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選修3 3 第1課時分子動理論內(nèi)能 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 分子動理論的基本內(nèi)容1 物體是由大量分子組成的 1 分子很小 直徑數(shù)量級為 質(zhì)量數(shù)量級為10 27 10 25kg 10 10m 無規(guī)則運動 分子的無規(guī)則運動 2 分子數(shù)目特別大 阿伏伽德羅常量NA mol 1 2 分子永不停息地做無規(guī)則運動 1 擴散現(xiàn)象并不是外界作用引起的 也不是化學反應(yīng)的結(jié)果 而是由物質(zhì)分子的產(chǎn)生的 溫度越高 擴散越快 2 布朗運動 布朗運動是固體顆粒的運動 反映了液體內(nèi)部 6 02 1023 微粒越小 運動越明顯 溫度越高 運動 越劇烈 越劇烈 3 熱運動 大量分子的無規(guī)則運動叫做熱運動 分子的無規(guī)則運動和溫度有關(guān) 溫度越高 分子無規(guī)則運動 3 分子之間存在著引力和斥力 1 引力和斥力存在 都隨距離的增大而 斥力變化更快 2 分子力的特點 同時 減小 r r0時 r0的數(shù)量級為 F引 F斥 分子力F 0 rr0時 F引 F斥 分子力F表現(xiàn)為 r 10r0時 F引 F斥迅速減為零 分子力F 0 10 10m 斥力 引力 二 溫度和物體的內(nèi)能1 兩種溫標 攝氏溫標和 關(guān)系 T t K 熱力學溫標 273 15 溫度 所有 溫度 體積 2 分子動能 1 分子熱運動的平均動能是在一定溫度下 大量分子動能的平均值 可以作為物體分子熱運動的平均動能的量度 2 分子熱運動的總動能是物體內(nèi)所有分子熱運動動能的總和 3 分子勢能的決定因素微觀上 決定于分子間距離 宏觀上 決定于物體的體積 4 物體的內(nèi)能 1 內(nèi)能 物體中分子做熱運動所具有的動能和分子勢能的總和 2 對于給定的物體 其內(nèi)能大小由物體的和決定 自主檢測 1 思考判斷 1 布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動 2 溫度越高 布朗運動越劇烈 3 一個氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏伽德羅常量之比 4 分子動能指的是由于分子定向移動具有的能 5 當分子力表現(xiàn)為引力時 分子勢能隨分子間距離的增大而增大 6 內(nèi)能相同的物體 它們的分子平均動能一定相同 答案 1 2 3 4 5 6 2 多選 以下關(guān)于分子動理論的說法中正確的是 A 物質(zhì)是由大量分子組成的B 2 時水已經(jīng)結(jié)為冰 部分水分子已經(jīng)停止了熱運動C 分子勢能隨分子間距離的增大 可能先減小后增大D 分子間的引力與斥力都隨分子間距離的增大而減小 ACD 解析 物質(zhì)是由大量分子組成的 選項A正確 分子是永不停息地做無規(guī)則運動的 選項B錯誤 在分子間距離增大時 如果先是分子斥力做正功 后是分子引力做負功 則分子勢能是先減小后增大的 選項C正確 分子間的引力與斥力都隨分子間距離的增大而減小 但斥力變化得快 選項D正確 3 多選 關(guān)于分子熱運動 下列說法正確的是 A 布朗運動是指在顯微鏡中看到的液體分子的無規(guī)則運動B 懸浮顆粒越大 同一時刻與它碰撞的液體分子越多 布朗運動越顯著C 擴散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運動的結(jié)果 與物質(zhì)的密度大小無關(guān)D 擴散現(xiàn)象是物質(zhì)分子的遷移 布朗運動是宏觀微粒的運動 是兩種完全不相同的運動 CD 解析 布朗運動是指在顯微鏡中看到的懸浮小顆粒的無規(guī)則運動 選項A錯誤 懸浮顆粒越大 液體分子對它的撞擊作用的不平衡性越小 布朗運動越不明顯 選項B錯誤 擴散現(xiàn)象是分子無規(guī)則運動的結(jié)果 與物質(zhì)的密度大小無關(guān) 選項C正確 擴散現(xiàn)象是物質(zhì)分子的遷移 布朗運動是宏觀微粒的運動 來反映液體分子的運動 選項D正確 4 2017 北京石景山區(qū)一模 分子間同時存在著引力和斥力 當分子間距減小時 分子間的 A 引力增加 斥力減小B 引力增加 斥力增加C 引力減小 斥力減小D 引力減小 斥力增加 B 解析 分子間同時存在著引力和斥力 當分子間距減小時 分子間的引力增加 斥力增加 引力增加得慢 斥力增加得快 選項B正確 核心探究分類探究 各個擊破 考點一微觀量的估算 1 兩種分子模型 2 宏觀量與微觀量的轉(zhuǎn)換橋梁宏觀量的摩爾質(zhì)量Mmol 摩爾體積Vmol 密度 與微觀量的分子直徑d 分子質(zhì)量m 每個分子的體積V0都可通過阿伏伽德羅常量聯(lián)系起來 如圖所示 典例1 2018 江蘇連云港模擬 科學家已創(chuàng)造出一種利用細菌將太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料的 人造樹葉 系統(tǒng) 使太陽能取代石油成為可能 假設(shè)該 人造樹葉 工作一段時間后 能將10 6g的水分解為氫氣和氧氣 已知水的密度 1 0 103kg m3 摩爾質(zhì)量M 1 8 10 2kg mol 阿伏伽德羅常量NA 6 0 1023mol 1 試求 結(jié)果均保留一位有效數(shù)字 1 被分解的水中含有水分子的總數(shù)N 核心點撥 1 先求出所研究的水的物質(zhì)的量 答案 1 3 1016個 核心點撥 2 水分子的體積與水的多少無關(guān) 根據(jù)題目中提供的摩爾質(zhì)量和密度 取1mol研究 2 一個水分子的體積V 答案 2 3 10 29m3 誤區(qū)警示微觀量估算注意點 1 微觀量的估算應(yīng)利用阿伏伽德羅常量 依據(jù)分子數(shù)N與摩爾數(shù)n之間的關(guān)系N n NA 并結(jié)合密度公式進行分析計算 2 對液體 固體物質(zhì)可忽略分子之間的間隙 對氣體物質(zhì) 分子之間的距離遠大于分子的大小 氣體的摩爾體積與阿伏伽德羅常量的比值不等于氣體分子的體積 僅表示一個氣體分子平均占據(jù)的空間大小 針對訓練 多選 某氣體的摩爾質(zhì)量為Mmol 摩爾體積為Vmol 密度為 每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0 則阿伏伽德羅常量NA可表示為 AB 考點二布朗運動與分子熱運動 1 對布朗運動的理解 1 研究對象 懸浮在液體 氣體中的小顆粒 2 特點 永不停息 無規(guī)則 顆粒越小 現(xiàn)象越明顯 溫度越高 運動越激烈 肉眼直接看不到 3 成因 布朗運動是由于小顆粒周圍的分子無規(guī)則運動對其撞擊力的不平衡引起的 是分子無規(guī)則運動的反映 2 擴散現(xiàn)象 布朗運動 分子熱運動的比較 典例2 2018 福建福州模擬 如圖所示 是關(guān)于布朗運動的實驗 下列說法正確的是 A 圖中記錄的是分子無規(guī)則運動的情況B 圖中記錄的是微粒做布朗運動的軌跡C 實驗中可以看到 微粒越大 布朗運動越明顯D 實驗中可以看到 溫度越高 布朗運動越劇烈 D 核心點撥 1 布朗運動實驗中的觀測記錄是按等時間間隔依次記錄的某個微粒位置的連線 不是運動軌跡 更不是速度 時間圖線 2 通過位置變換的復(fù)雜程度 可以看出微粒的運動受到溫度的影響 解析 圖中記錄的是每隔若干時間微粒位置的連線 不是微粒的運動軌跡 也不是分子無規(guī)則運動的情況 且在此段時間內(nèi)微粒的運動情況不得而知 雖然圖示所反映的不是微粒的軌跡 但卻可以看出其運動的無規(guī)則性 做布朗運動的微粒都很小 微粒做布朗運動的根本原因是各個方向的液體分子對它的碰撞不平衡 因此 只有微粒越小 溫度越高時液體分子對它的碰撞越不平衡 布朗運動才越激烈 選項D正確 反思總結(jié)布朗運動 擴散現(xiàn)象的實例總結(jié)布朗運動和擴散現(xiàn)象是證明分子做無規(guī)則熱運動的兩種實例 布朗運動是通過微粒的運動來反映液體分子的運動 而擴散現(xiàn)象是組成物體的分子遷移的結(jié)果 是兩種完全不同的運動 但其運動的劇烈程度都與溫度有關(guān) 針對訓練 2018 遼寧阜新質(zhì)檢 多選 下列關(guān)于布朗運動和擴散現(xiàn)象的說法正確的是 A 布朗運動和擴散現(xiàn)象都能在氣體 液體和固體中發(fā)生B 布朗運動和擴散現(xiàn)象都是分子的運動C 布朗運動和擴散現(xiàn)象都是溫度越高越明顯D 布朗運動和擴散現(xiàn)象都能說明分子的運動是永不停息的 CD 解析 布朗運動只能在氣體和液體中發(fā)生 不能在固體中發(fā)生 選項A錯誤 布朗運動是固體顆粒的運動 選項B錯誤 布朗運動和擴散現(xiàn)象都與溫度有關(guān) 溫度越高越明顯 選項C正確 布朗運動和擴散現(xiàn)象都能說明分子的運動是永不停息的 選項D正確 考點三分子力 分子勢能與分子間距離的關(guān)系 分子力 分子勢能與分子間距離關(guān)系圖線分子力F 分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示 取無窮遠處分子勢能Ep 0 1 當r r0時 分子力表現(xiàn)為引力 當r增大時 分子力做負功 分子勢能增加 2 當r r0時 分子力表現(xiàn)為斥力 當r減小時 分子力做負功 分子勢能增加 3 當r r0時 分子勢能最小 典例3 2018 山東濟南質(zhì)檢 如圖所示 甲分子固定于坐標原點O 乙分子從無窮遠a點處由靜止釋放 在分子力的作用下靠近甲 圖中b點合外力表現(xiàn)為引力 且為數(shù)值最大處 d點是分子靠得最近處 則下列說法正確的是 A 乙分子在a點勢能最小B 乙分子在b點動能最大C 乙分子在c點動能最大D 乙分子在d點加速度為零 C 核心點撥 1 從無窮遠釋放的乙分子 在分子引力作用下 到達r0位置時 分子動能最大 分子勢能最小 2 乙分子在r0位置 分子力為零 加速度為零 解析 乙分子由a運動到c 分子力表現(xiàn)為引力 分子力做正功 動能增大 分子勢能減小 所以乙分子在c點分子勢能最小 在c點動能最大 選項A B錯誤 C正確 由題圖可知 乙分子在d點時受到分子斥力 所以乙分子在d點的加速度不為零 選項D錯誤 反思總結(jié)分子勢能及其變化的判斷 1 分子勢能在平衡位置有最小值 無論分子間距離如何變化 靠近平衡位置 分子勢能減小 反之增大 2 判斷分子勢能變化的兩種方法 看分子力的做功情況 直接由分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖線判斷 但要注意其和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線的區(qū)別 針對訓練 導(dǎo)學號58826260 2018 黑龍江牡丹江質(zhì)檢 多選 兩分子間的距離為r0時 其合力為零 圖中能反映分子勢能Ep與分子間的距離r變化關(guān)系的有 AC 解析 當rr0時分子力表現(xiàn)為引力 當r增大時 分子力做負功 分子勢能增大 所以當r r0時 分子勢能最小 若選無窮遠處分子勢能為零 則當r r0時 分子勢能Ep 0 選項A正確 若選r r0時分子勢能為零 選項C正確 考點四物體的內(nèi)能 1 物體的內(nèi)能與機械能的比較 2 內(nèi)能的變化 3 幾點注意 1 溫度是分子平均動能的標志 2 溫度 分子動能 分子勢能或內(nèi)能只對大量分子才有意義 3 任何物體都有內(nèi)能 4 體積增大分子勢能不一定增大 如水變成冰 5 理想氣體的分子力為零 分子勢能為零 因此一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只由溫度決定 典例4 2017 山東泰安二模 多選 關(guān)于物體的內(nèi)能 下列敘述中正確的是 A 溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B 物體的內(nèi)能不可能為零C 內(nèi)能相同的物體 它們的分子平均動能一定相同D 內(nèi)能不相同的物體 它們的分子平均動能可能相同E 物體的內(nèi)能與物體的溫度 體積 物態(tài)和分子數(shù)有關(guān) BDE 核心點撥 解答本題時應(yīng)注意以下兩點 1 分子是永不停息地做無規(guī)則運動的 2 溫度是分子平均動能的唯一決定因素 解析 溫度高低反映分子平均動能的大小 但由于物體不同 分子數(shù)目不同 所處狀態(tài)不同 無法反映內(nèi)能的大小 選項A錯誤 由于分子都在做無規(guī)則運動 因此 任何物體內(nèi)能不可能為零 選項B正確 內(nèi)能相同的物體 它們的分子平均動能不一定相同 選項C錯誤 內(nèi)能不同的兩個物體 它們的溫度可以相同 即它們的分子平均動能可以相同 選項D正確 物體的內(nèi)能與物體的溫度 體積 物態(tài)和分子數(shù)有關(guān) 選項E正確 誤區(qū)警示分析物體的內(nèi)能問題的三點提醒 1 內(nèi)能是對物體的大量分子而言的 不存在某個分子內(nèi)能的說法 2 決定內(nèi)能大小的因素為溫度 體積 分子數(shù) 還與物態(tài)有關(guān)系 3 溫度是分子平均動能的標志 相同溫度的任何物體 分子的平均動能相同 針對訓練 導(dǎo)學號58826261 2018 遼寧鞍山質(zhì)檢 若某種實際氣體分子間的作用力表現(xiàn)為引力 則一定質(zhì)量的該氣體內(nèi)能的大小與氣體體積和溫度的關(guān)系是 A 如果保持其體積不變 溫度升高 內(nèi)能增大B 如果保持其體積不變 溫度升高 內(nèi)能減少C 如果保持其溫度不變 體積增大 內(nèi)能不變D 如果保持其溫度不變 體積增大 內(nèi)能減少 A 解析 若保持氣體的體積不變 則分子勢能不變 溫度升高 分子的平均動能變大 故氣體的內(nèi)能增大 選項A正確 B錯誤 若保持氣體的溫度不變 氣體分子的平均動能不變 體積增大 分子間的引力做負功 分子勢能增大 故氣體的內(nèi)能增大 選項C D錯誤 考點五用油膜法估測分子的大小 典例5 2018 吉林長春質(zhì)檢 在 用油膜法估測分子的大小 的實驗中 所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL 用注射器測得1mL上述溶液為75滴 把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆在玻璃板上描出油膜的輪廓 再把玻璃板放在坐標紙上 其形狀和尺寸如圖所示 坐標紙中正方形方格的邊長為1cm 則 1 油酸薄膜的面積是cm2 2 每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mL 取一位有效數(shù)字 3 按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子直徑約為m 取一位有效數(shù)字 核心點撥 1 通過數(shù)方格紙中的格數(shù) 獲得油酸薄膜的面積 2 通過計算1滴油酸酒精混合溶液的體積和混合溶液的濃度 獲得純油酸的體積 解析 1 面積超過正方形一半的正方形的個數(shù)為116個 則油酸膜的面積約為S 116cm2 答案 1 116 2 8 10 6 3 7 10 10 誤區(qū)警示用油膜法估測分子直徑的實驗中的注意事項 1 數(shù)格數(shù)的方法 先用直尺在方格紙上的油膜輪廓中 畫出一矩形 或正方形 算出其內(nèi)部格數(shù) 再將矩形與輪廓邊緣的格子通過四舍五入數(shù)出 最后獲得總格數(shù) 2 在最后的計算中 一定要注意單位統(tǒng)一 用國際單位 最后的結(jié)果的數(shù)量級是10 10m 1 上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完整的 請指出 上述實驗步驟的合理順序是 解析 1 上述步驟中有步驟遺漏 C步驟中 要在水面上撒上痱子粉或細石膏粉 答案 1 見解析CFBAED 2 某同學實驗中最終得到的計算結(jié)果和大多數(shù)同學的比較 數(shù)據(jù)偏大 對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因 下列說法中可能正確的是 A 錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算B 計算油酸膜面積時 錯將不完整的方格作為完整方格處理C 計算油酸膜面積時 只數(shù)了完整的方格數(shù)D 水面上痱子粉撒得較多 油酸膜沒有充分展開 答案 2 ACD 演練提升真題體驗 強化提升 1 布朗運動的理解 2017 海南卷 15 多選 關(guān)于布朗運動 下列說法正確的是 A 布朗運動是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動B 液體溫度越高 液體中懸浮微粒的布朗運動越劇烈C 在液體中的懸浮顆粒只要大于某一尺寸 都會發(fā)生布朗運動D 液體中懸浮微粒的布朗運動是液體分子永不停息地做無規(guī)則運動E 液體中懸浮微粒的布朗運動是液體分子對它的撞擊作用不平衡所引起的 ABE 解析 布朗運動是液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動 故A正確 液體溫度越高 分子熱運動越劇烈 液體中懸浮微粒的布朗運動越劇烈 故B正確 懸浮顆粒越大 慣性越大 碰撞時受到?jīng)_力越平衡 所以大顆粒不做布朗運動 故C錯誤 布朗運動是懸浮在液體中顆粒的無規(guī)則運動 不是液體分子的無規(guī)則運動 故D錯誤 布朗運動是由液體分子從各個方向?qū)腋☆w粒撞擊作用的不平衡引起的 故E正確 2 擴散現(xiàn)象的理解 2015 全國 卷 33 多選 關(guān)于擴散現(xiàn)象 下列說法正確的是 A 溫度越高 擴散進行得越快B 擴散現(xiàn)象是不同物質(zhì)間的一種化學反應(yīng)C 擴散現(xiàn)象是由物質(zhì)分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的D 擴散現(xiàn)象在氣體 液體和固體中都能發(fā)生E 液體中的擴散現(xiàn)象是由于液體的對流形成的 ACD 解析 擴散現(xiàn)象是分子無規(guī)則熱運動的反映 C正確 E錯誤 溫度越高 分子熱運動越劇烈 擴散越快 A正確 氣體 液體 固體的分子都在不停地進行著熱運動 擴散現(xiàn)象在氣體 液體和固體中都能發(fā)生 D正確 在擴散現(xiàn)象中 分子本身結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化 不屬于化學變化 B錯誤 3 分子熱運動 2017 北京卷 13 以下關(guān)于熱運動的說法正確的是 A 水流速度越大 水分子的熱運動越劇烈B 水凝結(jié)成冰后 水分子的熱運動停止C 水的溫度越高 水分子的熱運動越劇烈D 水的溫度升高 每一個水分子的運動速率都會增大 C 解析 溫度是分子平均動能的標志 溫度越高 分子的平均動能越大 分子運動越劇烈 但并不是每個分子的運動速率都會增大 故選項C正確 D錯誤 水分子的熱運動劇烈程度只與溫度有關(guān) 與水流速度無關(guān) 選項A錯誤 分子永不停息地做無規(guī)則運動 選項B錯誤 4 分子的估算 2016 上海卷 17 多選 某氣體的摩爾質(zhì)量為M 分子質(zhì)量為m 若1摩爾該氣體的體積為Vm 密度為 則該氣體單位體積分子數(shù)為 阿伏伽德羅常量為NA ABC