高中物理 第2章 固体章末分层突破教师用书 鲁科版选修3-3

第2章 固体自我校对几何外形各向异性熔点几何外形各向同性熔点几何外形各向同性熔点一定规律离子原子金属结构功能信息能源生物金属无机非金属 单晶体、多晶体和非晶体的区别及微观解释单晶体多晶体非晶体外形有规则的几何形状没有规则的几何形状没有规则的几何形状物理性质各向异性各向同性各向同性熔点固定固定不固定典型物质盐、味精、雪花金属、岩石玻璃、橡胶、沥青微观解释内部物质微粒的排列有一定规律：在不同方向上的微粒排列及物质结构情况不一样内部物质微粒的排列没有一定规律，在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同内部物质微粒的排列没有一定规律，在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同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构成晶体空间点阵的物质微粒只能是离子C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力很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动D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的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E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【解析】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所说的分子显然，组成晶体的物质微粒处在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，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力很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离，所以选项B、C的说法错误【答案】ADE如何理解晶体有确定的熔点而非晶体没有确定的熔点1.固体熔化吸热的原因由于固体分子间的强大作用，使得固体分子只能在各自的平衡位置附近振动，对固体加热，在其开始熔化之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度时，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔化2晶体有确定熔点的原因晶体熔化过程，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵结构，增加分子势能，而分子的平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点3非晶体没有确定熔点的原因由于非晶体没有空间点阵结构，熔化时不需要去破坏空间点阵结构，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升，所以非晶体没有固定的熔点如图21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)图21【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，只有小部分能量用来增加微粒的势能(2)熔化时，当温度升高到熔点时，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所需的能量上，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1(2015全国卷)下列说法正确的是()A将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变【解析】A将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误B单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确C例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确D晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确E熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误【答案】BCD2(2015福建高考)下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是() 【导学号：30110026】A分子间距离减小时分子势能一定减小B温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关D非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性【解析】A当分子间距rr0时，分子间距r减小，分子势能增大，选项A错误B分子热运动的剧烈程度只与温度有关，温度越高，运动越剧烈，选项B正确C温度越高，热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大，选项C错误D多晶体的物理性质为各向同性，选项D错误【答案】B3(2015江苏高考)对下列几种固体物质的认识，正确的有()A食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同【解析】晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性的，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确【答案】AD4如图22所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T，从图中可以确定的是()图22A晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B曲线M的bc段表示固液共存状态C曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态【解析】由图象可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定的熔点，A错；由于非晶体没有一定的熔点，是逐步熔化的，因此C、D错【答案】B章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分在每小题给出的五个选项中有三项符合题目要求，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分；选错1个扣3分，最低得分为0分)1下列说法中正确的是()A常见的金属材料都是多晶体B只有非晶体才显示各向同性C凡是具有规则的天然几何形状的物体必定是单晶体D多晶体不显示各向异性E非晶体显示各向异性【解析】常见的金属：金、银、铜、铁、铝、锡、铅等都是多晶体，选项A正确；因为非晶体和多晶体的物理性质都表现为各向同性，所以选项B、E错误，选项D正确；有天然的规则的几何形状的物体一定是单晶体，选项C正确【答案】ACD2由同一种化学成分形成的物质()A既可能是晶体，也可能是非晶体B是晶体就不可能是非晶体C可能生成几种不同的晶体D只可能以一种晶体结构的形式存在E物理性质可以有很大差别【解析】同一种元素会由于微粒的空间点阵结构不同而生成不同的同素异形体而同一种元素的同素异形体可以是晶体也可以是非晶体同素异形体由于晶体结构不一样，在物理性质上有很大区别，综上所述A、C、E正确【答案】ACE3从物体外形来判断是否是晶体，正确的是()A玻璃块有规则的几何形状，所以它是晶体B不具有规则形状的物体，一定不是晶体C敲打一块石英以后，使它失去了天然面，没有规则的外形了，但它仍然是晶体D晶体在外形上具有的规则的几何形状是天然的，非晶体规则的几何形状一定是人工加工出来的E某个物体的形状不规则，也可能是晶体【解析】玻璃块规则的几何形状，是人工加工的，不是天然的，所以玻璃仍是非晶体；不具有规则外形的物体可以是非晶体，也可能是多晶体故C、D、E正确【答案】CDE4(2016安顺高二检测)关于晶体和非晶体的下列说法中，错误的是()A凡是晶体，都具有天然的几何外形B金属整体表现为各向同性，故金属是非晶体C化学成分相同的物质，只能生成同一晶体D晶体的各向异性是组成晶体的微粒呈现有序排列的结果E具有规则的天然几何形状的物体必定是单晶体【解析】单晶体有天然的几何形状而多晶体没有，所以选项A不正确，E正确；金属是多晶体，多晶体的物理性质也是各向同性，所以选项B不正确；化学成分相同的物质，若能形成多种空间点阵结构，就能生成多种晶体，例如，碳能生成石墨和金刚石，磷能生成白磷和红磷等，所以选项C不正确；晶体分子的有序排列，使得晶体沿不同方向的分子数不同，其物理性质表现出各向异性，所以选项D正确【答案】ABC5国家游泳中心水立方，像一个蓝色透明的“冰块”，透过它，游泳中心内部设施尽收眼底这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚体)的膜材料，这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是 ()A在物理性质上具有各向同性B在物理性质上具有各向异性C具有一定的熔点D没有一定的熔点E可以做成规则形状的物体【解析】非晶体没有一定的熔点，在物理性质上表现为各向同性可以人工加工成规则形状的物体，故A、D、E正确【答案】ADE6下列关于白磷与红磷的说法中，正确的是() 【导学号：30110027】A它们是由不同的物质微粒组成的B它们有不同的晶体结构C它们具有相同的物理性质D白磷的燃点低，红磷的燃点高E白磷具有立方体结构，红磷具有层状结构【解析】白磷和红磷是同一种物质微粒在不同条件下生成的不同晶体，它们有着不同的微观结构，故表现在宏观上的物理性质不一样，白磷的燃点低，红磷的燃点高，故B、D、E选项正确【答案】BDE7新型金属材料有铝合金、镁合金、钛合金以及稀有金属，以下关于它们的说法正确的是 ()A铝合金密度小，导电性好，可代替铜用作导电材料B镁合金既轻又强，被誉为“未来的钢铁”，可制造超音速飞机和宇宙飞船C稀有金属能改善合金性能，用于制造光电材料、磁性材料等D钛合金是制造直升机某些零件的理想材料E“镍钛诺”合金具有形状记忆的特点，可以制造铆钉【解析】被誉为“未来的钢铁”的是钛合金，可用于制造超音速飞机和宇宙飞船；而镁合金既轻又强，可用来制造直升机的某些零件镍钛合金被称为形状记忆合金，故选项A、C、E正确【答案】ACE8如图1所示是某种晶体加热熔化时，它的温度T随时间t的变化图线，由图可知 ()图1A该种晶体的熔点是60 B图线中间平坦的一段，说明这段时间晶体不吸收热量C这种晶体熔化过程所用时间是6 minDA、B点对应的物态分别是固态和液态E在图线中的AB段，吸收的热量增大了分子势能【解析】从该种晶体熔化时的变化曲线可知，该晶体从20 开始加热，随着时间的增加而温度升高，经过2 min后达到60 ，此时已经达到晶体熔点，晶体开始熔化，但物体还是处在固态A、B平坦的一段线段说明晶体吸收了热量，但温度并没有升高，这些热量全部用来破坏晶体的规则结构，增大分子间的势能，此段时间是固态和液态共存熔化过程共用了4 min，图线的B点说明晶体全部熔化，变成液态所以A、D、E正确. 【答案】ADE二、非选择题(本题共5小题，共52分按题目要求作答)9(10分)(1)常见的固体中：_是晶体；_是非晶体A玻璃B云母C水晶石D沥青E食盐(2)下列物质：云母、食盐、蜂蜡、橡胶、铜，具有固定熔化温度的有_；物理性质表现为各向同性的有_【解析】云母、食盐、铜都是晶体，故具有固定的熔化温度；蜂蜡、橡胶属于非晶体，没有固定的熔化温度；云母、食盐为单晶体【答案】(1)B(或云母)、C(或水晶石)、E(或食盐)A(或玻璃)、D(或沥青)(2)云母、食盐、铜蜂蜡、橡胶、铜10(10分)说说石墨与金刚石的相同点和不同点【解析】石墨与金刚石都是由碳原子构成的晶体，但它们的物理性质有很大差异，石墨有良好的导电性，金刚石几乎不导电金刚石硬度高，而石墨是松软的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【答案】见解析11(8分)地矿工作者在野外考察时发现了一种矿石，该矿石具有某种规则的外形，当沿某一方向敲击时，比较容易将其一层层剥离，而沿其他方向敲击则不然，你对该矿石可做出怎样的判断？ 【解析】由于该矿石具有规则外形，且不同方向具有不同的力学性质，可知该矿石为单晶体【答案】见解析12(12分)某校研究性学习小组为估测太阳对地面的辐射功率，制作了一直径0.2 m的0 的冰球，在环境温度为0 时，用黑布把冰球包裹后悬吊在弹簧测力计下放在太阳光中经过40 min后弹簧测力计示数减少了3.49 N请你帮助这个小组估算太阳光垂直照射在某一单位面积上的辐射功率冰的熔化热为3.35105 J/kg. 【导学号：30110028】【解析】冰球熔化掉重量为3.49 N的过程中需要吸收的能量：Q m3.35105 J1.19105 J.此热量就是太阳在40 min内照射在直径为0.2 m的冰球上的热量，设太阳垂直照在单位面积上的辐射功率为P，则QPtS，PW/m21.58103W/m2.【答案】1.58103W/m213(12分)石墨和金刚石都是由碳原子构成的晶体，它们的空间结构不同已知碳的摩尔质量M12.0 g/mol，石墨的密度为12.25 g/cm3，金刚石的密度23.52 g/cm3，试求石墨和金刚石中相邻原子间的平均距离各多大？【解析】每个碳原子体积V0把每个碳原子看成球体V0()3由以上两式可得d石墨和金刚石中相邻原子间的平均距离d12.61010 m，d22.21010 m.【答案】2.61010 m2.21010 m