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1、第九章 固体、液体和物态变化,12 固体 液体,一、晶体和非晶体 1.固体可分为晶体和非晶体两类,其中石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花等是晶体,而玻璃、松香、蜂蜡、沥青、橡胶等是非晶体。 2.晶体 (1)晶体又分为多晶体和单晶体。 (2)晶体有确定的熔点。 (3)单晶体具有规则的几何形状。 3.各向异性与各向同性:有些单晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些单晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为 各向异性。非晶体与多晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫做各向同性。,二、晶体的微观结构 1.为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同呢? 答案:因为它们具有不同的微观结构

2、。 2.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。 3.有的物质在不同条件下可以形成不同的晶体,那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,例如石墨和金刚石。 4.同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,这说明物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。,三、液体的微观结构及表面张力 1.液体的微观结构特点。 (1)分子距离:液体不易被压缩,这说明液体分子间的距离很小。 (2)分子力:液体分子间的相互作用力很大。 (3)分子的热运动:液体分子热运动与固体分子相似,但每个分子没有固定的位置,可在液体中移动,因此表

3、现出流动性。 2.液体的表面层,表面层内分子间的相互作用特点:液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层。 表面层内分子间的距离大于r0,因此分子间的相互作用表现为 相互吸引。,3.液体的表面张力:如果在液体表面任意画一条线,线两侧的液体之间的作用力是引力,它的作用是使液体表面绷紧,所以叫做液体的表面张力。 4.试简述形成表面张力的原因。 答案:液体表面具有收缩的趋势,这是因为在液体内部分子引力和斥力可以认为相等,而在表面层里分子间距较大,分子间的相互作用力表现为引力的缘故。,四、浸润和不浸润及毛细现象 1.附着层:当液体和固体接触时,接触的位置形成的一个液体薄层,叫做附着层。 2.浸润和不

4、浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫做浸润;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面,这种现象叫做不浸润。 3.浸润和不浸润产生的原因各是什么? 答案:浸润和不浸润是分子力作用的表现。当附着层的液体分子比液体内部分子稀疏,附着层内分子间的作用表现为引力,附着层有收缩的趋势,这样的液体和固体之间表现为不浸润;如果附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离,附着层内分子之间的作用表现为斥力,附着层有扩展的趋势,这样的液体与固体之间表现为浸润。,4.毛细现象,毛细现象的特点:浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象。毛细现象的特

5、点是:管的内径越细,管内外液面的高度差越大。,五、液晶 1.概念。 有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫液晶。 2.出现液晶态的条件。 有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态;另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定的浓度范围之内具有液晶态。 3.微观结构。 位置无序使它像液体,而排列有序使它像晶体,所以液晶是有晶体结构的液体。 4.用途。 当前液晶最主要的应用方向是在显示器方面的应用。,自我检测 1.判断正误,对的画“”,错的画“”。,(1)铁块没有规则的几何形状,所以是非晶体。 ( ) 解析:常见的金属材料是多晶体。 答案:

6、(2)晶体具有确定的熔点。 ( ) 解析:无论单晶体还是多晶体都有确定的熔点,而非晶体无确定的熔点。 答案: (3)具有各向同性的固体一定是非晶体。 ( ) 解析:非晶体在物理性质上一定表现出各向同性,但多晶体在物理性质上也表现出各向同性。 答案:,(4)若某种液体浸润,那么它对所有固体都浸润。 ( ) 解析:同一种液体,对有些固体浸润,对有些固体不浸润,同一种固体,可以被某些液体浸润,也可以不被另一些液体浸润。 答案:,2.探究讨论。 (1)观察图示,都是由碳原子组成的石墨和金刚石,物理性质却有很大差别,为什么石墨很软,金刚石却很坚硬?答案:金刚石和石墨中的碳原子排列规则不同。,(2)雨伞的

7、伞面上有很多细小的孔,为什么下雨时,雨水不会从孔里漏下来? 答案:因为雨水将纱线浸湿后,在纱线孔隙中形成水膜,水膜的表面张力使雨水不会漏下来。 (3)液晶电视已经走进寻常百姓家,液晶显示器是如何显示各种颜色的呢? 答案:在液晶中掺入少量多色性染料,当液晶中电场强度不同时,它对不同颜色的光吸收强度不一样,从而显示出各种颜色。,(4)在教材第38页图9.2-3的现象中,刺破棉线一侧的薄膜后棉线立即被拉紧,说明了什么问题? 答案:说明液面是一个绷紧的膜,棉线两侧的膜间相互作用力为引力,刺破一侧的薄膜后,该侧引力消失,另一侧引力使膜收缩而使棉线张紧。 (5)浸润、不浸润现象与毛细现象有何异同? 答案:

8、浸润、不浸润是因液体的附着层内分子的引力或斥力所致,而毛细现象的发生是附着层的引力或斥力与表面张力共同作用的效果。,探究一,探究二,探究三,晶体和非晶体 问题探究 1.如图所示,冬天到了,各种不同的雪花争奇斗艳,精彩纷呈,雪花是不是晶体?晶体的特点是什么?如果温度高,雪花很快就会化成水,水是不是晶体,为什么?要点提示雪花规则的几何外形是天然形成的,是晶体,具有天然的几何外形是晶体的特征之一。当雪化成水后,具有流动性,其几何形状不再固定,不是晶体。,探究一,探究二,探究三,2.某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗? 要点提示一定是单晶体。这是因为只有单晶体才具有各向异性。 3

9、.某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质一定是晶体吗? 要点提示一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体)都具有确定的熔点,而非晶体没有。,探究一,探究二,探究三,知识归纳 1.晶体与非晶体的区别,探究一,探究二,探究三,2.晶体的微观结构与物理性质 (1)晶体结构。 组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列,呈现空间上的周期性。 晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力,结构不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力约束在一定的位置上。 微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动。当外界干扰强烈或温度变化时,结构也发生变化,周期性被破坏,晶体也可以转化为非晶体。 (2)物

10、理性质。 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。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例题1】 (多选)下列说法正确的是( ) A.显示各向异性的物体必定是晶体 B.不显示各向异性的物体必定是非晶体 C.具有确定熔点的物体必定是晶体 D.不具有确定熔点的物体必定是非晶体 【思考问题】 (1)晶体分哪几类? 提示晶体分为单晶体和多晶体。 (2)晶体和非晶体熔化过程有何不同? 提示晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点。 (3)单晶体、多晶体和非晶体怎么区分? 提示单晶体的物理性

11、质为各向异性,多晶体和非晶体的物理性质为各向同性,但多晶体有确定的熔点。,探究一,探究二,探究三,解析:单晶体具有各向异性,故只要具有各向异性的固体必定是晶体,故A正确;非晶体和多晶体均显示各向同性,故不显示各向异性的物体不一定是非晶体,还可能是多晶体,故B错误;晶体均具有确定的熔点,非晶体不具有确定的熔点,所以具有确定熔点的物体必是晶体,不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体,故C、D正确。 答案:ACD,探究一,探究二,探究三,变式训练1(1)如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体,图乙是日常生活中常见的几种非晶体,请在图片基础上思考以下问题:,晶体与非晶体在外观上有什么不同? 没有规则几何外

12、形的固体一定是非晶体吗?,探究一,探究二,探究三,(2)在云母片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触云母片和玻璃片的另一面,石蜡熔化,如图丙所示,你看到的现象及得出的结论是什么?,答案:(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。 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。 (2)玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形,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呈椭圆形,说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。,探究一,探究二,探究三,液体的微观结构与表面张力 问题探究 如图,早晨的草叶上的露珠晶莹剔透,水黾在水上能

13、够静止不动,这两个看上去毫无关联的事情有什么本质上的联系?仔细观察,露珠的形状并不是标准的球形,而是稍微呈扁形,原因是什么?要点提示早晨草叶上露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不动,都是由于液体的表面张力的作用。露珠的形状呈扁平状,是因为自身的重力的原因。,探究一,探究二,探究三,知识归纳 1.液体的微观结构 液体中的分子跟固体一样是聚集在一起的,液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动,但液体分子只在很小的区域内有规则地排列,这种区域是暂时形成的,边界和大小随时改变,有时瓦解,有时又重新形成。液体由大量这种暂时形成的小区域构成,这种小区域杂乱无章地分布着。,探究一,探究二,探究三,

14、2.液体的宏观特性 (1)各向同性:液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成,所以液体表现出各向同性。 (2)一定体积:液体分子的排列更接近于固体,液体中的分子聚集在一起,分子间距接近于r0,相互间的束缚作用强,主要表现为在平衡位置附近做微小振动,所以液体具有一定的体积。 (3)流动性:液体分子能在平衡位置附近做微小的振动,但没有长期固定的平衡位置,液体分子可以在液体中移动,这是液体具有流动性的原因。 (4)扩散特点:液体中扩散现象是由液体分子运动产生的,分子在液体里的移动比在固体中容易得多,所以液体的扩散要比固体的扩散快。,探究一,探究二,探究三,3.液体的表面张力及其作用 (1)表面张

15、力的形成原因。 表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大,分子间的相互作用表现为引力。(2)表面张力的方向。 表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。如图所示。,探究一,探究二,探究三,(3)表面张力的大小。 表面张力的大小除了跟边界线长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。 (4)表面张力的作用。 表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。 例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形。(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形),探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例题2

16、】 关于液体,下列说法正确的是( ) A.液体的性质介于气体和固体之间,更接近气体 B.小液滴呈球状,说明液体有一定形状和体积 C.液面为凸形时表面张力使表面收缩,液面为凹形时表面张力使表面伸张 D.液体的扩散比固体的扩散快 【思考问题】 (1)液体的宏观特性有哪些? 提示具有一定的体积,无一定的形状,还有流动性。 (2)表面张力的作用是什么? 提示表面张力使液体表面具有收缩的趋势。,探究一,探究二,探究三,解析:液体性质介于气体和固体之间,更接近于固体,具有不易被压缩、有一定体积、没有一定形状、扩散比固体快等特点,选项A、B错误,D正确;无论液面为凸形还是凹形,表面张力总是使表面收缩,选项C

17、错误。 答案:D求解此题应把握以下三点:(1)理解液体微观结构,牢记液体的宏观特性。(2)理解表面张力的成因。(3)理解表面张力的作用。,探究一,探究二,探究三,变式训练2(多选)下列说法中正确的是( ) A.水黾可以站在水面上是由于液体表面张力的缘故 B.悬浮在水中的花粉颗粒运动不是因为外界因素的影响,而是由于花粉自身的运动 C.物体的内能是所有分子动能与分子势能的总和,物体内能可以为零 D.天然水晶是晶体,但水晶熔化后再凝固就是非晶体,探究一,探究二,探究三,解析:作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力,水黾可以站在水面上是由于液体表面张力的缘故,故A正确;悬浮在水中的花粉

18、颗粒运动是布朗运动,是液体分子碰撞的不平衡性造成的,故B错误;物体的内能是所有分子动能与分子势能的总和,分子热运动平均动能不可能为零,故C错误;某些物质有时表现为晶体,有时表现为非晶体,如天然水晶是晶体,但水晶熔化后再凝固就是非晶体,故D正确。 答案:AD,探究一,探究二,探究三,浸润、不浸润和毛细现象 问题探究 如图所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径怎样变化,为什么直径有这样的变化?有什么好处?如果除草时把部分树根铲断,对水分的吸收产生什么影响?要点提示越往下根的直径越小,越容易发生浸润现象,除草时部分树根被铲断,将会使吸收地下水分受阻。,探究一,探究二,探究三,知识归

19、纳 1.对浸润和不浸润的理解 (1)附着层内分子受力情况: 液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。 (2)浸润的成因: 当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩展的趋势,这时表现为液体浸润固体。 (3)不浸润的成因: 当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。,探究一,探究二,探究三,2.对毛细现象的理解 (1)两种表现:浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。 (2)产生原因

20、: 毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。 如图所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到一向上的作用力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到一向下的力,因而管内液面比管外低。,探究一,探究二,探究三,典例剖析 【例题3】 (多选)把极细的玻璃管插入水中与水银中,如图所示,正确表示毛细现象的是( ),探究一,探究二,探究三,【思考问题】 (1)毛细现象与哪些因素有关? 提示毛细现象的产生与表面张力和浸润、不浸润现象有关。 (2)细管中液面为凹面时,表面张力的合力方向向哪? 提示液面为凹面时,除“凹底”外四周各处的表

21、面张力方向均为斜向上方,因此,这些力的合力方向竖直向上。 解析:因为水能浸润玻璃,无论管内外均为浸润,所以选项A正确,B错误;水银不浸润玻璃,选项C正确;选项D中外面浸润,里面不浸润,所以是不可能的。 答案:AC毛细现象中,若液体与管浸润,则管壁给液体向上的拉力,使靠近管壁处的液体上升,液面下凹;若液体不浸润管,则管壁给液体向下的拉力,使靠近管壁处的液体下降,液面上凸。,探究一,探究二,探究三,变式训练3(多选)若液体对某种固体是浸润的,当液体装在由这种固体物质做成的细管中时,则( ) A.附着层分子密度大于液体内分子的密度 B.附着层分子的作用力表现为引力 C.管中的液体表面一定是下凹 D.

22、液体跟固体接触的面积有扩大的趋势 E.液体跟固体接触的面积有收缩的趋势 解析:这是浸润现象,这时固体分子与液体分子间的引力相当强,造成附着层内分子的分布比液体内部密,这样就会使附着层内分子间出现相互排斥力,使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势。 答案:ACD,1,2,3,4,5,1. 关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( ) A.有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体在物理性质上一定是各向异性的 C.非晶体不可能转化为晶体 D.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点 解析:因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项A错误;多晶体在物理性质上是各向同性的,选项B错误;实验证明非晶体在适当的条

23、件下可以转化为晶体,选项C错误;晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点,选项D正确。 答案:D,1,2,3,4,5,2.(多选)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体,这些晶体不仅美丽,而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态:高贵如钻石,平凡如雪花,都是由无数原子有序地组成。关于晶体与非晶体,正确的说法是( ) A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是绝对的,是不可以相互转化的 B.多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状 C.单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同,但沿不同方向的光学性质一定相同 D.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,是因为组成它

24、们的微粒能够按照不同规则在空间分布,1,2,3,4,5,解析:固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体不是绝对的,是可以相互转化的,例如天然石英是晶体,熔融过的石英却是非晶体,所以选项A错误;多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体没有确定的几何形状,选项B正确;单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同,沿不同方向的光学性质也可能不相同,选项C错误;有的物质在不同条件下能够生成不同晶体,是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,选项D正确。 答案:BD,1,2,3,4,5,3. 下列关于液体表面张力的理解,正确的是( ) A.表面张力是由于液体表面发生形变引起的 B.表面张力

25、是由于液体表面层内分子间引力大于斥力所引起的 C.表面张力是由于液体表面层内分子单纯具有一种引力所引起的 D.表面张力就其本质来说也是万有引力 解析:液体表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大些,那么分子间的引力大于分子斥力,分子间的相互作用表现为引力,即表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的,故A、C、D错误,B正确。 答案:B,1,2,3,4,5,4.(多选)如图所示,对于液体在器壁附近发生弯曲的现象,下列说法正确的是( ) A.表面层内分子的分布比液体内部疏 B.表面层内分子的分布比液体内部密 C.附着层内分子的分布比液体内部密 D.附着层内分子的分布比液体内部疏 解析

26、:附着层液体分子比液体内部分子密集,附着层内液体分子间距离小于r0,附着层内分子间作用表现为斥力,附着层有扩散趋势,C正确;附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层内液体分子间距离大于r0,附着层内分子间作用表现为引力,附着层有收缩的趋势,D正确;表面层内分子比液体内部疏,表现为引力,A正确,B错误。 答案:ACD,1,2,3,4,5,5.如图所示,在培养皿内注入清水,让两根细木杆相互平行地浮在水面上,再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精,细木杆会“自动”散开。请你解释这一现象。解析:漂浮在水面上的细木杆,原来两边受到大小相等、方向相反的表面张力作用而处于平衡状态。滴入酒精后,细木杆之间液体的表面张力减小,使得内侧的表面张力比外侧的小,细木杆就散开了。 答案:见解析,