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文档介绍
高中物理 第七章 分子动理论教案 新人教版选修3-3(通用)
第七章 分子动理论 目录 l 物体是由大量分子组成的 1 考点一:用油膜法估测分子的大小 1 考点二:分子的大小 4 考点三:阿伏加德罗常数 5 l 分子热运动 9 考点一、扩散现象 9 考点二、布朗运动 11 考点三、热运动 14 l 分子间的作用力 16 考点一、分子间的作用力 17 考点二、分子动理论 22 l 温度和温标 25 考点一、状态参量与平衡态 25 考点二、热平衡与温度 26 考点三、温度计与温标 28 l 内能 33 考点一、分子动能 33 考点二、分子势能 36 考点三、内能 39 l 专题提升 42 第七章 分子动理论 l 物体是由大量分子组成的 [目标定位] 1.知道物体是由大量分子组成的及分子的大小.2. 能够用单分子油膜法估算出油酸分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数,会用这个常数进行相关的计算或估算. 考点一:用油膜法估测分子的大小 1.理想化:把很小的一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一块油酸薄膜,薄膜是由单层的油酸分子组成的. 2.模型化:在估测油酸分子大小的数量级时,可以把它简化为球形,认为油膜的厚度就是油酸分子的直径. 3.需要解决的两个问题:一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积;二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积. 4.油膜法测分子的大小 (1)实验原理 把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上,在水面上形成油酸薄膜,认为是单分子层,且把分子看成球形.油膜的厚度就是油酸分子的直径d,测出油膜面积S,则分子直径d=. 油膜法估测分子直径分三个过程: (1)获得一滴油酸酒精溶液,并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积V. (2)用数格子法(不足半个的舍去,多于半个的算一个,即“四舍五入”法)求出油膜面积S. (3)由公式d=计算结果.其中V和S的单位均采用国际单位制中的单位,即体积V的单位是m3,面积S的单位是m2. 例1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴,把1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图2所示,坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm,则: 图2 (1)油膜的面积是多少? (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少? (3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是多少? 答案 (1)2.32×10-2 m2 (2)1.2×10-11m3 (3)5.2×10-10 m 解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约58个,则油膜的面积S=58×(20×10-3)2 m2=2.32×10-2 m2. (2)每滴溶液中含纯油酸的体积V=× mL =1.2×10-5 mL=1.2×10-11 m3 (3)油酸分子的直径d== m ≈5.2×10-10 m. 题组一 用油膜法估测分子的大小 1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,以下给出的是可能的操作步骤,把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上________,并请补充实验步骤D的计算式. A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长1 cm的正方形为单位,计算出轮廓内正方形的个数n. B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定. C.用浅盘装入约2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上. D.用测量的物理量估算出油酸分子的直径d=______. E.用滴管将事先配好的体积浓度为0.05% 的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下滴入的溶液体积V0与滴数N. F.将玻璃板放在浅盘上,用笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上. 答案 ECBFAD 解析 根据实验步骤可知合理的顺序为ECBFAD. 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为×0.05%, S=n×10-4 m2 所以分子的直径d=×0.05%= 2.(多选)某同学在用油膜法估测分子的大小的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于( ) A.油酸未完全散开 B.油酸中含有大量的酒精 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴 答案 AC 解析 油酸分子直径d=.计算结果明显偏大,可能是V取大了或S取小了,油酸未完全散开,所测S偏小,d偏大,A正确;油酸中含有大量的酒精,不影响结果,B错;若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,使S变小,d变大,C正确;若求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴,使V变小,d变小,D不正确. 3.某种油剂的密度为8×102 kg/m3,取这种油剂0.8 g滴在水面上,最后形成油膜的最大面积约为( ) A.10-10 m2 B.104 m2 C.1010 cm2 D.104 cm2 答案 B 解析 由d=,得S=== m2=104 m2. 4.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小” 的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ=0.895×103 kg·m-3.若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是________m2.(取NA=6.02×1023 mol-1,球的体积V与直径D的关系为V=πD3,结果保留两位有效数字) 答案 10 解析 一个油酸分子的体积V=,又V=πD3,得分子直径D= 最大面积S=,解得S=10 m2. 考点二:分子的大小 1.分子的简化模型:为了研究问题方便,把具有复杂内部结构的分子看做球体或立方体. (1)球体模型 对固体和液体,分子间距比较小,可以认为分子是一个一个紧挨着的球. 设分子的体积为V,由V=π3,可得分子直径d=. (2)立方体模型 图3 由于气体分子间距比较大,是分子直径的10倍以上,此时常把分子占据的空间视为立方体,认为分子处于立方体的中心(如图3所示),从而计算出气体分子间的平均距离为a=. 2.分子的大小:用不同方法测量时结果有差异,但数量级是一致的.大多数分子大小的数量级是10-10_m. 3.观察方法:用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到,可以用扫描隧道显微镜观察到. 例2 下列说法中正确的是( ) A.物体是由大量分子组成的 B.无论是无机物质的分子,还是有机物质的大分子,其分子大小的数量级都是10-10 m C.本节中所说的“分子”,只包含化学中的分子,不包括原子和离子 D.分子的质量是很小的,其数量级为10-10 kg 答案 A 解析 物体是由大量分子组成的,故A正确.一些有机物质的大分子大小的数量级超过10-10 m,故B错误.本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分子,故C错误.分子质量的数量级一般为10-26 kg,故D错误. 题组二 分子大小的估算 1.(多选)关于分子,下列说法中正确的是( ) A.把分子看做球形是对分子的简化模型,实际上,分子的形状并不真的都是球形 B.所有分子的直径都相同 C.不同分子的直径一般不同,但数量级基本一致 D.测定分子大小的方法有很多种,油膜法只是其中一种方法 答案 ACD 解析 把分子看做球形是将实际问题的理想化,A正确;不同分子直径大小不同,但数量级除有机物的大分子外,一般都是10-10 m,B错误,C正确;油膜法只是常见的测量分子大小的一种方法,选项D正确. 2.纳米材料具有很多优越性,有着广阔的应用前景.边长为1 nm的立方体,可容纳液态氢分子(其直径约为10-10 m)的个数最接近于( ) A.102个 B.103个 C.106个 D.109个 答案 B 解析 1 nm=10-9 m,则边长为1 nm的立方体的体积V=(10-9)3 m3=10-27 m3.将液态氢分子看做边长为10-10 m的小立方体,则每个氢分子的体积V0=(10-10)3 m3=10 -30 m3,所以可容纳的液态氢分子的个数N==103(个). 3.已知在标准状况下,1 mol氢气的体积为22.4 L,氢气分子间距约为( ) A.10-9 m B.10-10 m C.10-11 m D.10-8 m 答案 A 解析 在标准状况下,1 mol氢气的体积为22.4 L,则每个氢气分子占据的体积V0== m3≈3.72×10-26 m3. 按立方体估算,占据体积的边长:L== m≈3.3×10-9 m.故选A. 考点三:阿伏加德罗常数 1.定义:1 mol的任何物质所含有的粒子数. 2.大小:在通常情况下取NA=6.02×1023 mol-1,在粗略计算中可以取NA=6.0×1023 mol-1. 3.应用 (1)NA的桥梁和纽带作用 阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界之间的一座桥梁.它把摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物体的质量m、物体的体积V、物体的密度ρ等宏观量,跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来,如图4所示. 图4 其中密度ρ==,但要切记对单个分子ρ=是没有物理意义的. (2)常用的重要关系式 ①分子的质量:m0=. ②分子的体积:V0==(适用于固体和液体).注意:对于气体分子只表示每个分子所占据的空间. ③质量为m的物体中所含有的分子数:n=. ④体积为V的物体中所含有的分子数:n=. 深度思考 Vmol=NAV0(V0为一个分子的体积,Vmol为摩尔体积),对于任何物质都成立吗? 答案 Vmol=NAV0仅适用于固体和液体,不适用于气体. (1)对于固体和液体,可认为分子紧密排列,分子间没有空隙,则Vmol=NAV0. (2)对于气体来说,分子间的距离远大于分子的直径.V0应为每个气体分子占有的空间体积而不是每个气体分子的实际体积. 对于涉及微观量和宏观量的计算时,一定注意用阿伏加德罗常数这个桥梁联系起来,即NA==,V、M分别为摩尔体积和摩尔质量,V0、m0分别为单个分子的体积(分子平均占有空间)和质量. 例3 阿伏加德罗常数是NA mol-1,铜的摩尔质量是μ kg/mol,铜的密度是ρ kg/m3,则下列说法不正确的是( ) A.1 m3铜中所含的原子数为 B.一个铜原子的质量是 C.一个铜原子所占的体积是 D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA 答案 D 解析 1 m3铜所含有的原子数为n=·NA=·NA=,A正确.一个铜原子的质量为m0=,B正确.一个铜原子所占的体积为V0==,C正确.1 kg 铜所含原子数目为n=·NA=,D错误. 例4 已知氧气分子的质量m=5.3×10-26 kg,标准状况下氧气的密度ρ=1.43 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,求: (1)氧气的摩尔质量; (2)标准状况下氧气分子间的平均距离; (3)标准状况下1 cm3的氧气中含有的氧分子数.(保留两位有效数字) 答案 (1)3.2×10-2 kg/mol (2)3.3×10-9 m (3)2.7×1019个 解析 (1)氧气的摩尔质量为M=NAm=6.02×1023×5.3×10-26 kg/mol≈3.2×10-2 kg/mol. (2)标准状况下氧气的摩尔体积V=,所以每个氧气分子所占空间V0==.而每个氧气分子占有的体积可以看成是棱长为a的立方体,即V0=a3,则a3=,a= = m≈3.3×10-9 m. (3)1 cm3氧气的质量为 m′=ρV′=1.43×1×10-6 kg=1.43×10-6 kg 则1 cm3氧气中含有的氧分子个数 N==个≈2.7×1019个. 题组三 阿伏加德罗常数的应用 1..从下列数据组可以算出阿伏加德罗常数的是( ) A.水的密度和水的摩尔质量 B.水的摩尔质量和水分子的体积 C.水分子的体积和水分子的质量 D.水分子的质量和水的摩尔质量 答案 D 解析 阿伏加德罗常数是指1 mol任何物质所含的粒子数,对固体和液体,阿伏加德罗常数NA=,或NA=.因此,正确的选项是D. 2.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( ) A.在同温同压时,相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同 B.2 g氢气所含原子数目为NA C.在常温常压下,11.2 L氮气所含的原子数目为NA D.17 g氨气所含电子数目为10NA 答案 D 解析 由于构成单质分子的原子数目不同,所以同温同压下,同体积单质气体所含原子数目不一定相同,A错;2 g氢气所含原子数目为2NA,B错;只有在标准状况下,11.2 L氮气所含的原子数目才为NA,而常温常压下,原子数目不能确定,C错;17 g氨气即1 mol氨气,其所含电子数目为(7+3)NA,即10NA,D正确. 3.2020年北京奥运会上,美丽的“水立方”游泳馆简直成了破世界纪录的摇篮,但“水立方”同时也是公认的耗水大户,因此,“水立方”专门设计了雨水回收系统,平均每年可以回收雨水10 500 m3,相当于100户居民一年的用水量,请你根据上述数据估算一户居民一天的平均用水量与下面哪个水分子数目最接近(设水分子的摩尔质量M=1.8×10-2 kg/mol)( ) A.3×1031个 B.3×1028个 C.9×1027个 D.9×1030个 答案 C 解析 每户居民一天所用水的体积V= m3≈0.29 m3,该体积所包含的水分子数目n=NA≈9.7×1027个,最接近C选项. 4.某种物质的摩尔质量为M(kg/mol),密度为ρ(kg/m3),若用NA表示阿伏加德罗常数,则: (1)每个分子的质量是________ kg; (2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是________; (3)1 mol的这种物质的体积是________ m3; (4)平均每个物质分子所占有的空间是________ m3. 答案 (1) (2) (3) (4) 解析 (1)每个物质分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值,即m0=. (2)1 m3的物质中含有的分子的物质的量为n==,故1 m3的物质中含有的分子数为n·NA=. (3)1 mol物质的体积,即摩尔体积Vmol=. (4)平均每个物质分子所占有的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值,即V0==. 5.在“用油膜法估测分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图1所示,图中每一小方格的边长为1 cm,试求: 图1 (1)油酸薄膜的面积是________cm2; (2)实验测出油酸分子的直径是________m;(结果保留两位有效数字) (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开? 答案 (1)114(113~115都对) (2)6.6×10-10 (3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜 解析 (1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,数一下共有114(113~115)个; 一个小方格的面积S0=L2=1 cm2, 所以面积S=114×1 cm2=114 cm2. (2)一滴纯油酸的体积 V=× mL=7.5×10-12 m3 油酸分子直径d== m≈6.6×10-10 m. (3)让油膜尽可能散开,是为了让油膜在水面上形成单分子油膜. 6.1 mol铜的质量为63.5 g,铜的密度为8.9×103 kg/m3,试估算一个铜原子的质量和体积.(已知NA=6×1023 mol-1) 答案 1.06×10-25 kg 1.19×10-29 m3 解析 铜的摩尔质量 M=63.5 g/mol=6.35×10-2 kg/mol, 1 mol铜有NA=6×1023个原子,一个原子的质量为: m0=≈1.06×10-25 kg 铜的摩尔体积为: Vmol== m3/mol≈7.13×10-6 m3/mol 所以,一个铜原子的体积: V0== m3≈1.19×10-29 m3. l 分子热运动 [目标定位] 1.知道扩散现象、布朗运动以及热运动的定义.2.理解布朗运动产生的原因和特点.3.知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素. 考点一、扩散现象 1.定义:不同物质能够彼此进入对方的现象.(说明分子间存在空隙) 2.产生原因:扩散现象不是外界作用引起的,而是分子无规则运动的直接结果,是分子无规则运动的宏观反映. 3.发生环境:物质处于固态、液态和气态时,都能发生扩散现象. 4.影响因素 (1)浓度差:总是从浓度大向浓度小处扩散,两边浓度相同时,保持动态平衡; (2)物态:气态扩散最显著,液态次之,固态最慢;(3)温度:在两种物质一定的前提下,温度越高,扩散现象越显著. 5.特点:(1)永不停息;(2)无规则性. 6.意义:证明了物质分子永不停息地做无规则运动. 7.应用举例:在高温条件下通过分子的扩散,在纯净半导体材料中掺入其他元素. 例1 (多选)如图1所示,一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上,中间用玻璃板隔开,当抽去玻璃板后所发生的现象(已知二氧化氮的密度比空气的密度大),下列说法正确的是( ) 图1 A.过一段时间可以发现上面瓶中的气体变成了淡红棕色 B.二氧化氮由于密度较大,不会跑到上面的瓶中,所以上面瓶不会出现淡红棕色 C.上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中,于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分,所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色,但在瓶底处不会出现淡红棕色 D.由于气体分子在运动着,所以上面的空气会运动到下面的瓶中,下面的二氧化氮也会自发地运动到上面的瓶中,所以最后上下两瓶气体的颜色变得均匀一致 答案 AD 解析 由于扩散现象,上面的空气分子与下面的二氧化氮分子会彼此进入对方,直到最后混合均匀,颜色变得一致,应选A、D. 题组一 扩散与分子热运动 1.(多选)关于扩散现象,下列说法正确的是( ) A.温度越高,扩散进行得越快 B.扩散现象是不同物质间的一种化学反应 C.扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生 E.液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 答案 ACD 解析 根据分子动理论,温度越高,扩散进行得越快,故A正确;扩散现象是由物质分子无规则运动产生的,不是化学反应,故C正确,B错误;扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故D正确;液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的,是液体分子无规则运动产生的,故E错误. 2.通常萝卜腌成咸菜需要几天,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味只需几分钟,那么造成这种差别的主要原因是( ) A.加热后盐分子变小了,很容易进入萝卜中 B.炒菜时萝卜翻动地快,盐和萝卜接触多 C.加热后萝卜分子间空隙变大,易扩散 D.炒菜时温度高,分子热运动激烈 答案 D 解析 在扩散现象中,温度越高,扩散得越快.在腌萝卜时,是盐分子在常温下的扩散现象,炒菜时,是盐分子在高温下的扩散现象,因此,炒菜时萝卜咸得快,腌菜时萝卜咸得慢,A、B、C是错误的.故正确选项为D. 3.在长期放着煤的墙角处,地面和墙角有相当厚的一层染上黑色,这说明( ) A.分子是在不停地运动 B.煤是由大量分子组成的 C.分子间没有空隙 D.分子运动有时会停止 答案 A 解析 煤分子不停地运动,进入地面和墙角,正确选项为A. 4.(多选)扩散现象说明了( ) A.物体是由大量分子组成的 B.物质内部分子间存在着相互作用力 C.分子间存在着空隙 D.分子在做无规则的运动 答案 CD 解析 扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象,因而说明了分子间存在着空隙;而物质混合达到均匀,则表明分子的运动是无规则的.故正确答案为 C、D. 考点二、布朗运动 1.定义:悬浮在液体(或气体)中的固体微粒的不停的无规则运动.它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的. 2.研究对象:悬浮在液体或气体中的固体小颗粒,不是固体颗粒中的单个分子,也不是液体分子. 3.产生的原因:大量液体或气体分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的. 4.运动特点:(1)永不停息;(2)无规则. 5.影响因素:微粒的大小和温度的高低. (1)固体颗粒越小,布朗运动越显著; (2)温度越高,布朗运动越剧烈. 6.意义:悬浮微粒的无规则运动不是分子的运动,但是它间接地反映了液体或气体分子的无规则运动. 深度思考 如图2甲、乙为观察“小炭粒的布朗运动”的实验图,图丙为每隔30 s炭粒的运动位置连线图.根据实验探究以下问题: 图2 (1)小炭粒的运动是由外界因素引起的吗? (2)图丙中描绘出的曲线是小炭粒的运动轨迹吗? 答案 (1)不是. (2)不是运动轨迹,是每隔30 s小炭粒运动位置的连线. 例2 (多选)关于布朗运动,下列说法正确的是( ) A.布朗运动是由液体或气体分子从各个方向对悬浮微粒撞击作用的不平衡引起的 B.微粒做布朗运动,充分说明了微粒内部分子是不停地做无规则运动的 C.布朗运动是无规则的,因此它说明了液体或气体分子的运动是无规则的 D.布朗运动的无规则性,是由于外界条件无规律的不断变化而引起的 答案 AC 解析 布朗运动是悬浮在液体或气体中的微小颗粒的无规则运动,是由液体或气体分子对微小颗粒的撞击作用的不平衡产生的,故A正确;布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒的运动,它不是指分子的运动.布朗运动的无规则性,是由液体或气体分子的撞击引起的,通过布朗运动,间接反映了液体或气体分子的无规则性,它不是由颗粒内部的分子无规则运动引起的,也不是由于外界条件变化引起的,故B、D错误,C正确. 例3 如图3所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是( ) 图3 A.图中记录的是分子无规则运动的情况 B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹 C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显 D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈 答案 D 解析 图中记录的是每隔若干时间(如30 s)微粒位置的连线,不是微粒运动的轨迹,也不是分子的无规则运动,而是微粒的无规则运动,故选项A、B错;微粒做布朗运动的根本原因是:各个方向的液体或气体分子对它的碰撞不平衡,因此,微粒越小、温度越高,液体或气体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动越剧烈,故选项D正确,C错误. 题组二 布朗运动与热运动 1.关于布朗运动,下列说法中正确的是( ) A.说明了悬浮颗粒做无规则运动的剧烈程度与温度无关 B.布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映 C.布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映 D.观察时间越长,布朗运动越显著 答案 C 解析 布朗运动是固体颗粒的无规则运动,其剧烈程度与温度和颗粒大小有关,与时间无关,选项C正确,A、B、D错误. 2.(多选)关于布朗运动的剧烈程度,下列说法中正确的是( ) A.固体微粒越大,瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多,布朗运动越显著 B.固体微粒越小,瞬间与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少,布朗运动越显著 C.液体的温度越高,单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多,布朗运动越显著 D.液体的温度越高,单位时间内与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少,布朗运动越显著 答案 BC 3.某同学做布朗运动实验,得到某个观测记录如图1所示,关于该记录下列说法正确的是( ) 图1 A.图中记录的是某个液体分子做无规则运动的情况 B.图中记录的是某个布朗微粒的运动轨迹 C.图中记录的是某个微粒做布朗运动的速度—时间图线 D.图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个布朗微粒位置的连线 答案 D 解析 微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下做布朗运动,轨迹是无规则的,实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹.而按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置连线的无规则,也能充分反映微粒布朗运动的无规则性,本实验记录的正是某一微粒位置的连线,故选D. 4.(多选)把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察,如图2所示,下列说法中正确的是( ) 图2 A.在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒,且水分子不停地撞击炭粒 B.小炭粒在不停地做无规则运动,这就是所说的布朗运动 C.越小的炭粒,运动越明显 D.在显微镜下看起来连成一片的液体,实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的 答案 BC 解析 在光学显微镜下,只能看到悬浮的小炭粒,看不到水分子,故A错;在显微镜下看到小炭粒不停地做无规则运动,这就是布朗运动,且看到的炭粒越小,运动越明显,故B、C正确,D显然是错误的. 考点三、热运动 1.定义:分子永不停息的无规则运动. 2.宏观表现:布朗运动和扩散现象. 3.特点 (1)永不停息; (2)运动无规则; (3)温度越高,分子的热运动越激烈. 4.对热运动的理解 (1)所谓分子的“无规则运动”,是指由于分子之间的相互碰撞,每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化. (2)热运动是对大量分子而言的,对个别分子无意义. (3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响,温度高运动快,温度低运动慢,但分子的运动永远不会停息. 5.布朗运动与扩散现象的区别与联系 布朗运动 扩散现象 区别 研究对象不同 固体小微粒的运动 物质分子的运动 产生原因不同 液体(或气体)分子对微粒撞击的不平衡性产生的 分子的无规则运动产生 发生条件不同 在液体或气体中发生 固体、液体和气体中都能发生 影响因素不同 温度和微粒大小 温度、物态及两种物质的浓度差 联系 (1)都是温度越高,现象越明显.(2)都能反映分子不停地做无规则运动. 6.布朗运动与热运动的区别与联系 布朗运动 热运动 不 同 点 研究 对象 悬浮于液体中的微粒 分子 观察难易程度 可以在显微镜下看到,肉眼看不到 在显微镜下看不到 相同点 (1)无规则;(2)永不停息;(3)温度越高越激烈 联系 周围液体(气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因,布朗运动反映了分子的热运动 深度思考 温度降低,分子的热运动变慢,当温度降低到0 ℃以下时,分子就停止运动了,这种说法对吗? 答案 不对.分子的热运动是永不停息的.虽然温度降低,分子的无规则运动变慢,但不会停止,所以当温度降低到0 ℃以下时,分子的无规则运动仍然不会停止. 例4 关于布朗运动和扩散现象,下列说法正确的是( ) A.布朗运动和扩散现象都可以在气体、液体、固体中发生 B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动 C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显 D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的 答案 C 解析 布朗运动不能在固体中发生,扩散现象可以在固体中发生,选项A错误;布朗运动不是分子的运动,而扩散现象是分子的运动,选项B错误;布朗运动是永不停息的,而扩散现象当达到动态平衡后就会停止,选项D错误;布朗运动和扩散现象的相同点是温度越高越明显,选项C正确.故正确答案为C. 题组三 综合应用 1.如图3所示,把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧压在一起,五年后发现金中有铅,铅中有金,对此现象说法正确的是( ) 图3 A.属扩散现象,原因是由于金分子和铅分子的相互吸引 B.属扩散现象,原因是由于金分子和铅分子的运动 C.属布朗运动,小金粒进入铅块中,小铅粒进入金块中 D.属布朗运动,由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中 答案 B 解析 属扩散现象,是由于两种不同物质分子运动引起的,不是分子间的相互吸引,A错,B对;布朗运动是颗粒的运动而不是分子的运动,故C、D错. 2.(多选)下列关于布朗运动、扩散现象和对流的说法正确的是( ) A.三种现象在月球表面都能进行 B.三种现象在宇宙飞船里都能进行 C.布朗运动、扩散现象在月球表面能够进行,而对流则不能进行 D.布朗运动、扩散现象在宇宙飞船里能够进行,而对流则不能进行 答案 AD 解析 布朗运动和扩散现象都是分子无规则热运动的结果,而对流需要在重力作用的条件下才能进行.由于布朗运动、扩散现象是由于分子热运动而形成的,所以二者在月球表面、宇宙飞船里均能进行,由于月球表面仍有重力存在,宇宙飞船里的微粒处于完全失重状态,故对流可在月球表面进行,而不能在宇宙飞船内进行,故选A、D. 3.下列关于热运动的说法中,正确的是( ) A.热运动是物体受热后所做的运动 B.0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 C.热运动是单个分子的永不停息的无规则运动 D.热运动是大量分子的永不停息的无规则运动 答案 D 解析 热运动是大量分子所做的无规则运动,不是单个分子的无规则运动,因此A、C错误,D正确;分子的热运动永不停息,因此0 ℃的物体中的分子仍做无规则运动,B错误. 4.下列说法中正确的是( ) A.热的物体中的分子有热运动,冷的物体中的分子无热运动 B.气体分子有热运动,固体分子无热运动 C.高温物体的分子热运动比低温物体的分子热运动激烈 D.运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动激烈 答案 C 解析 不论物体处于何种状态以及温度高低,分子都是不停地做无规则运动,其剧烈程度也只跟温度有关,所以C正确,A、B、D错误. 5.(多选)下列事例中,属于分子不停地做无规则运动的是( ) A.秋风吹拂,树叶纷纷落下 B.在箱子里放几块樟脑丸,过些日子一开箱就能闻到樟脑的气味 C.烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡 D.把胡椒粉末放入菜汤中,最后胡椒粉末会沉在汤碗底,而我们喝汤时却尝到了胡椒的味道 答案 BD 解析 树叶、黑烟(颗粒) 都是由若干分子组成的固体微粒,它们的运动都不是分子运动,A、C错误,B、D正确. l 分子间的作用力 [目标定位] 1.知道分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.2.知道实际表现的分子力是斥力和引力的合力,记住分子力随分子间距离变化的规律.3.能用分子力解释简单的现象. 考点一、分子间的作用力 1.分子间有空隙 (1)气体分子的空隙:气体很容易被压缩,说明气体分子之间存在着很大的空隙. (2)液体分子间的空隙:水和酒精混合后总体积会变小,说明液体分子之间存在着空隙. (3)固体分子间的空隙:压在一起的金片和铅片,各自的分子能扩散到对方的内部,说明固体分子之间也存在着空隙. 2.分子间的作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的合力. (2)分子间作用力与分子间距离变化的关系(如图1所示).分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大.但斥力比引力变化得快. 图1 (3)分子间作用力与分子间距离的关系. ①当r=r0时,F引=F斥,此时分子所受合力为零. ②当r<r0时,F引<F斥,作用力的合力表现为斥力. ③当r>r0时,F引>F斥,作用力的合力表现为引力. ④当r>10r0(即大于10-9 m)时,分子间的作用力变得很微弱,可忽略不计. (4)分子力弹簧模型:当分子间的距离在r0附近时,它们之间的作用力的合力有些像弹簧连接着两个小球间的作用力;拉伸时表现为引力,压缩时表现为斥力. 深度思考 假设把分子甲固定,使分子乙从很远处向分子甲靠近,直至不能再靠近为止.(如图2所示) 图2 (1)此过程中分子引力、分子斥力如何变化? (2)作用力的合力如何变化? 答案 (1)分子引力、分子斥力均不断增大. (2)作用力的合力先增大再减小为零然后又逐渐增大. 例1 设r0是分子间引力和斥力平衡时的距离,r是两个分子间的实际距离,则以下说法中正确的是( ) A.r=r0时,分子间引力和斥力都等于零 B.4r0>r>r0时,分子间只有引力而无斥力 C.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力先增大后减小 D.r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中,分子间的引力和斥力都增大,其合力先增大后减小再增大 答案 D 解析 当r=r0时,分子间引力和斥力相等,但都不为零,合力为零,A错;当4r0>r>r0时,引力大于斥力,两者同时存在,B错;在r减小的过程中,分子引力和斥力都增大,C错;r由4r0逐渐减小到r0的过程中,由分子力随r的变化关系图线可知,分子力有一个极大值,到r<r0时分子力又增大,所以在r由4r0逐渐减小到小于r0的过程中分子力先增大后减小再增大.所以,正确选项为D. 对分子间作用力的认识,(1)无论分子间的距离如何,分子引力和分子斥力都是同时存在的,不会出现只有引力或只有斥力的情况; (2)分子力是分子引力和分子斥力的合力; (3)要注意“分子力表现为引力或斥力”与“分子引力”和“分子斥力”不是同一个概念. 例2 如图3所示,为分子力随分子间距离变化的图象,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远处静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点是引力最大处,d点是分子靠得最近处,则乙分子速度最大处可能是( ) 图3 A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 答案 C 解析 a点和c点处分子间的作用力为零,乙分子的加速 度为零.从a点到c点分子间的作用力表现为引力,分子间的作用力做正功,速度增加,从c点到d点分子间的作用力表现为斥力,分子间的作用力做负功.故分子由a点到d点是先加速再减速,所以在c点速度最大,故C正确. (1)从力和运动的关系角度分析,速度最大的点,是F合=0(或a=0)的点,是速度由增大到减小的转折点. (2)从功和能的关系角度分析,速度最大的点是力由做正功至力做负功的转折点. 题组一 分子力的特点 1.两个分子相距为r1时,分子间的相互作用力表现为引力,相距为r2时,表现为斥力,则下列说法正确的是( ) A.相距为r1时,分子间没有斥力存在 B.相距为r2时,分子间的斥力大于相距为r1时的斥力 C.相距为r2时,分子间没有引力存在 D.相距为r1时,分子间的引力大于相距为r2时的引力 答案 B 解析 两个分子相距为r1时,分子间的相互作用力表现为引力,相距为r2时,表现为斥力,则r1>r2.因分子间同时存在引力和斥力,则选项A、C错误;因分子间相距为r2时,表现为斥力,随着距离的增大分子间的斥力减小,则分子间的斥力大于相距为r1时的斥力;分子间相距为r1时,表现为引力,随着距离的增大,分子间的引力减小,则分子间的引力小于相距为r2时的引力,故选项D错误,选项B正确. 2.分子间作用力由F引和F斥组成,下列说法错误的是( ) A.F引和F斥同时存在 B.F引和F斥都随分子间距增大而减小 C.分子力指F引和F斥的合力 D.随分子间距增大,F斥减小,F引增大 答案 D 解析 F引和F斥在分子间同时存在,而且都随分子间距离增大而减小,随分子间距离减小而增大,显现出来的分子力是F引和F斥的合力. 3.(多选)关于分子间的作用力,下列说法正确的有(r0为分子的平衡位置)( ) A.两个分子间距离小于r0时,分子间只有斥力 B.两个分子间距离大于r0时,分子间只有引力 C.两个分子间距离由较远逐渐减小到r0的过程中,分子力先增大后减小,为引力 D.两个分子间距离由极小逐渐增大到r0的过程中,引力和斥力都同时减小,分子力表现为斥力 答案 CD 解析 关于分子之间的作用力,必须明确分子之间的引力和斥力是同时存在的,当r>r0时引力和斥力的合力表现为引力,而当r查看更多
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