文档内容
2.4 固体
目录
【学习目标】.....................................................................................................................................................................................1
【思维导图】.....................................................................................................................................................................................2
【知识梳理】.....................................................................................................................................................................................2
知识点1：晶体和非晶体......................................................................................................................................................2
知识点2：晶体的微观结构.................................................................................................................................................6
【方法技巧】.....................................................................................................................................................................................9
方法技巧1 晶体与非晶体的的判断.................................................................................................................................9
方法技巧2 晶体与非晶体性质与转化.............................................................................................................................9
【巩固训练】...................................................................................................................................................................................10
【学习目标】
学习目标：
1. 知道什么是晶体、非晶体、单晶体和多晶体。知道各向异性现象和各向同性现象，明确单晶体和多
晶体的区别。
2. 了解晶体的微观结构，知道晶体和非晶体形状和物理性质不同的原因。
3. 学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。
学习重点：
1. 知道晶体和非晶体的特点及其区分方法，明确单晶体和多晶体的区别。
学习难点：
1. 了解晶体的微观结构，知道晶体和非晶体形状和物理性质不同的原因。【思维导图】
【知识梳理】
知识点 1：晶体和非晶体
1．固体的分类及性质
物理性质(导热性能、机械强
固体 天然外形 有无确定熔点
度、导电性能)
具有规则的几何外形，如金刚石、
晶体 各向同性或各向异性 有确定熔点
云母、明矾、雪花、食盐、味精等
不具有规则的几何外形，如玻璃、
非晶体 各向同性 无确定的熔化温度
松香、沥青、橡胶等
2．晶体和非晶体的比较
(1)单晶体有天然规则的几何形状，非晶体没有天然规则的几何形状。
(2)晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度；某些单晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向同性。
3．多晶体
一些固体由许多小的晶粒(单晶体)组成，这些小的单晶体的取向杂乱无章，把它称为多晶体，它没有
确定的几何形状，也不显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征。
【归纳总结】
单晶体、多晶体及非晶体的异同比较
分类 宏观表现 物理性质
晶体 单晶体 有天然规则的几何 各向异性 有确定的熔点
形状
多晶体 没有天然规则的几 各向同性
何形状
非晶体 没有天然规则的几 各向同性 没有确定的熔化温
何形状 度
【典例1】（单选）关于晶体，下列说法正确的是( )
A. 晶体熔化过程中，分子平均动能不变
B. 大颗粒的盐是单晶体，磨成了细盐后是多晶体
C. 所有晶体都有固定的熔点，其光学性质具有各向同性
D. 因为石英是晶体，所以用石英制成的玻璃也一定是晶体
【答案】A
【解析】A.晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，选项A正确；
B.大颗粒的盐是单晶体，磨成了细盐后还是单晶体，选项B错误；
C.所有晶体都有固定的熔点，单晶体的物理性质各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性，选项C错
误；
D.石英是晶体，用石英制成的玻璃是非晶体，选项D错误。
故选A。
【典例2】（单选）在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如
图甲、乙、丙所示，而甲、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丁所示，以下
说法正确的是( )A. 甲、乙为非晶体，丙是晶体 B. 甲、乙为晶体，丙是非晶体
C. 甲、丙为非晶体，乙是晶体D. 甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
【答案】D
【解析】甲、乙图中蜡熔化在固体薄片表面的范围是圆形，甲、乙可能是多晶体或非晶体，但甲有固定
熔点，而乙没有固定熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体；丙图中蜡熔化在固体薄片表面的范围是椭圆
形，且有固定熔点，所以丙一定是单晶体。故ABC错误，D正确。
故选D。
【变式1】（单选）我国人工培育钻石技术领先全球，培育钻石与天然钻石都由碳原子组成，其微观结
构与天然钻石相同，示意图如图所示.则( )
A. 培育钻石被敲碎后变成非晶体
B. 培育钻石的物理性质与天然钻石相同
C. 培育钻石中的碳原子是静止不动的
D. 同质量的培育钻石与天然钻石中碳原子数目不同
【答案】B
【解析】 𝐴、钻石(无论天然还是培育)均为晶体，晶体被敲碎后仍为晶体碎片，不会变为非晶体，故A
错误；
𝐵、物理性质(如硬度、密度、折射率)由微观结构决定。培育钻石与天然钻石微观结构相同，因此两者
的物理性质相同，故B正确；
𝐶、固体中的原子在平衡位置附近不断振动(热运动)，不可能静止不动，故C错误；
𝐷、培育钻石与天然钻石均由纯碳(𝐶)构成，摩尔质量相同，同质量下物质的量相同，碳原子数目必然
相同，故D错误。【变式2】（单选）2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈⋅盖姆和康斯坦丁⋅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0.34𝑛𝑚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，下列说法中正确的是( )
A. 石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B. 石墨是单晶体，石墨烯是多晶体
C. 石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性
D. 他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
【答案】D
【解析】解：𝐴𝐵𝐶、晶体和非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，具有规则结构，非晶体没有，
石墨、石墨烯都是晶体，且都是碳元素的单质，所以它们都为单晶体，物理性质都表现为各向异性，故
ABC错误；
D、由于石墨、石墨烯都是碳元素的单质，互为同素异形体，所以他们是通过物理变化的方法获得石墨
烯的，故D正确。
故选：𝐷。
【变式3】（多选）固体甲和固体乙在一定压强下的熔化曲线如图所示，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【答案】ABD
【解析】A.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，A正确；
B.固体甲若是多晶体，则没有确定的几何外形，固体乙是非晶体，一定没有确定的几何外形，B正确；
C.在热传导方面固体甲若是多晶体，表现出各向同性，固体乙一定表现出各向同性，C错误；
D.固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，但是固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，D正确。
知识点 2：晶体的微观结构
1．规则性
在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。
2．变化或转化
在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚
石。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
【归纳总结】
(1) 在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。
(2).有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空
间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。
(3).同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。有些非晶体在一定条件下也可以转化
为晶体。
【典例1】（单选）食盐是生活中不可缺少的调味品，如图是食盐中氯离子和钠离子的分布示意图.则( )
A. 氯离子和钠离子是静止不动的 B. 离子的空间点阵分布特点说明食盐是晶体
C. 盐粒受潮粘在一起形成的盐块是非晶体 D. 食盐加热熔化过程中分子平均动能增加【答案】B
【解析】解：𝐴.氯化钠由氯离子和钠离子构成，总是在永不停息地做无规则运动，故A错误；
B.食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，食盐属于典型的晶体，故B正确；
C.粘在一起的盐块是多晶体，不是非晶体，故C错误；
D.食盐是晶体，加热熔化过程中温度保持不变，而温度是分子平均动能的标志，食盐在熔化过程中分子
的平均动能保持不变，故D错误。
【典例2】（单选）同一种原子可以形成不同空间结构的晶体，比如在常压下𝛼铁具有体心立方结构(图
甲)，而𝛾铁则具有面心立方结构(图乙)，这称为铁的同素异形体。关于铁的两种同素异形体，下列说法
正确的是( )
A. 由甲图可知，由𝛼铁组成的物体一定具有各向异性
B. 由乙图可知，由𝛾铁组成的物体没有固定的熔点
C. 由甲、乙两图可知，纯铁由𝛼铁转化为𝛾铁时体积会缩小
D. 由甲、乙两图可知，由𝛼铁和𝛾铁组成的物体硬度相同
【答案】C
【解析】A.由甲图可知，由𝛼铁组成的物体为多晶体，一定具有各向同性，故A错误;
B.由乙图可知，由𝛾铁组成的物体为多晶体，有固定的熔点，故 B错误;
C.由甲、乙两图可知，纯铁由𝛼铁转化为𝛾铁时铁原子之间的距离减小，体积会缩小，故C正确;
D.由甲、乙两图可知，由𝛼铁和𝛾铁的空间结构不同，组成的物体硬度不相同，故D错误。
故选C。
【变式1】（单选）如图所示为某氮化镓(𝐺𝑎𝑁)单晶体的空间结构，该单晶体在某一晶面方向的热导率
显著高于其他方向，由此可推断该单晶体( )A. 内部原子排列无周期性 B. 有导热的各向同性
C. 几何外形无规则 D. 有固定的熔点
【答案】D
【解析】解：𝐴.由图可知，内部原子排列具有周期性，故A错误；
B.该单晶体在某一晶面方向的热导率显著高于其他方向，说明有导热的各向异性，故B错误；
C.单晶体都有规则的几何外形，故C错误；
D.单晶体有固定的熔点，故D正确。
故选：𝐷。
【变式2】（单选）中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境
的纤维素基纳米纸材料.如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并
加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母( )
A. 没有规则的外形 B. 有固定的熔点
C. 各原子都保持静止不动D. 是多晶体
【答案】B
【解析】𝐴𝐵.由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定
的几何外形，具有固定的熔点，故A错误，B正确;
C.组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，图中所画的点是他们振动的平
衡位置，故C错误;
D.由于该云母片在融化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云母为单晶体，故D错误。
【变式3】(单选)如图表示某晶体的物态变化过程，其中甲、乙、丙分别表示三种物态。下列分析正确
的是( )A. 甲为气态 B. 甲→乙的过程需要放热
C. 乙→丙的过程与露珠形成过程相同 D. 𝐵𝐶段对应的温度为该晶体的熔点
【答案】D
【解析】A.由题图知，甲中分子相距最近，分子排列规则，分子间的作用力最大，既不易被压缩，也不
容易被拉伸，所以是固态分子的排列方式；乙中分子相距较近，分子排列杂乱，分子间的作用力较弱，
是液态分子的排列方式；丙中分子相距最远，分子无固定排列，分子间的作用力最弱，是气态分子的排
列方式。由以上分析知，甲为固态，故A错误；
B.甲→乙是固态变为液态的熔化过程，需要吸收热量，故B错误；
C.乙→丙是液态变成气态的汽化过程，露珠是水蒸气遇冷形成小水滴的液化过程，故C错误；
D.𝐵𝐶段表示物体吸热或放热的温度保持不变，状态发生改变的晶体熔化(或凝固)过程，此时的温度叫
晶体的熔点(或凝固点)，故D正确。
故选D。
【方法技巧】
方法技巧 1 晶体与非晶体的的判断
1．区分晶体与非晶体的方法：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
化温度。仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体。
2．区分单晶体与多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而
多晶体表现出各向同性。
方法技巧 2 晶体与非晶体性质与转化
1.晶体具有各向异性，并不是只有导热性能上的各向异性，也不是每种晶体在各种物理性质上都会表现
出各向异性。例如，云母片在导热性能上表现出各向异性，方铅矿在导电性能上表现出各向异性，方解石在光的折射上表现出各向异性，铜晶体在弹性上表现出各向异性等等。
2.晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化。如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有
序化，变为多晶体；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属——金属玻璃。
【巩固训练】
一、单选题。
1.下列说法正确的是( )
A. 用相同的加热装置给𝐴𝐵两种液体加热相同的时间，𝐴液体温度变化的更小，说明𝐴液体的吸热能力比
𝐵液体弱
B. 晶体在融化过程中，平均分子动能不变
C. 液体变成固体后，分子间距离变小，此时分子间只存在引力
D. 胡椒粒在沸腾的水里剧烈运动，是因为温度越高，分子热运动越剧烈
【答案】B
【解析】A.根据公式𝑄 = 𝑐𝑚𝛥𝑡，相同加热时间(即𝑄相同)时，虽然𝐴液体温度变化𝛥𝑡更小，因为不知道𝐴𝐵
两种液体的质量，所以无法判断谁的比热容大，也就无法判断吸热能力强弱，故A错误；
B.晶体融化时温度不变，温度是分子平均动能的标志，因此平均分子动能不变，融化时吸收的热量转化
为分子势能，故B正确；
C.无论固体还是液体，分子间同时存在引力和斥力，故C错误；
D.胡椒粒的运动是由于水对流形成的，不是布朗运动，故D错误。
故选B。
2.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. 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
C. 晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
D. 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
【答案】B
【解析】A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，故A错误；
B.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，例如石墨和金刚石，故
B正确；
C.多晶体不一定有规则的几何形状，故C错误；
D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能要增加，故D错误。故选B。
3.在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，
而甲、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丁所示，以下说法正确的是( )
A. 甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 B. 甲、乙为晶体，丙是非晶体
C. 甲、丙为非晶体，乙是晶体D. 甲、乙为非晶体，丙是晶体
【答案】A
【解析】甲、乙图中蜡熔化在固体薄片表面的范围是圆形，甲、乙可能是多晶体或非晶体，但甲有固定
熔点，而乙没有固定熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体；丙图中蜡熔化在固体薄片表面的范围是椭圆
形，且有固定熔点，所以丙一定是单晶体。故BCD错误，A正确。
故选A。
4.如图所示，烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面某点，熔化的蜂蜡呈椭圆形．则下列说法中
正确的是( )
A. 针尖接触的是云母片背面的𝑃点
B. 云母片沿𝑂𝑃、𝑂𝑄两个方向的导热性能相同
C. 云母片内部沿𝑥、𝑦方向单位长度内的分子数相同
D. 云母片内部沿某一方向单位长度内的分子数不同
【答案】B
【解析】用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，是由于云母片具有各
向异性的原因，说明云母片是晶体，
A.针尖接触的是云母片背面的𝑂点，故A错误；
B.云母片沿𝑂𝑃、𝑂𝑄两个方向的导热性能相同，故B正确；
C.云母片内部沿𝑥、𝑦方向单位长度内的分子数不同，故C错误；
D.云母片内部沿某一方向单位长度内的分子数可能相同，故D错误；故选B。
5.我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片.与铋块相比，铋片的导电
性能和机械强度显著增强.则( )
A. 铋块熔化过程中温度不断升高 B. 液态铋表面分子间作用力表现为引力
C. 铋片中的分子呈无规则排列D. 铋片中的分子在做布朗运动
【答案】B
【解析】金属铋块是晶体，融化过程中温度不变，故A错误；
液态铋表面分子间距离大于分子间平衡距离𝑟 ，表现为引力，故B正确；
0
铋片是金属晶体，分子呈规则排列，故 C错误；
铋片中的分子在做热运动，不是布朗运动，故 D错误。
所以选B 。
6.关于晶体和非晶体的理解，下列说法正确的是( )
A. 晶体和非晶体不能相互转化
B. 食盐在熔化的过程中，分子的平均动能保持不变
C. 晶体的物理性质表现为各向异性
D. 液晶的光学性质表现为各向同性
【答案】B
【解析】A.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化(如非晶玻璃经热处理可结晶)，故A错误；
B.食盐熔化时温度不变，温度决定分子的平均动能，故平均动能保持不变，故B正确；
C.单晶体物理性质各向异性，多晶体各向同性，故C错误；
D.液晶的光学性质具有各向异性(如对偏振光的调制作用)，故D错误。
故选B。
7.如图所示，甲、乙、丙三种固体薄片在熔化过程中温度𝑇随加热时间𝑡变化的关系图像。图像所示为晶
体的是( )
A. 甲乙 B. 甲丙 C. 乙丙 D. 甲乙丙【答案】B
【解析】晶体在熔化过程中需要吸收热量，但温度保持不变，由此可知图像中甲丙为晶体，乙为非晶
体，故B正确，ACD错误。
8.如图所示为食盐晶体结构中钠离子和氯离子的空间分布的示意图，图中相邻离子的中心用线连起来
了，组成了一个个大小相等的立方体。已知食盐的密度为𝜌，食盐的摩尔质量为𝑀，阿伏加德罗常数𝑁 ，
𝐴
食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离为( )
𝑀 𝑀 𝑀 𝑀
A. 2⋅3 B. 2⋅3 C. 2⋅3 D. 2⋅3
𝑁 𝜌 𝑁 𝜌 2𝑁 𝜌 2𝑁 𝜌
𝐴 𝐴 𝐴 𝐴
【答案】D
4𝑀
【解析】解：设晶胞边长为𝑎，在𝑁𝑎𝐶𝑙晶胞中含4个𝐶𝑙―和4个𝑁𝑎+，根据密度公式𝜌 = 𝑁𝐴 ，可得：𝑎 =
𝑎3
4𝑀
3 ，所以两个距离最近的钠离子中心间的距离等于晶胞面对角线的一半，所以两个距离最近的钠离
𝜌𝑁
𝐴
子中心间的距离为 23 4𝑀 = 23 𝑀 ，故ABC错误，D正确。
2 𝜌𝑁 𝐴 2𝑁 𝐴 𝜌
故选：𝐷。
9.食盐是我们生活中不可缺少的调味品，通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示。则下列说
法正确的是( )
A. 食盐所有的物理性质都具有各向异性
B. 食盐晶体是正六面体形
C. 食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体
D. 食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变【答案】B
【解析】食盐晶体是正六面体形，选项B正确;
食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，选项A错误;
食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，选项C错误;
食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能增加，选项 D错误。
10.在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面，
石蜡熔化区域的形状如图所示。则下列说法正确的是( )
A. 玻璃片沿各个方向的导热性能不相同
B. 云母片沿各个方向的导热性能相同
C. 可以根据物理性质各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
D. 物体表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间有规则地排列着
【答案】D
【解析】𝐴𝐵.玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同；云母片上石蜡
的熔化区域呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同，AB错误；
C.物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶体，故不能根据各向异性或各向同性来鉴
别晶体和非晶体，故C错误；
D.物体表现为各向异性，是由于组成该物质的微粒在空间的排列是规则的，具有空间上的周期性，D正
确。
故选D。
二、多选题。
11.金属玻璃是由传统的金属晶体经过急冷处理制得的一种非晶体合金，下列说法正确的是( )
A. 传统金属没有固定的熔点 B. 金属玻璃内部的原子排列是规则的
C. 金属玻璃的物理性质具有各向同性 D. 晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化
【答案】CD
【解析】A.传统金属是晶体，有固定的熔点，故A错误；B.金属玻璃是非晶体，非晶体内部的原子排列没有规律，杂乱无章的，故B错误；
C.金属玻璃是非晶体，非晶体具有各向同性，故C正确；
D.晶体和非晶体是相对的，在一定条件下可以相互转化，故D正确。
故选CD。
12.非晶体具有各向同性的特点是由于( )
A. 非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B. 非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C. 非晶体内部结构的无规则性
D. 非晶体内部结构的有规则性
【答案】BC
【解析】非晶体具有各向同性的特点是由于非晶体内部结构的无规则性使不同方向上物质微粒的排列
情况相同，故BC正确，AD错误。
故选BC。
