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1、选修选修3-33-3 第第1 1节 分子动理论 内能节 分子动理论 内能 基础过关基础过关 考点研析考点研析 基础知识基础知识 一、分子动理论的基本内容一、分子动理论的基本内容 1.1.物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的 (1)(1)分子很小分子很小 直径数量级为直径数量级为 . . 质量数量级为质量数量级为1010-27 -27 1010-25 -25 kg. kg. (2)(2)分子数目特别大分子数目特别大, ,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数N NA A= = mol mol-1 -1. . 基础过关基础过关 紧扣教材紧扣教材自主落实自主落实 1010-10 -10 m m 6.0
2、26.02101023 23 2.2.分子的热运动分子的热运动 (1)(1)扩散现象并不是外界作用引起的扩散现象并不是外界作用引起的, ,也不是化学反应的结果也不是化学反应的结果, ,而是由物质分而是由物质分 子的子的 产生的产生的. .温度越高温度越高, ,扩散越快扩散越快. . (2)(2)布朗运动布朗运动 布朗运动是固体颗粒的运动布朗运动是固体颗粒的运动, ,反映了液体内部反映了液体内部 . . 微粒越小微粒越小, ,布朗运动越明显布朗运动越明显; ;温度越高温度越高, ,布朗运动布朗运动 . . (3)(3)热运动热运动: :分子分子 叫做热运动叫做热运动. .分子的无规则运动和分子的
3、无规则运动和 温度有关温度有关, ,温度越高温度越高, ,分子无规则运动分子无规则运动 . . 无规则运动无规则运动 分子的无规则运动分子的无规则运动 越剧烈越剧烈 永不停息的无规则运动永不停息的无规则运动 越剧烈越剧烈 3.3.分子间的相互作用力分子间的相互作用力 (1)(1)引力和斥力引力和斥力 存在存在, ,都随距离的增大而都随距离的增大而 , ,斥力变化更快斥力变化更快. . (2)(2)分子力的特点分子力的特点 r=rr=r0 0时时(r(r0 0的数量级为的数量级为 ),F),F引 引=F =F斥 斥, ,分子力 分子力F=0;F=0; rrrr0 0时时,F,F引 引F F斥 斥
4、, ,分子力 分子力F F表现为表现为 ; ; r10rr10r0 0时时,F,F引 引,F ,F斥 斥迅速减为零 迅速减为零, ,分子力分子力F=0.F=0. 同时同时减小减小 1010-10 -10 m m 斥力斥力 引力引力 二、温度和物体的内能二、温度和物体的内能 1.1.两种温标两种温标: :摄氏温标和摄氏温标和 . . 关系关系:T=t+:T=t+ K. K. 2.2.分子的动能分子的动能 (1)(1)分子热运动的平均动能是所有分子的动能的平均值分子热运动的平均动能是所有分子的动能的平均值, , 是分子热运动是分子热运动 的平均动能的标志的平均动能的标志. . (2)(2)分子热运
5、动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和. . 3.3.分子势能的决定因素分子势能的决定因素 微观上微观上决定于分子间距离决定于分子间距离; ; 宏观上宏观上决定于物体的体积决定于物体的体积. . 热力学温标热力学温标 273.15273.15 温度温度 4.4.物体的内能物体的内能 (1)(1)内能内能: :物体中物体中 分子的热运动动能与分子势能的总和分子的热运动动能与分子势能的总和; ; (2)(2)对于给定的物体对于给定的物体, ,其内能大小由物体的其内能大小由物体的 和和 决定决定. . 所有所有 温度温度体积体积 (1)(1)布朗
6、运动是液体分子的无规则运动布朗运动是液体分子的无规则运动.(.( ) ) (2)(2)温度越高温度越高, ,布朗运动越剧烈布朗运动越剧烈.(.( ) ) (3)(3)一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比.( .( ) ) (4)(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.(.( ) ) (5)(5)当分子力表现为引力时当分子力表现为引力时, ,分子势能随分子间距离的增大而增大分子势能随分子间距离的增大而增大.(.( ) ) (6)(6)内能相同的物体内能相同的物体, ,它们的分子
7、平均动能一定相同它们的分子平均动能一定相同.(.( ) ) 过关巧练过关巧练 1.1.思考判断思考判断 2 2.(.(多选多选) )以下关于分子动理论的说法中正确的是以下关于分子动理论的说法中正确的是( ( ) ) A.A.物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的 B.-2 B.-2 时水已经结为冰时水已经结为冰, ,部分水分子已经停止了热运动部分水分子已经停止了热运动 C.C.分子势能随分子间距离的增大分子势能随分子间距离的增大, ,可能先减小后增大可能先减小后增大 D.D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 ACDACD 解析解析:
8、 :物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的, ,选项选项A A正确正确; ;分子是永不停息地做无规则运动分子是永不停息地做无规则运动 的的, ,选项选项B B错误错误; ;在分子间距离增大时在分子间距离增大时, ,如果先是分子斥力做正功如果先是分子斥力做正功, ,后是分子引后是分子引 力做负功力做负功, ,则分子势能是先减小后增大的则分子势能是先减小后增大的, ,选项选项C C正确正确; ;分子间的引力与斥力都分子间的引力与斥力都 随分子间距离的增大而减小随分子间距离的增大而减小, ,但斥力变化得快但斥力变化得快, ,选项选项D D正确正确. . 3 3.(.(多选多选) )关于分子热运
9、动关于分子热运动, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 B.B.悬浮颗粒越大悬浮颗粒越大, ,同一时刻与它碰撞的液体分子越多同一时刻与它碰撞的液体分子越多, ,布朗运动越显著布朗运动越显著 C.C.扩散现象是分子无规则运动的结果扩散现象是分子无规则运动的结果, ,与物质的密度大小无关与物质的密度大小无关 D.D.扩散现象是物质分子的迁移扩散现象是物质分子的迁移, ,布朗运动是宏观微粒的运动布朗运动是宏观微粒的运动, ,是两种完全不相是两种完全不相 同的运动同的运动 CDCD
10、解析解析: :布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动, ,选项选项A A错误错误; ; 悬浮颗粒越大悬浮颗粒越大, ,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小, ,布朗运动越不明显布朗运动越不明显, , 选项选项B B错误错误; ;扩散现象是分子无规则运动的结果扩散现象是分子无规则运动的结果, ,与物质的密度大小无关与物质的密度大小无关, ,选项选项C C 正确正确; ;扩散现象是物质分子的迁移扩散现象是物质分子的迁移, ,布朗运动是宏观微粒的运动布朗运动是宏观微粒的运动, ,来反映液体分来反映液体分
11、 子的运动子的运动, ,选项选项D D正确正确. . 考点一 微观量的估算考点一 微观量的估算 考点研析考点研析 核心探究核心探究重难突破重难突破 【典例【典例1 1】 (2019(2019江苏连云港模拟江苏连云港模拟) )科学家已创造出一种利用细菌将太阳能科学家已创造出一种利用细菌将太阳能 转化为液体燃料的转化为液体燃料的“人造树叶人造树叶”系统系统, ,使太阳能取代石油成为可能使太阳能取代石油成为可能. .假设该假设该“人人 造树叶造树叶”工作一段工作一段 时间后时间后, ,能将能将1010-6 -6g g的水分解为氢气和氧气 的水分解为氢气和氧气. .已知水的密度已知水的密度=1.0=1
12、.010103 3 kg/m kg/m3 3, , 摩尔质量摩尔质量M=1.8M=1.81010-2 -2 kg/mol, kg/mol,阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数N NA A=6.0=6.0101023 23mol mol-1 -1. .试求 试求:(:(结结 果均保留一位有效数字果均保留一位有效数字) ) (1)(1)被分解的水中含有水分子的总数被分解的水中含有水分子的总数N;N; 答案答案: :(1)3(1)3101016 16个 个 (2)(2)一个水分子的体积一个水分子的体积V.V. 答案答案: :(2)3(2)31010-29 -29 m m3 3 微观量估算注意点微观量估算注意
13、点 误区警示误区警示 (1)(1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数微观量的估算应利用阿伏加德罗常数, ,依据分子数依据分子数N N与物质的量与物质的量n n之间之间 的关系的关系N=nN=nN NA A, ,并结合密度公式进行分析计算并结合密度公式进行分析计算. . (2)(2)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙; ;对气体物质对气体物质, ,分子之间的距分子之间的距 离远大于分子的大小离远大于分子的大小, ,气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气 体分子的体积体分子的体积, ,仅表示一个气体分子平均占据的
14、空间大小仅表示一个气体分子平均占据的空间大小. . AB AB 考点二 布朗运动与分子热运动考点二 布朗运动与分子热运动 1.1.对布朗运动的理解对布朗运动的理解 (1)(1)研究对象研究对象: :悬浮在液体、气体中的小颗粒悬浮在液体、气体中的小颗粒. . (2)(2)特点特点: :永不停息永不停息; ;无规则无规则; ;颗粒越小颗粒越小, ,现象越明显现象越明显; ;温度越高温度越高, ,运动运动 越激烈越激烈; ;肉眼直接看不到肉眼直接看不到. . (3)(3)成因成因: :布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡
15、 引起的引起的, ,是分子无规则运动的反映是分子无规则运动的反映. . 2.2.扩散现象、布朗运动、分子热运动的比较扩散现象、布朗运动、分子热运动的比较 【典例典例2 2】 (2019 (2019福建福州模拟福建福州模拟) )如图所示如图所示, ,是关于布朗运动的实验是关于布朗运动的实验, ,下列说法下列说法 正确的是正确的是( ( ) ) A.A.图中记录的是分子无规则运动的情况图中记录的是分子无规则运动的情况 B.B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹 C.C.实验中可以看到实验中可以看到, ,微粒越大微粒越大, ,布朗运动越明显布朗运动越明显 D.D.实验中
16、可以看到实验中可以看到, ,温度越高温度越高, ,布朗运动越剧烈布朗运动越剧烈 D D 解析解析: :图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线, ,不是微粒的运动轨迹不是微粒的运动轨迹, ,也不也不 是分子无规则运动的情况是分子无规则运动的情况, ,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知且在此段时间内微粒的运动情况不得而知, ,虽然图虽然图 示所反映的不是微粒的轨迹示所反映的不是微粒的轨迹, ,但却可以看出其运动的无规则性但却可以看出其运动的无规则性, ,做布朗运动的做布朗运动的 微粒都很小微粒都很小, ,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞
17、不微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不 平衡平衡, ,因此因此, ,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡, ,布朗运布朗运 动才越激烈动才越激烈, ,选项选项D D正确正确. . 【针对训练针对训练】 ( (多选多选) )墨滴入水墨滴入水, ,扩而散之扩而散之, ,徐徐混匀徐徐混匀. .关于该现象的分析正确关于该现象的分析正确 的是的是( ( ) ) A.A.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用混合均匀主要是由于碳粒受重力作用 B.B.混合均匀的过程中混合均匀的过程中, ,水分子和碳粒都做无规则运动水分子和碳粒都做
18、无规则运动 C.C.使用碳粒更小的墨汁使用碳粒更小的墨汁, ,混合均匀的过程进行得更迅速混合均匀的过程进行得更迅速 D.D.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的 BCBC 解析解析: :墨滴入水后碳粒的运动是布朗运动墨滴入水后碳粒的运动是布朗运动, ,是由于受水分子撞击不平衡引起的是由于受水分子撞击不平衡引起的, , 是水分子无规则运动的反映是水分子无规则运动的反映, ,碳粒越小碳粒越小, ,布朗运动越明显布朗运动越明显, ,综上所述综上所述, ,选项选项A,DA,D错错 误误, ,选项选项B,CB,C正确正确. . 考点三 分子
19、力、分子势能与分子间距离的关系考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子力、分子势能与分子间距离关系图线分子力、分子势能与分子间距离关系图线 分子力分子力F F、分子势能、分子势能E Ep p与分子间距离与分子间距离r r的关系图线如图所示的关系图线如图所示( (取无穷远处分子势取无穷远处分子势 能能E Ep p=0).=0). (1)(1)当当rrrr0 0时时, ,分子力表现为引力分子力表现为引力, ,当当r r增大时增大时, ,分子力做负功分子力做负功, ,分子势能增加分子势能增加. . (2)(2)当当rrrr0 0时分子力表现为引力时分子力表现为引力, ,当当r r增大时增大时
20、, ,分子力做负功分子力做负功, ,分子势能增大分子势能增大. .所以当所以当 r=rr=r0 0时时, ,分子势能最小分子势能最小, ,若选无穷远处分子势能为零若选无穷远处分子势能为零, ,则当则当r=rr=r0 0时时, ,分子势能分子势能 E Ep p0,0,选项选项A A正确正确. .若选若选r=rr=r0 0时分子势能为零时分子势能为零, ,选项选项C C正确正确. . 考点四 物体的内能考点四 物体的内能 1.1.物体的内能与机械能的比较物体的内能与机械能的比较 名称名称 比较 比较 内能内能机械能机械能 定义定义 物体中所有分子物体中所有分子 热运动动能与分热运动动能与分 子势能
21、的总和子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定决定 因素因素 与物体的温度、与物体的温度、 体积、物态和分体积、物态和分 子数有关子数有关 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取 有关有关 量值量值任何物体都有内能任何物体都有内能可以为零可以为零 测量测量无法测量无法测量可测量可测量 本质本质 微观分子的运动和相微观分子的运动和相 互作用的结果互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果 运动运动 形式形式 热运动热运动机械运动机械运动 联系联系在一定条件下可以相互转化在一定
22、条件下可以相互转化, ,能的总量守恒能的总量守恒 2.2.内能的变化内能的变化 3.3.几点注意几点注意 (1)(1)温度是分子平均动能的标志温度是分子平均动能的标志. . (2)(2)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义. . (3)(3)任何物体都有内能任何物体都有内能. . (4)(4)体积增大分子势能不一定增大体积增大分子势能不一定增大( (如水变成冰如水变成冰).). (5)(5)理想气体的分子力为零、分子势能为零理想气体的分子力为零、分子势能为零, ,因此一定质量的理想气体的内因此一定质量的理想气体的内 能只由温度决定
23、能只由温度决定. . 【典例典例4 4】 ( (多选多选) )关于物体的内能关于物体的内能, ,下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( ( ) ) A.A.温度高的物体比温度低的物体内能大温度高的物体比温度低的物体内能大 B.B.物体的内能不可能为零物体的内能不可能为零 C.C.内能相同的物体内能相同的物体, ,它们的分子平均动能一定相同它们的分子平均动能一定相同 D.D.内能不相同的物体内能不相同的物体, ,它们的分子平均动能可能相同它们的分子平均动能可能相同 BDBD 解析解析: :温度高低反映分子平均动能的大小温度高低反映分子平均动能的大小, ,但由于物体不同但由于物体不同, ,分子数目
24、不同分子数目不同, ,所所 处状态不同处状态不同, ,无法反映内能的大小无法反映内能的大小, ,选项选项A A错误错误; ;由于分子都在永不停息地做无由于分子都在永不停息地做无 规则运动规则运动, ,因此因此, ,任何物体内能不可能为零任何物体内能不可能为零, ,选项选项B B正确正确; ;内能相同的物体内能相同的物体, ,它们它们 的分子平均动能不一定相同的分子平均动能不一定相同, ,选项选项C C错误错误; ;内能不同的两个物体内能不同的两个物体, ,它们的温度可它们的温度可 以相同以相同, ,即它们的分子平均动能可以相同即它们的分子平均动能可以相同, ,选项选项D D正确正确. . 【针
25、对训练针对训练】 (2019 (2019辽宁鞍山质检辽宁鞍山质检) )若某种实际气体分子间的作用力表现为若某种实际气体分子间的作用力表现为 引力引力, ,则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是( ( ) ) A.A.如果保持其体积不变如果保持其体积不变, ,温度升高温度升高, ,内能增大内能增大 B.B.如果保持其体积不变如果保持其体积不变, ,温度升高温度升高, ,内能减少内能减少 C.C.如果保持其温度不变如果保持其温度不变, ,体积增大体积增大, ,内能不变内能不变 D.D.如果保持其温度不变如果保持其温度不变, ,体积增
26、大体积增大, ,内能减少内能减少 A A 解析解析: :若保持气体的体积不变若保持气体的体积不变, ,则分子势能不变则分子势能不变, ,温度升高温度升高, ,分子的平均动能变分子的平均动能变 大大, ,故气体的内能增大故气体的内能增大, ,选项选项A A正确正确,B,B错误错误; ;若保持气体的温度不变若保持气体的温度不变, ,气体分子气体分子 的平均动能不变的平均动能不变, ,体积增大体积增大, ,分子间的引力做负功分子间的引力做负功, ,分子势能增大分子势能增大, ,故气体的内故气体的内 能增大能增大, ,选项选项C,DC,D错误错误. . 考点五 用油膜法估测分子的大小考点五 用油膜法估
27、测分子的大小 【典例【典例5 5】 (2019(2019吉林长春质检吉林长春质检) )在在“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验中的实验中, , 所用油酸酒精溶液的浓度为每所用油酸酒精溶液的浓度为每10104 4 mL mL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6 mL,6 mL,用注射器测得用注射器测得1 mL1 mL 上述溶液为上述溶液为7575滴滴. .把把1 1滴该溶液滴入盛水的浅盘里滴该溶液滴入盛水的浅盘里, ,待水面稳定后待水面稳定后, ,将玻璃板放将玻璃板放 在浅盘上在浅盘上, ,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓, ,再把玻璃板放在坐标纸上再把玻
28、璃板放在坐标纸上, ,其形其形 状和尺寸如图所示状和尺寸如图所示, ,坐标纸中正方形方格的边长为坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.1 cm.则则: : (1)(1)油酸薄膜的面积是油酸薄膜的面积是 cmcm2 2. . (2)(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL.(mL.(取一位有效数字取一位有效数字) ) (3)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m.(m.(取一位有效数字取一位有效数字) ) 解析解析: :(1)(1)面积超过正方形一半的正方形的个数为面积超过正方形一半的正方形的个数为116116
29、个个, ,则油酸膜的面积约为则油酸膜的面积约为S=116 cmS=116 cm2 2. . 答案答案: :(1)116(1)116 (2)8(2)81010-6 -6 (3)7(3)71010-10 -10 (1)(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的, ,请指出请指出: : . . . . 上述实验步骤的合理顺序是上述实验步骤的合理顺序是 . . 解析解析: :(1)(1)上述步骤中有步骤不完整的上述步骤中有步骤不完整的:C:C步骤中步骤中, ,要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉; ; 答案答案: :(1)(1)见解析 见解析 C
30、FBAEDCFBAED (2)(2)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较, ,数据偏大数据偏大, ,对出对出 现这种结果的原因现这种结果的原因, ,下列说法中可能正确的是下列说法中可能正确的是 . . A.A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B.B.计算油酸膜面积时计算油酸膜面积时, ,错将所有不完整的方格都作为完整方格处理错将所有不完整的方格都作为完整方格处理 C.C.计算油酸膜面积时计算油酸膜面积时, ,只数了完整的方格数只数了完整的方格数 D.D.水面上痱子粉撒得较多水面上痱子粉撒得较多, ,油酸膜没有充分展开油酸膜没有充分展开 答案答案: :(2)ACD(2)ACD 点击进入点击进入 课时训练课时训练