高中物理选修3-3第七章分子动理论知识点
- 格式:doc
- 大小:217.00 KB
- 文档页数:10
第七章分子动理论7.1 物体是由大量分子组成的一、分子的大小:1.分子直径数量级为10-10m;可用“油膜法”测定。
分子质量的数量级是10-27—10-26kg2.油膜法估测分子直径:(1)理论基础:把分子想成球体;忽略分子间空隙;认为是单分子油膜。
(2)步骤:将油酸用酒精稀释后滴加在水面上,油酸在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发,在水面上形成一层纯油酸膜,由于油酸分子的部分原子与水有很强的亲合力,这样就形成了紧密排列的单分子层油膜。
根据稀释前油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄的厚度的d=V/S,L即为分子的直径。
用此方法得出的油酸分子的直径数量级是10-10m。
二、阿伏加德罗常数:1.1摩尔任何物质含有的粒子数都相同.这个数量用阿伏伽德罗常数表示。
其值为:N A=6.02 ×1023mol-12.阿伏伽德罗常数是联系宏观与微观的桥梁。
7.2分子的热运动一、扩散现象:1.扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。
2.影响因素:温度越高扩散越快。
二、布朗运动:1.布朗运动:是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动。
2.它并不是分子本身的运动.液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因,布朗运动虽不是分子的运动,但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性.3.影响因素:布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关.颗粒越小越明显,温度越高越明显。
注意:①形成条件是:只要微粒足够小。
②温度越高,布朗运动越激烈。
③观察到的是固体微粒(不是液体,不是固体分子)的无规则运动,反映的是液体分子运动的无规则性。
④实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线,不是该微粒的运动轨迹。
三、热运动:物体里的大量分子做永不停息的无规则运动,随温度的升高而加剧。
扩散现象和布朗运动可以证明分子热运动的存在。
7.3分子间相互作用力一、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为,引力和斥力都随分子间距离增大而减小,随分子间距离减小而增大.但斥力的变化比引力的变化快.实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力.2.分子间作用力(指引力和斥力的合力)随分子间距离而变的规律是:①r<r0时表现为斥力;②r= r0时分子力为零;③r> r 0时表现为引力;④r>10 r 0以后,分子力变得十分微弱,可以忽略不计。
第七章 分子动理论本章概览三维目标认识分子动理论的基本观点,知道用油膜法估测分子大小的实验依据、知道阿伏加德罗常数的值及其意义培养用测定宏观量的方法去求出微观量大小的思维方法.了解分子运动速率的统计分布规律.认识温度是分子平均动能的标志.理解内能的概念. 能用分子动理论和统计观点解释气体压强.使学生了解本质决定现象的哲学观点,以及客观事物之间普遍联系的观点.理解温标的定义和实际运用.培养学生分析、解决问题的方法.理解分子动能和势能的概念.增强探索自然奥秘的兴趣和信心.入图片知识网络⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧>><<===-⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⨯----热传递做功式改变物体内能的两种方物态等体积温度分子数目决定因素叫物体的内能与分子势能的总和的动能物体中所有分子热运动意义物体的内能有关系分子势能与物体的体积变化的关系分子力做功与分子势能分子势能动的平均动能的标志温度是指物体分子热运分子动能内能热力学温标摄氏温标温度和温标热平衡定律热平衡热平衡与温度平衡态与状态参量温度和温标规律图线的合力分子力是指引力和斥力斥力同时存在引力分子间的相互作用力运动越激烈温度越高无规则永不停息运动特点布朗运动扩散实验依据则运动分子永不停息地做无规分子的热运动阿伏加德罗常数分子的质量分子的大小的物体是由大量分子组成分子理论斥引斥引斥引,,,:,::15.273)()(,,,10,,,,,1002.6:10:10:0001001232610K t T T t F F r r F F r r F F r r m r r F m ol kg m。
高中物理学习材料唐玲收集整理第七章 分子动理论全章复习学习目标: 1、掌握分子动理论的基本观点,知道阿伏加德罗常数的意义2、能通过实验测分子的大小3、理解内能的概念 一、知识整理: 1、 分子动理论2、温度和温标:3、内能:二、例题精讲:例1:一滴石油体积为10-3cm 3,把它滴在平静的湖面上,扩散成面积为2.5m 2的单分子层油膜,则石油的半径为多少?(2×10-10m )1)、________________________________. A:阿伏加德罗常是: 2)、________________________________. A:什么是扩散? B :什么是布朗运动? 3)、________________________________. 两个相邻分子间存在着相互作用的_____和_____,它们都随分子间距离增大而________。
1)热力学系统: 2)外界 3)状态参量: 4)平衡态: 5)热平衡: 6)热平衡定律: 7)温度: 8)温标: 9)热力学温标与摄氏温标的关系: 1) 分子动能: 影响因素:2) 分子势能: 影响因素:3)内能:分析:分子半径是分子直径的一半,而分子直径就是油膜的厚度,m s v d 10631045.21010---⨯=⨯== 所以r=2X10-10m例2、下列关于热力学温度的说法中,正确的是( )A .摄氏温度和热力学温度都可以取负值B .绝对零度是低温的极限,永远达不到C .-33℃=240.15 KD .1℃就是1 K三、本章检测:1、两个分子从靠近的不能再近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,直到大于分子直径的10倍以上,这一过程中关于分子间的相互作用力的下述说法中正确的是( )A .分子间的引力和斥力都在减小B .分子间的斥力在减小,引力在增大C .分子间的作用力在逐渐减小D .分子间的作用力,先减小后增大,再减小到零2、下列说法正确的是 ( )A .布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B .没有摩擦的理想热机可以把吸收的热量全部转化为机械能C .知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿佛加德罗常数D .内能不同的物体,它们分子运动的平均动能可能相同.3、有甲乙两个分子,甲分子固定不动,乙分子由无穷远处逐渐向甲靠近,直到不再靠近为止,在这整个过程中,分子势能的变化情况是 ( )A 、不断增大B 、不断减小C 、先增大后减小D 、先减小后增大.4、氢气和氧气的质量、温度都相同,在不计分子势能的情况下,下列说法正确的是( )A 、氧气的内能较大B 、氢气的内能较大.C 、两者的内能相等D 、氢气分子的平均速率较大.5、分子间的相互作用力由引力F引和斥力F 斥两部分组成,则( )A 、F 引和F 斥同时存在的.B 、F 引总是大于F 斥,其合力总表现为引力C 、分子之间的距离越小,F 引越小,F 斥越大,故表现为斥力D 、分子间距离越大,F 引越大,F 斥越小,故表现为引力6.在25℃左右的室内,将一只温度计从酒精中拿出,观察它的示数变化情况是( )A .温度计示数上升B .温度计示数下降C .温度计示数不变D .示数先下降后上升7、下列关于布朗运动的说法中正确的是( )A.将碳素墨水滴入清水中,观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映B.布朗运动是否显著与悬浮在液体中的颗粒大小无关C.布朗运动的激烈程度与温度有关D .微粒的布朗运动的无规则性,反映了液体内部分子运动的无规则性8、下面证明分子间存在引力和斥力的试验,错误的是( )A.两块铅压紧以后能连成一块,说明存在引力B.一般固体、液体很难被压缩,说明存在着相互排斥力C.拉断一根绳子需要一定大小的力说明存在着相互吸引力D.碎玻璃不能拼在一起,是由于分子间存在着斥力9、质量相等的氢气和氧气,温度相同,不考虑分子间的势能,则()A.氧气的内能较大B.氢气的内能较大C.两者内能相等D.氢气分子的平均动能较大10、以下说法中正确的是()A.温度低的物体内能小B.温度低的物体内分子运动的平均速率小C.物体做加速运动时速度越来越大,物体内分子的平均动能也越来越大D.以上说法都不对11、已知1摩尔的水质量0.018千克,求水分子质量.。
第七章分子动理论知识建构专题应用专题一分子动理论的理解与应用分子动理论的内容是:物体是由大量分子组成的,分子永不停息地做无规则运动,分子之间同时存在着引力和斥力。
布朗运动和扩散现象说明了分子永不停息地做无规则运动。
1.布朗运动:尽管布朗运动本身并不是分子运动,但由于它的形成原因是由于分子的撞击,所以它能反映分子的运动特征,这就是布朗运动的意义所在。
具体地讲:(1)布朗运动永不停息,说明分子的运动是永不停息的;(2)布朗运动路线的无规则,说明分子的运动是无规则的;(3)温度越高,颗粒越小,布朗运动越剧烈,说明分子无规则运动的剧烈程度还与温度有关。
在宏观上与温度有关的现象称为热现象。
布朗运动的种种特征充分表明:分子永不停息地做无规则运动——热运动。
2.扩散现象:(1)从浓度高处向浓度低处扩散;(2)扩散快慢除与此物质的状态有关外,还与温度有关;(3)从微观机理看,扩散现象说明了物体的分子都在不停地运动着。
【专题训练1】关于分子动理论,下列说法正确的是()。
A.分子间的引力和斥力不能同时存在B.组成物质的分子在永不停息地做无规则运动C.布朗运动与分子运动是不同的D.扩散现象和布朗运动都反映了分子永不停息地做无规则运动专题二分子力曲线与分子势能曲线分子力随分子间距离变化的图象与分子势能随分子间距离变化的图象非常相似(如图所示),但却有着本质的区别。
现比较如下:1.分子间同时存在着引力和斥力,它们都随分子间距离的增大(减小)而减小(增大),但斥力比引力变化得快。
对外表现的分子力F是分子间引力和斥力的合力。
2.在r<r0范围内分子力F、分子势能E p都随分子间距离r的减小而增大,但在r>r0的范围内,随着分子间距离r的增大,分子力F是先增大后减小,而分子势能E p一直增大。
3.当r=r0时分子处于平衡状态,此时分子间的引力、斥力同样存在,分子力F为零,分子势能E p最小。
【专题训练2】根据分子动理论,物体分子间距离为r0等于10-10 m,此时分子所受引力和斥力大小相等,以下说法中正确的是()。
物理选修3--3第七章分子动理论知识点汇总(训练填空版)知识点一、物体是由大量分子组成的一、物体是由大量的分子组成的(1)“大量”的意思一是指分子尺寸小,一般分子直径的数量级是10-10m.若把两万个分子一个挨一个地紧密排列起来,约有头发丝直径那么长一点。
若把一个分子放大到像芝麻那么大,则芝麻被成比例地放大将到地球那么大.二是指物体内分子多,例如一滴水约有6.7万亿亿个水分子。
三是分子质量轻,一般分子质量数量级是1026-kg.(2)人们不可能用肉眼直接观察到分子,也无法借助光学显微镜观察到,通过离子显微镜可观察到分子的位置,用扫描隧道显微镜(放大数亿倍)可直接观察到单个分子或原子.二、实验:用油膜法估测分子的大小(1)实验目的①估测油酸分子的大小.②学习用宏观量间接测量微观量的原理和方法.(2)实验原理: d=V /S(3)实验器材注射器或滴管、量筒、痱子粉(或石膏粉)、浅盘、水、酒精、油酸、玻璃板、彩笔、坐标纸.(4)实验步骤①取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成500毫升的油酸酒精溶液.②往边长约为30cm~40cm的浅盘中倒入约2cm深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上.③用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=1n mL.④用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.⑤待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.⑥将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.⑦据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V ,据一滴油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =V S,即为油酸分子的直径.比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10-10,若不是10-10须重做实验.(5)本实验的注意事项①酒精油酸溶液配制好后,不要长时间放置,以免浓度改变,影响实验.(油酸难溶于水,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠,更能保证其形成单层分子膜) ②酒精油酸溶液的浓度应小于1100为宜. ③痱子粉的用量不要太大,否则不易成功.(作用:因为油和水颜色相近,不易分辨。
物理选修3--3第七章-分子的动理论知识点汇总2分子动理论知识点汇物理选修3--3第七章总(训练填空版)物体是由大量分子组成知识点一、的一、物体是由大量的分子组成的“大量”的意思一是指分子尺寸(1)10小,一般分子直径的数量级是-若把两万个分子一个挨一个地m.10约有头发丝直径那么紧密排列起来,若把一个分子放大到像芝麻长一点。
则芝麻被成比例地放大将到那么大,地球那么大.二是指物体内分子多,万亿亿个水分6.7例如一滴水约有子。
三是分子质量轻,一般分子质量数量级是kg.-2610(2)人们不可能用肉眼直接观察到分子,也无法借助光学显微镜观察到,通过离子显微镜可观察到分子的位置,用扫描隧道显微镜(放大数亿倍)3可直接观察到单个分子或原子.二、实验:用油膜法估测分子的大小(1)实验目的①估测油酸分子的大小.②学习用宏观量间接测量微观量的原理和方法.S dV=/(2)实验原理: 实验器材(3)或石(注射器或滴管、量筒、痱子粉、浅盘、水、酒精、油酸、玻)膏粉璃板、彩笔、坐标纸.实验步骤(4)的油酸溶于酒精(1cm)①取1毫升3毫升的油酸酒精溶液.中,制成500的浅~30cm40cm②往边长约为然后将痱深的水,2cm盘中倒入约子粉或石膏粉均匀地撒在水面上.n向量筒中滴入(③用滴管或注射器)4滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1mL,算出每滴油1V mL.=酸酒精溶液的体积n0④用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.⑤待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.⑥将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.⑦据油酸酒精溶液的浓度,算出一V,据一滴油滴溶液中纯油酸的体积VS,和薄膜的面积酸的体积算出油Vd=,酸薄膜的厚度即为油酸分子S的直径.比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10,若10-不是10须重做实验.10-5(5)本实验的注意事项①酒精油酸溶液配制好后,不要长时间放置,以免浓度改变,影响实验.(油酸难溶于水,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠,更能保证)膜其形成单层分子1②酒精油酸溶液的浓度应小于100为宜.③痱子粉的用量不要太大,否则不易成功.(作用:因为油和水颜色相近,不易分辨。
1 物体是由大量分子组成的[学科素养与目标要求]物理观念:1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数及其意义. 科学思维:会用阿伏加德罗常数进行有关计算和估算,领会阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁.科学探究:通过油膜法估测油酸分子的大小,让学生经历“实验设计、现象分析、仪器使用”,体会估测法的巧妙.一、用油膜法估测分子的大小1.处理方法(1)理想化:认为油酸薄膜是由单层油酸分子紧密排列组成的,则油膜的厚度即为油酸分子的直径,如图1所示.图1(2)模型化:把油酸分子简化成球形.2.估算方法实验时测出一滴油酸的体积V ,再测出油膜的面积S ,估算出油膜的厚度,认为就是油酸分子的直径d =V S. 3.分子的大小一般分子大小的数量级是10-10 m.二、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N A =6.02×1023 mol -1,在粗略计算中可以取N A =6.0×1023 mol -1.3.意义:阿伏加德罗常数是一个重要的常数.它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来,即阿伏加德罗常数N A 是联系宏观量与微观量的桥梁.1.判断下列说法的正误.(1)若撒入水中的痱子粉太多,会使油酸未完全散开,从而使测出的分子直径偏小.( × )(2)若滴在水面的油酸酒精溶液体积为V ,铺开的油膜面积为S ,则可估算出油酸分子直径为V S. ( × )(3)阿伏加德罗常数所表示的是1 g 物质内所含的分子数.( × )(4)所有分子的直径都相同.( × )2.已知水的摩尔质量是18 g/mol ,则一个水分子的质量约为________ kg.答案 3.0×10-26解析 m 0=18×10-36.0×1023 kg =3.0×10-26 kg.一、用油膜法估测分子的大小如图是用油膜法估测分子的大小时在水面上形成的油酸膜的形状.(1)实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液?(2)实验中为什么在水面上撒痱子粉(或细石膏粉)?(3)实验中可以采用什么方法测量油膜的面积?答案 (1)用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸,这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜.同时酒精易挥发,不影响测量结果.(2)撒痱子粉(或细石膏粉)后,便于观察所形成的油膜的轮廓.(3)运用数格子法测油膜面积,多于半个的算一个,少于半个的舍去.这种方法所取方格的单位越小,计算的面积误差越小.实验:用油膜法估测分子的大小 1.实验原理把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上,油酸在水面上形成油酸薄膜,将其认为是单分子层,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 ,则油酸分子直径 d =V S. 2.实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸.3.实验步骤(1)用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液,缓缓推动活塞,把溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积V 1时的滴数n ,算出一滴油酸酒精溶液的体积V ′=V 1n.再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度η,算出一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积V =V ′η.(2)在水平放置的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上,再用注射器将配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上.(3)待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板平放到浅盘上,然后用彩笔将油酸膜的形状描在玻璃板上.(4)将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油膜的面积S (以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位,计算轮廓范围内的正方形个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个).(5)根据测出的一滴油酸酒精溶液里纯油酸的体积V 和油酸薄膜的面积S ,求出油膜的厚度d ,则d 可看做油酸分子的直径,即d =V S. 4.注意事项(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免浓度改变,造成较大的实验误差.(2)实验前应注意检查浅盘是否干净,否则难以形成油膜.(3)浅盘中的水应保持平稳,痱子粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上.(4)向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成.(5)待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓.例1 (2018·宜春市期末)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸0.2 mL ,用量筒和注射器测得1 mL 上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图2所示,图中正方形小方格的边长为1 cm.(结果均保留两位有效数字)图2(1)油酸薄膜的面积是________ m 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______ m 3.(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________ m .(结果保留两位有效数字)(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于________.A .油酸未完全散开B .油酸酒精溶液中含有大量酒精C .计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D .在向量筒中滴入1 mL 油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴答案 (1)4.0×10-3 (2)2.5×10-12 (3)6.3×10-10 (4)D解析 (1)由于每个小方格边长为1 cm ,则每一个小方格的面积就是1 cm 2,数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的以一格计算,小于半格的舍去)为40个,则油酸薄膜的面积S =40 cm 2=4.0×10-3 m 2.(2)由题意知,80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL ,且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%,故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V 0=V N ×0.02%=180×0.02%×10-6 m 3=2.5×10-12 m 3. (3)油酸分子直径d =V 0S =2.5×10-124.0×10-3m ≈6.3×10-10 m. (4)计算油酸分子直径的公式是d =V S,V 是纯油酸的体积,S 是油膜的面积.若水面上痱子粉撒得较多,油酸未完全散开,即油膜没有充分展开,则测量的面积S 偏小,导致计算结果偏大,A 错误;大量的酒精更易使油酸分子形成单分子层薄膜,会使测量结果更精确,B 错误;若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S 将偏小,计算结果将偏大,C 错误;若在向量筒中滴入1 mL 油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴,则计算所得的V 偏小,故d 偏小,D 正确.针对训练 (2019·上海市嘉定区期末)在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中(1)实验简要步骤如下:A .将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数,再根据方格的边长求出油膜的面积SB .将一滴油酸酒精溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上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 .取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液E .根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积VF .用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数G .由V S得到油酸分子的直径d 上述实验步骤的合理顺序是________________.(填写字母编号)(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形成单分子油膜”,体现的物理思想方法是______________________________________________________________________.(3)若所用油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,描出的油酸膜的轮廓形状和尺寸如图3所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm ,由此可估测油酸分子的直径是_____ m . (保留一位有效数字)图3答案 (1)CDFEBAG(或DFECBAG) (2)理想模型法 (3)6×1010解析 (1)实验步骤为:将配制好的油酸酒精溶液,通过量筒测出1滴此溶液的体积.然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油酸膜的形状,将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,按不足半个舍去,多于半个的算一个,统计出油酸薄膜的面积.则用1滴此溶液中纯油酸的体积除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面积,恰好就是油酸分子的直径.故实验步骤的合理顺序为CDFEBAG(或DFECBAG);(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形成单分子油膜”,体现的物理思想方法是理想模型法; (3)由题图可知,油膜所占方格数为130个,则油膜的面积:S =130×1×1 cm 2=130 cm 2;每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积:V =175×6104 mL =8×10-6 mL 油酸分子的直径:d =V S =8×10-6 cm 3130 cm 2≈6×10-8 cm =6×10-10 m.二、阿伏加德罗常数(1)1 mol 的物质内含有多少个分子?用什么表示?(2)若某种物质的摩尔质量为M ,摩尔体积为V ,则一个分子的质量为多大?假设分子紧密排列,一个分子的体积为多大?(已知阿伏加德罗常数为N A )(3)V mol =N A V 0(V 0为一个分子的体积,V mol 为摩尔体积),对于任何物质都成立吗? 答案 (1)6.02×1023个 N A (2)M N A V N A(3)V mol =N A V 0仅适用于固体和液体,不适用于气体.阿伏加德罗常数的应用1.N A 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的一座桥梁.它把摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、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m 0、单个分子的体积V 0等微观量联系起来,如图4所示.图4其中密度ρ=m V =M mol V mol ,但要切记对单个分子ρ=m 0V 0是没有物理意义的. 2.常用的重要关系式(1)分子的质量:m 0=M mol N A. (2)分子的体积:V 0=V mol N A =M mol ρN A(适用于固体和液体). 注意:对于气体分子V mol N A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 =mN A M mol . (4)体积为V 的物体中所含有的分子数:n =VN A V mol. (5)分子的直径①对于液体和固体,分子间距离比较小,可以认为分子是一个挨着一个紧密排列的球体,由V 0=V mol N A 及V 0=16πd 3可得:d =36V mol πN A. ②对于气体,分子间距很大,一般建立立方体模型.将每个气体分子看成一个质点,气体分子位于立方体中心,如图5所示,则立方体的边长即为分子间距.由V 0=V mol N A及V 0=d 3可得:d =3V mol N A.图5例2 (多选)若以μ表示氮气的摩尔质量,V 表示在标准状况下氮气的摩尔体积,ρ是在标准状况下氮气的密度,N A 为阿伏加德罗常数,m 、v 分别表示每个氮气分子的质量和体积,下面四个关系式中正确的是( )A .N A =VρmB .ρ=μN A vC .m =μN AD .v =V N A答案 AC解析 摩尔质量μ=mN A =ρV ,故N A =Vρm ,m =μN A,故A 、C 正确;氮气分子间距离很大,N A v 并不等于摩尔体积V ,故B 、D 错误.例3 在标准状况下,有体积为V 的液态水和体积为V 的可认为是理想气体的水蒸气,已知液态水的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,液态水的摩尔质量为M A ,在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A ,问:(1)它们中各有多少水分子?(2)它们中相邻两个水分子之间的平均距离各为多少?答案 见解析解析 (1)体积为V 的液态水,质量为m =ρV ①分子个数为N =m M AN A ②联立①②式可得N =ρV M AN A ③ 对体积为V 的水蒸气,分子个数为N ′=V V AN A (2)设液态水相邻的两个水分子之间平均距离为d ,将水分子视为球体,每个水分子的体积为V 0=V N =16πd 3④ 联立③④式可得d =36M A ρN A π⑤ 设水蒸气中相邻的两个水分子之间平均距离为d ′,将水分子占据的空间视为立方体,每个水蒸气分子的体积V 0′=V N ′=d ′3⑥ 解得d ′=3V A N A.1.(用油膜法估测分子的大小)在“用油膜法估测分子大小”的实验中, (1)某同学操作步骤如下:①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积.改正其中的错误:_________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3 mL ,其形成的油膜面积为40 cm 2,则估测出油酸分子的直径为________ m.答案 (1)②在量筒中滴入N 滴溶液,测出其体积;③在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉)再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定 (2)1.2×10-9解析 (1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大,应先用累积法测出N 滴该溶液体积,再求出一滴的体积;③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察,可在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉),再滴油酸酒精溶液,稳定后就呈现出清晰轮廓.(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V =4.8×10-3×0.10%×10-6 m 3=4.8×10-12 m 3,故油酸分子直径d =V S =4.8×10-1240×10-4 m =1.2×10-9 m.2.(用油膜法估测分子的大小)(2018·济南市模拟)某实验小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的体积分数为0.1%,1 mL 上述溶液有50滴,实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴.图6(1)该实验中的理想化假设是________.A .将油膜看作单分子层薄膜B .不考虑油酸分子间的间隙C .不考虑油酸分子间的相互作用力D .将油酸分子看成球形(2)实验中描出油酸薄膜轮廓如图6所示,已知每一个正方形小方格的边长为2 cm ,则该油酸薄膜的面积为________ m 2.(结果保留一位有效数字)(3)经计算,油酸分子的直径为________ m .(结果保留一位有效数字)答案 (1)ABD (2)3×10-2 (3)7×10-10解析 (1)用油膜法测量分子的直径,不考虑分子间的间隙,将油膜看成单分子层薄膜,将油酸分子看成球形.故选A 、B 、D.(2)由于每个小方格的边长为2 cm ,则每一个小方格的面积就是4 cm 2,估算油膜面积时超过半格的按一格计算,小于半格的舍去,由题图所示,可估算出油酸薄膜占75格,则油酸薄膜面积S =75×4 cm 2=300 cm 2=3×10-2 m 2.(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V =150×0.1% mL =2×10-5 mL =2×10-11 m 3 则油酸分子的直径d =V S =2×10-113×10-2m ≈7×10-10 m. 3.(阿伏加德罗常数的应用)(2017·徐州市模拟)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/m 3,阿伏加德罗常数N A =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 cm 3的氧气中含有的氧气分子数.(以上计算结果均保留两位有效数字) 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 =N A m =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 =M ρ,所以每个氧气分子所占空间体积V 0=V N A =M ρN A,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V 0=a 3,则a 3=M ρN A,故 a =3M ρN A =3 3.2×10-21.43×6.02×1023 m ≈3.3×10-9 m. (3)1 cm 3氧气的质量为m ′=ρV ′=1.43×1×10-6 kg =1.43×10-6 kg则1 cm 3氧气中含有的氧气分子个数N =m ′m =1.43×10-65.3×10-26 个≈2.7×1019个.一、选择题考点一 用油膜法估测分子的大小1.(多选)(2019·武汉市部分学校高三起点调研)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,下列做法正确的是( )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滴溶液的体积是1 mL ,则1滴溶液中含有油酸10-2 mLB .往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上C .用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状D .将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积E .根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V 和油膜面积S 就可以算出油膜厚度d =V S,即油酸分子的大小答案 BDE解析 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滴溶液的体积是1 mL ,则1滴油酸酒精溶液的体积是10-2 mL ,含有油酸的体积小于10-2 mL ,选项A 错误;往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上,选项B 正确;用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,待油酸在水面上散开稳定后,在玻璃板上描下油酸膜的形状,选项C 错误;将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积,选项D 正确;根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V 和油膜面积S 就可以算出油膜厚度d =VS ,即油酸分子的大小,选项E正确.2.某种油剂的密度为8×102 kg/m 3,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 .10-10m 2 B .104 m 2 C .1010 cm 2 D .104 cm 2答案 B解析 由d =V S ,得S =V d =mρd =8×10-48×102×10-10 m 2=104 m 2,故B 正确.3.(多选)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,若已知油滴的摩尔质量为M (单位为kg/mol),密度为ρ(单位为kg/m 3),油滴质量为m (单位为kg),油滴在水面上扩散后的最大面积为S (单位为m 2),阿伏加德罗常数为N A (单位为mol -1),那么( ) A .油滴分子直径d =MρSB .油滴分子直径d =mρSC .油滴所含分子数N =Mm N AD .油滴所含分子数N =mM N A答案 BD解析 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,认为油膜的厚度为分子直径,油滴的质量为m ,密度为ρ,油滴在水面上扩散后的最大面积为S ,则油滴的体积为V =mρ,油滴分子直径为d =V S =m ρS ,选项B 正确,A 错误;油滴的物质的量为m M ,油滴所含分子数为N =mMN A ,选项D正确,C错误.考点二分子的大小4.(多选)关于分子,下列说法中正确的是()A.分子看成小球是分子的简化模型,实际上,分子的形状并不真的都是小球B.所有分子大小的数量级都是10-10 mC.“物体是由大量分子组成的”,其中“分子”只包含分子,不包括原子和离子D.分子的质量是很小的,其数量级一般为10-26 kg答案AD解析将分子看成小球是为研究问题方便而建立的简化模型,故A选项正确;一些有机物的分子大小的数量级超过10-10m,故B选项错误;“物体是由大量分子组成的”,其中“分子”是分子、原子和离子的统称,故C选项错误;分子质量的数量级一般为10-26 kg,故D 选项正确.5.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;将液态氢分子看成边长为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=VV0=103个.液态氢分子可认为分子是紧挨着的,其空隙可忽略,对此题而言,建立立方体模型比球形模型运算更简洁.6.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=VN A=22.4×10-36.02×1023m3≈3.72×10-26 m3.按立方体估算,则每个氢气分子所占据体积的边长:a=3V0=33.72×10-26m≈3.3×10-9 m,故选A.考点三阿伏加德罗常数的应用7.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m 0和V 0,则阿伏加德罗常数N A 可表示为( ) A .N A =VV 0B .N A =ρV m 0 C .N A =M m 0D .N A =M ρV 0答案 BC解析 气体的体积是指气体所充满的容器的容积,它不等于气体分子个数与每个气体分子体积的乘积,所以A 、D 错误.由质量、体积、密度关系可推知B 、C 正确.8.(多选)阿伏加德罗常数是N A (单位为mol -1),铜的摩尔质量为M (单位为g/mol),铜的密度为ρ(单位为kg/m 3),则下列说法正确的是( ) A .1 m 3铜所含的原子数目是ρN AMB .1个铜原子的质量是MN AC .1个铜原子占有的体积是M ρN AD .1 g 铜所含有的原子数目是ρN A 答案 ABC解析 1 m 3铜含有的原子数为N A V mol ,根据ρ=M V mol ,得N A V mol =ρN AM ,选项A 正确;1个铜原子的质量为m =M N A ,选项B 正确;1个铜原子占有的体积为V mol N A ,因为ρ=M V mol ,所以V mol N A =MρN A ,选项C 正确;1 g 铜所含有的原子数目为N AM ≠ρN A ,选项D 错误.9.根据下列哪组物理量,可以估算出气体分子间的平均距离的是( ) A .阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B .阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C .阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积 D .该气体的密度、体积和摩尔质量 答案 B解析 根据气体分子间的平均距离d 的表达式d =3V 0=3MρN A,对照4个选项的条件,可知选项B 正确.10.(2019·敦煌中学一诊)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3),摩尔质量为m mol (单位为g/mol),阿伏加德罗常数为N A (单位为mol -1),已知1克拉=0.2 g ,则( )A .a 克拉钻石所含有的分子数为0.2×103a N Am molB .a 克拉钻石所含有的分子数为aN Am molC .每个钻石分子直径的表达式为36m mol ×10-3N A ρπ(单位为m)D .每个钻石分子直径的表达式为36m molN A ρπ(单位为m) 答案 C解析 a 克拉钻石的物质的量为:n =0.2a m mol ,所含的分子数为:N =nN A =0.2aN Am mol,故A 、B 错误;钻石的摩尔体积为:V =m mol ×10-3ρ,每个钻石分子体积为:V 0=V N A =m mol ×10-3ρN A,设钻石分子直径为d ,则:V 0=43π(d2)3,由上述公式可求得:d =36m mol ×10-3N A ρπ(单位为m),故C正确,D 错误. 二、非选择题11.(2019·海安高级中学月考)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,1 mL 的油酸中加入酒精,直到总量达到1 000 mL ,配制成油酸酒精溶液,1 mL 溶液通过滴管实验测得为80滴,取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中,待油酸界面稳定后测得油膜面积为260 cm 2. (1)试估算油酸分子的直径________.(结果保留一位有效数字)(2)按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中,如果时间偏长,会影响分子尺寸测量结果,原因是_______________________________________________________. 答案 (1)5×10-10m (2)酒精挥发使得溶液中油酸浓度变大解析 (1)测得油膜面积为S =260 cm 2=2.6×10-2 m 2,每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为:V =11 000×180 mL =1.25×10-11 m 3.油酸分子的直径:d =V S =1.25×10-112.6×10-2 m ≈5×10-10 m. (2)油酸酒精溶液置于一个敞口容器中,如果时间偏长,酒精挥发,导致油酸浓度增大,因此分子直径测量结果比实际偏小.12.(2018·湖北省部分重点中学高二下期中)下面介绍了两种测量分子大小的方法: (1)先用移液管量取0.30 mL 油酸,倒入标注300 mL 的容量瓶中,再加入酒精后得到300 mL的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入200滴溶液,溶液的液面刚好达到量筒中1 mL 的刻度,再用滴管吸取配好的油酸酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图1所示.坐标格的正方形大小为1 cm ×1 cm.由图可以估算出油膜的面积是______ cm 2(保留两位有效数字),由此估算出油酸分子的直径是________ m(保留一位有效数字).图1 图2(2)如图2是用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.45×10-8 m 的圆周而组成的.由此可以估算出铁原子的直径约为________ m .(结果保留两位有效数字) 答案 (1)65 8×10-10(2)9.5×10-10解析 (1)由图示油膜可知,油膜的面积:S =65×1 cm ×1 cm =65 cm 2;1滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为:V =0.30300×200 mL =5×10-6 mL =5×10-6 cm 3,油酸分子的直径为:d =V S =5×10-665cm ≈8×10-8 cm =8×10-10 m.(2)48个铁原子组成一个圆,圆的周长等于48个原子直径之和,则铁原子的直径d =C n =πdn =3.14×1.45×10-848m ≈9.5×10-10 m.13.(2018·银川市期末)已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3,水的摩尔质量M =1.8×10-2 kg/mol ,阿伏加德罗常数N A =6.0×1023 mol -1,试估算1 g 水中含有的水分子个数和水分子的直径.(结果均保留1位有效数字) 答案 3×1022个 4×10-10m解析 1 g 水中含有的水分子个数N =m M ·N A =1.0×10-31.8×10-2×6.0×1023个≈3×1022个一个水分子的体积V =M ρN A =MρN A根据球的体积公式,有V =16πd 3联立解得d =36MπρN A=36×1.8×10-23.14×1.0×103×6.0×1023 m ≈4×10-10 m.14.(2017·武汉市联考)教育部办公厅和卫生部办公厅联合发布了《关于进一步加强学校控烟工作的意见》(以下简称《意见》).《意见》中要求,教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟,通过自身的戒烟,教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑.试估算一个高约2.8 m 、面积约10 m 2的两人办公室,若只有一人吸了一根烟,在标准状况下,空气的摩尔体积为22.4×10-3 m 3/mol ,可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积,阿伏加德罗常数为N A =6.02×1023 mol -1,求:(结果均保留两位有效数字,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm 3,一根烟大约吸10次)(1)估算被污染的空气分子间的平均距离;(2)另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子. 答案 (1)7.0×10-8 m (2)8.7×1017个解析 (1)吸烟者吸完一根烟吸入气体的总体积为10×300 cm 3 含有的空气分子数为n =10×300×10-622.4×10-3×6.02×1023个≈8.1×1022个 办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为 8.1×102210×2.8个/m 3≈2.9×1021个/m 3每个被污染的空气分子所占体积为V =12.9×1021m 3 所以被污染的空气分子间的平均距离为L =3V ≈7.0×10-8 m.(2)不吸烟者一次吸入被污染的空气分子数约为2.9×1021×300×10-6个=8.7×1017个.。
高中物理选修3-3“分子动理论”知识点总结1010m时,分子间斥力开始占主导地位,分子间作用力逐渐变为斥力,直到分子间距离足够大,作用力趋近于零。
这种分子间作用力的特点对于理解物质的相变、化学反应等现象有着重要的意义。
高中物理选修3-3“分子动理论”知识点总结1、物质由大量分子组成1) 通过单分子油膜法可以测量分子直径。
2) 1mol任何物质含有的微粒数相同,N_A=6.02×10^23mol^-1.3) 估算微观量时,可以使用分子的球形和立方体模型,并利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量,如分子质量、体积和数量。
2、分子永不停息的做无规则的热运动(布朗运动扩散现象)1) 扩散现象是不同物质能够彼此进入对方的现象,说明物质分子在不停地运动,同时也表明分子间有间隙。
温度越高,扩散越快。
2) 布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,可以在显微镜下观察到。
它有三个主要特点:永不停息地无规则运动、颗粒越小,布朗运动越明显、温度越高,布朗运动越明显。
布朗运动是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。
___运动和扩散现象都说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。
3) 分子的无规则运动与温度有关,称为热运动。
温度越高,热运动越剧烈。
3、分子间的相互作用力分子间的引力和斥力随着分子间距离增大而减小。
但是分子间斥力随着距离加大而减小得更快,这种作用力的合力称为分子力。
当分子间距离在10^-10m时,分子间的引力与斥力平衡,分子间作用力为零,这个位置称为平衡位置。
当分子间距离大于10^-10m时,分子间斥力开始占主导地位,直到分子间距离足够大,作用力趋近于零。
这种分子间作用力的特点对于理解物质的相变、化学反应等现象有着重要的意义。
3分子间的作用力[学科素养与目标要求]物理观念:1.知道分子间存在空隙.2.知道分子间同时存在着引力和斥力,分子力是引力与斥力的合力.3.知道分子间的作用力随分子间距离的变化规律.4.了解分子动理论的内容及意义.科学思维:能根据分子力与分子间距离的关系图象判断分子引力、分子斥力、分子力的变化,并会利用该关系解释有关现象.科学探究:通过演示实验,认识分子间存在着空隙和相互作用力.一、分子间作用力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减小,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.二、分子动理论1.分子动理论(1)分子动理论:把物质的热学性质和规律看做微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论.(2)内容:①物体是由大量分子组成的.②分子在做永不停息的无规则运动.③分子之间存在着引力和斥力.2.统计规律:由大量偶然事件的整体所表现出来的规律.(1)微观方面:单个分子的运动是无规则(选填“有规则”或“无规则”)的,具有偶然性.(2)宏观方面:大量分子的运动表现出规律性,受统计规律的支配.1.判断下列说法的正误.(1)分子间距离较小时只存在斥力,距离较大时只存在引力.(×)(2)分子间的引力随分子间距离的增大而增大,而斥力随分子间距离的增大而减小.(×)(3)当分子间的距离达到无穷远时,分子力为零.(√)(4)打湿了的两张纸很难分开是因为分子间存在引力.(√)(5)玻璃打碎后,不能把它们再拼在一起,是因为玻璃分子间的斥力比引力大.(×) 2.将下列实验事实与其产生的原因对应起来.实验事实有以下五个:A.水与酒精混合后体积变小B.固体很难被压缩C.细绳不易被拉断D.糖在热水中溶解得快E.冰冻食品也会变干其产生的原因如下:a.固体分子也在不停地运动b.分子运动的激烈程度与温度有关c.分子之间存在着空隙d.分子间存在着引力e.分子间存在着斥力与A、B、C、D、E五个实验事实相对应的原因分别是①________,②________,③________,④________,⑤________(在横线上分别填上与实验事实相对应的原因前的字母代号).答案①c②e③d④b⑤a一、分子间作用力(1)如图所示,把一块洗净的玻璃板吊在弹簧测力计下面,使玻璃板水平地接触水面,若想使玻璃板离开水面,在拉出玻璃板时,弹簧测力计的示数与玻璃板的重力相等吗?为什么?(2)既然分子间存在引力,当两个物体紧靠在一起时,为什么分子引力没有把它们粘在一起?(3)无论容器多大,气体有多少,气体分子总能够充满整个容器,是分子斥力作用的结果吗?答案(1)不相等;因为玻璃板和液面之间有分子引力,所以在使玻璃板离开水面时弹簧测力计的示数要大于玻璃板的重力.(2)虽然两物体靠得很紧,但绝大部分分子间距离仍很大,达不到分子引力起作用的距离,所以不会粘在一起.(3)气体分子之间的距离r>10r0时,分子间的作用力很微弱,可忽略不计.所以气体分子能充满整个容器,并不是分子斥力作用的结果,而是分子的无规则运动造成的.1.对分子力的理解分子力是分子引力和分子斥力的合力,且分子引力和分子斥力是同时存在的.2.对分子力与分子间距离变化关系的理解(1)r0的意义分子间距离r=r0时,引力与斥力大小相等,分子力为零,所以分子间距离等于r0(数量级为10-10 m)的位置叫平衡位置.(2)分子间的引力、斥力和分子力随分子间距离变化的图象如图2所示.图2①分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小.②当r<r0时,分子力随分子间距离的增大而减小;当r>r0时,分子力随分子间距离的增大先增大后减小.3.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的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.4.分子力做功由于分子间存在着分子力,所以当分子间距离发生变化时,分子力做功.①当r>r0时,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功;当r减小时,分子力做正功.②当r<r0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功;当r增大时,分子力做正功.例1当两个分子间的距离为r 0时,正好处于平衡状态,下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是()A.当分子间的距离r<r0时,它们之间只有斥力作用B.当分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态,分子不受力C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,且斥力比引力减小得快D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间相互作用力的合力在逐渐减小答案 C解析分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的,当r=r0时,F引=F斥,每个分子所受的合力为零,并非不受力;当r<r0,F斥>F引,合力为斥力,并非只受斥力,故A、B错误.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都减小,而且斥力比引力减小得快,分子间作用力的合力先减小到零,再增大再减小,故C正确,D错误.例2(多选)甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于r轴上,甲、乙两分子间分子力与分子间距离关系图象如图3所示.现把乙分子从r3处由静止释放,则()图3A.乙分子从r3到r1一直加速B.乙分子从r3到r2过程中两分子间的分子力表现为引力,从r2到r1过程中两分子间的分子力表现为斥力C.乙分子从r3到r1过程中,两分子间的分子力先增大后减小D.乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的分子力先做正功后做负功答案ACD解析乙分子从r3到r1过程中两分子间的分子力一直表现为引力且分子力先增大后减小,故乙分子做加速运动,A、C正确,B错误;乙分子从r3到距离甲最近的位置过程中,两分子间的分子力先是引力,后是斥力,则分子力先做正功,后做负功,D正确.二、分子动理论分子力的宏观表现1.分子力的宏观表现(1)当外力欲使物体拉伸时,组成物体的大量分子间将表现为引力,以抗拒外力对它的拉伸;当外力欲使物体压缩时,组成物体的大量分子间将表现为斥力,以抗拒外力对它的压缩.(2)大量的分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在引力.固体有一定形状和体积,液体有一定体积,而固、液分子间有空隙,却没有紧紧地吸在一起,说明分子间还同时存在着斥力.2.用分子动理论解释固态、液态和气态分子间距离不同,分子间的作用力表现也就不一样,物体的状态特征也不相同.物态分子特点宏观表现固态①分子间的距离小②作用力明显③分子只能在平衡位置附近做无规则的运动①体积一定②形状一定液态①分子间距离小②作用力明显③平衡位置不固定,可以较大范围做无规则运动①有一定体积②无固定形状气态①分子间距离较大②分子力极为微小,可忽略③分子可以自由运动①无固定体积②无形状③充满整个容器例3(多选)下列说法正确的是()A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这就是分子间存在引力的宏观表现D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这就是分子间存在引力的宏观表现答案AD解析水很难被压缩说明分子间存在一定的斥力,故A正确.气体总是很容易充满容器是分子热运动的结果,而不是分子间斥力的宏观表现,故B错误.当马德堡半球中空气被抽出后,在外部大气压强作用下,球很难被拉开,故C错误.拉伸物体需要力说明分子之间存在引力,故D正确.外力作用下三种状态表现不同的原因1.外力作用下固体很难被压缩的原因是分子间存在斥力;很难被拉伸的原因是分子间存在引力.2.外力作用下液体很难被压缩的原因是分子间存在斥力.3.外力作用下气体很容易被压缩的原因是分子间有空隙,气体压缩到一定程度后较难再被压缩,是气体压强的原因.例4(2018·北京卷)关于分子动理论,下列说法正确的是()A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大答案 C解析在其他条件不变的情况下,温度越高,气体扩散得越快,A错误;布朗运动是颗粒的运动,从侧面反映了液体分子的无规则运动,B错误;分子间同时存在着引力和斥力,C正确;分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小,D错误.1.(分子间作用力)(多选)关于分子间作用力,下列说法中正确的是()A.分子之间的距离越小,F引越小,F斥越大B.当分子间距的数量级大于10-9 m时,分子力已微弱到可以忽略C.两个分子之间的距离从r<r0开始增大,直至相距10r0的过程中,分子力先做正功,后做负功D.碎玻璃不能拼在一起,是由于分子间距离太大,作用力可以忽略答案BCD2.(分子间作用力)(多选)(2019·攀枝花市统考)如图4所示,是分子间相互作用力与分子间距离的关系,其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系,实线表示分子间作用力(斥力和引力的合力)与分子间距离的关系,由图可知下列说法中正确的是()图4A.分子间距离为r0时,分子间没有相互作用B.分子间距离增大时,分子间斥力减小,引力增大C.分子间距离大于r0时,分子间的引力总是大于斥力D.分子间距离增大时,分子间作用力可能先减小后增大再减小答案CD解析分子间距离为r0时,分子间相互作用的斥力和引力相等,对外表现为作用力等于零但分子间仍有相互作用,故A错误;随着分子间距离增大,分子间斥力和引力都减小,故B错误;分子间距离大于r0时,分子间的引力大于分子间的斥力,对外表现为引力,故C正确;分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,随着分子间距离增大,分子间斥力逐渐减小;分子间距离大于r0时,分子力表现为引力,随着分子间距离增大,分子间作用力先增大后减小,故D正确.3.(分子动理论)关于分子动理论,下列说法不正确的是()A.物质是由大量分子组成的B.分子永不停息地做无规则运动C.分子间只有相互作用的引力D.分子动理论是在一定实验基础上提出的答案 C解析由分子动理论可知A、B对;分子间有相互作用的引力和斥力,C错;分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的,D对.4.(分子力的宏观表现)(多选)对下列现象的解释正确的是()A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱C.电焊能把两块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D.破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是其分子间斥力作用的结果答案ABC解析高温下铁分子运动非常激烈,两铁块上的铁分子间距很容易充分接近到分子引力起作用的距离内,所以两块铁经过高温加压将很容易连成一整块,电焊也是相同的原理,所以A、C正确;通常情况下,气体分子间的距离大约为分子直径的10多倍,此种情况下分子力非常微弱,气体分子可以“无拘无束”地运动,从而充满整个容器,所以B正确;玻璃断面凹凸不平,即使用很大的力也不能使两断面间距接近到分子引力起作用的距离,所以碎玻璃不能接合,若把玻璃加热,玻璃变软,则可重新接合,所以D错误.一、选择题考点一分子间作用力1.(2019·上海市金山区模拟)分子间同时存在引力和斥力,当分子间距增大时,分子间() A.引力减小,斥力减小B.引力增加,斥力增加C.引力增加,斥力减小D.引力减小,斥力增加答案 A解析分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距增加时,分子间的作用力都减小,即引力和斥力都减小,但斥力变化得快,故A正确,B、C、D错误.2.(2019·上海市长宁区期末)清晨,草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气慢慢消失.这一物理过程中,水分子间的()A.引力、斥力都减小B.斥力减小,引力增大C.引力、斥力都增大D.斥力增大,引力减小答案 A解析草叶上的露珠在阳光照射下变成水蒸气,这一过程属于物态变化中的蒸发过程,吸收热量,并且分子间距离增大,而分子间引力和斥力都随着距离的增大而减小,A正确.3.两分子间的作用力F与间距r的关系图线如图1所示,下列说法中正确的是()图1A.r<r1时,两分子间的引力为零B.r1<r<r2时,两分子间的作用力随r的增大而逐渐增大C.r=r2时,两分子间的引力最大D.r>r2时,两分子间的引力随r的增大而增大,斥力为零答案 B解析分子间同时存在引力和斥力,r<r1时,斥力大于引力,合力表现为斥力,故A错误;r1<r<r2时,两分子间的作用力随r的增大而逐渐增大,在r轴下方表示分子力是引力,故B 正确;分子间同时存在引力和斥力,且均随着两分子间距离的减小而增加,r=r2时,分子间的引力不是最大,故C错误;r>r2时,两分子间的引力随r的增大而减小,斥力不为零,故D错误.4.“破镜难圆”的原因是()A.玻璃分子间的斥力比引力大B.玻璃分子间不存在分子力的作用C.一块玻璃内部分子间的引力大于斥力,而两块碎玻璃片之间,分子引力和斥力大小相等,合力为零D.两片碎玻璃之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,分子引力和斥力都可忽略,分子力为零答案 D解析破碎的玻璃放在一起,由于接触面的错落起伏,只有极少数分子能接近到分子间有作用力的程度,因此,总的分子引力非常小,不足以使它们连在一起,故D正确.5.(2019·宜兴市质检)如图2所示是分子间作用力和分子间距离的关系图,下面的说法正确的是()图2A.曲线a是分子间引力和分子间距离的关系曲线B.曲线b是分子间作用力的合力和分子间距离的关系曲线C.曲线c是分子间斥力和分子间距离的关系曲线D.当分子间距离r>r0时,从相距r0处开始,随分子间距离的增大,曲线b对应的力先减小,后增大答案 B解析在F-r图象中,随着分子间距离的增大,斥力比引力变化得快,所以a为斥力曲线,c为引力曲线,b为合力曲线,故A、C错误,B正确;当分子间距离r>r0时,从相距r0处开始,随分子间距离的增大,曲线b对应的力先增大,后减小,故D错误.考点二分子力的功6.分子甲和乙距离较远,设甲固定不动,乙分子逐渐向甲分子靠近,直到不能再近的这一过程中()A.分子力总是对乙做正功B.乙分子总是克服分子力做功C.先是乙分子克服分子力做功,然后分子力对乙分子做正功D.先是分子力对乙分子做正功,然后乙分子克服分子力做功答案 D解析由于开始时分子间距大于r0,分子力表现为引力,因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中,分子力做正功;由于分子间距离小于r0时,分子力表现为斥力,因此分子乙从距分子甲r0处继续向甲移动时要克服分子力做功.故正确答案为D.7.(多选)(2019·南开中学月考)质点甲固定在原点,质点乙可在x轴上运动,甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关,在2.2×10-10 m≤x≤5.0×10-10 m的范围内,F与x的关系如图3所示.若乙自P点由静止开始运动,且乙只受力F作用,规定力F沿+x方向为正,下列说法正确的是()图3A.乙运动到R点时,速度最大B.乙运动到Q点时,速度最大C.乙运动到Q点后,静止于该处D.乙位于P点时,加速度最大答案BD解析由题图可知,质点乙从P由静止开始向右做加速运动,越过Q后做减速运动,因此经过Q点时速度最大,故A错误,B正确;由题图可知,质点运动到Q点速度达到最大,在甲的作用力下加速度方向发生改变,但质点乙仍有速度,故不会静止在Q点,故C错误;由题图可知在P点受力最大,根据牛顿第二定律知在P点时的加速度最大,故D正确.考点三分子动理论分子力的宏观表现8.(多选)(2019·哈尔滨市第三中学期末)关于分子动理论,下列叙述正确的是()A.分子间同时存在相互作用的引力和斥力B.扩散现象能够说明分子间存在着空隙C.温度越高,布朗运动越显著D.悬浮在液体中的固体微粒越大,布朗运动越显著答案ABC解析分子间同时存在相互作用的引力和斥力,选项A正确;扩散现象能够说明分子间存在着空隙,选项B正确;温度越高,颗粒越小,布朗运动越显著,选项C正确,D错误.9.(多选)下列说法正确的是()A.往一杯水里放几粒盐,盐粒沉在水底,逐渐溶解,过一段时间,上面的水也咸了,这是食盐分子做布朗运动的结果B.把一块铅和一块金表面磨光后紧压在一起,在常温下放置五年多,结果金和铅互相渗入,这是两种金属分子做布朗运动的结果C.扩散现象不但说明了分子永不停息地做无规则运动,同时也说明了分子间有空隙D.压缩气体比压缩固体和液体容易得多,这是因为气体分子间的距离远大于液体和固体分子间的距离答案CD解析盐分子在水中的运动是扩散现象而非布朗运动;铅块和金块的分子彼此进入对方的现象也是扩散现象而非布朗运动,A、B错误.扩散现象的本质是分子彼此进入对方,说明分子间存在空隙,而造成这种结果的原因是分子在永不停息地做无规则运动,C正确.气体由于分子间距离很大,分子间的作用力很小,基本可以忽略不计,所以容易压缩,而固体、液体分子间距离小,当受挤压时,分子间表现的斥力很大,所以不易被压缩,D正确.10.(多选)下列说法中正确的是()A.人用手捏面包,面包体积变小了,说明分子间有间隙B.高压下的油会透过钢板渗出,说明分子间有间隙C.用力拉木棒的两端,木棒没有断,这是分子间存在引力的宏观表现D.给自行车轮胎打气,越来越费力,说明分子间有斥力答案BC解析用手捏面包,面包体积变小了,是因为面包的宏观结构有空隙,而不能说明分子间有间隙,A错误;高压下的油会透过钢板渗出,说明分子间有间隙,B正确;用力拉木棒两端时,木棒发生微小形变,分子间距离由r0略微增大,分子间引力大于斥力,分子力表现为引力,C正确;给自行车轮胎打气,越来越费力,是因为车胎内气体的压强越来越大,D错误.11.如图4所示,两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来,下面的铅柱不脱落,主要原因是()图4A.铅分子做无规则热运动B.铅柱受到大气压力作用C.铅柱间存在万有引力作用D.铅柱间存在分子引力作用答案 D解析下面的铅柱不脱落,说明铅柱受到一个向上的力的作用,A错误;大气对铅柱有向上的压力,但是远远不足以抵消铅柱的重力,B错误;铅柱间的万有引力太小,远小于铅柱的重力,C错误;由于铅柱间存在着分子引力的作用,故下面的铅柱才不脱落,D正确.12.下列现象可以说明分子间有引力的是()A.用粉笔在黑板上写字留下字迹B.两个带异种电荷的小球相互吸引C.用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小的纸屑D.磁体吸引附近的小铁钉答案 A解析粉笔字留在黑板上是由于粉笔的分子与黑板的分子间存在引力,故A正确;用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小的纸屑及两个带异种电荷的小球相吸是静电力的作用,磁铁吸引附近的小铁钉的力是磁场力,二者跟分子力是不同性质的力,故B、C、D错误.二、非选择题13.随着科学技术的发展,近几年来,也出现了许多的焊接方式,如摩擦焊接、爆炸焊接等,摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反的方向旋转,同时加上很大的压力(每平方厘米加到几千到几万牛顿的力),瞬间就焊接成一个整体了.试用学过的分子动理论知识分析摩擦焊接的原理.答案见解析解析摩擦焊接是利用了分子引力的作用.当焊接的两个物体的接触面朝相反的方向高速旋转时,又施加上很大的压力,就可以使两接触面上大量分子间的距离达到或接近r0,从而使两个接触面瞬间焊接在一起.。
分子动理论知识网络:内容详解:一、物质是由大量分子组成的●单分子油膜法测量分子直径.●1mol 任何物质含有的微粒数相同2316.0210A N mol -=⨯.●对微观量的估算:①分子的两种模型:球形和立方体②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量 分子质量:mol AM m N = 分子体积:mol AV v N = 分子数量:A A A A mol mol mol mol M v M v n N N N N M M V V ρρ==== 二、分子永不停息的做无规则的热运动●扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象,说明了物质分子在不停地运动,同时还说明分子间有间隙,温度越高扩散越快.●布朗运动:它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,是在显微镜下观察到的. ①布朗运动的三个主要特点:永不停息地无规则运动;颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显.②产生布朗运动的原因:它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的.③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动,布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动.●热运动:分子的无规则运动与温度有关,简称热运动,温度越高,运动越剧烈.三、分子间的相互作用力分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小.但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些,如图中两条虚线所示.分子间同时存在引力和斥力,两种力的合力又叫做分子力.在图象中实线曲线表示引力和斥力的合力随距离变化的情况.当两个分子间距在图象横坐标0r 距离时,分子间的引力与斥力平衡,分子间作用力为零,0r 的数量级为1010-m,相当于0r 位置叫做平衡位置.当分子距离的数量级大于m 时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略不计.四、温度宏观上的温度表示物体的冷热程度,微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志.热力学温度与摄氏温度的关系:273.15T t K =+五、内能 ●分子势能分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能.分子势能的大小与分子间距离有关,分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映.① 当0r r >时,分子力为引力,当r 增大时,分子力做负功,分子势能增加.② 当0r r <时,分子力为斥力,当r 减少时,分子力做负功,分子是能增加.● 物体的内能物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成,因此任何物体都是有内能的.〔理想气体的内能只取决于温度〕● 改变内能的方式:① 做功.② 热传递.练习:1.根据分子动理论,物质分子间距离为r 0时分子所受到的引力与斥力相等,以下关于分子势能的说法正确的是 〔 〕A .当分子间距离是r 0时,分子具有最大势能,距离增大或减小时势能都变小B .当分子间距离是r 0时,分子具有最小势能,距离增大或减小时势能都变大C .分子间距离越大,分子势能越大,分子距离越小,分子势能越小D .分子间距离越大,分子势能越小,分子距离越小,分子势能越大2.在下列叙述中,正确的是 〔 〕A .物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子平均动能越大B .布朗运动就是液体分子的热运动C .一切达到热平衡的系统一定具有相同的温度D .分子间的距离r 存在某一值r 0,当r <r 0时,斥力大于引力,当r >r 0时,引力大于斥力3.下列说法中正确的是 〔 〕A .温度高的物体比温度低的物体热量多B .温度高的物体不一定比温度低的物体的内能多C .温度高的物体比温度低的物体分子热运动的平均速率大D .相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等4.从下列哪一组数据可以算出阿伏伽德罗常数 〔 〕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5.关于分子间距与分子力的下列说法中,正确的是 〔 〕A .水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间有空隙;正是由于分子间有空隙,才可以将物体压缩B .实际上水的体积很难被压缩,这是由于水分子间距稍微变小时,分子间的作用就 表现为斥力C .一般情况下,当分子间距r <r 0〔平衡距离〕时,分子力表现为斥力,r=r 0时,分子力为零;当r >r 0时分子力为引力D .弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力,正是分子引力和斥力的对应表现6.已知阿佛伽德罗常数为N ,某物质的摩尔质量为M 〔kg/mol 〕,该物质的密度为ρ〔kg/m 3〕,则下列叙述中正确的是 〔 〕A .1kg 该物质所含的分子个数是ρNB .1kg 该物质所含的分子个数是M N ρC .该物质1个分子的质量是Nρ〔kg 〕 D .该物质1个分子占有的空间是N M ρ〔m 3〕 7.如图所示.设有一分子位于图中的坐标原点O 处不动,另一分子可位于x 轴上不同位置处.图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小,两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系,e 为两曲线的交点.则A .ab 表示吸力,cd 表示斥力,e 点的横坐标可能为 10-15mB .ab 表示斥力,cd 表示吸力,e 点的横坐标可能为 10-10mC .ab 表示吸力,cd 表示斥力,e 点的横坐标可能为 10-10mD .ab 表示斥力,cd 表示吸力,e 点的横坐标可能为10-15m8.下列事实中能说明分子间存在斥力的是〔 〕A .气体可以充满整个空间B .给自行车车胎打气,最后气体很难被压缩C .给热水瓶灌水时,瓶中水也很难被压缩D .万吨水压机可使钢锭变形,但很难缩小其体积9.用N A 表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是 〔 〕A .当氢气和氧气的分子数均为N A 时,它们具有相同的体积B .常温常压下,l mol 金属铝从盐酸中置换出l mol 的H 2时,发生转移的电子数为32A NC .在标准状况下,l mol 乙烷完全燃烧后,所生成的气态产物的分子数为N AD .在标准状况下,分子数均为N A 的SO 2和SO 3含有相同的硫原子数10.当两个分子间的距离r =r 0时,分子处于平衡状态,设r 1<r 0<r 2,则当两个分子间的距离由r 1变到r 2的过程中 〔 〕A .分子力先减小后增加B .分子力先减小再增加最后再减小C .分子势能先减小后增加D .分子势能先增大后减小11.在用油膜法估测分子大小的实验中,已知纯油酸的摩尔质量为M ,密度为ρ,一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m ,一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S ,阿伏加德罗常数为N A .以上各量均采用国际单位制,对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断:①油酸分子直径d =S M ρ②油酸分子直径d =Sm ρ ③ 一滴油酸溶液中所含油酸分子数n =A N mM ④一滴油酸溶液中所含油酸分子数n =A N M m 以上判断正确的是______________12.分子间同时存在着引力和斥力,若分子间引力、斥力随分子间距离r 的变化规律分别为f 引=a r b ,f 斥=c rd ,分子力表现为斥力时,r 满足的条件是_______. 13.在做"用油膜法估测分子的大小〞的实验中,若用直径为 0.5 m 的浅圆盘盛水,让油酸在水面上形成单分子油酸薄膜,那么油酸滴的体积的数量级不能大于________m 314.在"用油膜法估测分子大小〞的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每 1000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL,用注射器测得 l mL 上述溶液有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,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形格的边长为1 cm,则可求得:〔1〕油酸薄膜的面积是_____________cm 2.〔2〕油酸分子的直径是______________ m .〔结果保留两位有效数字〕〔3〕利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M ,则阿伏加德罗常数的表达式为_________15.根据水的密度为ρ=1.0×103kg/m 3和水的摩尔质量M =1.8×10-2kg,利用阿伏加德罗常数N A =6.0×1023mol -1,估算水分子的质量和水分子的直径.16.用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动.估计放大后的小颗粒〔碳〕体积为0.l ×10-9m 3,碳的密度是2.25×103kg /m 3,摩尔质量是1.2×10-2kg /mol,阿伏加德罗常数为6.0×1023mol -1,则该小碳粒含分子数约为多少个?〔取1位有效数字〕17.利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数.把密度 3108.0⨯=ρkg /m 3的某种油,用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3 cm3,,形成的油膜面积为S=0.7m2,油的摩尔质量M=9×10-2kg/mol,若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球形,那么:〔1〕油分子的直径是多少?〔2〕由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数N A是多少〔先列出计算式,再代入数值计算,只要求保留一位有效数字〕。
物体是由大量分子组成的(1)用油膜法粗略地估测分子的大小把一滴油酸滴到水面上,油酸在水面上散开形成单分子油膜。
如果把分子近似看成球形(近似模型),单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分子的直径,而油酸分子是一个挨一个地整齐排列的,这是简化处理问题的方法。
如果分子直径为d ,油滴体积是V ,油膜面积为S ,则d=V /S ,根据估算得出分子直径的数量级为10-10m 。
例题:将1 cm 3的油酸溶于酒精,制成200 cm 3的油酸酒精溶液.已知1cm 3溶液有50滴,一滴滴到水面上,酒精溶于水,油酸形成一单分子层,其面积为0.2 m 2. 由此可知油酸分子大约为多少?解:一滴油酸酒精溶液含油酸体积油酸分子直径约为:(2)有关分子质量、体积、数量等微观量的估算问题阿伏加德罗常数N A =6.02×1023mol -1,是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁,微观物理量指的是分子的体积0v 、分子的直径d 、分子的质量0m ;宏观物理量指的是物质的体积V 、摩尔体积mol V 、物质的质量m 、摩尔质量mol M 、物质的密度ρ。
它们的关系如下: ①一个分子的质量:AN M m =分; ②一个分子的体积AA mol N M N V V ρ==分(只适用于固、液体,不适用于气体); ③一摩尔物质的体积:ρMV mol =; ④单位质量中所含分子数:MN n A =; ⑤单位体积的固体或液体中所含分子数:M N V N n A mol A ρ==; ⑥质量为m 的物质中所含的分子数:MmN N A =; ⑦体积为V 的物质中所含的分子数:A mol N V V N =。
特别提醒:1阿伏加德罗常数N A 是微观世界的一个重要常数,是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。
2固体、液体分子可视为球形,分子间紧密排列可忽略间隙。
3可以近似认为气体分子是均匀分布的,每个气体分子占据一个正方体,其边长即为气体分子间的距离。
例题:已知地球到月球的距离是3.84×105km ,铁的摩尔质量为56g ,密度为7.9×103kg/m 3,如果将铁原子一个一个地排列起来,从地球到月亮需要多少个铁原子? A、1.4×105个 B 、1.4×1010个C 、1.4×1018个D 、1.4×1021个分析:本题可以先求出单个铁原子的直径:所以需要的铁原子个数为:例题:铜的摩尔质量是 6.35×10-2kg ,密度是8.9×103kg/m 3。
求(1)铜原子的质量和体积;(2)铜1m 3所含的原子数目;(3)估算铜原子的直径。
解:(1)铜原子的质量225236.3510 1.05106.0210A M m kg kg N --⨯===⨯⨯ 铜原子的体积2329303236.3510 1.19108.910 6.0210A A V M V m m N N ρ--⨯====⨯⨯⨯⨯ (2)13m 铜的摩尔数为3528.9101 1.4106.3510Vn mol mol M ρ-⨯⨯===⨯⨯ 13m 铜中含铜原子数523281.410 6.02108.410A n nN '==⨯⨯⨯=⨯个(3)把铜原子看成球体,直径33291006V 6 1.1910m 2.810m 3.14D π--⨯⨯===⨯【练习】1.用“油膜法”测算分子的直径时,必须假设的前提是( )A .将油分子看成球形分子B .认为油分子之间不存在间隙C .把油膜看成单分子油膜D .考虑相邻油分子的相互作用力2.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 .计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D .求每滴溶液的体积时,1mL 的溶液的滴数多记了10滴3.在用油膜法估测分子直径大小的实验中,若已知油滴的摩尔质量为M ,密度为ρ,油滴质量为m ,油滴在水面上扩散后的最大面积为S ,阿伏加德罗常数为N A ,以上各量均采用国际单位,那么( )A .油滴分子直径d =M ρSB .油滴分子直径d =m ρSC .油滴所含分子数N =M m N AD .油滴所含分子数N =m MN A 4.阿伏加德罗常数是N A mol -1,铜的摩尔质量是μkg/mol ,铜的密度是ρkg/m 3,则下列说法不正确的是( )A .1m 3铜中所含的原子数为ρNA μB .一个铜原子的质量是μNAC .一个铜原子所占的体积是μρNA D .1kg 铜所含有的原子数目分子的热运动物体里的分子永不停息地做无规则运动,这种运动跟温度有关,所以通常把分子的这种运动叫做热运动。
(1)扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象,说明了物质分子在不停地运动,同时还说明分子间有间隙,温度越高扩散越快(2)布朗运动:它是悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动,是在显微镜下观察到的。
①布朗运动的三个主要特点:永不停息地无规则运动;颗粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越明显。
②产生布朗运动的原因:它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。
③布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动,布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。
(3)热运动:分子的无规则运动与温度有关,简称热运动,温度越高,运动越剧烈关于布朗运动,要注意以下几点:① 形成条件是:只要微粒足够小;② 温度越高,布朗运动越激烈;③ 观察到的是固体微粒(不是液体,不是固体分子)的无规则运动,反映的是液体分子运动的无规则性;④ 实验中描绘出的是某固体微粒每隔一定时间(如10秒或30秒等)的位置的连线,不是该微粒的运动轨迹。
例2(北京理综卷)做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。
图中记录的是( )A .分子无规则运动的情况B .某个微粒做布朗运动的轨迹F C .某个微粒做布朗运动的速度—时间图线D .按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线分子间的作用力一、分子间的作用力(一)分子间同时存在相互作用的引力和斥力 物体在被拉伸时需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间存在着相互的引力作用;同时物体在被压缩时也需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间还存在着相互的斥力作用.(二)分子之间的作用力及其变化1.分子力:分子之间同时存在着相互的引力与斥力,分子力是指这两个力的相互作用。
2.分子间作用力的变化:①当分子间距离0r r =时(0r 为m 1010-)引力和斥力相等,此时二力的合力为零,即分子间呈现出没有作用力,此时分子所处的位置称为平衡位置.②当分子之间距离0r r <时,分子之间的引力和斥力同时增大,但斥力增大得更快一些,故斥力 大于 引力,此时分子之间呈现出相互的 排斥 作用.③当分子之间距离0r r >时,分子之间的引力和斥力同时 减小 ,但 斥力 减小得更快一些,故引力 大于 斥力,此时分子之间呈现出相互的 吸引 作用.总结:分子之间的引力和斥力总是同时存在的,且当分子之间距离变化时,引力和斥力同时发生变化3.分子之间发生相互作用力的距离 很小 ,当分子之间的距离超过分子直径的10倍时,可认为分子之间的作用力为0 .(三)图象法分析分子力分子力随分子间距离变化的情况如图11-3-1所示,其中虚线分别表示分子引力和分子斥力随分子间距离的变化情况,实线表示它们的合力随分子间距离的变化情况。
二、分子动理论物体是由大量分子组成的,分子在做 永不停息的无规则运动 ,分子之间存在着引力和斥力。
这些分子并没有统一的运动步调,单独来看,各个分子的运动都是无规则的、带有偶然性的,但从总体来看,大量分子的运动却有一定的规律,这种规律叫做分子动理论。
【典型例题】知识点1:分子间的作用力1.甲分子固定在坐标的原点,乙分子位于横轴上,甲分子和乙分子之间的相互作用力如图11-3-2所示,a 、b 、c 、d 为横轴上的四个特殊的位置.现把乙分子从a 处由静止释放,则( )A .乙分子从a 到b 做加速运动,由b 到c 做减速运动B .乙分子从a 到c 做加速运动,到达c 时速度最大C .乙分子从由b 到d 做减速运动D .乙分子从a 到c 做加速运动,由c 到d 做减速运动2如图11-3-3所示,纵坐标表示两个分间引力、斥力的大小,横坐标表示两个分子的距离,图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,e为两曲线的交点,则下列说法正确的是()A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线,e点横坐标的数量级为10—15mB.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为10—10mC.ab为斥力曲线,cd为引力曲线,e点横坐标的数量级为10—10mD.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为10—15m友情图11-3-3知识点2:分子动理论3.对下列现象的解释正确的是( )A.两块铁经过高温加压将连成一整块,这说明铁分子间有吸引力B.一定质量的气体能充满整个容器,这说明在一般情况下,气体分子间的作用力很微弱C.电焊能把二块金属连接成一整块是分子间的引力起作用D.破碎的玻璃不能把它们拼接在一起是因为其分子间斥力作用的结果请用自己的语言给自己的同桌再讲一遍吧!加油!温度与温标一、状态参量与平衡态1、热力学系统热力学的研究对象,由大量微观粒子组成,并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。
简称系统。
2、状态参量:描述系统状态的物理量。
例如体积、压强、温度3、平衡态:对于一个不受外界影响的系统,无论其初始状态如何,经过足够长的时间,必须达到状态参量不再随时间变化的状态4、注意:①平衡态是一种理想情况,因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。
②类似于化学平衡,热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。
③系统内部没有物质流动和能量流动。
④处于平衡态的系统各处温度相等,但温度各处相等的系统未必处于平衡态。
二、热平衡和温度1、热平衡:若两个热力学系统彼此接触,而其状态参量都不变化(即没有发生热传递),我们就说这两个系统达到了热平衡。
2、热平衡定律(热力学第零定律):若两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。
3、温度:两个系统处于热平衡时所具有的共同的热学性质它是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度注意:互为热平衡的各系统具有相同的温度。
同样,具有相同温度的系统也必然处于热平衡状态。
三、温度计与温标1、温度计的热力学原理温度计若与物体A 处于热平衡,同时与物体B 热平衡,则A 与B 温度相同2、温标:描述温度的方法说明:建立一种温标的三要素:①首先要确定物质②其次,确定该测温物质随温度变化物理量③第三,选定参考点(即规定分度的方法)。