其次、三節(jié)晶體的微觀結(jié)構(gòu)__固體新材料1．人們依據(jù)晶體外形的規(guī)那么性和物理性質(zhì)的各向異性提出了一種假說，認(rèn)為晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)那么地排列著。后來人們應(yīng)用X射線對晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，證明了這種假說的正確性。2．從微觀的角度看，組成晶體的微觀粒子按肯定的規(guī)律在空間整齊排列。物質(zhì)微粒間有很強(qiáng)的相互作用，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不能克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離，表現(xiàn)為在肯定的平衡位置四周做微小振動(dòng)。3.晶體的外形規(guī)那么可以用物質(zhì)微粒的規(guī)那么排列來解釋，晶體的各向異性是由于在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同而引起的，另外，晶體有確定的熔點(diǎn)也可以由晶體物質(zhì)粒子的規(guī)那么排列得到解釋。4．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體。這是由于組成它們的微粒能夠依據(jù)不同規(guī)那么在空間分布。如碳原子假如按如圖甲所示那樣排列，就成為石墨，而按如圖乙所示那樣排列，就成為石。5．新材料的研發(fā)及其應(yīng)用，推動(dòng)了人類文明和社會(huì)進(jìn)步，半導(dǎo)體材料是支撐現(xiàn)代文明社會(huì)的最重要的材料之一，磁存儲(chǔ)材料的開展推動(dòng)了磁記錄技術(shù)的進(jìn)步，使電子計(jì)算機(jī)的微型化成為可能。6．新材料的制備是今后新材料科學(xué)技術(shù)開展的重要內(nèi)容之一，例如：利用空間失重條件進(jìn)行晶體生長，利用強(qiáng)磁場、強(qiáng)沖擊波、超高壓、超高真空以及強(qiáng)制冷等手段制備特別性能的新材料。晶體的微觀結(jié)構(gòu)1.晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)組成晶體的物質(zhì)微粒(分子、原子或離子)，依照肯定的規(guī)律在空間中整齊地排列。(2)晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)缺乏以克服它們的相互作用力而遠(yuǎn)離。(3)微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在肯定的平衡位置四周不停地做微小的振動(dòng)。2．晶體特性的微觀結(jié)構(gòu)解釋(1)各向異性：如下圖，這是在一個(gè)平面上晶體物質(zhì)微粒的排列狀況。從圖中可以看出，在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上，物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正由于在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同，才引起晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。(2)晶體有確定的熔點(diǎn)：①晶體的溫度上升時(shí)，組成晶體的微粒運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)熱運(yùn)動(dòng)到達(dá)足以破壞其空間排列的規(guī)律性時(shí)，晶體開頭熔化，要破壞微?？臻g排列的規(guī)律性就需要克服微粒的強(qiáng)大作用力做功，由于在晶體尚未全部熔化之前，汲取的熱量全部用來破壞其空間排列的規(guī)律性，所以晶體熔化時(shí)有確定的熔點(diǎn)，雖然在熔化過程中不斷地汲取熱量，但汲取的熱量全部用來破壞規(guī)那么的排列，因此溫度并不發(fā)生變化，當(dāng)晶體全部熔化后所汲取熱量、溫度，將由熔點(diǎn)連續(xù)上升。②晶體熔化時(shí)內(nèi)能增大。晶體熔化時(shí)溫度保持不變，分子的平均動(dòng)能不變，晶體熔化過程中汲取的熱量使分子間的距離增大，全部用來增加分子的勢能，由于物體的內(nèi)能是全部分子動(dòng)能和分子勢能的總和，所以晶體熔化時(shí)內(nèi)能增大。(3)同一種物質(zhì)可生成不同的晶體：這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同。白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)。(1)晶體的微觀結(jié)構(gòu)模型并不代表晶體結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀況，它只是組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)那么排列的示意圖。(2)非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列不規(guī)那么，加熱時(shí)漸漸軟化，溫度持續(xù)上升，沒有確定的熔點(diǎn)。1．[多項(xiàng)選擇]晶體具有各向異性的特點(diǎn)是由于()A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況相同C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)那么性D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)那么性解析：選AD晶體的各向異性是晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)那么性，使不同的方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同，那么選項(xiàng)A、D正確。固體新材料1.新材料的根本特征(1)有優(yōu)異的性能和寬闊的應(yīng)用前景。(2)它的開展和材料理論有親密的關(guān)系，與新工藝、新技術(shù)也親密相關(guān)。(3)它的研制與根底學(xué)科和理工技術(shù)的成果交織在一起。(4)它具有特別的性能，例如高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性，以及磁性、超導(dǎo)性等特別的物理性能。2．新材料的應(yīng)用(1)半導(dǎo)體材料：①應(yīng)用領(lǐng)域：信息處理與通訊領(lǐng)域②半導(dǎo)體材料——硅a．是當(dāng)前用途最廣的半導(dǎo)體材料b．集成電路對硅單晶片的要求：完整性和局域平整度都有較高要求。(2)磁存儲(chǔ)材料：①開展過程：氧化物磁粉、金屬合金磁粉、金屬薄膜。②磁性鐵氧體單晶薄膜，存儲(chǔ)密度大，使電子計(jì)算機(jī)的微型化成為可能。3．新材料的將來(1)討論各種復(fù)合材料、討論并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時(shí)具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)械材料、討論開發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等。(2)新材料的制備工藝、檢測儀器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用。材料科學(xué)技術(shù)的根底是討論材料的微觀結(jié)構(gòu)，由于固體材料內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列影響材料的物理性能。2．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．新材料特別的性能，它不僅包括特別的物理性能，也包括一些特別的化學(xué)性能B．制作集成電路時(shí)，盡管對硅單晶片的完整性有很高的要求，但是可以允許單晶片內(nèi)原子的規(guī)那么排列消失微小的缺陷C．納米是長度單位，1nm＝10－10mD．金屬薄膜可以協(xié)作讀寫磁頭設(shè)計(jì)的改良，增大磁記錄的密度解析：選D新材料的特別性能是指物理性能，A錯(cuò)；制作集成電路的硅單晶片是不允許硅單晶片內(nèi)原子的規(guī)那么排列消失微小的缺陷的，B錯(cuò)；1nm＝10－9m，C錯(cuò)；由于金屬薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向異性大，晶粒間的相互交換作用弱，是可以協(xié)作讀寫磁頭的改良增大磁記錄的密度的，D正確。對固體微粒結(jié)構(gòu)的熟悉[例1]關(guān)于晶體和非晶體，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．它們是由不同的微粒規(guī)那么排列構(gòu)成的B．晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)那么地排列的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列是無規(guī)那么的C．晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動(dòng)著的D．在物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體[解析]微粒的規(guī)那么排列是晶體的特別結(jié)構(gòu)，是晶體的一個(gè)特性，所以A錯(cuò)B對；組成物質(zhì)的微粒永久在做熱運(yùn)動(dòng)，不管是晶體還是非晶體，所以C是錯(cuò)的；非晶體就提不到什么層面的問題，即使是晶體，各個(gè)層面的微粒數(shù)也不見得相等，所以D也是錯(cuò)誤的。[答案]B借題發(fā)揮(1)物質(zhì)微粒的規(guī)那么排列是晶體的特性。(2)一切微粒都在永不停息地做無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)。(3)晶體的微觀結(jié)構(gòu)打算了晶體外形的規(guī)那么性和物理性質(zhì)的各向異性。晶體微觀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[例2]內(nèi)陸鹽礦中開采的氯化鈉稱為巖鹽，巖鹽的顆粒很大，我們能清晰地看出它的立方體外形。把大顆粒的巖鹽敲碎后，小顆粒的巖鹽仍舊呈立方體外形。如下圖為巖鹽晶體的平面結(jié)構(gòu)：白點(diǎn)為氯離子，黑點(diǎn)為鈉離子，假如把它們用直線連起來，將構(gòu)成一系列大小相同的正方形。作分界線AA1，使它平行于正方形的對角線，作分界線BB1，使它平行于正方形的一邊。在兩線的左側(cè)各取一個(gè)鈉離子：M和N，為了比擬這兩個(gè)鈉離子所受分界線另一側(cè)的離子對它作用力的大小，分別以M，N為圓心，作兩個(gè)相同的扇形，不考慮扇形以外遠(yuǎn)處離子的作用。(1)假如F表示兩個(gè)相鄰離子之間引力的大小，問：M，N所受扇形范圍內(nèi)的負(fù)離子對它作用力的合力是F的多少倍？為使問題簡化，設(shè)全部離子都是質(zhì)點(diǎn)，而且它們的相互作用遵從平方反比規(guī)律。(2)依據(jù)計(jì)算結(jié)果解釋：為什么敲碎的巖鹽總是呈立方外形，而不會(huì)沿圖中AA1分界線斷開？[解析](1)因扇面內(nèi)相鄰粒子間的引力為F，由圖可知M受到兩個(gè)負(fù)離子作用力的合力為eq\r(2)F，N所受負(fù)離子的引力為F。(2)因受外力作用后，由(1)知N處離子間吸引力小些易斷開，即可沿BB1斷開，而較難沿AA1斷開。[答案](1)eq\r(2)FF(2)見解析借題發(fā)揮(1)帶電微粒間的作用力為庫侖力，不是萬有引力，庫侖力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力。(2)正確地理解題意和題中的結(jié)構(gòu)模型是解決此類信息題目的關(guān)鍵。1．[多項(xiàng)選擇]以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．化學(xué)成分相同的物質(zhì)只能生成同一種晶體B．由于石英是晶體，所以由石英制成的玻璃也是晶體C．一般玻璃是非晶體D．一塊鐵雖然是各向同性的，但它們是晶體解析：選CD一種元素可以生成多種晶體，由于其分子可能排成幾種空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；玻璃為非晶體，而石英為晶體，全部的金屬都為多晶體，故C、D正確。2．以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．晶體具有自然?規(guī)那么的幾何外形，是由于物質(zhì)微粒是規(guī)那么排列的B．有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu)C．凡各向同性的物質(zhì)肯定是非晶體D．晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)打算的解析：選C晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)打算的，A、B、D正確；各向同性的物質(zhì)不肯定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，C錯(cuò)誤。3．[多項(xiàng)選擇]有關(guān)晶體的排列結(jié)構(gòu)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．同種元素原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì)B．同種元素原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì)C．同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律D．同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律解析：選BD同種元素原子在不同狀況下可能按不同的方式排列，并導(dǎo)致物理性質(zhì)有明顯的差異，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。4．以下表達(dá)中，不能利用晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋的是()A．晶體有規(guī)那么的幾何外形，非晶體沒有規(guī)那么的幾何外形B．晶體有肯定的熔點(diǎn)，非晶體沒有熔點(diǎn)C．晶體的導(dǎo)電性能比非晶體好D．單晶體的各向異性解析：選C由晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知A、B、D正確；晶體的導(dǎo)電性能不肯定比非晶體好。5．[多項(xiàng)選擇]以下表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．單晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點(diǎn)陣排列B．單晶體具有自然?規(guī)那么的幾何外形是由于它的微粒按肯定規(guī)那么排列C．非晶體有規(guī)那么的幾何外形和確定的熔點(diǎn)D．石墨的硬度比石差許多，是由于它的微粒沒有按空間點(diǎn)陣分布解析：選CD單晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)打算著單晶體的物理性質(zhì)，也正是由于它的微粒按肯定規(guī)律排列，使單晶體具有自然?規(guī)那么的幾何外形。石墨與石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)打算了它的質(zhì)地松軟，而石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)打算了其中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以石有很大的硬度。6．[多項(xiàng)選擇]以下關(guān)于晶體空間結(jié)構(gòu)的說法，正確的選項(xiàng)是()A．構(gòu)成晶體空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)微粒，只能是離子B．晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間相互作用很強(qiáng)，全部物質(zhì)微粒都被牢牢地束縛在空間結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)上不動(dòng)C．所謂空間點(diǎn)陣與空間結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)，都是抽象的概念；結(jié)點(diǎn)是指組成晶體的物質(zhì)微粒做永不停息的微小振動(dòng)的平衡位置；物質(zhì)微粒在結(jié)點(diǎn)四周的微小振動(dòng)，就是熱運(yùn)動(dòng)D．相同的物質(zhì)微粒，可以構(gòu)成不同的空間結(jié)構(gòu)；也就是同一種物質(zhì)能夠生成不同的晶體，從而能夠具有不同的物理性質(zhì)解析：選CD組成晶體的物質(zhì)微?？梢允欠肿印⒃踊螂x子，這些物質(zhì)微粒也就是分子動(dòng)理論所說的分子。明顯，組成晶體的物質(zhì)微粒處在永不停息的無規(guī)那么的熱運(yùn)動(dòng)之中，物質(zhì)微粒之間還存在相互作用，晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點(diǎn)陣，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間的相互作用很強(qiáng)，物質(zhì)微粒的熱運(yùn)動(dòng)缺乏以克服這種相互作用而彼此遠(yuǎn)離，綜上所述，選項(xiàng)C、D正確。7．晶體在熔化過程中所汲取的熱量，主要用于()A．破壞晶體的空間結(jié)構(gòu)，增加分子動(dòng)能B．破壞晶體的空間結(jié)構(gòu)，增加分子勢能C．破壞晶體的空間結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，同時(shí)增加分子動(dòng)能D．破壞晶體的空間結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢能和分子動(dòng)能解析：選B晶體有確定的熔點(diǎn)，熔化過程汲取的熱量用于破壞晶體的空間結(jié)構(gòu)，因溫度不變，所以分子平均動(dòng)能不變，汲取的熱量用于增加分子勢能，內(nèi)能增加，所以選項(xiàng)B正確。8．[多項(xiàng)選擇]以下關(guān)于白磷與紅磷的說法中，正確的選項(xiàng)是()A．它們是由不同的物質(zhì)微粒組成的B．它們有不同的晶體結(jié)構(gòu)C．它們具有相同的物理性質(zhì)D．白磷的燃點(diǎn)低、紅磷的燃點(diǎn)高解析：選BD白磷和紅磷是由磷元素構(gòu)成，故A錯(cuò)；白磷和紅磷的微粒排列規(guī)律不同，構(gòu)成了不同的晶體，在物理性質(zhì)上有較大差異，如白磷的燃點(diǎn)比紅磷的燃點(diǎn)低，故B、D對，C錯(cuò)。9．關(guān)于石墨和石的區(qū)分，下面說法正確的選項(xiàng)是()A．石墨和石是由同種物質(zhì)微粒組成、空間結(jié)構(gòu)相同的晶體B．石晶體結(jié)構(gòu)緊密，所以質(zhì)地堅(jiān)硬，石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地松軟C．石墨與石是由不同的物質(zhì)微粒組成的不同晶體D．石墨導(dǎo)電而石不導(dǎo)電是由于組成它們的化學(xué)元素不同解析：選B石墨和石都是由碳原子組成的，但碳原子在空間按不同的規(guī)那么分布。故正確答案為B。10．現(xiàn)代建筑消失一種新設(shè)計(jì)：在墻面裝飾材料中勻稱混入小顆粒狀的小球，球內(nèi)充入一種非晶體材料，當(dāng)溫度上升時(shí)，球內(nèi)材料熔化吸熱，當(dāng)溫度降低時(shí)，球內(nèi)材料凝固放熱，使建筑內(nèi)溫度根本保持不變。以下四個(gè)圖像中，表示球內(nèi)材料的熔化圖像的是()解析：選C由于該球內(nèi)充入的是一種非晶體材料，依據(jù)非晶體熔化過程中吸熱、溫度不斷上升但沒有肯定的熔點(diǎn)的特點(diǎn)，可以推斷應(yīng)當(dāng)選C；而A是晶體熔化的圖像；B、D分別是晶體和非晶體的凝固圖像。11．如圖是萘晶體的熔化曲線，由圖可知，萘的熔點(diǎn)是________，熔化時(shí)間為________。假設(shè)萘的質(zhì)量為m，固態(tài)時(shí)比熱容為c1，液態(tài)時(shí)比熱容為c2，熔化熱為λ，試計(jì)算在0～t1、t1～t2和t2～t3這三個(gè)時(shí)間間隔中汲取的熱量。答案：T2t2－t10～t