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1.3.2　液　體 學習目標 核心提煉 1.知道液體的微觀結構。通過觀察和實驗，知道液體的表面張力現(xiàn)象，浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細現(xiàn)象，并能解釋上述現(xiàn)象。 1個力概念——液體表面張力 3種現(xiàn)象——浸潤、不浸潤和毛細現(xiàn)象 1種材料——液晶 2.知道液晶的特征，了解液晶的分子結構特點、液晶的特性及應用。 一、液體的微觀結構及表面張力 1.液體的微觀結構 (1)分子間距：液體分子間的距離很小。 (2)分子間作用力：液體分子間的作用力比固體分子間的作用力要小。 (3)分子運動：在溫度相同的情況下，液體的擴散速度要比固體的擴散速度快。 2.液體的表面張力 (1)表面張力：由于表面層分子分布比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為相互吸引而使液體表面繃緊的力。 (2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖1所示。 圖1 3.作用效果：使液面具有收縮的趨勢。 思考判斷 (1)表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢。(√) (2)表面張力是分子力的宏觀表現(xiàn)。(√) (3)表面張力是液體表面各部分分子間存在的相互排斥力。() (4)昆蟲可以在水面上自由走動是表面張力作用引起的。(√) 二、浸潤和不浸潤及毛細現(xiàn)象 1.浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫做浸潤。 2.不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在固體的表面上。這種現(xiàn)象叫做不浸潤。 3.毛細現(xiàn)象：浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象。 思維拓展 (1)把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來，觀察到從水銀中取出來的玻璃上沒有附著水銀，從水中取出的玻璃上沾著一層水。為什么會出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)象呢？ (2)為什么翻松地表土壤可以保存土壤中的水分？ 答案　(1)出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)象的原因：玻璃和水發(fā)生了浸潤，玻璃和水銀不浸潤。 (2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細管，從而阻止了水分上升到地面而被蒸發(fā)掉。 三、液晶 1.液晶的概念：像液體一樣具有流動性，其光學性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性的有機化合物，稱為液晶。 2.液晶分子的排列特點 從某個方向上看液晶分子排列比較整齊，但從另一個方向看，液晶分子的排列是雜亂無章的。 3.液晶的應用 (1)液晶顯示器：用于電子手表、電子計算器、電腦等。 (2)利用溫度改變時液晶顏色會發(fā)生改變的性質(zhì)來探測溫度。 (3)液晶在電子工業(yè)、航空工業(yè)、生物醫(yī)學等領域有廣泛應用。 　液體的微觀結構及表面張力 [要點歸納]　 1.液體表面張力的成因分析 (1)分子間距離特點：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體表面分子分布比內(nèi)部分子稀疏。 (2)分子力特點：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力。 (3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面形成了一層繃緊的膜。 (4)表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖2所示。 圖2 2.表面張力及其作用 (1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形)。 (2)表面張力的大小除了跟邊界線長度有關外，還跟液體的種類、溫度有關。 [精典示例] [例1] (多選)下面關于液體表面層的一些說法正確的是(　　) A.液體表面張力，總是垂直于液體表面的 B.表面層分子間有引力存在的同時也有斥力，但是引力大于斥力，所以有表面張力 C.液體表面層的分子分布比液體內(nèi)部都要密，是產(chǎn)生表面張力的原因 D.處于液體表面層的分子，比起液體內(nèi)部的分子應有較大的勢能 解析　表面張力產(chǎn)生的原因是由于液體表面層的分子分布較液體內(nèi)部稀疏，分子間距大于平衡距離，分子間的引力大于斥力，表面層大量分子相互作用的合力表現(xiàn)為沿液體表面方向拉緊的力，液體內(nèi)部分子成為表層分子，需要克服引力做功，因此勢能增加。故B、D正確。 答案　BD (1)液體表面張力的產(chǎn)生是由于液體表面層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間表現(xiàn)為引力，表面張力為表面層里分子的分子力。 (2)液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢，在體積相等的各種形狀的物體中，球形表面積最小，所以液滴總是呈球形。 (3)表面張力的方向與液面相切。 [針對訓練1] (多選)下列現(xiàn)象中，由于液體的表面張力而引起的是(　　) A.液體與固體、氣體不同，它在不同容器內(nèi)，盡管形狀不同，但體積相同 B.兩滴水銀相互接觸，立即合并成一滴 C.新的棉織品水洗后都要縮水 D.小昆蟲能在水面上自由走動 解析　同一體積的液體在不同容器內(nèi)有不同的形狀，這是由液體分子的排列規(guī)律決定的，與表面張力無關，而兩滴水銀接觸后合并、新棉織品水洗后縮水、小昆蟲在水面上走動，都將受到液體的表面張力的作用。 答案　BCD 　浸潤和不浸潤及毛細現(xiàn)象 [要點歸納]　 1.浸潤和不浸潤現(xiàn)象成因分析 (1)附著層內(nèi)分子受力情況：液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。 (2)浸潤的成因：當固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子力時，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力，具有擴張的趨勢，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體。 (3)不浸潤的成因：當固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子力時，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層中分子之間表現(xiàn)為引力，具有收縮的趨勢，這時表現(xiàn)為液體不浸潤固體。 2.毛細現(xiàn)象 (1)兩種表現(xiàn)：浸潤液體在細管中上升，以及不浸潤液體在細管中下降。 (2)產(chǎn)生原因：毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關系。 如圖3所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)液面呈凹形，因為水的表面張力作用，液體會受到一向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低。 圖3 [精典示例] [例2] (多選)下列關于浸潤(不浸潤)現(xiàn)象與毛細現(xiàn)象的說法正確的是(　　) A.水可以浸潤玻璃但不能浸潤蜂蠟 B.浸潤液體和不浸潤液體都有可能發(fā)生毛細現(xiàn)象 C.浸潤液體都能發(fā)生毛細現(xiàn)象，不浸潤液體都不能發(fā)生毛細現(xiàn)象 D.浸潤液體和不浸潤液體在細管中都上升 解析　水可以附著在玻璃表面上，也就是說水可以浸潤玻璃，但不會附著在蜂蠟上，也就是說不浸潤蜂蠟。浸潤液體和不浸潤液體都能發(fā)生毛細現(xiàn)象，在細管中沿管壁上升的是浸潤液體，在細管中沿管壁下降的是不浸潤液體。 答案　AB (1)液體放在玻璃容器中，液面與器壁接觸的位置是彎曲的，但有的向上彎，有的向下彎(如圖4)。這也是浸潤與不浸潤兩種現(xiàn)象的區(qū)別。 圖4 (2)浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。 (3)同一種固體，對有些液體浸潤，對有些液體不浸潤。同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體是不浸潤的。例如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟，水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛。 [針對訓練2] (多選)將不同材料制成的甲、乙兩細管插入相同的液體中，甲管內(nèi)液面比管外液面低，乙管內(nèi)液面比管外液面高，則(　　) A.液體對甲材料是浸潤的 B.液體對乙材料是浸潤的 C.甲管中發(fā)生的不是毛細現(xiàn)象，而乙管中發(fā)生的是毛細現(xiàn)象 D.若甲、乙兩管的內(nèi)徑變小，則甲管內(nèi)液面更低，乙管內(nèi)液面更高 解析　液體對固體浸潤的情況下，在附著層分子的排斥力和表面層分子的吸引力的共同作用下，液面將上升，所以A錯誤，B正確；毛細現(xiàn)象是指浸潤液體在細管中上升，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象，所以C錯誤；在液體和毛細管材料一定的情況下，管越細毛細現(xiàn)象越明顯，所以D正確。 答案　BD 1.(液體表面張力)液體表面張力產(chǎn)生的原因是(　　) A.液體表面層內(nèi)分子較緊密，分子間斥力大于引力 B.液體表面層內(nèi)分子較緊密，分子間引力大于斥力 C.液體表面層內(nèi)分子較稀疏，分子間引力大于斥力 D.液體表面層內(nèi)分子較稀疏，分子間斥力大于引力 解析　液體表面層內(nèi)分子比內(nèi)部稀疏。液體表面層內(nèi)分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，即分子間的引力比斥力大，故C正確。 答案　C 2.(液體表面張力的應用)(多選)下列現(xiàn)象中，是由于液體的表面張力造成的有(　　) A.船浮于水面上 B.硬幣或鋼針浮于水面上 C.肥皂泡呈球形 D.游泳時弄濕了的頭發(fā)沾在一起 E.熔化的鐵水注入內(nèi)空且為球形的砂箱，冷卻后鑄成一個鐵球 F.脫濕衣服感覺很費勁 G.綢布傘有縫隙但不漏雨水 H.鋒利的玻璃片，用酒精燈燒一定時間后變鈍了 解析　A選項中船浮于水面是浮力造成的；E選項的形狀決定于砂箱的形狀；F選項中脫濕衣服費勁是附著力造成的。故上述三個選項不正確。 答案　BCDGH 3.(浸潤和不浸潤)關于浸潤和不浸潤，下面的說法正確的是(　　) A.水是浸潤液體，水銀是不浸潤液體 B.在內(nèi)徑小的容器里，如果液體能浸潤器壁，液面呈凸形 C.如果固體分子跟液體分子間的引力比較弱，就會形成浸潤現(xiàn)象 D.鴨的羽毛上有一層很薄的脂肪，使羽毛不被水浸潤 解析　浸潤還是不浸潤是液體相對于某種固體物質(zhì)而言的，水相對于玻璃是浸潤液體，相對于荷葉則是不浸潤液體。同樣，水銀相對于玻璃是不浸潤液體，但相對于鉛來說，又是浸潤液體，A錯誤；在內(nèi)徑小的容器里，如果液體能浸潤器壁，則液面呈凹型，B錯誤；液體浸潤與否取決于液體與固體接觸處的附著層內(nèi)分子之間是引力還是斥力，C錯誤，D正確。 答案　D 4.(毛細現(xiàn)象)(多選)下列現(xiàn)象中，哪些是利用了毛細現(xiàn)象(　　) A.用粉筆吸干紙上的墨汁 B.在建造房屋的時候，在砌磚的地基上鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙 C.用棉線做酒精燈的燈芯 D.想保存地下的水分，把地面的土壤鋤松 解析　粉筆、棉線的內(nèi)部有許多細小的孔道，起著毛細管的作用，A、C正確；磚的內(nèi)部也有許多細小的孔道，會起到毛細管的作用，在砌磚的地基上鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙，可以防止地下的水分沿著夯實的地基以及磚墻的毛細管上升，以保持房屋干燥，B錯誤；土壤里面有很多毛細管，地下的水分可以沿著它們上升到地面，如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤鋤松，破壞這些土壤里的毛細管，D錯誤。 答案　AC 5.(液晶的微觀結構)(多選)關于液晶的分子排列，下列說法正確的是(　　) A.液晶分子在特定方向排列整齊 B.液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化 C.液晶分子的排列整齊且穩(wěn)定 D.液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定 解析　液晶分子在特定方向上排列比較整齊，故選項A正確；液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，故選項B正確，C錯誤；液晶的物理性質(zhì)不穩(wěn)定，例如：有一種液晶，在外加電壓的影響下，會由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài)，去掉電壓，又恢復透明狀態(tài)，故選項D錯誤。 答案　AB 基礎過關 1.(多選)下列關于液體的說法中正確的是(　　) A.非晶體的結構跟液體非常類似，可以看做是粘滯性極大的液體 B.液體的物理性質(zhì)一般表現(xiàn)為各向同性 C.液體的密度總是小于固體的密度 D.所有的金屬在常溫下都是固體 解析　由液體的微觀結構知A、B正確；有些液體的密度大于固體的密度，例如汞的密度就大于鐵、銅等固體的密度，故C錯誤；金屬汞在常溫下就是液體，故D錯誤。 答案　AB 2.(多選)下列說法中正確的是(　　) A.因為水銀滴在玻璃板上將成橢球狀，所以說水銀是一種不浸潤液體 B.液體對固體是否發(fā)生浸潤現(xiàn)象，是由液體和固體兩者的性質(zhì)共同決定的 C.在人造衛(wèi)星中，由于一切物體都處于完全失重狀態(tài)，所以一個固定著的容器中裝有浸潤其器壁的液體時，必須用蓋子蓋緊，否則容器中液體一定會沿器壁流散 D.當A液體和B固體接觸時，是發(fā)生浸潤現(xiàn)象還是發(fā)生不浸潤現(xiàn)象，關鍵決定于B固體分子對附著層中分子的吸引力是比液體內(nèi)的分子對附著層分子吸引力大些還是小些 解析　水銀不浸潤玻璃，但可能浸潤其他固體，所以A錯誤，B正確；在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，如果液體浸潤器壁，液體就會沿著器壁流散，故必須蓋緊蓋子，C正確；由發(fā)生浸潤和不浸潤現(xiàn)象的微觀原理知D正確。 答案　BCD 3.關于液體的表面張力，下列說法正確的是(　　) A.表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力 B.液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力 C.液體的表面張力隨溫度的升高而增大 D.表面張力的方向與液面垂直 解析　表面張力是液體表面分子間的作用力，A錯誤；液體表面層內(nèi)分子較液體內(nèi)部稀疏，故分子力表現(xiàn)為引力，B正確；隨溫度的升高，液體表面層的分子間的距離增大，引力作用隨之減小，所以表面張力減小，C錯誤；表面張力的方向沿液面的切線方向與分界線垂直，D錯誤。 答案　B 4.(多選)關于液晶的以下說法正確的是(　　) A.液晶態(tài)是一些特殊化合物在任何環(huán)境下表現(xiàn)出的固有狀態(tài) B.因為液晶在一定條件下發(fā)光，所以可以用來做顯示屏 C.人體的某些組織中存在液晶結構 D.筆記本電腦的彩色顯示器，是因為在液晶中摻入了少量多色性染料，液晶中電場強度不同時，它對不同色光的吸收強度不一樣，所以顯示各種顏色 解析　液晶本身不能發(fā)光，液晶態(tài)可在一定溫度范圍或某一濃度范圍存在，它對離子的滲透作用同人體的某些組織，液晶本身不發(fā)光，在外加電壓下，對不同色光的吸收強度不同。 答案　CD 5.(多選)下列現(xiàn)象中，由于液體的表面張力而引起的是(　　) A.小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中靠的是液體的表面張力作用 B.小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結果 C.縫衣針浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的結果 D.噴泉噴射到空中形成一個個球形的小水珠是表面張力作用的結果 解析　仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)，小昆蟲在水面上站定或行進過程中，其腳部位置比周圍水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性非常好的膜上一樣，因此，這是液體的表面張力在起作用，浮在水面上的縫衣針與小昆蟲情況一樣，故選項A正確，C錯誤；小木塊浮于水面上時，木塊的下部實際上已經(jīng)浸入水中(排開一部分水)受到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結果，而非表面張力在起作用，故選項B錯誤；噴泉噴到空中的水分散時，每一小部分的表面都有表面張力在起作用且水處于完全失重狀態(tài)，因而形成球狀水珠(體積一定情況下以球形表面積為最小，表面張力的作用使液體表面有收縮到最小面積的趨勢)，故選項D正確。 答案　AD 6.(多選)下列現(xiàn)象中，哪些是液體的表面張力所造成的(　　) A.兩滴水銀相接觸，立即會合并到一起 B.熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來，冷卻后呈球形 C.用熔化的玻璃制成各種玻璃器皿 D.水珠在荷葉上呈球形 解析　用熔化的玻璃制成各種器皿，跟各種模型有關，并非表面張力造成的，故選項A、B、D正確。 答案　ABD 7.如圖1所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜，它被棉線分割成a、b兩部分。若將肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形狀是下圖中的哪一個(　　) 圖1 解析　肥皂膜未被刺破時，作用在棉線兩側(cè)的表面張力互相平衡，棉線可以有任意形狀。當把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面張力的作用下，棉線將被繃緊。因液體表面有收縮到面積最小的趨勢，選項D正確。 答案　D 8.(多選)水對玻璃是浸潤液體而水銀對玻璃是不浸潤液體，它們在毛細管中將產(chǎn)生上升或下降的現(xiàn)象，現(xiàn)把不同粗細的三根毛細管分別插入水和水銀中，如圖所示，正確的現(xiàn)象應是(　　) 解析　浸潤液體在細管中上升以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象為毛細現(xiàn)象，管子越細，現(xiàn)象越明顯，A、D正確，B、C錯誤。 答案　AD 能力提升 9.對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，如圖2所示，對此有下列幾種解釋，其中正確的是(　　) 圖2 ①Ⅰ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部疏　②Ⅱ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部密?、邰駡D中附著層分子的分布比液體內(nèi)部密?、堍驁D中附著層分子的分布比液體內(nèi)部疏 A.只有①對 B.只有①③④對 C.只有③④對 D.全對 解析　浸潤的情況下，液體會沿著管壁上升，這是由于附著層內(nèi)分子相互排斥，同時表面層內(nèi)分子相互吸引的結果；不浸潤的情況下，液體會沿著管壁下降，這是由于附著層內(nèi)分子和表面層內(nèi)分子均相互吸引的結果。由于液體內(nèi)部分子力約為零，因此當附著層分子比內(nèi)部疏時，分子力表現(xiàn)為引力，當附著層分子比內(nèi)部密時，分子力表現(xiàn)為斥力。 答案　B 10.(多選)關于晶體、液晶、液體，下列說法正確的是(　　) A.晶體和液晶的性質(zhì)是完全相同的 B.液晶就是液體，具有液體的所有性質(zhì) C.液晶是介于晶體與液體之間的一種中間態(tài) D.液晶具有液體的流動性，具有晶體的各向異性 解析　晶體屬于典型的固體，其分子排列呈一定的點陣結構，有規(guī)律，而液晶分子的結構是介于液態(tài)的雜亂與晶體的規(guī)律排列之間的，其像液體一樣具有流動性，而在光學等物理性質(zhì)上又與晶體相似，具有各向異性。 答案　CD 11.(多選)關于液晶，下列說法中正確的有(　　) A.液晶是一種晶體 B.液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性 C.液晶的光學性質(zhì)隨溫度的變化而變化 D.液晶的光學性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化 解析　液晶的微觀結構介于晶體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的；外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)；溫度、壓力、外加電壓等因素變化時，都會改變液晶的光學性質(zhì)。 答案　CD 12.(多選)下列現(xiàn)象中屬于不浸潤現(xiàn)象的是(　　) A.使用鋼筆難以在油紙上寫出字跡 B.灑在玻璃板上的水滴會向四周擴展 C.少量的油在湯里形成小油珠 D.少量的水灑在蠟紙上，成球形水珠 E.從房檐滴落的水成下大上小的水滴 F.沾了油的抹布，不能把帶水的桌面擦干 G.內(nèi)徑很小的玻璃管豎直插在水銀槽內(nèi)，細管內(nèi)的水銀面比外面槽里的水銀面低 解析　水對油紙、油布、蠟紙不浸潤，A、D、F正確；水銀對玻璃不浸潤，G正確；水對玻璃浸潤，B錯誤；油在湯里形成油珠及房檐上落下水滴下大上小是表面張力的作用，C、E錯誤。 答案　ADFG