2018年高考物理一轮复习 专题52 分子动理论 油膜法估测分子大小（讲）（含解析）

1、专题52 分子动理论 油膜法估测分子大小1.掌握分子动理论的基本内容.2.知道内能的概念.3.会分析分子力、分子势能随分子间距离的变化1 物体是由大量分子组成的(1)多数分子大小的数量级为1010 m.(2)一般分子质量的数量级为1026 kg.2 分子永不停息地做无规则热运动(1)扩散现象：由于分子的无规则运动而产生的物质迁移现象温度越高，扩散越快(2)布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的固体颗粒的永不停息地无规则运动布朗运动反映了液体内部的分子的无规则运动颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈3 分子间存在着相互作用力(1)分子间同时存在引力和斥力，实际表现的分子力是它们的合力(2

2、)引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力比引力变化得快4温度：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度5两种温标：摄氏温标和热力学温标关系：Tt273.15 K.6分子的动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能；(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志；(3)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7分子的势能(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能(2)分子势能的决定因素：微观上决定于分子间距离和分子排列情况；宏观上决定于体积和状态8物体的内能(1)等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总

3、和，是状态量(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关(选填“有关”或“无关”)考点一分子动理论1.微观量的估算（1）微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度。（3） 关系分子的质量：。分子的体积：物体所含的分子数：或（4）两种模型球体模型直径为。立方体模型边长为特别提醒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，仅适用于固体和液体，对气体不适用。对于气体分子，d的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离。2.布朗运动

4、与分子热运动布朗运动热运动活动主体固体小颗粒分子区别是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动是指分子的运动，分子无论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到共同点都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的联系布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映特别提醒：（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）布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映3.分子间作用力分子间总是同时存在着相

5、互作用的引力和斥力，“分子力”是引力与斥力的合力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，但总是斥力变化得较快如图所示。(1)当rr0时，F引F斥，F0；(2)当rr0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引F斥，F表现为引力；(4)当r10r0(109 m)时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F0)。重点归纳阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁典型案例列关于分子热运动的说法中正确的是（ ）A布朗运动就是液体分子的热运动B气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力C对于

6、一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定减小D如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大【答案】D【名师点睛】本题是对分子运动的考查，要知道物质是由分子构成的，分子在永不停息地做无规则的运动；分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子运动越快；题目难度不大，属于基础知识的考查，需要有扎实的基本功。针对练习1如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上。甲分子对乙分子的作用力F与两分子间距离关系如图中曲线所示。现把乙分子从a处逐渐向甲分子靠近，则A乙分子从a到b过程中，分子力增大，分子间势能增大B乙分子从a到c过程中，分子力先增大后减小，分子间势能

7、一直减小C乙分子从b到d过程中，分子力先减小后增大，分子间势能一直增大D乙分子从c到d过程中，分子力增大，分子间势能减小【答案】B【解析】分子力做功等于分子势能的减小量，从a到c的过程中，分子力为引力，做正功，故分子势能减小，分子力先增大后减小，从c到d过程中，分子力为斥力，分子力做负功，故分子势能增加，分子力减小，B正确；【名师点睛】由图可知分子间的作用力的合力，则由力和运动的关系可得出物体的运动情况，由分子力做功情况可得出分子势能的变化情况针对练习2（多选）若以表示某气体的摩尔质量，V表示其摩尔体积，表示其密度，为阿伏伽德罗常数，m、分别表示每个气体分子的质量和体积，下列关系中正确的有A

8、B C D【答案】AC【名师点睛】本题主要考察气体阿伏伽德罗常数的计算，重点明确分子的体积并不是所占空间的体积属于基础题目考点二物体的内能1.分子势能分子势能是由分子间相对位置而决定的势能，它随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：(1)当rr0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大；(2)当rr0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大；(3)当rr0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零；(4)分子势能曲线如图所示。要记住分子间作用力和分子势能的特点和规律，理解高中物理课本中分子间作用力与分

9、子距离的关系图和两分子系统的分子势能跟分子距离的关系图，抓住关键点：分子间距等于r0 时分子势能最小。2.内能的决定因素(1)微观决定因素：分子势能、分子的平均动能和分子个数。(2)宏观决定因素：物体的体积、物体的温度、物体所含物质的多少(即物质的量)。3.解有关“内能”的题目，应把握以下几点：(1)温度是分子平均动能的标志，而不是分子平均速率的标志，它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系；(2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式，与物体宏观有序的运动状态无关，它取决于物质的量、温度、体积及物态。重点归纳判断分子势能变化的两种方法方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分

10、子势能减小；分子力做负功，分子势能增加方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断如图所示(2)分析物体的内能问题应当明确以下几点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决定内能大小的因素为温度、体积、分子数，还与物态有关系通过做功或热传递可以改变物体的内能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典型案例下列说法正确的是A悬浮在液体中微粒越小，布朗运动越明显B高温下自行车爆胎现象说明轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大C相等质量的0的水和0的冰内能相同D一定质量的理想气体从外界吸收热量受，其内能一定增加【答案】A【名师点睛】该题涉及知识较多，重点掌握

11、内能的改变方式；压强的微观含义，布朗运动，关键是对知识点熟识，热学这块知识点较多，但不是很难，需要理解加记忆去学习针对练习1对一定量的理想气体，下列说法正确的是（ ）A气体体积是指所有气体分子的体积之和B气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高C当气体膨胀时，气体的分子势能减小，因而气体的内能一定减少D气体的压强是由气体分子的重力产生的，在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强【答案】B【名师点睛】此题考查的是热学中的关于气体的几个知识点；要知道由于气体分子间距较大，所以气体的体积实际上是气体运动占据的空间；由于气体分子力近似为零，故分子力近似为零，分子势能为零；气体的压强是由大量的气体

12、分子对器壁的频繁的碰撞产生的。针对练习21 g 100 的水和1 g 100 的水蒸气相比较，下述说法中正确的是( )A分子的平均动能与分子的总动能都相同B分子的平均动能相同，分子的总动能不同C内能相同D1 g 100 的水的内能小于1 g 100 的水蒸气的内能【答案】AD【解析】分子动能与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，100的水与1g100的水蒸气温度相同，故分子的平均动能相同和总动能都相同故A正确，B错误；1g 100的水要变为1g 100的水蒸气，吸收热量，温度不变，但内能增大，故C错误，D正确故选AD。【名师点睛】此题考查了对内能的里理解，要分析内能的变化，需分析

13、出分子动能和分子势能的变化；内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；分子动能与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。考点三实验：油膜法估测分子大小1.实验原理油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的直径根据配制的酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，测出这滴溶液形成薄膜的面积S，即可算出油酸的厚度d=，即油酸分子的直径2.几点说明：（1）酒精油酸溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。（2）利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差为减小误差，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算

14、一个方格边长的单位越小，计算出的面积越精确。（3）测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，体积观测不准确会带来很大误差，注意正确的读取体积的方法，应选用内径小的量筒。（4）油膜形状的画线不准会带来误差。典型案例在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0. 6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为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，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1 cm，试求：(1）油酸膜的面积是 cm2 ;(2）实验测出油酸分子的直径是 m;（结果保留两位有效数字）(3)实验中为什么要让油膜尽

15、可能散开？ 。【答案】(1)113115都对； （2)6.510-106.610-10都对；(3)这样做的目的是为了让油膜在水面上形成单分子薄膜【名师点睛】此题考查了用油膜法测分子直径的实验；求油膜面积时要注意，不到半个格的要舍去，超过半个格的算一个格，数出油膜轮廓的格数，然后乘以每一个格的面积得到油膜的面积；求油的体积时要注意，求的是纯油的体积，不是溶液的体积。针对练习1在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图

16、中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_mL，油酸膜的面积是_cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_m。(结果均保留三位有效数字)【答案】5.00106 40.0 【名师点睛】在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去针对练习2某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1000ml溶液中含有纯油酸1ml，1ml上述溶液有50滴，实验中用滴管吸收该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液（1）该实验中的理想化假设是A将油膜看出单分子层油膜B不考虑油分子间的间隙C不考虑油分子间的相互作用力D将油分子看成球形（2）实验描出油酸薄膜轮廓如图，已知每一个小正方形的边长为2cm，则该油酸薄膜的面积为_（结果保留一位有效数字）（