體，橡膠、魔方(木)、塑料為非晶體.2.(2011·宜昌高二檢測)把某薄片一面涂上一層石蠟，然后用燒熱的鋼針接觸它的反面，熔化了的石蠟呈橢圓形，那么，這薄片是()A.非晶體B.多晶體C.單晶體D.無法判斷【解析】選C.只有單晶體具有各向異性，故C選項正確.3.(2011·福建高考)如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強下的熔化過程，圖中橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T，從圖中可以確定的是()A.晶體和非晶體均存在固定的熔點T0B.曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C.曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D.曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)【解析】選B.由圖象可知曲線M表示晶體，bc段表示晶體熔化過程，處于固液共存狀態(tài)，B對；N表示非晶體，沒有固定的熔點，A錯；由于非晶體沒有一定的熔點而是逐步熔化，因此C、D錯.4.晶體具有各向異性是由于()A.晶體在不同方向上物質微粒的排列情況相同B.晶體在不同方向上物質微粒的排列情況不同C.晶體內部結構的有規(guī)則性D.晶體內部結構的無規(guī)則性【解析】選B、C.晶體內部的微粒是有規(guī)則排列的，從而使它在不同方向上的物質微粒排列情況不同，引起晶體在不同方向上的物理性質不同.5.(2011·山東高考)人類對物質屬性的認識是從宏觀到微觀不斷深入的過程，以下說法正確的是()A．液晶的分子勢能與體積有關B．晶體的物理性質都是各向異性的C．溫度升高，每個分子的動能都增大D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用【解析】選A、D.液晶是一類處于液態(tài)和固態(tài)之間的特殊物質，其分子間的作用力較強，在體積發(fā)生變化時需要考慮分子間力的作用，分子勢能和體積有關，A正確.晶體分為單晶體和多晶體，單晶體物理性質表現為各向異性，多晶體物理性質表現為各向同性，B錯誤.溫度升高時，分子的平均動能增大，但不是每一個分子動能都增大，C錯誤.露珠由于受到表面張力的作用，表面積有收縮到最小的趨勢即呈球形，D正確.6.液體表面具有收縮趨勢的原因是()A.液體可以流動B.液體表面層分子間距離小于液體內部分子間距離C.與液面接觸的容器壁的分子對液體表面分子有吸引力D.液體表面層分子間距離大于液體內部分子間距離【解析】選D.由于液體表面層分子間的距離大于液體內部分子間的距離，所以表面層分子間的相互作用表現為引力；這種引力使液體表面層的相鄰部分之間具有相互吸引的力(即表面張力).表面張力使液體表面具有收縮的趨勢.7.我們在河邊會發(fā)現有些小昆蟲能靜止于水面上,這是因為()A.小昆蟲的重力可忽略B.小昆蟲的重力與浮力平衡C.小昆蟲的重力與表面張力平衡D.表面張力使水面收縮成“彈性薄膜”，對小昆蟲產生一個向上的支持力，小昆蟲的重力和支持力平衡【解析】選D.小昆蟲靜止在水面上是因為小昆蟲所受的合外力為零；表面張力不是作用于小昆蟲上的力，而是作用于液體表面層中的力.

【方法技巧】利用表面張力分析問題的技巧應用表面張力分析問題時應明確以下三點：(1)表面張力的實質是液體表面層內各部分之間的相互吸引力，是分子力的宏觀體現.(2)需要注意的是,表面張力作用于液體的表面層,并不是作用于液面上的物體.(3)物體未陷入