高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 課時(shí)6 章末總結(jié)學(xué)案 新人教版選修33

學(xué)案6章末總結(jié)一、阿伏加德羅常數(shù)的相關(guān)計(jì)算阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁.若物質(zhì)的摩爾質(zhì)量記為M，摩爾體積記為V，則有：(1)分子的質(zhì)量m0.(2)固體、液體中分子的體積：V0.氣體中分子所占的空間：V0.(3)質(zhì)量為m的物體所含分子數(shù)：NNA.體積為V的物體所含分子數(shù)：NNA.例1已知金剛石的密度為3.5103 kg/m3，現(xiàn)有體積為4.0108 m3的一小塊金剛石，它有多少個(gè)碳原子？假如金剛石中的碳原子是緊密地挨在一起的，試估算碳原子的直徑.(保留兩位有效數(shù)字)解析先求金剛石的質(zhì)量：mV3.51034.0108 kg1.4104 kg這塊金剛石的摩爾數(shù)：n1.17102 mol這塊金剛石所含的碳原子數(shù)：NnNA1.171026.0210237.01021(個(gè))碳原子的體積：V0 m35.71030 m3把金剛石中的碳原子看成球體，則由公式V0d3可得碳原子直徑：d m2.21010 m答案7.01021個(gè)2.21010 m二、對(duì)用油膜法估測(cè)分子的大小的理解用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)原理是：把一滴酒精稀釋過的油酸溶液滴在水面上，酒精溶于水或揮發(fā)，在水面上形成一層油酸薄膜，薄膜可認(rèn)為是單分子層膜，如圖1所示.將水面上形成的油膜形狀畫到坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)純油酸的體積V和油膜的面積S，計(jì)算出油膜的厚度d，即油酸分子的直徑.圖1例2在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定.將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積.將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上.完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是 .(填寫步驟前面的序號(hào))(2)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為 m.(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)解析(2)每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為：V cm3 cm3106 m3油酸分子的直徑：d m51010 m.答案(1)(2)51010三、分子力曲線和分子勢(shì)能曲線的比較和應(yīng)用分子力隨分子間距離的變化圖象與分子勢(shì)能隨分子間距離的變化圖象非常相似，但卻有著本質(zhì)的區(qū)別.1.分子力曲線分子間作用力與分子間距離的關(guān)系曲線如圖2甲所示，縱軸表示分子力F；斥力為正，引力為負(fù)，正負(fù)表示力的方向；橫軸表示分子間距離r，其中r0為分子間的平衡距離，此時(shí)引力與斥力大小相等.圖22.分子勢(shì)能曲線分子勢(shì)能隨分子間距離變化的關(guān)系曲線如圖乙所示，縱軸表示分子勢(shì)能Ep；分子勢(shì)能有正負(fù)，但正負(fù)反映其大小，正值一定大于負(fù)值；橫軸表示分子間距離r，其中r0為分子間的平衡距離，此時(shí)分子勢(shì)能最小.3.曲線的比較圖甲中分子間距離rr0處，對(duì)應(yīng)的是分子力為零，而在圖乙中分子間距離rr0處，對(duì)應(yīng)的是分子勢(shì)能最小，但不為零.若取r10r0處，分子力為零，則該處分子勢(shì)能為零.例3圖3甲、乙兩圖分別表示兩個(gè)分子之間分子力和分子勢(shì)能隨分子間距離變化的圖象.由圖象判斷以下說法中正確的是()圖3A.當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均最小且為零B.當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大而增大C.當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的增大而增大D.當(dāng)分子間距離r<r0時(shí)，隨著分子間距離逐漸減小，分子力和分子勢(shì)能都逐漸增大解析由題圖可知，當(dāng)分子間距離為r0時(shí)，分子力和分子勢(shì)能均達(dá)到最小，但此時(shí)分子力為零，而分子勢(shì)能不為零，是一負(fù)值；當(dāng)分子間距離r>r0時(shí)，分子力隨分子間距離的增大先增大后減小，此時(shí)分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大；當(dāng)分子間距離r<r0時(shí)，隨著分子間距離逐漸減小，分子力逐漸增大，而此過程中分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大，由此知選項(xiàng)C、D正確.答案CD四、分子熱運(yùn)動(dòng)和物體的內(nèi)能1.分子熱運(yùn)動(dòng)：分子熱運(yùn)動(dòng)是永不停息且無規(guī)則的，溫度越高分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈.大量分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律.擴(kuò)散現(xiàn)象能直接說明分子在做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，而布朗運(yùn)動(dòng)能間接說明分子在做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng).2.物體的內(nèi)能是指組成物體的所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和.(1)由于溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，所以物體的內(nèi)能與溫度有關(guān).(2)由于分子勢(shì)能與分子間距離有關(guān)，而分子間距離與物體體積有關(guān)，因此物體的內(nèi)能與物體的體積有關(guān).(3)由于物體所含物質(zhì)的量不同，分子數(shù)目不同，分子勢(shì)能與分子動(dòng)能的總和不同，所以物體的內(nèi)能與物質(zhì)的量也有關(guān)系.總之，物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積和物質(zhì)的量都有關(guān)系.例4下列關(guān)于分子熱運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說法正確的是()A.氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開，這是因?yàn)闅怏w分子之間存在勢(shì)能的緣故B.一定量100 的水變成100 的水蒸氣，其分子平均動(dòng)能增加C.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和D.如果氣體溫度升高，那么每一個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的速率都增加解析氣體分子間的距離比較大，甚至可以忽略分子間的作用力，分子勢(shì)能也就不存在了，所以氣體在沒有容器的約束下散開是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，選項(xiàng)A錯(cuò).100 的水變成同溫度的水蒸氣，分子的平均動(dòng)能不變，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤.根據(jù)內(nèi)能的定義可知選項(xiàng)C正確.如果氣體的溫度升高，分子的平均動(dòng)能增大，熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也增大，這是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，但就每一個(gè)分子來講，速率不一定都增加，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案C1.(物體的內(nèi)能)1 g 100 的水和1 g 100 的水蒸氣相比較，下述說法中正確的是()A.分子的平均動(dòng)能與分子的總動(dòng)能都相同B.分子的平均動(dòng)能相同，分子的總動(dòng)能不同C.內(nèi)能相同D.1 g 100 的水的內(nèi)能小于1 g 100 的水蒸氣的內(nèi)能答案AD解析在相同的溫度下，分子的平均動(dòng)能相同，又1 g水與1 g水蒸氣的分子數(shù)相同，因而分子總動(dòng)能相同，A正確，B錯(cuò)誤.當(dāng)從100 的水變成100 的水蒸氣的過程中，分子間距離變大，要克服分子引力做功，因而分子勢(shì)能增加，所以1 g 100 的水的內(nèi)能小于1 g 100 水蒸氣的內(nèi)能，C錯(cuò)誤，D正確.2.(分子勢(shì)能曲線的應(yīng)用)如圖4所示為兩分子間距離與分子勢(shì)能之間的關(guān)系圖象，則下列說法中正確的是()圖4A.當(dāng)兩分子間距離rr1時(shí)，分子勢(shì)能為零，分子間相互作用的引力和斥力也均為零B.當(dāng)兩分子間距離rr2時(shí)，分子勢(shì)能最小，分子間相互作用的引力和斥力也最小C.當(dāng)兩分子間距離r<r1時(shí)，隨著r的減小，分子勢(shì)能增大，分子間相互作用的引力和斥力也增大D.當(dāng)兩分子間距離r>r2時(shí)，隨著r的增大，分子勢(shì)能增大，分子間相互作用的引力和斥力也增大答案C解析當(dāng)兩分子間距離rr1時(shí)，分子勢(shì)能為零，但r<r0，分子力表現(xiàn)為斥力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于r2r0，分子勢(shì)能最小，分子間相互作用的引力和斥力相等但不是最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)r>r2時(shí)，由圖象可以看出分子勢(shì)能隨著r的增大而增大，而分子間相互作用的引力和斥力逐漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3.(阿伏加德羅常數(shù)的相關(guān)計(jì)算)已知氧氣分子的質(zhì)量m5.31026 kg，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度1.43 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023 mol1，求：(1)氧氣的摩爾質(zhì)量；(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣分子間的平均距離；(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1 cm3的氧氣中含有的氧氣分子的個(gè)數(shù).(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)3.2102 kg/mol(2)3.3109 m(3)2.71019個(gè)解析(1)氧氣的摩爾質(zhì)量為MNAm6.0210235.31026 kg/mol3.2102 kg/mol.(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的摩爾體積V，所以每個(gè)氧氣分子所占空間V0.而每個(gè)氧氣分子占有的體積可以看成是棱長(zhǎng)為a的立方體，即V0a3，則a3，a m3.3109m.(3)1 cm3氧氣的質(zhì)量為mV1.431106 kg1.43106 kg則1 cm3氧氣中含有的氧氣分子的個(gè)數(shù)N個(gè)2.71019個(gè).6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375