高考物理大一轮复习 选修33（第1课时）分子动理论与统计观点课件.ppt

选修3 3 统计考情 有的放矢明考情 第1课时分子动理论与统计观点 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 分子动理论的基本内容1 物体是由大量分子组成的 1 分子很小 直径数量级为 质量数量级为10 27 10 25kg 2 分子数目特别大 阿伏加德罗常数na mol 1 2 分子的热运动 1 布朗运动 永不停息 运动 微粒 运动越明显 温度 运动越剧烈 直接观察到的是的无规则运动 其反映了的无规则运动 10 10m 6 02 1023 无规则 越小 越高 固体微粒 液体分子 2 热运动 物质内部的分子永不停息地做无规则运动 这种运动跟 有关 3 分子间的相互作用力 1 引力和斥力存在 都随距离的增大而 斥力变化更快 2 分子力的特点 r r0时 r0的数量级为 f引 f斥 分子力f 0 rr0时 f引 f斥 分子力f表现为 r 10r0时 f引 f斥迅速减为零 分子力f 0 3 分子力随分子间距离的变化图像如图所示 二 温度和物体的内能1 两种温标 摄氏温标和 关系 t t k 温度 同时 减小 10 10m 斥力 引力 热力学温标 273 15 2 分子的动能 1 分子热运动的平均动能是所有分子的动能的平均值 是分子热运动的平均动能的标志 2 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 分子势能的决定因素微观上 决定于分子间距离 宏观上 决定于物体的体积 4 物体的内能 1 内能 物体中分子的热运动动能与分子势能的总和 2 对于给定的物体 其内能大小由物体的和决定 温度 所有 温度 体积 问题思考 1 把很小的1滴油酸滴在水面上 水面上会形成一块油酸薄膜 薄膜是由单层的油酸分子组成的 如图所示 教师备用 选修3 3p2图7 1 1 1 尽管油酸分子有着复杂的结构和形状 但在估测其大小的数量级时 可以把它简化成什么形状 2 若已知1滴油酸的体积为v 在水面上形成的一块油酸薄膜的面积为s 那么油酸分子的直径是多大 3 若已知油酸分子的直径为d 则油酸分子的体积v0为多少 若已知阿伏加德罗常数为na 则油酸的摩尔体积vmol为多少 解析 1 分子并不是球形 但把分子当做球形处理 是一种估算的方法 答案 1 球形 2 如图所示 把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察 可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不停地做无规则运动 选修3 3p6图7 2 4 1 滴到水中的墨汁能分散到整个杯子中 这是什么现象 看到了小炭粒在不停地做无规则运动 这是什么现象 2 较小的炭粒与比较大的炭粒做无规则运动的明显程度上有什么差异 3 布朗运动不是分子的运动 它反映了分子运动具有什么特点 解析 1 墨汁在水中散开 这是扩散现象 小炭粒在不停地做无规则运动 这是布朗运动 2 炭粒越小 它的无规则运动越明显 3 布朗运动反映了液体分子运动的无规则性 答案 1 扩散现象布朗运动 2 炭粒越小 无规则运动越明显 3 液体分子运动的无规则性 3 深入的研究表明 两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力 引力和斥力的大小随分子间的距离变化的关系如图所示 选修3 3p14图7 5 1 1 随着两个分子间的距离r越大 引力和斥力是怎样变化的 哪种力变化得快 2 在两分子间距离为r0基础上 若要增大分子间距离 分子势能如何变化 若要减小分子间距离 分子势能又如何变化 解析 1 由图可知 随着两个分子间的距离增大 引力和斥力同时减小 斥力减小得更快 2 由分子间距离为r0的基础上 若要增大分子间距离 必须克服引力做功 因此分子势能增大 若要减小分子间距离 必须克服斥力做功 因此分子势能增大 答案 1 引力和斥力同时减小 斥力减小得更快 2 增大增大 考点扫描 重点透析通热点 考点一分子动理论物体的内能 要点透析 1 布朗运动与分子热运动的比较如下 2 物体的内能与机械能的比较 3 温度 内能 热量的比较 多维突破 高考题型1 布朗运动和扩散现象的理解 例1 多选 根据分子动理论 下列说法正确的是 a 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和 说明分子间存在引力b 在一定条件下 可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素c 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d 分子势能随着分子间距离的增大 可能先减小后增大e 墨水中小炭粒在不停地做无规则运动 反映液体分子在做无规则运动 核心点拨 1 若分子力做正功 分子势能减小 若分子力做负功 分子势能增大 2 布朗运动是固体微粒的无规则运动 反应了液体分子的无规则运动 解析 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和 说明分子间存在空隙 选项a错误 根据分子热运动特点和扩散现象的应用可知选项b正确 气体分子间的距离比较大 一个气体分子的体积远小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比 选项c错误 如果一开始分子间的距离小于r0 随着分子间距离的增大 分子的斥力做正功 分子势能减小 当分子间距大于r0后 分子引力做负功 分子势能增大 选项d正确 由布朗运动的原理知 选项e正确 答案 bde 题后反思扩散现象和布朗运动的疑点诠释 1 扩散现象直接反映了分子的无规则运动 并且可以发生在固体 液体 气体任何两种物质之间 2 不能直接观察分子的无规则运动 而是用悬浮的固体小颗粒的无规则运动来反映液体分子的无规则运动 3 布朗运动不是分子的运动 是液体分子无规则运动的反映 针对训练 2015 全国 卷 33 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 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生e 液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的 acd 解析 扩散现象是分子无规则热运动的反映 c正确 e错误 温度越高 分子热运动越剧烈 扩散越快 a正确 气体 液体 固体的分子都在不停地进行着热运动 扩散现象在气体 液体和固体中都能发生 d正确 在扩散现象中 分子本身结构没有发生变化 不属于化学变化 b错误 高考题型2 物体内能的理解 例2 多选 下列说法正确的是 a 对于一定量的理想气体 若气体的压强和体积都不变 其内能也一定不变b 一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能小c 物体温度不变 其内能一定不变d 把物体缓慢举高时 物体的机械能增加 内能不变e 物体温度升高 其分子热运动的平均动能增大 核心点拨 1 物体的内能与物体的温度 体积 物态和分子数有关 2 一定质量的物体 内能由温度和体积决定 一定质量的理想气体 内能仅仅由温度决定 解析 一定质量的理想气体的内能仅决定于气体的温度 若气体的压强和体积都不变 则其温度也不变 故内能不变 选项a正确 一定质量0 的水放出热量凝固成0 的冰 所以一定质量0 水的分子势能比同质量0 冰的分子势能大 选项b错误 内能大小由物质的量 温度及体积共同决定 选项c错误 缓慢举高物体 物体的重力势能增加 机械能增加 物体的体积 温度 质量不变 内能不变 选项d正确 温度是物体分子平均动能的标志 故选项e正确 答案 ade 题后反思内能问题的分析 1 内能是对物体的大量分子而言的 不存在某个分子内能的说法 2 决定内能大小的因素为温度 体积 分子数 还与物态有关系 3 温度是分子平均动能的标志 相同温度的任何物体 分子的平均动能相同 针对训练 下列关于温度及内能的说法中正确的是 a 温度是分子平均动能的标志 所以两个动能不同的分子相比 动能大的温度高b 两个不同的物体 只要温度和体积相同 内能就相同c 质量和温度相同的冰和水 内能是相同的d 一定质量的某种物质 即使温度不变 内能也可能发生变化 解析 温度是分子平均动能的标志 温度相同 分子平均动能相同 温度对大量分子才有意义 但对单个分子来说 分子的动能不确定 选项a错误 两个不同的物体 只是温度和体积相同 而物质的量如果不同 那么两物体的内能也不相同 选项b错误 质量和温度都相同的冰和水 它们的体积不同 内能也是不相同的 选项c错误 一定质量的某种物质 即使温度不变 如果体积发生变化 内能也可能发生变化 选项d正确 d 考点二微观量的估算 要点透析 1 分子模型 2 宏观量与微观量 1 宏观量 物体的体积v 摩尔体积vmol 物体的质量m 摩尔质量mmol 物体的密度 2 微观量 分子体积v0 分子直径d 分子质量m0 3 宏观量与微观量的转换 典例突破 例3 用放大600倍的显微镜观察布朗运动 估计放大后的小颗粒体积为0 1 10 9m3 密度为2 25 103kg m3 摩尔质量是1 2 10 2kg mol 阿伏加德罗常数为6 02 1023mol 1 则 1 该小颗粒含分子数约为多少个 取一位有效数字 答案 1 5 1010个 答案 2 2 6 10 10m 2 假设小颗粒中的分子是紧挨在一起的 试估算颗粒分子的直径 核心点拨 2 求解固体分子大小时 用球体分子模型 题后反思估算微观量的两个要点 1 固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的 分子的体积v0 仅适用于固体和液体 对气体不适用 2 宏观量与微观量的转换桥梁是阿伏加德罗常数 即时巩固 1 导学号00622846 宏观量与微观量的关系 多选 若以 表示水的摩尔质量 v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积 表示在标准状态下水蒸气的密度 na表示阿伏加德罗常数 m0 v0分别表示每个水分子的质量和体积 下面关系正确的有 acd 2 估算气体分子间的平均距离 2015 海南卷 15 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 阿伏加德罗常数为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 考点三分子力和分子势能的理解 分子力 分子势能与分子间距的关系 典例突破 例4 图中 能正确反映分子间作用力f和分子势能ep随分子间距离r变化关系的图线是 核心点拨 1 分子间作用力f随分子间距离r变化而变化 会出现引力与斥力 r r0时 f 0 2 分子势能ep随分子间距离r变化而变化 会出现正值与负值 r r0时 ep最小 解析 分子间引力和斥力的合力为分子力 分子力在r r0时为零 当r r0时分子力表现为引力 当r r0时分子力表现为斥力 一般取无穷远为零势能点 分子从无穷远靠近到r0的过程分子力做正功 分子势能减小 到r0后再靠近分子力做负功 分子势能增加 故分子势能在r r0处最小 综上可知 选项b正确 答案 b 题后反思判断分子势能变化的两种方法 1 根据分子力做功判断 分子力做正功 分子势能减小 分子力做负功 分子势能增加 2 利用分子势能与分子间距离的关系图线判断 如图所示 但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同 不要混淆 1 分子力的特点与应用 2016 吉林长春模拟 多选 关于分子力 下列说法中正确的是 a 碎玻璃不能拼合在一起 说明分子间有斥力作用b 将两块铅压紧以后能连在一块 说明分子间存在引力c 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和 说明分子间存在引力d 固体很难被拉伸 也很难被压缩 说明分子间既有引力又有斥力e 分子间的引力和斥力同时存在 都随分子间距离的增大而减小 即时巩固 解析 分子间作用力发生作用的距离很小 打碎的玻璃碎片间的距离远大于分子力作用距离 因此打碎的玻璃不易拼合在一起 这并不能说明是分子斥力的作用 故a错误 将两块铅压紧以后能连成一块 说明分子间存在引力 故b正确 水和酒精混合后的体积小于原来体积之和 说明分子间存在一定的间隙 故c错误 固体很难被拉伸 也很难被压缩 说明分子间既有引力又有斥力 故d正确 根据分子力的特点可知 分子间的引力和斥力同时存在 都随分子间距离的增大而减小 故e正确 bde 2 导学号00622847 分子力 分子势能的图像 2016 黑龙江大庆模拟 多选 分子力比重力 引力等要复杂得多 分子势能跟分子间的距离的关系也比较复杂 如图所示为分子势能与分子间距离的关系图像 用r0表示分子引力与分子斥力平衡时的分子间距 设r 时 ep 0 则下列说法正确的是 a 当r r0时 分子力为零 ep 0b 当r r0时 分子力为零 ep为最小c 当r0 r 10r0时 ep随着r的增大而增大d 当r0 r 10r0时 ep随着r的增大而减小e 当r r0时 ep随着r的减小而增大 解析 由ep r图像可知 r r0时 ep最小 再结合f r图像知此时分子力为0 则a项错误 b项正确 结合f r图像可知 在r0 r 10r0内分子力表现为引力 在间距增大过程中 分子引力做负功 分子势能增大 则c项正确 d项错误 结合f r图像可知 在r r0时分子力表现为斥力 在间距减小过程中 分子斥力做负功 分子势能增大 则e项正确 bce 考点四用油膜法估测分子的大小 1 原理与操作 2 注意事项 1 将所有的实验用具擦洗干净 吸取油酸 酒精和溶液的移液管要分别专用 不能混用 2 痱子粉和油酸的用量都不可太大 否则不易成功 3 油酸酒精溶液的浓度以小于0 1 为宜 4 浅盘中的水离盘口面的距离应较小 并要水平放置 以便准确地画出薄膜的形状 画线时视线应与板面垂直 5 要待油膜形状稳定后再画轮廓 6 滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1cm之内 否则油膜难以形成 3 误差分析 1 纯油酸体积的计算引起误差 2 油膜面积的计算造成误差 油膜形状的画线误差 数格子法本身是一种估算的方法 自然会带来误差 典例突破 例5 利用油膜法估测油酸分子的大小 实验器材有 浓度 0 05 体积分数 的油酸酒精溶液 最小刻度为0 1ml的量筒 盛有适量清水的规格为30cm 40cm的浅盘 痱子粉 橡皮头滴管 玻璃板 彩笔 坐标纸 1 下面是实验步骤 请填写步骤中所缺的内容 a 用滴管将浓度 0 05 的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入1ml油酸酒精溶液时的滴数n b 将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上 用滴管吸取油酸酒精溶液 从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液 直到稳定时油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止 记下滴入的滴数n c 待薄膜形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上 d 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数 算出 解析 1 计算轮廓内正方形的个数 是为了算出油酸薄膜的面积s 答案 1 油酸薄膜的面积s 核心点拨 2 用纯油酸的体积除以油酸膜的面积计算油酸膜的直径 2 用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小 单位 cm 题后反思油膜法估测分子大小的思路 1 明确溶质和溶剂的关系 正确求出纯油酸体积v 2 准确 数 出油膜的面积s 3 利用d 求得分子直径 1 实验原理和数据处理 在 用油膜法估测分子的大小 实验中 用aml的纯油酸配制成bml的油酸酒精溶液 再用滴管取1ml油酸酒精溶液 让其自然滴出 共n滴 现在让其中一滴落到盛水的浅盘内 待油膜充分展开后 测得油膜的面积为scm2 则 1 估算油酸分子的直径大小是cm 即时巩固 2 用油膜法测出油酸分子的直径后 要测定阿伏加德罗常数 还需要知道油滴的 a 摩尔质量b 摩尔体积c 质量d 体积 答案 2 b 2 基本操作和数据处理 在 油膜法估测油酸分子的大小 实验中 有下列实验步骤 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下量筒内每增加一定体积时的滴数 由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积 将玻璃板放在浅盘上 然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形状稳定 往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上 计