1、第一节晶体和非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料学习目标重点难点1.了解固体的微观结构，会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体.2.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响.1.区别晶体和非晶体(重点)2.固体的微观结构(难点)一、晶体和非晶体1基本知识(1)固体的分类固体可分为晶体、非晶体两类(2)各向异性与各向同性晶体在不同的方向上不仅机械强度、导热性能不同，而且导电性能和对光的折射率等其他物理性质也不一样这类现象称为各向异性非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性(3)单晶体：具有规则外形、各向异性、有确定熔点的单个晶体(4)
2、多晶体：由许多无规则排列晶粒构成的晶体(5)非晶体：外形不规则，各向同性，没有一定熔点的固体物质(6)同种物质的不同状态某种物质是晶体还是非晶体并不是截然划分的通过人工的方法可以使晶体转变为非晶体2思考判断(1)常见的金属材料都是多晶体()(2)凡是具有规则的天然几何形状的物体必定是单晶体()(3)多晶体和非晶体熔化时都没有确定的熔点()3探究交流某固体没有确定的形状，怎样判断它是非晶体，还是多晶体？【提示】看有无确定的熔点，有确定的熔点的是多晶体，没有确定熔点的是非晶体二、晶体的微观结构1基本知识(1)晶体的微观结构假说的内容：晶体内部的微粒是有规则地排列着的(2)假说提出的依据：晶体外形的
3、规则性和物理性质的各向异性(3)实验验证：人们用X射线对晶体的内部结构进行研究后证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的(4)微观结构理论的内容：组成晶体的物质微粒(原子、分子或离子)按一定的规律在空间整齐排列晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用，微粒只能在一定的平衡位置附近做微小振动2思考判断(1)晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列()(2)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()(3)石墨的硬度比金刚石的差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布()3探究交流晶体为什么有规则的几何外形？【提示】由于晶体中的物质微粒在空间是按一定规律排列的，微粒只在一定平衡位置做
4、微小振动，所以晶体有规则的几何外形三、固体新材料1基本知识新材料的基本特征(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关(3)新材料往往具有特殊性能，如超高强度、超高硬度、超塑性(4)新材料的研发和应用推动了人类文明和社会的进步(5)硅是当前用途最广的半导体材料2思考判断(1)在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性()(2)在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电()(3)在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳定性强()晶体和非晶体【问题导思】1是不是只要有规则几何形状的固体就是晶体，无规则几何形状的固体就是非晶体呢？2我们可以从哪
5、些方向正确区分单晶体、多晶体和非晶体呢？1晶体、非晶体的区别与联系(1)单晶体、多晶体及非晶体的区别分类宏观外形物理性质非晶体没有确定的形状没有固定熔点导电、导热、光学性质表现为各向同性晶体单晶体有天然规则的形状有确定的熔点导热、导电、光学性质表现为各向异性多晶体没有确定的形状有确定的熔点导热、导电、光学性质表现为各向同性(2)单晶体、多晶体、非晶体的联系晶体与非晶体：具有一定形状、体积、不易压缩单晶体与多晶体：有固定的熔点多晶体与非晶体：没有规则外形，各向同性2晶体和非晶体的判断(1)根据几何形状判断：单晶体具有天然规则的几何形状，非晶体没有规则的几何形状，但应注意由于多晶体是由多个单晶体黏
6、合在一起所组成的晶体，从宏观形状上看，它也没有规则的几何形状，所以不要误以为多晶体是非晶体(2)依据固体所表现出来的物理性质：单晶体在导热、导电等物理性质上表现为各向异性，而非晶体则表现为各向同性，但注意多晶体也表现为各向同性(3)依据固体是否具有固定的熔点：晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点3正确理解单晶体的各向异性(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(3)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：
7、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(双选)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晶体在物理性质上一定是各向异性的C晶体熔化时具有一定的熔点D晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的【审题指导】解答本题应把握以下两点：(1)晶体与非晶体各自的宏观特征(2)晶体和非晶体可以相互转化【解析】由于外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错误因为晶
8、体可以分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，所以选项B错误因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点，所以选项C正确理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此D正确【答案】CD晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上，而不能靠是否有规则的几何外形来辨别.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.1(双选)如图所示的是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，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【解析】晶体在熔化过程中不断吸热，但温度保持不变(熔点对应的温度)；而非晶体没有确定的熔点，不断加
9、热，非晶体先变软，然后熔化，温度不断上升因此，甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体【答案】AD晶体的微观结构【问题导思】1从微观结构上分析，单晶体为什么呈现出各向异性，而多晶体和非晶体为什么呈现出各向同性？2如何理解晶体具有固定的熔点？3同一种化学成分的物质，为什么有时会表现出不同的物理性质？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AB、AC、AD上物质微粒的数目不同线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上最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质性质的不同2对熔点的解释晶体加热到一定温
10、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(双选)下列说法正确的是()A晶体的各向异性是由于它的微粒在空间按一定的规律排列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石墨的硬度与金刚石差得太多，是由于它的微粒没有
11、按一定的规律排列【审题指导】解答本题应注意以下两点：(1)晶体的微观结构决定着晶体的性质(2)同种物质由于微粒的空间结构不同，从而有不同的物理性质【解析】晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状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碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度【答案】AB同种物质可以生成不同的晶体，而且它们具有不同的微粒排列的空间结构，因而也就具有不同的物理性质.除石墨和金刚石外，还有红磷和白磷，白磷原子排列具有立方体结构，红磷原
12、子排列具有层状结构.2(双选)关于各向异性的说法正确的是()A不是所有晶体都具有各向异性的特点B单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C晶体具有各向异性是由于晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同D晶体的物理性质都是各向异性的【解析】单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，故A正确；多晶体具有各向同性的物理性质，故B错误；由于晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，则为单晶体，故C正确；只有单晶体具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的，故D错误故选A、C.【答案】AC新材料及其应用【问题导思】1日常生活中常见的高分子材料，属于天然高分子材料的有哪些？属于人工合成高分子材料的
13、有哪些？2试举例说明纳米材料的特点及应用？3新材料对现代文明有哪些作用或影响？1研究材料的意义材料是人类生存和发展的物质基础，是人类社会现代文明的重要支柱，材料的变化直接影响着社会的变化，材料是技术进步的关键要素之一能源、信息和材料被称为现代文明的三大支柱2新材料新材料主要包括新型金属材料、高分子合成材料、新型无机非金属材料、复合材料、光电子材料等(1)新型金属材料有铝合金、镁合金、钛合金以及稀有金属它们在导电、航空航天、原子能方面有广泛用途(2)高分子合成材料有合成橡胶、塑料和化学纤维等它们在火箭、建筑、医疗、交通、服装、农业、国防上有广泛用途(3)新型无机非金属材料有工业陶瓷、光导纤维、半
14、导体材料它们在燃气机制造、磁流体、发电机、通信、工业、科学研究等方面有广泛用途(4)复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料它们在航空航天、电子工业、生活用品、新能源技术、信息技术、海洋工程等方面有广泛用途(5)光电子材料有光电子半导体材料、光纤、薄膜材料、液晶显示材料它们在光电子器件、光通信、光计算、激光技术等方面有广泛用途3纳米材料(1)纳米是长度单位，1 nm109 m.(2)纳米技术：在纳米尺度(1100 nm)上制造材料和器件的技术即重新排列原子而制造具有新分子结构的技术(3)纳米材料有纳米金属材料、纳米磁场材料、纳米陶瓷材料、有机无机纳米复合物、纳米传感材料、纳米医用材料等(4)纳
15、米材料应用领域：能源、环保、通信、航空航天、医疗、日常生活等纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用下列关于晶体的说法正确的是()A晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动B晶体内的微观粒子间的相互作用很强，使各粒子紧紧地靠在一起C晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同D晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序，无法预测【审题指导】解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在：(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性(2)热学性能：熔点较低(3)电学性能：低温时会呈现出电绝缘性(4)化学性能：具有相当高的化学活性【解析】【答案】C3纳米材料具有许多奇特效应，如()A电光效应 B量子尺寸效应C高硬度
16、 D表面和界面效应【解析】由纳米材料的良好性能表现知C项正确【答案】C1下列各组物质中，全部是晶体的是()A石英、雪花、沥青B食盐、橡胶、沥青C雪花、明矾、蔗糖 D味精、云母、橡胶【解析】沥青、橡胶是非晶体【答案】C2(双选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A晶体和非晶体都有固定的熔点B晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点C所有晶体都是各向异性的D多晶体没有确定的几何形状【解析】晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，所以选项A错，选项B对晶体中的单晶体是各向异性的，多晶体是各向同性的，所以选项C错单晶体有确定的几何形状，多晶体、非晶体没有确定的几何形状，所以选项D对【答案】BD
17、3(双选)某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体()A一定是非晶体B可能具有确定的熔点C一定是单晶体，因为它有规则的几何外形D一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质【解析】该固体物质各向导热性能相同，说明物理性质具有各向同性，因此可能是多晶体，也可以是非晶体，但一定不是单晶体，所以A、C错多晶体有一定的熔点，而非晶体则没有一定的熔点，所以B、D对【答案】BD4下列说法正确的是()A新材料特殊的性能，不仅包括特殊的物理性能，也包括一些特殊的化学性能B制作集成电路时，尽管对硅单晶片的完整性有很高的要求，但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷C纳米是长度单位，1 nm1010 mD金属薄膜可以配合读写磁头设计的改进，增大磁记录的密度【解析】新材料的特殊性能是指物理性能，A错；制作集成电路的硅单晶片是不允许硅单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷的，B错；1 nm109 m，C错；由于金属薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向异性大，晶粒间的相互交换作用弱，是可以配合读写磁头的改进增大磁记录的密度的，D对【答案】D
