2019_2020学年高中物理第1章分子动理论第1节分子动理论的基本观点学案鲁科版.docx

第1节分子动理论的基本观点1.建立分子模型、认识分子动理论的基本观点2.掌握油膜法测量油酸分子大小的方法(重点)3.知道阿伏伽德罗常数及意义，能利用它联系微观量和宏观量4.知道布朗运动与分子热运动的区别、理解布朗运动产生的原因5知道分子间作用力的特点和变化规律(难点)一、物体由大量分子组成1分子的大小(1)分子直径的数量级为1010 m.(2)分子质量的数量级为10271025 kg.2阿伏伽德罗常数(1)定义：1 mol任何物质含有分子的数目都相同，且为常数这个常数叫做阿伏伽德罗常数(2)数值：NA6.021023_mol1(3)意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，它是宏观量与微观量联系的桥梁3用油膜法测量油酸分子的大小把一定体积V的油酸滴在水面上形成单分子油膜，如图甲，测得油膜面积S，根据VSd，得d，d即为分子直径，如图乙1(1)所有分子直径的数量级都是1010 m()(2)阿伏伽德罗常数与物质的种类、物质的状态无关()(3)一个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数()(4)测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法()提示：(1)(2)(3)(4)二、分子永不停息地做无规则运动1扩散现象(1)定义：不同的物质彼此进入对方的现象(2)普遍性：气体、液体和固体都能够发生扩散现象(3)规律：温度越高，扩散现象越明显(4)意义：扩散现象表明，分子在永不停息地运动，温度越高，分子的运动越剧烈2布朗运动(1)定义：悬浮在液体(或气体)中的微粒所做的永不停息的无规则运动(2)产生的原因：微粒在液体中受到液体分子的不平衡撞击引起的(3)影响布朗运动的因素微粒大小：微粒越小，布朗运动越明显温度高低：温度越高，布朗运动越剧烈(4)意义：反映了分子在永不停息地做无规则运动3热运动(1)定义：分子的无规则运动(2)影响因素：温度越高，分子的无规则运动越剧烈2(1)温度越高，扩散现象越明显()(2)布朗运动就是液体分子的无规则运动()(3)液体中悬浮的微粒越大，布朗运动越明显()(4)扩散现象和布朗运动都能证明分子在永不停息地做热运动()(5)布朗运动就是分子的热运动()提示：(1)(2)(3)(4)(5)三、分子间存在着相互作用力1研究表明，分子之间同时存在着引力和斥力，它们的大小与分子间的距离有关2分子力与分子间距离的关系r分子力Fr图象rr0f引f斥F0rr0f引r0f引f斥F为引力r10r0f引f斥0F0(1)r0的数量级一般是1010 m.(2)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，但斥力比引力随距离变化得快3(1)固体和液体分子之间没有空隙，气体分子间有空隙()(2)分子间的引力随分子间距离的增大而增大，而斥力随距离的增大而减小()(3)当两分子间距为r0时，分子力为零，没有引力也没有斥力()(4)当分子间的距离达到无穷远时，分子力为零()提示：(1)(2)(3)(4)物体是由大量分子组成1固、液分子可以理想化地看作一个挨着一个的小球或立方体，两种模型得出的结果稍有不同，但数量级相同2对于气体通常采用立方体模型，表示气体分子所占据的平均空间，而d则为分子的平均间距3微观量的估算设阿伏伽德罗常数为NA，物体的体积为V，物质的质量为m，物质的密度为，摩尔体积为Vmol，摩尔质量为M，分子体积为V0，分子质量为m0，分子数为n.(1)分子的质量：m0.(2)分子数：n.(3)固体、液体分子的体积V0和直径d建立微观模型：分子一个一个紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA等份，每一等份就是一个分子，每个分子就是一个直径为d的小球所以：V0，V0d3，得d .(4)气体分子间距D建立微观模型：将1 mol气体的体积Vmol分成NA个小立方体，每个小立方体的中心是一个气体分子，则小立方体的边长就是分子间的距离由D3，得D .(1)V0对固体、液体指分子的体积，对气体则指每个分子所占据空间的体积(2)对于分子模型，无论是球体模型还是立方体模型，都是一种简化的理想模型，实际的分子是有复杂结构的，在用不同的模型计算分子的大小时，所得结果会有差别，但数量级应当都是1010 m.已知铝的原子量是27，铝的密度是2 700 kg/m3，那么1 g铝里的原子个数是_个，估算铝原子的直径约为_m.思路点拨解答此题需要注意两点：(1)阿伏伽德罗常数是连接宏观量和微观量的桥梁(2)铝原子可看作球体 解析1 g铝的物质的量n mol3.7102 mol1 g铝所含的原子个数nnNA3.71026.021023个2.231022个铝的摩尔体积为V m31105 m3，每个铝原子的体积V0 m31.661029 m3，把铝原子看成球体，则由公式V0d3可得铝原子直径为d m3.21010 m.答案2.2310223.21010(多选)用油膜法估测分子直径的理想条件是()A将油酸分子看成球体B考虑各油酸分子间的间隙C认为油酸分子是紧密排列的D将油膜看成单分子油膜解析：选ACD.用油膜法测油酸分子直径的三个前提条件是：将油酸分子视为球体模型；忽略油酸分子之间的间隙，认为分子是紧密排列；油酸分子在水面是单分子排列只有在上述三个理想条件下油酸的厚度才能视为油酸分子的直径分子永不停息地做无规则运动1扩散现象扩散现象是指当两种物质相接触时，物质分子可以彼此进入对方的现象例如：香水的香味可以传播得很远；堆到墙角的煤可以使墙皮变黑2布朗运动(1)定义：悬浮在液体中的固体微粒不停地做无规则运动，称为布朗运动(2)影响布朗运动的因素：布朗运动是大量液体分子对固体微粒撞击的集体行为的结果个别分子对固体微粒的碰撞不会产生布朗运动影响布朗运动的因素有二：颗粒的大小和液体温度的高低(3)微观解释布朗运动在相同温度下，悬浮颗粒越小，表面积越小，在某一瞬间跟它相撞的分子数越少，颗粒受到来自各方向的冲击力越不平衡；另外，颗粒直径越小，它的体积和质量比表面积减少得更快，因冲击力引起的加速度更大；因此悬浮颗粒越小，布朗运动就越显著如图所示相同的颗粒悬浮在同种液体中，液体温度升高，分子运动的平均速率变大，对悬浮颗粒的撞击作用也越大，颗粒受到来自各方向的冲击力越不平衡，由冲击力引起的加速度就越大，所以温度越高，布朗运动就越显著(1)扩散现象并不是外界作用(如对流、重力等)引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动引起的气体、液体、固体都有扩散现象，气态物质的扩散现象最为显著，固态物质的扩散现象不明显(2)做布朗运动的微粒用肉眼是看不到的，只能在显微镜下看到布朗微粒不是分子，而是由大量分子组成的，布朗运动也不是分子的运动，而是分子运动的间接反映凡是能用肉眼直接看到的粒子的运动，都不能称为布朗运动(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液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的解析扩散现象与温度有关，温度越高，扩散进行得越快，选项A正确；扩散现象是由于分子的无规则运动引起的，不是一种化学反应，选项B、D错误，选项C正确答案AC(1)扩散现象在任何情况下都可以发生，与外界因素无关(2)当两部分的分子分布浓度相同时，浓度不再变化，宏观上扩散停止，但分子运动并没有停止，这种状态是一种动态平衡. 分子间存在相互作用力1分子间有空隙：扩散现象和布朗运动不但说明了分子做无规则运动，同时说明了分子间有空隙，否则分子就不会运动2分子间同时存在着引力和斥力(1)分子间的引力固体或液体有一定的体积说明分子间存在着引力(2)分子间的斥力固体或液体很难被压缩说明分子间还存在斥力分子之间同时存在着引力和斥力，有时表现为引力，有时表现为斥力，怎样把分子力的规律清晰地理出头绪来呢？借助分子力随分子间距离变化的fr图象，我们可以比较直观地看出它们间的联系，如图所示，分子斥力、分子引力都随分子间距离的增大而减小，但分子斥力变化得快，分子引力变化得慢，因此，当距离rr0时，分子合力表现为引力；当距离rr0时，分子合力为零(1)一般情况下r0的数量级是1010 m，固体、液体分子间的距离与之接近，液体分子之间的距离比固体分子间的略大，气体分子间距离更大，当r10r0，约为109 m时，分子力一般忽略不计，即分子力为零(2)当rr0时分子引力和斥力相平衡，即合力为零，分子力也为零，但并非不存在引力和斥力 命题视角1分子力与分子距离的关系当两个分子间的距离为r0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rr0时，它们之间只有斥力作用B当分子间的距离rr0时，分子处于平衡状态，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思路点拨判断分子力与分子间距离变化的关系时要明确：分子间的引力和斥力是同时存在的，且它们随分子间距离的变化同时增大或减小，而分子间作用力的合力随距离如何变化要看在哪个范围内 解析分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当rr0时，f引f斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rf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，且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增大后又减小到零，故C正确，D错误答案C本题易误选A、B，解此题时应注意：(1)当rr0时，分子所受合力为零，并非没有f引、f斥；(2)当分子所受合力表现为斥力时，并非不受引力，而是f引f斥. 命题视角2分子在分子力作用下的运动分析在使两个分子间的距离由很远(r0109 m)变到很难再靠近的过程中，分子间的作用力大小将()A先减小后增大B先增大后减小C先增大后减小再增大 D先减小后增大再减小解析分子间同时存在引力和斥力，当两个分子间的距离由很远(r109m)变到很难再靠近的过程中，引力和斥力同时增加，但斥力增加的更快；故其合力先表现为引力，后表现为斥力，但引力有一个最大值，故选C.答案C 命题视角3分子力做功分析甲、乙两个分子相距较远，若把甲固定，使乙逐渐向甲移动，直到不能再靠近为止在这一过程中，下列有关分子力对乙做功的说法中正确的是()A分子力对乙总是做正功B分子力对乙总是做负功C先是乙克服分子力做功，然后分子力对乙做正功D先是分子力对乙做正功，然后乙克服分子力做功解析分子间的距离大于r0时，分子力表现为引力，分子乙在靠近平衡位置的过程中，分子力对乙做正功；当分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，当分子乙继续向分子甲靠近的过程中，分子力做负功选项D正确答案D分子力问题的分析方法(1)首先要分清分子力是引力还是斥力(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小(3)分子力比较复杂，要抓住两个关键点：一是rr0时，分子力为零但引力和斥力均不为零二是r10r0时，分子力以及引力、斥力都可忽略，可以看做是零所以当rr0时，分子间距由r0增大到10r0的过程中，分子力先增大后减小. 【通关练习】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()Arr0时，分子间引力和斥力都等于零B10r0rr0时，分子间只有引力而无斥力Cr由10r0逐渐减小到小于r0的过程中，分子间的引力先增大后减小Dr由10r0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解析：选D.当rr0时，分子间引力和斥力相等，但都不为零，合力为零，A错；在10r0rr0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10r0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r1010 m(数量级)时引力大于斥力，分子力表现为引力，故C错当rr0时，r增大，分子力先增大后减小；当r10r0时，分子力已很微弱，可以忽略不计，故D项错两种分子模型的应用固体、液体分子间紧密排列可忽略间隙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如下表所示分子模型意义分子大小或分子间的平均距离图例球形模型固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙d 立方体模型把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小d 在标准状况下，水蒸气的摩尔体积为22.4103 m3/mol，水的摩尔体积为18106 m3/mol，则水蒸气分子的平均间距约是水分子直径的多少倍()A1B10C100 D1 000解析水蒸气是气体，在标准状况下的摩尔体积是22.4103 m3/mol，每个水蒸气分子所占空间体积为V3.721026 m3把每个水蒸气分子所占空间看成一个小立方体，分子间距等于每个立方体的边长，即d m3.34109 m水的摩尔体积Vmol18106 m3/mol一个水分子的体积为，把水分子看成球形，其直径为D m3.851010 m，所以10.答案B (1)解决固、液体分子问题一般建立球模型，也可建立立方体模型，解决气体分子问题建立立方体模型(2)用两种模型解决固、液体分子问题时，结果的数量级是相同的，在估算中是允许的. 已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R，空气平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，地面大气压强为p0，重力加速度大小为g.由此可估算得，地球大气层空气分子总数为_，空气分子之间的平均距离为_解析：设大气层中气体的质量为m，由大气压强产生原因可知，mgp0S，即：m分子数n.假设每个分子占据一个小立方体，各小立方体紧密排列，则小立方体边长即为空气分子平均间距，设为a，大气层中气体总体积为V，a，而V4R2h，所以a .答案：随堂检测1(多选)下列说法中正确的是()A物体是由大量分子组成的B无论是无机物的分子，还是有机物的分子，其分子大小的数量级都是1010 mC本课时中所说的“分子”，包含了单原子分子、多原子分子等多种意义D分子的质量是很小的，其数量级为1010 kg解析：选AC.除了一些有机大分子外，多数分子大小的数量级为1010 m，B错误；分子质量的数量级是1026 kg，D错误2(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀关于该现象的分析正确的是()A混合均匀主要是由于碳粒受重力作用B混合均匀的过程中，水分子和碳粒都做无规则运动C使用碳粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速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解析：选BC.墨滴入水，最后混合均匀，这是扩散现象，碳粒做布朗运动，水分子做无规则的热运动；碳粒越小，布朗运动越明显，混合均匀的过程进行得越迅速，选项B、C正确3如图所示，关于分子间的作用力，下列说法中不正确的是(r0为分子处于平衡位置时之间的距离)()A当分子间距离为r0时，它们之间既没有引力，也没有斥力B分子间的平衡距离r0可以看作分子直径的大小，其数量级为1010 mC两个分子间距离由较远逐渐减小到rr0的过程中，分子力先增大，后减小，分子力为引力D两个分子间距离由极小逐渐增大到rr0的过程中，引力和斥力都同时减小，分子力为斥力解析：选A.关于分子间的作用力，必须明确分子之间的引力和斥力是同时存在的，rr0时合力等于零，可看成是分子直径的大小，数量级为1010 m，A错误，B正确；当rr0时表现为引力，且r较大，即两个分子间距较远时分子间相互作用力亦趋于零可知由较远至rr0的过程中，分子力先增大后减小，即C正确；而分子间距离由极小逐渐增大到rr0时，分子间的引力和斥力都逐渐减小，分子力表现为斥力，故D正确4一滴水的体积大约是6.0106 cm3，这滴水里含有的分子数约为()A3.61018个B3.61017个C2.01017个 D2.71013个解析：选C.水的密度为103 kg/m3，水的摩尔质量为18 g/mol，水分子个数为6.021023个2.01017个5已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏伽德罗常数NA6.021023 mol1.若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为海和岸，一次吸入空气的体积为V，则有nNA，代入数据得n31022(个)答案：31022个课时作业一、单项选择题1某种油的密度为8102 kg/m3，若不慎将0.8 kg这种油漏到湖水中并形成单分子油膜，则受污染的湖面面积为()A103 m2 B107 cm2C10 km2 D1010m2解析：选C.根据mVSd得湖面受污染面积S m2107 m210 km2，故C项正确2通常把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，造成这种差别的主要原因是()A盐分子太小，很容易进入萝卜中B萝卜分子和盐分子之间在温度高时吸引力大C萝卜分子间有间隔，易扩散D炒菜时温度高，分子热运动剧烈解析：选D.炒菜时温度高，盐分子的热运动剧烈，能更快地进入萝卜中3南京市已经开展空气中PM2.5浓度的监测工作PM2.5 是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害矿物燃料燃烧是形成PM2.5的主要原因下列关于PM2.5的说法中错误的是()A温度越高，PM2.5的运动越激烈BPM2.5在空气中的运动属于分子热运动C周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动D倡导低碳生活，减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度解析：选B.PM2.5的无规则运动是布朗运动，所以A、C说法正确形成PM2.5的主要原因是矿物燃料燃烧，所以倡导低碳生活，减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度的说法也是正确的，说法错误的只有B.4下列各种说法中，错误的是()A两块铅压紧后能合在一起，说明了铅块中铅分子之间存在着引力B固体和液体很难被压缩，说明了分子之间存在着相互排斥的力C碎玻璃不能拼在一起，是由于分子之间存在相互作用的斥力D拉断一根绳子需要一定大小的拉力，说明了分子之间存在很强的引力解析：选C.两块铅压紧后连成一块、绳子很难被拉断，说明分子间存在引力，而固体、液体很难被压缩，说明分子间存在斥力，因此选项A、B、D说法都是符合事实的碎玻璃再拼在一起，分子间距离比10r0大得多，不能达到分子引力和斥力发生作用的范围，或者说分子间作用力非常微弱，所以两块碎玻璃很难拼成一块5阿伏伽德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度是，则下列说法中正确的是()A1 m3铜所含原子数目是B1 kg铜所含原子数目是NAC1个铜原子的质量是D1个铜原子占有的体积为解析：选A.据已知条件知1 m3铜的质量为 kg，相当于 mol，所含原子数为NA，A正确；1 kg铜所含原子数目是，B错误；每个原子的质量为，C错误；每个原子占有的体积为，D错误6关于布朗运动，下列说法中正确的是()A悬浮颗粒越大，在相同时间内撞击它的分子数越多，布朗运动越显著B布朗运动永不停止，且随温度升高而更加激烈C布朗运动并不是液体分子的运动，而是组成固体颗粒的分子的运动D布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间有相互作用的斥力解析：选B.布朗运动的成因是包围在悬浮颗粒周围的液体分子对颗粒瞬间的撞击不平衡如果是悬浮颗粒太大，这种撞击的合力几乎为零，不可能使它做布朗运动二、多项选择题7下列说法中正确的是()A温度升高，物体分子的热运动变剧烈B温度升高，物体运动加快 C热运动与物体的宏观运动实质是相同的D热运动描述的是组成物质的分子的运动解析：选AD.热运动描述的是组成物质的分子永不停息的无规则运动，这种运动具有无规则性，与温度有关，温度升高，分子热运动的剧烈程度加剧，而物体的宏观运动描述的是组成物体的分子集体的宏观运动情况，描述的是物体的机械运动，与热运动无关8若以M表示水的摩尔质量，Vm表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，为标准状况下水蒸气的密度，NA为阿伏伽德罗常数，m、V分别表示每个水分子的质量和体积，以下关系式正确的是()ANA BCm DV解析：选AC.对于气体，宏观量M、Vm、之间的关系仍适用，有MVm，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有NA，所以m，C项正确NA，A项正确由于气体分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间，所以D项不正确而B项是将D项代入A中，并将C项代入得出的，也不正确故选AC.9两个分子从靠近得不能再近的位置开始，使它们的距离逐渐增大，直至大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的说法正确的是()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分子间的相互作用力的合力在逐渐减小D分子间的相互作用力的合力，先减小后增大，再减小到零解析：选AD.由fr图象可知，在分子间距小于平衡位置时，即rr0时，分子力表现为引力，分子力先随着分子间距的增大而增大到某一个最大值之后，分