物理选择性必修 第三册第五节 晶体学案设计

这是一份物理选择性必修 第三册第五节 晶体学案设计，共24页。
2．理解晶体微观结构特点及液晶的微观结构，能用固体的微观结构解释其宏观性质．
3．通过实验探究单晶体的各向异性，借助网络了解新材料的特点及用途，体验科技力量的强大作用．
知识点一 晶体与非晶体
1．固体的分类：固体可以分成晶体和非晶体两类．
2．晶体可分为单晶体和多晶体两类．
3．熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点．
4．单晶体特点：
(1)具有规则的几何形状．
(2)具有各向异性．
(3)有固定的熔点．
5．多晶体特点：
(1)外形不确定．
(2)具有各向同性．
(3)有固定熔点．
区分是否是晶体看有没有固定的熔点，区分是否是单晶体看是否具有各向异性．
知识点二 晶体的微观结构
1．晶体的结构及结合类型
(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性．
(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒被约束在一定的平衡位置上．
(3)热运动时，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动．
2．固体特征的微观解释
(1)方法：在固体界面沿不同方向画出等长线段．
(2)微观解释：
①单晶体在不同线段上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况不同，在物理性质上表现为各向异性．
②非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性．
(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，由于微观结构不同，物理性质有很大差异．
晶体熔化时吸收的热量全部用来破坏晶体微粒规则的排列，温度并不发生变化，因而有固定的熔点．
知识点三 液晶
1．定义：由固态向液态转化的中间态液体具有与晶体相似的性质，故称为液态晶体，简称液晶．
2．分子特点：并不是所有物质都有液晶态，液晶的分子有些是长棒状，有些是碟状或板状．
3．性质：
外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可以改变液晶的光学性质．
4．应用：
(1)液晶显示器．
(2)液晶在电子工业、航空、生物、医学等领域有广泛应用．
液晶在力学性质上与液体相同，在光学、电学性质等方面又具有明显的各向异性．
知识点四 新材料
1．半导体材料
(1)导电能力：介于导体与绝缘体之间．
(2)导电性能可控：在纯净的半导体中掺入某些微量元素作为杂质，其导电性能将会发生显著变化．
(3)应用：应用于电子元件、发电领域应用及热电材料．
2．纳米材料
(1)定义：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为重要单元构成的材料．
(2)特性：
纳米材料通常硬度、韧性、延展性等力学性能更好，熔点、磁性、导热和导电性降低，对光和物质具有更好的吸收和吸附性，化学活性大大增加．
(3)应用：
碳纳米管、纳米梯度材料、石墨烯等在新技术上的应用．
3．超材料
(1)定义：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，是将人造复合材料以特定方式排列形成的，具有特殊电磁特征的人造结构材料．
(2)分类：包括左手材料、光子晶体、超磁性材料等．
(3)应用：广泛应用于工业、军事、生活等各个方面．
纳米是长度单位，1 nm＝10-9 m，颗粒在1～100 nm的材料称为纳米材料．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)常见的金属材料都是单晶体．(×)
(2)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)
(3)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规则的．(√)
(4)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．(√)
2．如图所示，四块固体中，属于非晶体的是( )
A．明矾 B．石英 C．冰块 D．塑料管
D [明矾、石英、冰块为晶体，塑料为非晶体，故D符合题意．]
3．下列说法正确的是( )
A．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体
B．同一种物质只能形成一种晶体
C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的
D．玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状
D [常见的金属都是多晶体，因而黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确．]
如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体，请在图片基础上思考以下问题：
(1)晶体与非晶体在外观上有什么不同？
(2)没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？
提示：(1)单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形．
(2)不是．由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有规则的几何外形．
晶体和非晶体的比较
1．单晶体、多晶体、非晶体的比较
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
(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．
【典例1】 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其上一点，蜡熔化的范围如下图所示；另外甲、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所示，则( )
A．甲、乙是非晶体，丙是晶体
B．甲、丙是非晶体，乙是晶体
C．甲、丙是多晶体，乙是晶体
D．甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体
[思路点拨] 由蜡熔化图判断导热性能，由温度—时间图线形状分析是晶体还是非晶体．
D [由题图甲、乙、丙知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由温度—时间图线知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．故D正确．]
区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法
(1)区分晶体和非晶体的方法是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是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．
[跟进训练]
1．“嫦娥五号”探测器顺利完成月球采样任务并返回地球．探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”．如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著．石英晶体( )
A．没有确定的熔点
B．具有各向同性的压电效应
C．没有确定的几何形状
D．是单晶体
D [石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，故A、C错误，D正确；石英受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”，沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，故具有各向异性，故B错误．]
晶体的微观结构及物理性质
1．微观结构理论的内容
(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的．
实验证实：人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的．
(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．
2．晶体的微观结构特点
(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规律在空间中整齐地排列的．
(2)晶体中微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离．
(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．
晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．
3．用微观结构理论解释晶体的特性
(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，沿不同方向的等长线段上，微粒的数量大致相等，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．
【典例2】 (多选)有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有( )
A．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质
B．同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质
C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律
D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律
[思路点拨] (1)晶体的微观结构不同，其物理性质不同．
(2)同种元素可有几种不同的排列结构．
BD [同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的物质密度、机械强度、导热性、导电性和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误．]
(1)各种晶体都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．
(2)物体的宏观性质是由微观结构决定的，单晶体与非晶体的物理性质不同，是因为微观结构不同，单晶体各向异性也是由粒子排列的特点决定的．
[跟进训练]
2．(多选)2010年的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
CD [晶体、非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点、规则结构，非晶体没有，石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的素的单质，它们互为同素异形体，他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故A、B错误，C、D正确．]
液晶
1．液晶的主要性质
(1)液晶具有单晶体的各向异性的特点．
原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向．
(2)液晶具有液体的流动性．
原因是从另一方向看液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性．
(3)液晶分子的排列特点．
液晶分子的排列特点是从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列又是杂乱无章的．
(4)液晶的物理性质．
液晶的物理性质很容易受外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)发生改变．
2．液晶的主要应用
(1)利用向列型液晶的性质可以制成各种液晶显示器．
(2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色．随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1 ℃的温差内就可以显出整个色谱．利用液晶的这种温度效应可以探测温度．
【典例3】 (多选)关于液晶的分子排列，下列说法正确的是( )
A．液晶分子在特定方向排列整齐
B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化
C．液晶分子的排列整齐且稳定
D．液晶的物理性质稳定
[思路点拨] (1)液晶分子一般是长棒状、碟状或板状，在特定方向排列有序．
(2)外界条件变化，分子排列会发生变化．
AB [液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化，故B正确，C错误；液晶的物理性质不稳定，例如有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成浑浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故D错误．]
(1)液晶既有液体的流动性和连续性，表现不够稳定，又具有晶体的一些各向异性特点，是某些特殊的有机化合物．
(2)液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)下发生改变．
[跟进训练]
3．(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
CD [液晶的微观结构介于晶体和液体之间，A错误；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，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，例如温度、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．]
1．(多选)某种物体表现出各向同性的物理性质，则可以判断这种物质( )
A．不一定是多晶体 B．不一定是单晶体
C．一定不是单晶体D．一定是非晶体
AC [因为非晶体和多晶体都表现出各向同性，故A正确，D错误；单晶体一定表现出各向异性，故B错误，C正确．]
2．(多选)下列有关晶体的结构叙述正确的是( )
A．在晶体内部，组成晶体的物质微粒是无规则排列的
B．晶体的微观结构具有周期性
C．在晶体内部，组成晶体的物质微粒可以自由运动
D．组成晶体的微粒只能做微小的振动
BD [在晶体的内部，组成晶体的物质微粒是规则排列的，A错误；晶体的微观结构具有周期性，且微粒间存在着很强的作用力，B正确；在晶体内部，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动，而不能自由运动，C错误，D正确．]
3．如图所示为一透明的正方体物块，下列说法正确的是( )
A．由于该物块有规则形状，所以它一定为晶体
B．由于该物块透明，所以它一定为晶体
C．若该物块为绝缘体，则它一定为非晶体
D．若将该物块加热到某一温度才开始熔化，且熔化的过程中温度保持不变，则它一定为晶体
D [单晶体具有天然的有规则的几何形状，但这个正方体物块不一定是天然形成，所以不一定是晶体，故A错误；晶体并非都是透明的，所以该物块不一定是晶体，例如玻璃是透明的，但并非是晶体，故B错误；晶体并非都能导电，所以该绝缘物块不一定是非晶体，例如金刚石晶体，是单晶体，也是绝缘体，故C错误；晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，故D正确．]
4．(多选)如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为在下列说法中正确的是( )
A．a是一种晶体的熔化曲线
B．a是一种非晶体的熔化曲线
C．b是一种非晶体的熔化曲线
D．a中有一段吸热但温度不变的过程
ACD [晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，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a对应的是晶体，b对应的是非晶体，故A、C、D正确．]
5．(多选)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品不可能是( )
A．单晶体B．多晶体
C．非晶体D．金属
BCD [用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量结果均相同，说明该物体沿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，所以可能是单晶体．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大．故不可能是B、C、D三种物品．]
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．如何区分晶体和非晶体？单晶体有哪些特点？
提示：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点．单晶体具有规则的几何形状、各向异性、固定的熔点．
2．晶体的微观结构特点有哪些？
提示：微粒(分子、原子或离子)依照一定的规律在空间中整齐地排列；微粒间相互作用力很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用力而远离；微粒在一定的平衡位置附近不停地做微小振动．
3．什么是液晶？有哪些新材料？
提示：由固态向液态转化的中间态液体具有与晶体相似的性质，故称为液态晶体，简称液晶．新材料有半导体材料、纳米材料、超材料等．
石墨烯实验研究背后的故事
我们知道，物体是由原子、分子等微粒组成的，它们按一定规律组成一个个“小单元”，这些“小单元”结合在一起形成了肉眼可见的物体．用机械的方法把物体粉碎、研磨，可以得到很细的粉末，但实际上一粒这样的粉末仍比这里说的“小单元”大得多．当构成材料的“小单元”的某个维度达到纳米尺度时，它的性质就会发生很大的变化．石墨烯就是一个典型的例子．
石墨烯具有六边形的晶格结构(如图所示)，单层厚度仅为0.335 nm．2010年的诺贝尔物理学奖授予了安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫两人，以表彰他们对石墨烯的开创性实验研究．
安德烈对待研究工作一直颇具想象力和好奇心．例如，他在利用超导强磁铁发现水分子具有抗磁性后(水滴悬浮在磁场中)，便开始思考：生物体内绝大多数物质是水，而且生物体内的蛋白质也具有抗磁性，如果将生物体放入磁场内，会像水滴一样悬浮吗？于是，他把一只活体青蛙放入磁场，在精确的计算下，这只青蛙真的悬浮在了磁场中．安德烈将这个实验结果发表在了物理期刊上，并为他赢得了2000年的“搞笑诺贝尔物理学奖”．然而，他的想象力并未止步，也从未停止……
在2004年之前，人类对材料的研究已经进入纳米、甚至原子尺度，人们也对石墨烯的结构有了更清晰的认识，预言了单层石墨可能会有非常好的物理性质．但如何把石墨不断磨薄，薄到只有一个原子的厚度，然而，这个世界性难题还是让很多科学家们望而却步了，甚至有人质疑单层石墨是否能够独立存在．安德烈的想象力再一次“拯救”了这项研究，在助手们试图将石墨块磨成石墨烯而陷入“绝境”的时候，安德烈在偶然的机会下，观察到助手们用透明胶带去除石墨块表面的污渍．这时他天才的直觉引导他将粘过的胶带放到仪器下观察，发现远比助手们打磨好的样品薄了许多，有的甚至只有几十个原子那么厚．随即，他便利用透明胶带反复地粘黏，直到获得了单层的石墨——石墨烯．石墨烯独特的结构使它在力学、电学等方面具有很多奇特的物理性质．
在力学特性方面，石墨烯是目前人类已知的强度最高的物质之一．强度比世界上最好的钢铁还要高百倍之多．同时还具有很好的韧性，且可以弯曲．在电学、热学特性方面，电子在石墨烯中“奔跑”的速率比在硅材料中高出数十倍甚至上百倍，这有利于进一步提高计算机处理器的运算速率．
无论是搞笑的，还是货真价实的诺贝尔物理学奖，安德烈的研究总是让人颇感意外．解决具有挑战性的科学问题，除了扎实的理论和精密的仪器外，好奇心、想象力对日常生活的细致观察和灵活运用也同样重要．
课时分层作业(八) 晶体 新材料
题组一 晶体和非晶体的比较
1．江苏省东海县是世界天然水晶原料集散地，有着“世界水晶之都”的美誉．天然的水晶具有规则的几何外形，如图所示．关于天然水晶，下列说法正确的是( )
A．具有规则的几何外形，但是没有固定的熔点
B．微观粒子的空间排列不规则
C．在熔化过程中分子平均动能不变
D．在光学性质上表现为各向同性
C [天然水晶具有规则的几何外形，是单晶体，晶体都有固定的熔点，故A错误；单晶体微观粒子的空间排列是规则的，故B错误；晶体在熔化过程中温度不变，所以分子平均动能不变，故C正确；单晶体在光学性质上表现为各向异性，故D错误．]
2．(多选)如图所示，ACBD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板．AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)．关于圆板，下列说法正确的是( )
A．圆板是非晶体
B．圆板是多晶体
C．圆板是单晶体
D．圆板沿各个方向导电性能不同
CD [转过90°后电流表示数发生变化，说明圆板电阻的阻值发生变化，即显示各向异性，而单晶体并不是所有物理性质都显示各向异性，可对某些物理性质显示各向同性．多晶体和非晶体都显示各向同性．故C、D正确．]
3．(多选)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T．下列判断正确的有( )
A．固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体
B．固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形
C．在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性
D．固体甲和固体乙的化学成分有可能相同
ABD [晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则一定不表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；固体甲一定是晶体，有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体，则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确．故选ABD．]
4．石墨和金刚石都是由碳原子构成的晶体，它们的空间点阵不同．已知碳的摩尔质量M＝12.0 g/ml，石墨的密度ρ1＝2.25 g/cm3，金刚石的密度ρ2＝3.52 g/cm3，试求石墨和金刚石中相邻原子间的平均距离各是多少．
[解析] 从晶体的空间结构(立方体)看，两个相距最近的碳原子中心距离，也就是两个相邻碳原子中心间的平均距离，这个距离与碳分子的直径相等．
所以有Mρ·1NA×10-6＝43πD23，
代入数据可得
D1≈2.57×10-10 m，D2≈2.21×10-10 m．
[答案] 2.57×10-10 m 2.21×10-10 m
题组二 晶体的微观结构及物理性质
5．晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于( )
A．破坏空间点阵结构，增加分子动能
B．破坏空间点阵结构，增加分子势能
C．破坏空间点阵结构，减小分子势能
D．破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能
B [晶体熔化时温度保持不变，分子的平均动能不变，晶体熔化过程中吸收的热量使分子间的距离增大，全部用来增加分子的势能．因而，只有选项B正确．]
6．有一块长方形的铜条，有关它的三种说法：①这是一块单晶体，因为它有规则的几何形状；②这是一块多晶体，因为它内部的分子排列是不规则的；③这是一块非晶体，因为它的物理性质是各向同性的．这三种说法中( )
A．①②是错的 B．②③是错的
C．①③是错的D．都是错的
D [铜条虽具有规则的几何形状，但它是多晶体，它是由许多单晶体颗粒组合而成的，每个单晶体颗粒内部分子排列是规则的，但构成多晶体的单晶体颗粒的排列是不规则的，所以D正确．]
7．(多选)单晶体不同于非晶体，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，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性( )
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，是由于不同方向上微粒数目不同，微粒间距离也不相同
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
ABD [晶体微粒构成的空间点阵是晶体有规则几何外形的原因，晶体在物理性质上的各向异性是由于空间点阵中不同方向的微粒数目不同，微粒间距离也不相同．晶体熔点的存在是由于在熔化时要吸收热量用来瓦解空间点阵，增加分子势能．熔化过程中分子的热运动的平均动能不变，即温度不变，只有当晶体全部转变为液体后温度才会继续升高，分子热运动的平均动能才会增加．故A、B、D正确．]
8．(多选)关于石墨和金刚石的区别，下面说法正确的是( )
A．石墨和金刚石都是由同种物质微粒组成但空间结构不同的晶体
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．石墨和金刚石是不同物质的微粒组成的不同的晶体
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
AB [石墨和金刚石都是由碳原子按照不同的排列规律构成的不同晶体，A正确，C错误；金刚石中的碳原子距离相等，有很强的相互作用，因此它结构紧密、质地坚硬，而石墨中的碳原子间距离不相等，形成层状结构，其原子间距离很大，作用力较弱，因此质地松软，B正确；石墨和金刚石都是由碳原子组成的，故它们的化学性质相同，D错误．]
题组三 液晶
9．(多选)关于液晶的以下说法正确的是( )
A．液晶态只是物质在一定条件下才具有的存在状态
B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C．人体的某些组织中存在液晶结构
D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示各种颜色
ACD [液晶本身不能发光，液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在，人体的某些组织中存在液晶结构，液晶本身不发光，在外加电压下，对不同色光的吸收强度不同．故A、C、D正确．]
10．(多选)岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状．将大颗粒的岩盐敲碎后，小的岩盐仍然呈立方体形状．如图所示的是岩盐的平面结构，深色点为氯离子，浅色点为钠离子，如果将它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形．则( )
A．岩盐是晶体
B．岩盐是非晶体
C．固体岩盐中氯离子是静止的
D．固体岩盐中钠离子是运动的
AD [岩盐分子按一定规律排列，分子构成一系列大小相同的正方形，则岩盐是晶体；根据分子永不停息地做无规则运动可知，固体岩盐中氯离子和钠离子都是运动的，故选A、D．]
11．人们对物质的研究不断深入，对物质的了解也越来越全面，以下认知正确的是( )
A．因为用高倍光学显微镜我们可以看见分子，所以说物质是由分子组成的
B．物质的分子半径的数量级都是10-10m
C．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
D．晶体都有规则的几何形状和熔点，这是我们分辨晶体和非晶体的依据
C [有些物质是由分子直接构成的，如水、氧气等，有些物质是由原子直接构成的，如铁、铜，有些是由离子构成的，如食盐、硫酸铜，故A错误；物质的分子半径的数量级一般是10-10m，有些大分子半径比这个值要大，故B错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如水晶和玻璃，故C正确；晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定焀点，这是我们分辨晶体和非晶体的主要依据，而不能看有无规则的几何形状，故D错误．]
12．关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是( )
A．甲图中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质
B．乙图为金刚石中碳原子形成一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头
C．丙图为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关
D．丁图为液晶分子的排列示意图，液晶分子的排列会因温度、压强、摩擦等外界条件的微小变动而发生变化，由此引起液晶光学性质的改变
B [晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；乙图是石墨的结构，而非金刚石，B错误；晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确；温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，D正确．]
13．如图所示为食盐晶体结构示意图，食盐晶体是由钠离子(图中○)和氯离子(图中●)组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的．已知食盐的摩尔质量是58.5 g/ml，食盐的密度是2.2 g/cm3，阿伏伽德罗常量为6.0×1023 ml-1，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离．
[解析] 1 ml食盐中有NA个氯离子和NA个钠离子，离子总数为2NA，因为摩尔体积V与摩尔质量M和物质密度ρ的关系为V＝Mρ，
所以一个离子所占的体积为V0＝V2NA＝M2NAρ，
由题图可知V0就是图中每四个离子所夹的正方体的体积，此正方体的边长d＝3V0＝3M2NAρ，
而最近的两个钠离子中心间的距离
r＝2d＝23M2NAρ
＝1.41×358.5×10-32×6.0×1023×2.2×103 m≈4×10-10 m．
[答案] 4×10-10 m