2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第1講 分子動理論 內(nèi)能學(xué)案（含解析）.doc

第1講分子動理論內(nèi)能主干梳理 對點激活知識點分子動理論1物體是由大量分子組成的(1)分子的大小分子直徑：數(shù)量級是1010 m；分子質(zhì)量：數(shù)量級是1026 kg；測量方法：油膜法。(2)阿伏加德羅常數(shù)1 mol任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù)，NA6.021023 mol1。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量與微觀物理量的橋梁。2分子做永不停息的無規(guī)則運動(1)擴散現(xiàn)象定義：不同物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象。實質(zhì)：不是外界作用引起的，也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的。溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。(2)布朗運動定義：懸浮在液體中的微粒的永不停息的無規(guī)則運動。成因：液體分子無規(guī)則運動，對固體微粒撞擊作用不平衡造成的。特點：永不停息，無規(guī)則；微粒越小，溫度越高，布朗運動越顯著。結(jié)論：反映了液體分子的無規(guī)則運動。(3)熱運動定義：分子永不停息的無規(guī)則運動。特點：溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈。3分子間的相互作用力(1)引力和斥力同時存在，都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，斥力比引力變化更快。(2)分子力隨分子間距離的變化圖象如圖所示。(3)分子力的特點rr0時(r0的數(shù)量級為1010 m)，F(xiàn)引F斥，分子力F0；r<r0時，F(xiàn)引<F斥，分子力F表現(xiàn)為斥力；r>r0時，F(xiàn)引>F斥，分子力F表現(xiàn)為引力；r>10r0時，F(xiàn)引、F斥都已十分微弱，可認為分子力F0。知識點溫度、內(nèi)能1溫度一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。2兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。關(guān)系：Tt273.15 K。3分子的動能(1)分子動能是分子熱運動所具有的動能；(2)平均動能是所有分子熱運動的動能的平均值，溫度是分子熱運動的平均動能的標(biāo)志；(3)分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和。4分子的勢能(1)定義：由于分子間存在著引力和斥力，所以分子具有由它們的相對位置決定的能。(2)分子勢能的決定因素微觀上決定于分子間距離；宏觀上決定于物體的體積。5物體的內(nèi)能(1)物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和叫物體的內(nèi)能，內(nèi)能是狀態(tài)量。(2)對于給定的物體，其內(nèi)能大小與物體的溫度和體積有關(guān)。(3)物體的內(nèi)能與物體的位置高低、運動速度大小無關(guān)。(4)決定內(nèi)能的因素微觀上：分子動能、分子勢能、分子個數(shù)。宏觀上：溫度、體積、物質(zhì)的量(摩爾數(shù))。(5)改變物體的內(nèi)能有兩種方式做功：當(dāng)做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時，外界對物體做了多少功，物體內(nèi)能就增加多少；物體對外界做了多少功，物體內(nèi)能就減少多少。熱傳遞：當(dāng)熱傳遞使物體的內(nèi)能發(fā)生改變時，物體吸收了多少熱量，物體內(nèi)能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體內(nèi)能就減少多少。知識點實驗：用油膜法估測分子的大小1實驗?zāi)康?1)了解本實驗的實驗原理及所需要的器材，了解實驗的注意事項；(2)會正確測出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積；(3)會計算分子的大小，正確處理實驗數(shù)據(jù)。2實驗原理如圖所示，測出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的單分子油膜面積，將油酸分子看成球形，用d計算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，這個厚度d就是油酸分子的直徑。3實驗器材清水、酒精、油酸、量筒、淺盤(邊長約3040 cm)、注射器(或滴管)、玻璃板(或有機玻璃板)、彩筆、痱子粉(或石膏粉)、坐標(biāo)紙、容量瓶(500 mL)。4實驗步驟(1)用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實驗帶來誤差。(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面達到500 mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得到了500 mL含1 mL純油酸的油酸酒精溶液。(3)用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積VN時的滴數(shù)N。(4)根據(jù)V0算出每滴油酸酒精溶液的體積V0。(5)向淺盤里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。(6)用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。(7)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板(或有機玻璃板)放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描畫出油酸薄膜的形狀。(8)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)。(9)根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積V，并代入公式d算出油酸薄膜的厚度d。(10)重復(fù)以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，求平均值，即為油酸分子的直徑大小。5注意事項(1)油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差。(2)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果。(3)實驗之前要訓(xùn)練好滴法。(4)待測油酸面擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)，二是酒精揮發(fā)后液面收縮。(5)當(dāng)重做實驗時，水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持淺盤的清潔。(6)從淺盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散至均勻，這是由以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥。這樣做比粉撒在水面上的實驗效果好。(7)本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可。(8)實驗中所用的油酸及酒精都應(yīng)取較純藥品，否則會影響結(jié)果。另外，實驗中所有的容器必須潔凈，不能有油污。(9)計算時注意單位和數(shù)量級，以及有效數(shù)字要求，細心求解、計算。一 思維辨析1只要知道氣體的體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出分子的體積。()2擴散現(xiàn)象和布朗運動的劇烈程度都與溫度有關(guān)，所以擴散現(xiàn)象和布朗運動也叫做熱運動。()3相同質(zhì)量和相同溫度的氫氣和氧氣，氫氣的內(nèi)能大，氧氣分子的平均動能大，氫氣分子的平均速率大。()4在陽光照射下的教室里，眼睛直接看到的空氣中塵埃的運動屬于布朗運動。()5分子力隨分子間距離的變化而變化，當(dāng)r>r0時，隨著距離的增大，分子間的引力和斥力都增大，但引力比斥力增大的快，故分子力表現(xiàn)為引力。()6分子的動能與分子的勢能的和叫做這個分子的內(nèi)能。()7“用油膜法估測分子的大小”實驗中油酸分子直徑等于一滴混合溶液中純油酸的體積除以相應(yīng)油酸膜的面積。()8分子力減小時，分子勢能也一定減小。()9物體的機械能減小時，內(nèi)能不一定減小。()10內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能一定相同。()答案1.2.3.4.5.6.7.89.10.二 對點激活1(人教版選修33P7T2改編)(多選)以下關(guān)于布朗運動的說法錯誤的是()A布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B布朗運動證明，組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動C一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾，這說明溫度越高布朗運動越激烈D在顯微鏡下可以觀察到煤油中小?；覊m的布朗運動，這說明煤油分子在做無規(guī)則運動E擴散現(xiàn)象和布朗運動都證明分子在做永不停息的無規(guī)則運動答案ABC解析布朗運動反映了液體分子的無規(guī)則運動，它是固體顆粒的運動，不屬于分子運動，故A、B錯誤；胡椒粉的運動不是布朗運動，故C錯誤，正確的只有DE。2(多選)對內(nèi)能的理解，下列說法正確的是()A物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大B物體的溫度越高，物體的內(nèi)能越大C同一個物體，內(nèi)能的大小與物體的體積和溫度有關(guān)D對物體做功，物體的內(nèi)能可能減小E物體放出了熱量，物體的內(nèi)能可能不變答案CDE解析物體的內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的分子動能和分子勢能的總和，與物體的溫度、體積、分子總數(shù)(即物質(zhì)的量)有關(guān)，故A、B錯誤，C正確；做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能，對物體做功，物體同時對外放熱，物體的內(nèi)能可能減小，D正確；物體放出了熱量，同時對物體做功，物體的內(nèi)能可能不變，E正確。3. (人教版選修33P9T4)如圖所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面。如果你想使玻璃板離開水面，向上拉橡皮筋的力必須大于玻璃板的重量。請解釋為什么。答案因為玻璃板和水的分子間分子引力大于斥力。4. (人教版選修33P4T2)在做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，每104 mL油酸酒精溶液中有純油酸6 mL。用注射器測得75滴這樣的溶液為1 mL。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤里，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油酸膜輪廓，如圖所示。圖中正方形小方格的邊長為1 cm。 (1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(2)油酸膜的面積是多少？(3)按以上數(shù)據(jù)，估算油酸分子的大小。答案(1)8106 mL(2)114 cm2(3)71010 m解析(1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V8106 mL。(2)數(shù)出圖中輪廊內(nèi)的方格數(shù)，面積大于半格的算一個，少于半格的不計，共114個方格，每個方格面積為1 cm2，故油酸膜的面積為S114 cm2。(3)單分子油酸膜的厚度等于油酸分子的直徑：d7108 cm71010 m。5(人教版選修33P4T3)把銅分子看成球形，試估算銅分子的直徑。已知銅的密度為8.9103 kg/m3，銅的摩爾質(zhì)量為6.4102 kg/mol。答案2.841010 m解析銅的摩爾體積V，一個銅原子的體積V0V0聯(lián)立得d2.841010 m?？键c細研 悟法培優(yōu)考點1微觀量的估算1分子模型物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)，不同物態(tài)下應(yīng)將分子看成不同的模型。(1)固體、液體分子一個一個緊密排列，可將分子看成球形或立方體形，如圖所示。分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長，所以d(球體模型)或d(立方體模型)。(2)氣體分子不是一個一個緊密排列的，它們之間的距離很大，所以氣體分子的大小等于每個分子所占據(jù)的平均空間。如圖所示，此時每個分子占據(jù)的空間視為棱長為d的立方體，所以d。2微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m。3宏觀量：物體體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mmol、物體的密度。4微觀量與宏觀量的關(guān)系(1)分子的質(zhì)量：m。(2)分子的體積(或占據(jù)的空間)：V0對固體和液體，V0表示分子的體積；對氣體，V0表示分子占據(jù)的空間。(3)物體所含的分子數(shù)：nNANA，或nNANA。例1(多選)鉆石是首飾和高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設(shè)鉆石的密度為(單位為kg/m3)，摩爾質(zhì)量為M(單位為g/mol)，阿伏加德羅常數(shù)為NA。已知1克拉0.2克，則()Aa克拉鉆石所含有的分子數(shù)為Ba克拉鉆石所含有的分子數(shù)為C每個鉆石分子直徑的表達式為 (單位為m)D每個鉆石分子直徑的表達式為 (單位為m)E每個鉆石分子的質(zhì)量為(單位為g)解題探究(1)求解每個鉆石分子直徑表達式時，把鉆石分子看成哪種模型？提示：球體模型。(2)a克拉鉆石的物質(zhì)的量如何求？提示：。嘗試解答選ACE。a克拉鉆石物質(zhì)的量(摩爾數(shù))為n，所含分子數(shù)為NnNA，A正確，B錯誤；鉆石的摩爾體積V(單位為m3/mol)，每個鉆石分子體積為V0，設(shè)鉆石分子直徑為d，則V0（）3，聯(lián)立解得d(單位為m)，C正確，D錯誤；根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)的意義知，每個鉆石分子的質(zhì)量m(單位為g)，E正確。總結(jié)升華微觀量的求解方法(1)分子的大小、分子體積、分子質(zhì)量屬微觀量，直接測量它們的數(shù)值非常困難，可以借助較易測量的宏觀量結(jié)合摩爾體積、摩爾質(zhì)量等來估算這些微觀量，其中阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。(2)建立合適的物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球形或小立方體形，如上例中將鉆石分子看成球形；氣體分子所占據(jù)的空間則可建立立方體模型。變式11(多選)某氣體的摩爾質(zhì)量為Mmol，摩爾體積為Vmol，密度為，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA不可表示為()ANA BNACNA DNAENA答案CDE解析阿伏加德羅常數(shù)NA，其中V為每個氣體分子所占有的空間的體積，而V0是氣體分子的體積，故A、B正確，C、E錯誤；D中V0不是氣體分子的質(zhì)量，因而也是錯誤的。變式12用放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動，估計放大后的小顆粒(碳)體積為0.1109 m3，碳的密度為2.25103 kg/m3，摩爾質(zhì)量是1.2102 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.021023 mol1，則：(1)該小碳粒含分子數(shù)約為多少個？(取一位有效數(shù)字)(2)假設(shè)小碳粒中的分子是緊挨在一起的，試估算碳分子的直徑。答案(1)51010(個)(2)2.61010 m解析(1)將小顆?？闯闪⒎襟w，設(shè)小顆粒棱長為a，放大600倍后，則其體積為V(600a)30.1109 m3。實際體積為Va3 m3質(zhì)量為mV1.01015 kg 含分子數(shù)為nNA6.02102351010(個)。(2)將碳分子看成球體模型，則有3得d m2.61010 m?？键c2擴散現(xiàn)象、布朗運動與分子熱運動1擴散現(xiàn)象：相互接觸的物體分子彼此進入對方的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：分子永不停息地做無規(guī)則運動。2布朗運動(1)研究對象：懸浮在液體或氣體中的小顆粒。(2)運動特點：無規(guī)則、永不停息。(3)相關(guān)因素：顆粒大小、溫度。(4)物理意義：說明液體或氣體分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動。3擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較例2(2018河北名校聯(lián)盟聯(lián)考)(多選)下列選項正確的是()A液體溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運動越劇烈B布朗運動是指懸浮在液體中的固體顆粒分子的無規(guī)則運動C液體中的擴散現(xiàn)象是由液體的對流形成的D擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的E當(dāng)分子間距離增大時，分子間的引力和斥力都減小解題探究(1)布朗運動是固體顆粒分子的運動嗎？提示：不是。(2)擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的嗎？提示：是。嘗試解答選ADE。液體溫度越高，液體分子的平均動能越大，懸浮顆粒越小，懸浮顆粒受液體分子的撞擊越不均勻，布朗運動越劇烈，A正確；布朗運動是懸浮顆粒的無規(guī)則運動，而不是顆粒分子的無規(guī)則運動，B錯誤；擴散現(xiàn)象是由分子的無規(guī)則運動形成的，C錯誤，D正確；分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，E正確。總結(jié)升華幾點易錯提醒(1)布朗運動不是熱運動。(2)布朗運動肉眼看不見。(3)固體顆粒不是固體分子，是由大量分子組成的。變式21(2018保定期末)(多選)我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作。PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5 m的懸浮顆粒物，其飄浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體形成危害。礦物燃料燃燒的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列關(guān)于PM2.5的說法中正確的是()APM2.5的尺寸與空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級相當(dāng)BPM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動CPM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流運動決定的D倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度EPM2.5必然有內(nèi)能答案CDE解析PM2.5是指直徑小于等于2.5 m的顆粒物，PM2.5尺度大于空氣中氧分子的尺寸的數(shù)量級，故A錯誤；PM2.5是固體顆粒分子團的運動，不是分子的熱運動，故B錯誤；PM2.5的無規(guī)則運動是由大量空氣分子對其撞擊作用的不平衡和氣流的運動決定的，故C正確；倡導(dǎo)低碳生活，減少煤和石油等燃料的使用，能有效減小PM2.5在空氣中的濃度，故D正確；一切物體均有內(nèi)能，PM2.5必然有內(nèi)能，E正確。變式22 (2018山西五市聯(lián)考)(多選)小張在顯微鏡下觀察水中懸浮的細微粉筆末的運動。從A點開始，他把粉筆末每隔20 s的位置記錄在坐標(biāo)紙上，依次得到B、C、D點，把這些點連線形成如圖所示折線圖，則關(guān)于該粉筆末的運動，下列說法正確的是()A該折線圖是粉筆末的運動軌跡B粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動C經(jīng)過B點后10 s，粉筆末應(yīng)該在BC的中點處D粉筆末由B到C的平均速度小于C到D的平均速度E若改變水的溫度，再記錄一張圖，則僅從圖上不能確定記錄哪一張圖時的溫度高答案BDE解析折線圖是每隔20 s記錄的粉筆末的位置的連線圖，并非粉筆末的運動軌跡，A項錯誤。粉筆末的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則運動，B項正確。由于布朗運動的無規(guī)則性，我們不能確定經(jīng)過B點后10 s時粉筆末的具體位置，C項錯誤。由，因為xBC<xCD，tBCtCD，故D項正確。改變水的溫度，顯然能改變水分子熱運動的劇烈程度，但并不能改變布朗運動的無規(guī)則性，則僅從圖上不能確定記錄哪一張圖時的溫度高，E項正確?？键c3分子力、分子勢能與內(nèi)能1分子力與分子勢能的比較2物體的內(nèi)能與機械能的比較3溫度、內(nèi)能、熱量、功的比較例3(2018河北衡水中學(xué)五月沖刺模擬)(多選)關(guān)于分子間相互作用力與分子間勢能，下列說法正確的是()A在10r0(r0為分子直徑，其值數(shù)量級為1010 m)距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力B分子間作用力為零時，分子間的勢能一定是零C當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為引力時，分子間的距離越大，分子勢能越小D分子間距離越大，分子間的斥力越小E兩個分子間的距離變大的過程中，分子間引力變化總是比斥力變化慢解題探究(1)分子間的引力和斥力隨分子間距變化的規(guī)律？提示：分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，但分子斥力減小得快。(2)分子間作用力為零時，分子勢能_。提示：最小嘗試解答選ADE。分子間同時存在引力和斥力，在平衡距離以內(nèi)表現(xiàn)為斥力，在平衡距離以外表現(xiàn)為引力，在10r0距離范圍內(nèi)，分子間總存在著相互作用的引力，A正確；設(shè)分子平衡距離為r0，分子距離為r。當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為引力，分子距離越大，分子勢能越大；當(dāng)rr0時，分子力表現(xiàn)為斥力，分子距離越小，分子勢能越大；故當(dāng)rr0時，分子力為0，分子勢能最??；由于分子勢能是相對的，其值與零勢能點的選擇有關(guān)，所以分子距離為平衡距離時分子勢能最小，但不一定為零，B、C錯誤；分子間同時存在引力和斥力，兩個分子間的距離變大的過程中，分子斥力與分子引力都減小，分子間引力變化總是比斥力變化慢，D、E正確?？偨Y(jié)升華判斷分子勢能變化的三種方法方法一：根據(jù)分子力做功判斷。分子力做正功，分子勢能減?。环肿恿ψ鲐摴?，分子勢能增加。方法二：利用分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷。如圖所示。方法三：與彈簧類比。彈簧處于原長時(rr0)彈性勢能最小，在此基礎(chǔ)上：r，Ep；r，Ep。變式3 (2018山東泰安模擬)(多選)甲分子固定在坐標(biāo)原點O，只在兩分子間的作用力作用下，乙分子沿x軸方向運動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離x的變化關(guān)系如圖所示，設(shè)乙分子在移動過程中所具有的總能量為0，則下列說法正確的是()A乙分子在P點時加速度為0B乙分子在Q點時分子勢能最小C乙分子在Q點時處于平衡狀態(tài)D乙分子在P點時動能最大E乙分子在P點時，分子間引力和斥力相等答案ADE解析由題圖可知，乙分子在P點時分子勢能最小，此時乙分子受力平衡，甲、乙兩分子間引力和斥力相等，乙分子所受合力為0，加速度為0，A、E正確；乙分子在Q點時分子勢能為0，大于乙分子在P點時的分子勢能，B錯誤；乙分子在Q點時與甲分子間的距離小于平衡距離，分子引力小于分子斥力，合力表現(xiàn)為斥力，所以乙分子在Q點時合力不為0，故不處于平衡狀態(tài)，C錯誤；乙分子在P點時，其分子勢能最小，由能量守恒可知此時乙分子動能最大，D正確?？键c4用油膜法估測分子的大小用油膜法估測分子的大小是將分子看成球形模型，將微觀量測量轉(zhuǎn)化為宏觀量測量，要準(zhǔn)確測出一滴油酸溶液中的純油酸體積，以及該體積油酸在水面上形成的油酸薄膜的面積。誤差分析例4利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分數(shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的規(guī)格為30 cm40 cm的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。(1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟EC。A用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1 mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N；B將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從靠近水面處向淺盤中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到穩(wěn)定時油酸薄膜有足夠大的面積且不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n；C_；D將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S。(2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小_(單位：cm)。解題探究(1)如何計算出一滴純油酸的體積？提示：V0，N為滴入1 mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)，V為1 mL油酸酒精溶液中含有純油酸的體積。(2)怎樣計算油酸分子的直徑？提示：用純油酸的體積除以油酸膜的面積。嘗試解答(1)待薄膜輪廓穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上(2)。(1)待薄膜輪廓穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上。(2)每滴油酸酒精溶液的體積為 cm3n滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V0.05% cm3所以單個油酸分子的直徑大小d。總結(jié)升華油膜法估測分子大小的思路(1)理解分子模型，理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。(2)明確溶質(zhì)和溶劑的體積濃度關(guān)系，正確求出純油酸體積V。(3)準(zhǔn)確“數(shù)”出輪廓內(nèi)正方形個數(shù)，計算出油膜的面積S。(4)利用d求得分子直徑。變式41(多選)在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，下列做法正確的是()A用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的體積是1 mL，則1滴溶液中含有油酸102 mLB往淺盤里倒入適量的水，再將痱子粉或細石膏粉均勻地撒在水面上C用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同時將玻璃板放在淺盤上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形狀D將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，并求得油膜的面積E根據(jù)1滴油酸酒精溶液中油酸的體積V和油膜面積S就可以算出油膜厚度d，即油酸分子的大小答案BDE解析實驗時先往淺盤里倒入適量的水，再將痱子粉或細石膏粉均勻地撒在水面上，B正確；將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，并根據(jù)輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)求得油膜的面積，D正確；實驗是估測分子的大小，所以可以認為d為油酸分子的直徑，E正確。用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴該溶液的體積是1 mL，則1滴油酸酒精溶液的體積是102 mL，含有油酸的體積小于102 mL，A錯誤；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下油酸膜的形狀，C錯誤。變式42油酸酒精溶液的濃度為每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示，若每一小方格邊長為25 mm，試問：(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為_模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為_油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的_。圖中油酸膜的面積為_ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_ m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是_ m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實驗過程中，在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原因：_。答案(1)球體單分子直徑4.41021.210112.71010(2)水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴張；油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮解析(1)油膜面積約占70小格，面積約為S702525106 m24.4102 m2，一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V106 m31.21011 m3，油酸分子的直徑約等于油膜的厚度d m2.71010 m。(2)見答案。高考模擬 隨堂集訓(xùn)1(2018全國卷)(多選)對于實際的氣體，下列說法正確的是()A氣體的內(nèi)能包括氣體分子的重力勢能B氣體的內(nèi)能包括分子之間相互作用的勢能C氣體的內(nèi)能包括氣體整體運動的動能D氣體體積變化時，其內(nèi)能可能不變E氣體的內(nèi)能包括氣體分子熱運動的動能答案BDE解析氣體的內(nèi)能等于所有分子熱運動的動能和分子之間勢能的總和，故A、C錯誤，B、E正確；根據(jù)熱力學(xué)第一定律UWQ知道，改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，所以體積發(fā)生變化對外做功W時，如果吸熱QW，則內(nèi)能不變，故D正確。2(2015全國卷)(多選)關(guān)于擴散現(xiàn)象，下列說法正確的是()A溫度越高，擴散進行得越快B擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學(xué)反應(yīng)C擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的D擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生E液體中的擴散現(xiàn)象是由液體的對流形成的答案ACD解析溫度越高，分子的熱運動越劇烈，擴散進行得越快，A、C正確；擴散現(xiàn)象是一種物理現(xiàn)象，不是化學(xué)反應(yīng)，B錯誤；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，D正確；液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體分子的無規(guī)則運動而產(chǎn)生的，E錯誤。3(2018北京高考)關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是()A氣體擴散的快慢與溫度無關(guān)B布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動C分子間同時存在著引力和斥力D分子間的引力總是隨分子間距增大而增大答案C解析擴散的快慢與溫度有關(guān)，溫度越高，擴散得越快，故A錯誤；布朗運動為懸浮在液體中固體小顆粒的運動，不是液體分子的熱運動，固體小顆粒運動的無規(guī)則性是液體分子運動的無規(guī)則性的間接反映，故B錯誤；分子間斥力與引力是同時存在，而分子力是斥力與引力的合力，分子間的引力和斥力都是隨分子間距增大而減??；當(dāng)分子間距小于平衡距離時，表現(xiàn)為斥力，即引力小于斥力，而分子間距大于平衡距離時，表現(xiàn)為引力，即斥力小于引力，但總是同時存在的，故C正確，D錯誤。4(2017北京高考)以下關(guān)于熱運動的說法正確的是()A水流速度越大，水分子的熱運動越劇烈B水凝結(jié)成冰后，水分子的熱運動停止C水的溫度越高，水分子的熱運動越劇烈D水的溫度升高，每一個水分子的運動速率都會增大答案C解析分子熱運動的劇烈程度由溫度決定，溫度越高，熱運動越劇烈，與物體的機械運動無關(guān)，A錯誤，C正確。水凝結(jié)成冰后，溫度降低，水分子熱運動的劇烈程度減小，但不會停止，B錯誤。水的溫度升高，水分子運動的平均速率增大，但并不是每一個水分子的運動速率都增大，D錯誤。5(2018廣州綜合測試) 分子間的作用力跟分子間距離的關(guān)系如圖所示，從圖中可看出，隨著分子間距離由零開始逐漸增大，分子力大小的變化情況為_；當(dāng)分子間距離為_(選填“r1”或“r2”)時，分子間的吸引力與排斥力大小相等。答案先減小后增大再減小r1解析由圖象可以看出，隨著分子間距離由零開始逐漸增大，分子力大小變化情況為先減小到零再增大到某一峰值然后減小到零(或“先減小后增大再減小”)，分子力為零時，分子間引力與斥力大小相等，由圖象與橫軸的交點可知該距離為r1。6(2017江蘇高考)科學(xué)家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示，某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol，其分子可視為半徑為3109 m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol1。請估算該蛋白的密度。(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案1103 kg/m3解析摩爾體積Vr3NA由密度，解得代入數(shù)據(jù)得1103 kg/m3。配套課時作業(yè)時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共9小題，每小題8分，共72分。其中 13為單選，49為多選)1(2018北京海淀區(qū)模擬)分子動理論是從微觀角度看待宏觀現(xiàn)象的基本理論，以下現(xiàn)象，能用分子動理論進行解釋的是()A霧霾的形成B沙塵暴的形成C汽車駛過，公路上揚起灰塵D鐵絲不易被拉斷答案D解析霧霾是由小顆粒組成的，每個小顆粒都是由大量分子組成的，故霧霾的形成無法用分子動理論解釋，A錯誤；沙塵暴屬于宏觀物體的運動，故沙塵暴的形成無法用分子動理論解釋，B錯誤；汽車揚起的灰塵是固體小顆粒，它的運動是氣流作用的結(jié)果，不能用分子動理論來解釋，C錯誤；鐵絲不易被拉斷是因為鐵絲分子間作用力在拉伸時表現(xiàn)為引力，D正確。2已知銅的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，銅的密度為(kg/m3)，阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol1)。下列判斷錯誤的是()A1 kg銅所含的原子數(shù)為B1 m3銅所含的原子數(shù)為C1個銅原子的質(zhì)量為(kg)D1個銅原子的體積為(m3)答案B解析1 kg銅所含的原子數(shù)NNA，A項正確。同理1 m3銅所含的原子數(shù)NNA，B項錯誤。1個銅原子的質(zhì)量m0(kg)，C項正確。1個銅原子的體積V0(m3)，D項正確。3下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是()答案B解析分子間作用力F的特點是：r<r0時F表現(xiàn)為斥力，rr0時F0，r>r0時F表現(xiàn)為引力；分子勢能Ep的特點是rr0時Ep最小，因此只有B項正確。4(2018蘭化一中模擬)下列說法正確的是()A溫度高的物體分子的平均動能一定大B氣體分子的體積大小等于氣體的摩爾體積跟阿伏加德羅常數(shù)的比值C一定質(zhì)量的0 的冰熔化為0 的水，分子平均動能不變，分子勢能增大D通過技術(shù)革新可以達到絕對零度以下E一定質(zhì)量的理想氣體吸收熱量，它的內(nèi)能可能不變答案ACE解析根據(jù)溫度的微觀含義：溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知，溫度越高的物體分子平均動能一定越大，故A正確；根據(jù)氣體摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)可以求出一個氣體分子所占空間的體積，由于氣體分子間空隙較大，不能求出分子的體積，故B錯誤；溫度是分子平均動能的標(biāo)志，一定質(zhì)量0 的冰熔化為0 的水時分子的平均動能不變；此時吸收熱量，故內(nèi)能增大，則分子勢能增大，故C正確；絕對零度是一切低溫的極限，只能無限接近，不能達到，故D錯誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，一定質(zhì)量的理想氣體吸收熱量時，如果同時對外做功，內(nèi)能可能增加、減小或不變，故E正確。5下列有關(guān)分子運動的說法正確的是()A空氣污染嚴重時，清晨看到霧蒙蒙的現(xiàn)象，是懸浮于空氣中的固體顆粒的布朗運動形成的B印染廠排出的有色廢液流入河流后，河水顏色加深是由于擴散現(xiàn)象C化工廠排出的刺激性廢氣，在一定距離內(nèi)能被聞到是由于擴散現(xiàn)象D炒菜時加鹽后，菜變咸是由于擴散現(xiàn)象E墨汁滴入清水后一段時間，清水變色是墨汁中水分子的布朗運動形成的答案BCD解析空氣污染嚴重時，清晨看到霧蒙蒙的現(xiàn)象是塵埃顆粒吸附水滴形成的，肉眼可見，不是布朗運動，A錯誤；有色廢液流入河流后，河水顏色加深是染料物質(zhì)的分子在水中擴散形成的，B正確；化工廠排出的刺激性廢氣，在一定距離內(nèi)能被聞到是由于氣體的擴散現(xiàn)象，C正確；炒菜時加鹽后，菜變咸是由于食鹽分子的擴散現(xiàn)象，D正確；墨汁滴入清水后一段時間，清水變色屬于擴散現(xiàn)象，布朗運動是懸浮在液體中微粒的運動，不是水分子的運動，E錯誤。6某同學(xué)在用油膜法估測分子大小實驗中發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果明顯偏大，可能是由于()A粉末太薄使油酸邊界不清，導(dǎo)致油膜面積測量值偏大B痱子粉撒得過多C計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D用注射器滴入小量筒0.5 mL油酸酒精溶液時多記了5滴E將酒精加入裝有1 mL純油酸的量筒中時，眼睛斜向下觀察刻度線，記錄酒精油酸溶液的體積答案BCE解析油膜面積測量值偏大，則測量得到的直徑偏小，A錯誤；痱子粉撒得過多，油酸不易散開，油膜面積測量值偏小，導(dǎo)致測量得到的直徑偏大，B正確；舍去所有不足一格的方格，則面積測量值偏小，導(dǎo)致測量得到的直徑偏大，C正確；滴數(shù)多記，則每一滴純油酸的體積偏小，導(dǎo)致測量得到的直徑偏小，D錯誤；眼睛斜向下讀數(shù)，記錄的體積偏大，則每一滴油酸溶液的體積偏大，導(dǎo)致測量得到的直徑偏大，E正確。7下列說法中正確的是()A只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積B一定溫度時，懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運動就越明顯C密封在體積不變的容器中的氣體，溫度升高，氣體分子對器壁單位面積上碰撞的平均作用力增大D用打氣筒的活塞壓縮氣體很費力，說明分子間有斥力E物體的溫度越高，分子熱運動越劇烈，分子的平均動能就越大答案BCE解析只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，可以算出氣體分子所占空間的大小，但不能算出氣體分子的體積，A錯誤；微粒越小、溫度越高，布朗運動越明顯，B正確；容積一定，分子密集程度一定，當(dāng)溫度越高時，氣體分子平均動能越大，運動越激烈，在單位時間內(nèi)對單位面積的容器壁的撞擊次數(shù)越多，氣體分子對器壁單位面積上碰撞的平均作用力即壓強越大，C正確；用打氣筒打氣時，里面的氣體因體積變小，壓強變大，所以再壓縮時就費力，與分子之間的斥力無關(guān)，D錯誤；溫度是衡量分子平均動能的標(biāo)志，故E正確。8根據(jù)分子動理論，下列說法正確的是()A水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間存在引力B在一定條件下，可以利用分子擴散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素C當(dāng)一個物體加速運動時，內(nèi)能一定增加D分子勢能隨著分子間距離的增大，可能先減小后增大E墨水中小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，反映液體分子在做無規(guī)則運動答案BDE解析水和酒精混合后的體積小于原體積之和，說明分子間有間隙，并非分子間存在引力，A錯誤。分子永不停息地做無規(guī)則熱運動，所以在一定條件下，可以利用分子擴散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素，B正確。當(dāng)一個物體加速運動時，其動能增加，內(nèi)能不一定增加，C錯誤。當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子間距增大，分子力做正功，分子勢能減?。划?dāng)分子力表現(xiàn)為引力時，分子間距增大，分子力做負功，分子勢能增大，D正確。固體小顆粒在液體中不停地做無規(guī)則運動就是布朗運動，它反映液體分子在做無規(guī)則熱運動，E正確。9一般情況下，分子間同時存在分子引力和分子斥力。若在外力作用下兩分子的間距達到不能再靠近時，固定甲分子不動，乙分子可自由移動，則去掉外力后，當(dāng)乙分子運動到很遠時，速度為v，則在乙分子的運動過程中(乙分子的質(zhì)量為m)()A乙分子的動能變化量為mv2B分子力對乙分子做的功為mv2C分子引力比分子斥力多做的功為mv2D分子斥力比分子引力多做的功為mv2E乙分子克服分子力做的功為mv2答案ABD解析當(dāng)甲、乙兩分子間距達到不能再靠近時，兩分子都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤掉外力，乙分子運動到速度為v時，該過程中乙分子的動能變化量為mv2，分子力對乙分子做的功等于乙分子動能的變化量，分子力做正功，A、B正確，E錯誤；在此過程中，分子斥力始終做正功，分子引力始終做負功，即W合W斥W引，由動能定理得W斥W引mv2，故分子斥力比分子引力多做的功為mv2，D正確，C錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共28分)10(12分)在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，現(xiàn)有油酸和酒精按體積比為nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒。請補充下述實驗步驟：(1)_。(需測量的物理量用字母表示)(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示，則油膜面積為_(已知坐標(biāo)紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)。(3)估算油酸分子直徑的表達式為d_。答案(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V(2)115S(3)解析(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V。(2)由圖象可得油膜所占小格數(shù)為115，故油膜面積S115S。(3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V，油膜面積S115S。由d，得d。11(16分)很多轎車為了改善夜間行駛時的照明問題，在車燈的設(shè)計上選擇了氙氣燈，因為氙氣燈燈光的亮度是普通燈燈光亮度的3倍，但是耗電量僅是普通燈的一半，氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍，很多車主會選擇含有氙氣燈的汽車，若氙氣充入燈頭后的容積V1.6 L，氙氣密度6.0 kg/m3。已知氙氣摩爾質(zhì)量M0.131 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA61023 mol1。試估算：(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)燈頭中氙氣分子的總個數(shù)N；(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離。答案(1)41022個(2)3109 m解析(1)設(shè)氙氣的物質(zhì)的量為n，則n氙氣分子的總數(shù)NNA41022個。(2)每個分子所占的空間為V0設(shè)分子間平均距離為a，則有V0a3即a3109 m。