选择性必修 第三册4 固体学案及答案

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(建议用时：25分钟)
◎考点一 晶体和非晶体
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．常见的金属材料是多晶体
B．只有非晶体才显示各向同性
C．凡是具有天然的规则几何外形的物体必定是单晶体
D．有确定熔点的是单晶体和多晶体，没有确定熔点的是非晶体
E．晶体在物理性质上一定是各向异性的
ACD [固体分晶体和非晶体。晶体又分单晶体和多晶体，常见的金属材料是多晶体，A正确；非晶体和多晶体显示各向同性，单晶体显示各向异性，B、E错误；单晶体具有天然的规则几何外形，C正确；有确定熔点的是单晶体和多晶体，没有确定熔点的是非晶体，D正确。]
2．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．具有各向同性的物体一定没有固定的熔点
B．晶体熔化时，温度不变，但内能变化
C．通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同，所以这些金属都是多晶体
D．晶体和非晶体在适当条件下可以相互转化
E．由同一种化学成分形成的物质只能以一种晶体结构的形式存在
BCD [多晶体显示各向同性，但具有固定的熔点，故A错误；晶体熔化时，其温度虽然不变，但其内部结构可能发生变化，则内能就可能发生变化，故B正确；金属材料虽然显示各向同性，是多晶体，而晶体和非晶体在适当条件下可以相互转化，故C、D正确；同一种元素形成的物质能生成不同的晶体，故E错误。]
3．(多选)下列说法中正确的是( )
A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体
B．虽然石英是晶体，但是由石英制成的玻璃却是非晶体
C．普通玻璃是非晶体
D．一块铁虽然是各向同性的，但它是多晶体
BCD [化学成分相同的物质微粒可能形成不同的空间结构，从而可生成多种晶体，如石墨和金刚石，故A错误；石英是晶体，而石英制成的玻璃却是非晶体，晶体与非晶体之间是可以互相转化的，故B、C正确；金属是多晶体，故D正确。]
4．(多选)下列说法正确的是( )
A．只要是具有各向异性的物体必定是单晶体
B．只要是不显示各向异性的物体必定是非晶体
C．只要是具有固定熔点的物体必定是晶体
D．只要是不具有固定熔点的物体必定是非晶体
ACD [多晶体和非晶体都具有各向同性，只有单晶体各向异性，故B错误，A正确；晶体一定有固定的熔点，而非晶体无固定的熔点，故C、D正确。]
◎考点二 晶体的微观结构
5．(多选)下列叙述正确的是( )
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D．石墨的硬度比金刚石差很多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
AB [晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质是否相同；也正是由于微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状，A、B正确；非晶体没有规律的几何形状和确定的熔点，C错误；石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，D错误。]
6．(多选)关于晶体和非晶体，下列叙述中正确的是( )
A．晶体一定有规则的几何形状，但其物理性质不一定都是各向异性的
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规则排列
C．单晶体的各向异性是由于它的微粒按一定的规则在空间排列
D．石墨的硬度比金刚石差得多是由于它们的微粒按不同的规则在空间分布
BCD [晶体分单晶体和多晶体，多晶体形状不规则，故A错误；单晶体内部的微粒按一定规则排列，使单晶体具有规则的几何形状，故B正确；单晶体的各向异性是由于它的微粒按一定的规则在空间排列，故C正确；石墨与金刚石硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，D正确。]
7．(多选)单晶体具有各向异性是由于( )
A．单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．单晶体内部结构的无规则性
D．单晶体内部结构的有规则性
AD [组成晶体的物质微粒是有规则排列的，由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体在不同方向上物理性质的不同。故A、D正确。]
8．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( )
A．同种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态
B．晶体中原子(或分子、离子)都按照一定规则排列，具有空间上的周期性
C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质
D．只有单晶体才表现出各向异性
BD [理论和实验证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，A错误；晶体分子的排列有规则，在空间上有周期性，B正确；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，C错误，D正确。]
9．如图所示是对某种合金连续不断地加热过程中，温度随时间变化的曲线，据图回答：
(1)这种合金是固体时是不是晶体？
(2)这种合金的熔点是多少？
(3)熔化过程用了多少时间？
(4)图中BC段表示这种合金处于什么状态？
[解析] (1)图中BC段表示该合金的熔化过程，说明它有确定的熔点，所以这种合金处于固态时是晶体。(2)熔点为210 ℃。(3)熔化过程用了Δt＝(14－6)min＝8 min。(4)BC段为固液共存状态。
[答案] 见解析
(建议用时：15分钟)
10．(多选)下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是( )
A．构成晶体空间点阵的物质微粒可以是分子，也可以是原子或离子
B．晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间相互作用很强，所有物质微粒被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动
C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息地微小振动的平衡位置；物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动
D．相同的物质微粒可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质
ACD [组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子，这些物质微粒也就是分子动理论中所说的分子，显然，组成晶体的物质微粒处于永不停息的无规则的热运动之中，物质微粒之间还存在相互作用力。晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离，而不是固定不动，故B错误，A、C、D正确。]
11．(多选)一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品，长AB是宽AC的两倍，如图所示。若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻，阻值均为R，则这块样品可能是( )
A．单晶体 B．多晶体
C．非晶体D．金属
A [沿O1O1′和O2O2′两对称轴测长方体电阻，所得阻值相等，正说明该物质沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，故选项A正确。]
12．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的结构。如图所示的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料表面的原子排列有着共同的特点，这些共同的特点是：
(1)_____________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________。
[解析] (1)在确定的方向上原子有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同。
(2)原子排列具有一定的对称性。
[答案] 见解析
13．如图所示，试说明晶体从开始加热到全部熔化为液体的过程中能量的转化情况(分熔化前、熔化时、熔化后三个阶段说明)。
[解析] (1)熔化前，晶体从外界吸收能量，主要用来增加组成点阵结构的微粒的平均动能，使物体的温度升高，其体积一般也有所增大，也有小部分能量用来增加微粒的势能。
(2)熔化时，当温度升高到熔点，点阵结构中的一部分微粒已有足够的动能，能够克服其他微粒的束缚离开平衡位置，破坏点阵结构，开始熔化。继续加热，微粒所吸收的热量不再用来增加其平均动能，而完全消耗在破坏点阵结构上，即用来增加势能。
(3)熔化后，液体吸收的能量主要转变为分子动能，只要继续加热，温度就会升高。
[答案] 见解析