【物理】2019届二轮复习固体的微观结构学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习固体的微观结构学案（全国通用）

‎ 2.2　固体的微观结构 ‎ ‎1.了解晶体的空间点阵结构,从微观结构认识单晶体、多晶体、非晶体的物理性质.‎ ‎2.了解晶体的结合类型.‎ ‎1.晶体的微观结构 ‎(1)组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)有规则地在空间排成阵列,呈现周而复始的　　　　结构,说明晶体的微观结构具有　　　　的特点. ‎ ‎(2)晶体内部各微粒之间还存在很强的相互作用力,将微粒约束在一定的平衡位置上,使这些微粒只能在各自的平衡位置附近做　　　　. ‎ ‎(3)1912年,德国物理学家劳厄用　　　　来探测固体内部的原子排列,首先证实了晶体内部的微粒按一定规律排列. | ]‎ ‎2.晶体的结合类型 ‎(1)离子晶体:由正负离子通过　　　　结合而成(NaCl、AgBr、MgO等晶体). ‎ ‎(2)原子晶体:由相邻原子通过　　　　结合而成(SiO2、金刚石、锗、锡等晶体). ‎ ‎(3)金属晶体:由物质微粒通过　　　　结合而成(铜、金、银、铝、镍等晶体). ‎ ‎3.固体特征的微观解释 ‎(1)在单晶体内部,沿不同方向的等长直线上,微粒个数通常是　　　　的,因而物理性质表现出各向异性;在非晶体内部,沿不同方向的等长直线上,从统计观点来看,微粒个数是　　　　的,因而物理性质表现出各向同性. ‎ ‎(2)同种物质在不同的条件下微粒的　　　　不同会生成不同的晶体或非晶体. ‎ 主题1:晶体的微观结构 问题:阅读教材第28 29页“晶体的结构”内容,回答下列问题.‎ ‎(1)单晶体为什么会有规则的几何外形?‎ ‎(2)晶体中原子是怎样运动的?‎ 主题2:从微观结构认识各向异性 问题:阅读教材第30页,解释形成各向异性与各向同性的微观原因.‎ 主题3:认识石墨与金刚石的微观结构 问题:图示是碳原子形成的石墨和金刚石的微观结构示意图.仔细观察此图,分析同一种物质是怎样形成不同晶体的?‎ 一、从微观角度认识晶体的性质 例1　晶体不同于非晶体,它具有规则的外形,具有各向异性,还具有一定的熔点.下列说法正确的有(　　 )‎ A.组成晶体的物质微粒在空间按一定的规律排列 B.在单晶体内部,沿不同方向的等长直线上微粒数目不同,因而物理性质表现出各向异性 C.在单晶体内部,沿不同方向的微粒性质不同,因而物理性质表现出各向异性 D.晶体熔化时吸收的热量全部用来瓦解微粒的空间阵列,转化为分子势能,因此晶体熔化时虽吸热但温度保持不变 变式训练1　晶体溶解过程中,温度和热量的变化情况是(　　 )‎ A.不吸收热量,温度保持不变 B.吸收热量,温度保持不变 C.吸收热量用来增加晶体的内能 D.温度不变,内能也不变 二、晶体的结合类型 例2　石墨晶体是(　　)‎ A.原子晶体 B.金属晶体 C.离子晶体 D.前三种晶体的混合型 变式训练2　离子晶体一般硬度虽大,但比较脆,延展性差,为什么?‎ 三、晶体的微观结构的理解和应用 例3　如图所示,食盐(NaCl)的晶体是由钠离子(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58.8 g/mol,食盐的密度是2.2 g/cm3,阿伏伽德罗常数为6.0×1023 mol-1,在食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离的数值最接近于(就下面四个数值相比)(　　 )‎ A.4.0×10-5 cm B.4.0×10-6 cm C.4.0×10-8 cm D.5.0×10-10 cm 变式训练3　关于晶体的空间点阵,下列说法中正确的是(　　) 学 ]‎ A.同种物质其空间点阵结构是唯一的 B.晶体有规则的外形是由晶体的空间点阵决定的 C.晶体的各向异性是由晶体的空间点阵决定的 D.组成空间点阵的物质微粒是电子 ‎1.单晶体具有各向异性的特点是由于(　　 )‎ 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.单晶体内部微观结构的无规则性 D.单晶体内部微观结构的有规则性 ‎2.下列关于探索晶体结构的几个结论正确的是(　　 ) ‎ A.1912年,劳厄用X射线来探索固体内部是原子排列,首先证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐排列的 B.组成晶体的物质微粒在空间的排列没有规律 C.晶体内部各个微粒之间有很强的相互作用力将这些微粒约束在一定的平衡位置上 D.晶体内部的微粒像气体分子一样,可以在任意空间剧烈运动 ‎3.金刚石和石墨的物理性质有很大的差异,这是因为(　　 )‎ A.它们的化学成分不同 B.组成它们的微粒按不同规则排列 C.形成金刚石和石墨的条件不同 D.金刚石有天然的几何形状,石墨则没有 ‎4.关于晶体和非晶体,以下说法中正确的是(　　)‎ A.同种物质在不同的条件下可表现为晶体或非晶体 B.晶体内部物质微粒排列是有规则的,而非晶体内部物质微粒排列是不规则的 C.晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒在不停地运动着 D.在物质内部的各方向等长直线上,微粒数不相等的是晶体,微粒数相等的是非晶体 ‎ 2.2　固体的微观结构 ‎ ‎1.重点难点 教学重点:认识晶体的空间点阵结构及对各向异性的微观解释.‎ 教学难点:利用晶体的空间点阵结构对各向异性进行微观解释.‎ ‎2.高考前瞻 固体的微观结构在高考说明中为Ⅰ级要求,仅要求对其有所了解,并能在有关问题中识别和直接应用.在高考中命题的频率比较低,仅以的选择题形式出现.‎ ‎3.教学建议 本节内容是了解性的知识,只需简要讲述固体的微观结构及其对固体的物理性质的影响,不宜讲得太多、太深.给学生一个相对完整的知识体系,引起学生对研究固体性质有关知识的兴趣和求知欲,才是本节的重要目的.‎ 参考答案:‎ ‎1.(1)有序　周期性　(2)微小振动　(3)X射线 ‎2.(1)离子键　(2)共价键　(3)金属键 ‎3.(1)不相等　大致相等　(2)排列形式 ‎1.解答:(1)研究表明,组成晶体的物质微粒有规律地在空间排列成阵列,因此单晶体的有天然的几何外形.‎ ‎(2)一切微粒都在永不停息地做无规则运动,但晶体内部各微粒之间还存在很强的相互作用,因此这些微粒只能在一定的平衡位置附近做微小振动.‎ ‎2.解答:由于晶体内部物质微粒的排列具有一定的规律,所以在单晶体中沿不同的方向,等长直线上微粒个数不同,排列方式及物质结构情况不同,因此单晶体在物理性质上表现为各向异性;多晶体、非晶体内部,物质微粒的排列杂乱无章,从统计意义上看,沿不同方向等长直线上的原子个数大致相等.也就是说,多晶体、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,所以多晶体、非晶体在物理性质会上表现为各向同性.‎ ‎3.解答:物质生成晶体时,适当控制生成的条件,如温度、压强、浓度等,原子就会按不同的规则组合,形成不同的微观结构,也就生成了不同的晶体.‎ 一、从微观角度认识晶体的性质 例1　ABD ‎【解析】研究表明,组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)有规则地在空间排成阵列,呈现周而复始的有序结构,故A正确;由于组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列,所以在单晶体内部,沿不同方向的等长直线上微粒数目不同,因而物理性质表现出各向异性,故B正确;在单晶体内部,沿不同方向的微粒性质是相同的,故C错误;晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力,将微粒约束在一定的平衡位置上,‎ 使这些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动,晶体熔化时吸收的热量全部用来瓦解微粒的空间阵列,转化为分子势能,因此晶体熔化时虽吸热但温度保持不变,故D正确.‎ ‎【点拨】本题全面考查了从晶体的微观结构认识晶体物理性质,要认识到晶体不同于非晶体的各种物理性质都是由于晶体在微观上有两点不同于非晶体:一是组成晶体的微粒空间排列的规律性;二是组成晶体的微粒之间存在很强的相互作用力.‎ 变式训练1　B ‎【解析】晶体在熔化时要吸收热量,内能增加,但温度保持不变,故只有B正确.‎ 二、晶体的结合类型 例2　A ]‎ ‎【解析】石墨是各个碳原子通过共价键结合而成的晶体,故为原子晶体.‎ 变式训练2　见解析 ‎【解析】离子晶体中正负离子交替而有规则地排列,当晶体受外力时,各层离子位置发生错动,而使离子键引力减小,斥力增大,因而易碎.‎ 三、晶体的微观结构的理解和应用 例3　C ‎【解析】 一摩尔食盐中有N个氯离子和N个钠离子(N为阿伏伽德罗常数),离子总数为2N.因为摩尔体积=,即V=,所以,每个离子所占体积V0==,V0即图中以八个离子为顶点的小立方体的体积,小立方体边长r=,而距离最近的两钠离子中心间的距离为r,故有:r==×= cm=· cm=×2.8×10-8 cm=4×10-8 cm 所以选项C正确.‎ ‎【点拨】本题是典型的估算类问题,是高中物理中需要掌握的一种最重要的方法和能力,也是高考中特别重视的一类题目.本题考查对晶体的微观结构的理解和对阿伏伽德罗常数的应用,并以此为基础估算所构建的物理模型中原子间的距离,即原子在空间排列的周期性规律.解决问题的关键是找出每个原子所占的空间体积,即确定晶体中周期性空间排列的最小单元,然后应用几何知识进行计算,得出正确的结果.‎ 变式训练3　BC ‎【解析】同种物质在不同条件下会产生不同的晶体或非晶体,其空间点阵结构不是唯一的,故A错误;晶体内物质微粒的空间点阵决定其外形和各向异性,故B、C正确;组成空间点阵的物质微粒是原子或离子,故D错误.‎ 一、晶体的微观结构 ‎1.组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)有规则地在空间排成阵列、呈现周期性的有序结构.‎ ‎2.组成晶体的微粒之间有很强的相互作用力,将微粒约束在一定的平衡位置,使其只能在各自的平衡位置附近做微小振动.‎ 二、晶体的结合类型 不同晶体的内部,物质微粒间结合的方式不同.‎ ‎1.离子晶体:由正负离子通过离子键结合而成(NaCl、AgBr、MgO等晶体).‎ ‎2.原子晶体:由相邻原子通过共价键结合而成(SiO2、金刚石、锗、锡等晶体).‎ ‎3.金属晶体:由物质微粒通过金属键结合而成(铜、金、银、铝、镍等晶体).‎ 三、用晶体的微观结构解释晶体的物理特性 现象 原因 晶体有规则的外形 由于组成物体的微粒在空间是有规律地排列的 晶体的各向异性 由于在物体内部从任一点出发在不同方向的相同距离内的微粒数不同 晶体的同素异形 由于组成晶体的微粒可以以不同的规则排列而形成不同的晶体 ‎　　四、固体特性的比较 类别 天然几何外形 物理性质的方向性 | ]‎ 固定的熔点 特点 原因 特点 原因 特点 原因 单晶体 有 物体微粒排列有规则 各向 异性 在内部的各方向等长直线上,微粒数不等 有 吸热瓦解空间阵列 多晶体 无 内部小晶粒排列无规则 各向 同性 在内部的各方向等长直线上,微粒数相等 有 吸热瓦解空间阵列 非晶体 无 物质微粒排列无规则 各向 同性 在内部的各方向等长直线上,微粒数相等 无 无空间阵列需破坏 ‎1.AD　【解析】单晶体具有各向异性的特点是由于单晶体内部微观结构的有规则性,使单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同,故A、D正确,B、C错误.‎ ‎2.AC ‎3.BC　【解析】金刚石和石墨的化学成分都是碳,故A错误;在不同的条件下碳原子按不同的规则排列,就形成了物理性质不同的金刚石和石墨,故B、C正确;金刚石和石墨有不同的天然形状,故D错误.‎ ‎4.AB　【解析】同种物质也可能以晶体或非晶体两种不同形式出现,所以A正确;晶体和非晶体在微观结构上的区别决定了它们在宏观性质上的不同,所以B正确;组成物体的微粒永远在做热运动,不管是晶体还是非晶体,所以C是错的;在物质内部的各方向等长直线上,微粒数不等的是单晶体,微粒数相等的可能是非晶体,也可能是多晶体,所以D也是错的.‎