粤教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、液体和固态第五节 晶体教学演示课件ppt
展开晶体和非晶体1.固体分类固体可以分为________和__________两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是__________,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是__________.
2.晶体单晶体具有_______的几何形状,多晶体和非晶体没有_______的几何形状,晶体__________的熔点,非晶体_________________.3.晶体特点有些晶体沿不同方向的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______________.非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫作____________.由于多晶体是许多________杂乱无章地组合而成的,所以多晶体是____________的.
可以根据各向异性或各向同性来鉴别单晶体和多晶体吗?【答案】不能,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.
(多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A.有规则的几何外形的固体一定是晶体B.只有单晶体才有天然规则的几何外形C.晶体在物理性质上一定是各向异性的D.晶体熔化时具有确定的熔点【答案】BD
【解析】单晶体有规则的几何外形,多晶体与非晶体都没有规则的几何外形,如果固体有规则的几何外形但不是天然的,而是人为加工的,则其不一定是晶体,A错误,B正确;单晶体只在某些物理性质上表现为各向异性,并非所有的物理性质都表现为各向异性,多晶体在物理性质上表现为各向同性,C错误;晶体有确定的熔点,D正确.
晶体的微观结构、液晶1.规则性单晶体的原子(分子、离子)都是按照各自的规则排列,具有______ _____的周期性.2.变化或转化在不同条件下,同种物质的微粒按照____________在空间排列,可以生成不同的晶体,例如石墨和金刚石.有些晶体________________可以转化为非晶体,例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃.
3.液晶(1)液晶:像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有___________的物质叫液晶.这是介于液态和固态间的一种中间态.(2)出现液晶态的条件:液晶是一种特殊物质,有些物质在特定的________范围之内具有液晶态,另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定________范围内具有液晶态.
(3)液晶的微观结构:通常________分子、________分子和________分子的物质容易具有液晶态.(4)应用:除用作__________外,在生物医学、电子工业、航空工业等领域都有重要的应用.
组成石墨和金刚石的物质微粒是按不同的规则排列的吗?【答案】是的,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.
关于石墨和金刚石的区别,下列说法正确的是( )A.石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体B.金刚石晶体结构紧密,所以质地坚硬;石墨晶体是层状结构,所以质地松软C.石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体D.石墨导电、金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同【答案】B
【解析】由化学知识知道,石墨和金刚石是碳的同素异形体,其化学性质相同.它们的分子的空间结构不同,石墨中的碳原子排列为层状结构,层与层间距离很大,所以其质地松软;金刚石中的碳原子排列紧密,相互间作用力很强,所以其质地坚硬.显然A、C、D错误,B正确.
新材料1.半导体材料:半导体的导电性能可通过________来控制.2.纳米材料:纳米材料是指三维空间中至少有一维处于________尺度范围或由它们作为重要单元构成的材料.3.超材料:典型的超材料包括___________、____________、_____________等.
1.晶体与非晶体的区别
2.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.
(2)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,举例如下:①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同.②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同.
③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同.④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同.
例1 (多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体B.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C.一个固体球,如果沿其各条直线方向的导电性不同,则该球体一定是单晶体D.一块晶体,若其各个方向的导热性相同,则这块晶体一定是多晶体
【答案】CD【解析】判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点,多晶体和非晶体都具有各向同性和无规则的外形,单晶体具有各向异性和规则的外形,C、D正确.
变式1 在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡,由烧热的针接触蜡上的一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化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】D【解析】由图甲、乙、丙可知:甲、乙各向同性,丙各向异性;由图丁可知:甲、丙有固定熔点,乙无固定熔点,所以甲、丙为晶体,乙为非晶体,其中甲为多晶体,丙为单晶体,故D正确.
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体1.区分晶体与非晶体的方法:看其有无确定的熔点,晶体具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体.2.区分单晶体和多晶体的方法:看其是否具有各向异性,单晶体表现出各向异性,而多晶体表现出各向同性.
1.对单晶体各向异性的解释如图所示,这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况.从图上可以看出,在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同.直线AB
上物质微粒较多,直线AD上较少,直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.
2.对晶体具有一定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,晶体开始熔解,熔解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.对多晶体特征的微观解释晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,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.
4.对非晶体特征的微观解释在非晶体内部,物质微粒的排列是杂乱无章的,从统计的观点来看,在微粒非常多的情况下,沿不同方向的等长直线上,微粒的个数大致相等,也就是说,非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同,所以非晶体在物理性质上表现为各向同性.5.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现,晶体和非晶体可在一定条件下相互转化.
例2 (多选)晶体不同于非晶体,它具有规则的几何外形,在不同方向上物理性质不同,而且具有一定的熔点,下列可以用来解释晶体的上述特性的是( )A.组成晶体的物质微粒,在空间按一定的规律排成整齐的行列,构成特定的空间点阵B.晶体在不同方向上物理性质不同,是因为不同方向上微粒数目不同,微粒间距不同
C.晶体在不同方向上物理性质不同,是由于不同方向上的物质微粒的性质不同D.晶体在熔化时吸收热量,全部用来瓦解晶体的空间点阵,转化为分子间势能;因此,晶体在熔化过程中保持一定的温度不变;只有空间点阵完全被瓦解,晶体完全变为液体后,继续加热,温度才会升高【答案】ABD
【解析】很多晶体都是由相同的物质微粒组成的,例如,金刚石和石墨都是由碳原子组成的,不同方向上物质微粒完全一样,可见其各向异性不是因为不同方向上的粒子性质不同引起的,而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的.
变式2 (多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开,使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据以上信息和已学知识判断,下列说法中正确的是( )
A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体B.石墨是单质,石墨烯是化合物C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的【答案】CD【解析】石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质,A、B错误,C正确;两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的,D正确
晶体各向异性的原因1.单晶体的物理性质不同取决于其微观结构,单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着,有规则的几何外形,在物理性质上表现为各向异性.2.多晶体是由许许多多晶粒组成的,晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,无规则的几何外形,多晶体在物理性质上表现为各向同性.
1.(多选)下列说法正确的是( )A.显示各向异性的物体必定是晶体B.不显示各向异性的物体必定是非晶体C.具有确定熔点的物体必定是晶体D.不具有确定熔点的物体必定是非晶体【答案】ACD
【解析】单晶体具有各向异性,故只要具有各向异性的固体必定是晶体,故A正确;非晶体和多晶体均显示各向同性,故不显示各向异性的物体不一定是非晶体,还可能是多晶体,故B错误;晶体均具有确定的熔点,非晶体不具有确定的熔点,所以具有确定熔点的物体必是晶体,不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体,故C、D正确.
2.(多选)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.甲是晶体 B.乙是晶体C.甲是非晶体 D.乙是非晶体【答案】AD
【解析】在晶体熔化过程中,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,因此甲对应的是晶体,乙对应的是非晶体.
3.下雪了,晶莹的雪花像轻盈的玉蝴蝶在翩翩起舞,雪花的形状如图所示.下列关于雪花的说法正确的是( )A.是多晶体B.是非晶体C.具有各向异性D.雪花飞舞时,说明分子在做无规则运动【答案】C
【解析】单片雪花会呈现六度旋转对称结构,体现了雪花凝结时各向异性,是单晶体,A、B错误,C正确;雪花飞舞是因为空气流动大的作用,并不能说明分子在做无规则运动,D错误.
4.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )A.有规则几何外形的固体一定是晶体B.晶体在物理性质上一定是各向异性的C.非晶体不可能转化为晶体D.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点【答案】D
【解析】因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以A错误;多晶体在物理性质上是各向同性的,B错误;实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体,C错误;晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点,D正确.
5.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.
6.(多选)关于晶体和非晶体,不正确的说法有( )A.它们是由不同的空间点阵构成的B.晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,而非晶体内部物质微粒排列是无规则的C.晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动的D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,数量不等的是非晶体【答案】ACD
【解析】空间点阵是晶体的特殊结构,是晶体的一个特性,所以A错误;组成物质的微粒永远在做热运动,不管是晶体还是非晶体,所以C错误;非晶体提不到什么层面的问题,即使是晶体各个层面微粒数也不一定相等,所以D错误.
7.(多选)关于液晶,下列说法中正确的有( )A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化【答案】CD
【解析】液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,A、B错误.外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质,如温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,C、D正确.
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