高考领航第1讲分子动理论内能公开课.docx

第1讲分子动理论内能重温教.材扫清盲点一、分子动理论1 .物体是由大量分子组成的(1)分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球体模型，气体分子通常用立 方体模型.(2)分子的大小分子直径：数量级是山m.分子质量：数量级是心kg.测量方法：油膜法.(3)阿伏加德罗常数：M = 6.02X1023 mol-2 .分子热运动分子永不停息的无规那么运动.(1)扩散现象相互接触的不同物质彼此进入对方的现象.温度越高,扩散越快，可在固体、液体、 气体中进行.(2)布朗运动悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规那么运动，微粒越小,温度越高,布朗运动越显著.3 .分子力分子间同时存在引力和斥力，且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.二、内能1 .分子平均动能所有分子动能的平均值.温度是分子平均动能的标志.2 .分子势能由分子间相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关，在微观上与分子间 的距离有关.3 .物体的内能4 1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.5 2)决定因素：温度、体积和物质的量.三、温度1.意义：宏观上表示物体的冷热程度(微观上标志物体中分子平均动能的大小).E.气体的内能包括气体分子热运动的动能解析：选BDE.气体的内能是指组成气体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和， 与气体分子的重力势能及气体整体运动的动能无关，选项A、C错误，B、E正确；因做功 和热传递都能改变内能，所以气体的体积变化时，其内能可能不变，选项D正确.【题后反思】判断分子势能变化的两种方法(1)利用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r的关系图线判断如下图，仅受分子力作用，分子动能和势能之和不变，根据/变化可判知&变化.而 Ep变化根据图线判断.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.七点四 实验：用油膜法估测分子的大小师生互动1.数据处理计算一滴溶液中油酸的体积：V=&mL).(2)计算油膜的面积：利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm的正方形为单位，计算 轮廓内正方形的个数，缺乏半个的舍去，大于半个的算一个.V(3)计算油酸的分子直径：d=(注意单位统一).2 .考前须知(1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用.(2)油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜.(3)方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.3 .误差分析纯油酸体积的计算引起误差.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.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有以下实验步骤:往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的棒子粉均匀地撒在水面上.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.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和 面积计算出油酸分子直径的大小.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.完成以下填空：（1）上述步骤中，正确的顺序是.（填写步骤前面的数字）（2）将1 cn?的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得Icm?的油酸酒精溶 液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是013 m2,由此估算出油酸分子的直径为此估算出油酸分子的直径为m.（结果保存1位有效数字）解析：（1）依据实验顺序，首先配置混合溶液，然后在浅盘中放水和舜子粉，将一滴溶 液滴入浅盘中，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状，最后用边长的方格形坐标纸来计 算油膜的总面积，故正确的操作顺序为.1 rrr|3（2）一滴油酸酒精溶液的体积为-其中S=0.13m2,故油酸分子直径JUU X 3UV 1X 106 m3_inD=S=300 X 50 X 0.13 m2=5 X10答案：（1）（2）5X10F）个多维冲关1 . （2019全国卷111）（实验原理）用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释 成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是.实验中为 了测量出一滴浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是解析：用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽 可能地散开，将油酸用酒精稀释.根据V=Sd9要求得分子的直径d,那么需要测出油膜面积, 以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积.这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法 可用累积法，即1mL油酸酒精溶液的滴数.答案：使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴 地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子 层油膜的面积2 .（实验步骤）在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，某同学按如下操作：a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积b.在装有水、撒适量棒子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定C.将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上d.将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径其中有操作错误的步骤是油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为也N滴油酸溶液体积为V, 一滴油酸溶液 形成油膜的面积为S,那么油酸分子的直径为.解析：(1)用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使测量，误差也很大，要测出一滴 油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，测出其体积为V,然后求出一V滴该溶液的体积为=存，故有操作错误的步骤是a.(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为匕=万，一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为 kVS,那么油酸分子直径为1=友.答案：a (2凝3 .(数据处理)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，现有油酸和酒精体积比为 ：m 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒.请补充下述实验步骤：(1)(需测量的物理量用字母表示)(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标 纸上，如下图，那么油膜面积为(坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积 时，半个以上方格面积记为S,缺乏半个舍去).估算油酸分子直径的表达式为d=解析：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V.V n(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V'=W方工，油膜面积S'=115S.nV115NS(m+ny答案：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V (2)1155 (3)nV115NSQ+)2.两种温标(1)摄氏温标单位,在1个标准大气压下，水的冰点作为0 ,沸点作为100 , 在0 100 °C之间等分100份，每一份表示1 .(2)热力学温标T：单位K,把r273.15 0c作为0 K.(3)就每一度表示的冷热差异来说,两种温度是相同的，即AT= At.只是零值的起点不同, 所以二者关系式为T=f+273.15 K.(4)绝对零度(0 K),是低温极限，只能接近不能到达，所以热力学温度无负值.四、实验：用油膜法估测分子的大小1 .实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如下图),将油酸分子看作球形,V测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用计算出油膜的厚度，其中V为一 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，s为油膜面积.这个厚度就近似等于油酸分子的直径.水2 .实验器材己稀释的油酸假设干毫升、量筒1个、浅盘1只(30 cmX40 cm)、纯洁水、注射器(或滴 管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、琲子粉或石膏粉(带纱网或粉扑).3.实验步骤(1)取1 mL(l cn?)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液.(2)往边长约为3040 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将排子粉(或石膏粉)均匀 地撒在水面上.(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V°=； mL.(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散 开，形成单分子油膜.待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形 状画在玻璃板上.(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积.(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V,根据纯油酸的体积V V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度即为油酸分子的直径.比拟算出的分子直径，m,假设不是10-1。m需重做实验.看其数量级(单位为m)是否为1O10S深化悝解S深化悝解» SHENHUALIJIE1 .与化学中的“分子”不一样，热学研究组成物体的微粒的运动规律和统计规律，把化学中的原子、分子或离子统称为分子.2 .扩散现象的本质是分子的运动，固、液、气三态均可发生扩散现象，它直接证明了 组成物体的分子在不停地做无规那么运动；布朗运动的主体不是分子，而是液体或气体中的 悬浮颗粒，它间接证明了分子的无规那么运动.3 .两分子间距为时分子力为零，分子势能最低，但不是零，而是负值，因为一般认 为分子间距为无穷远（r>10时，分子势能为零.4 .温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同.5 .与机械运动相对应的能量称为机械能；与热运动相对应的能量称为内能.宏观上内 能由物质的量、温度和体积决定.遥刖达畅 ” KEQIANDABIAO一、易混易错判断1 .质量相等的物体含有的分子个数不一定相等.（工）2 .组成物体的每一个分子运动是有规律的.（X ）3 .布朗运动是液体分子的运动.（工）4 .分子间斥力随分子间距离的减小而增大，但分子间引力却随分子间距离的减小而减 小.（>< ）5 .内能相同的物体，温度不一定相同.（± ）6 .分子间无空隙，分子紧密排列.（工）二、教材习题及改编1 .（多项选择）墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.关于该现象的分析正确的选项是（）A.混合均匀主要是由于炭粒受重力作用B.混合均匀的过程中，水分子和炭粒都做无规那么运动C.使用炭粒更小的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速D.墨汁的扩散运动是由于炭粒和水分子发生化学反响引起的解析：选BC.根据分子动理论的知识可知，最后混合均匀是扩散现象，水分子做无规 那么运动，炭粒做布朗运动，由于布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关，所以使用炭 粒更小的墨汁，布朗运动会更明显，那么混合均匀的过程进行得更迅速，应选B、C.2 .（多项选择）关于分子间的作用力，以下说法正确的选项是（）A.分子之间的斥力和引力同时存在B.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小C.分子间距离减小时，分子力一直做正功D.分子间距离增大时，分子势能一直减小E.分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置解析：选ABE.分子之间的引力和斥力是同时存在的，A对；分子间存在相互作用的引 力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，B对；假设分子间距离小于平衡位置 间距，分子力表现为斥力，那么随分子间距离减小，分子力做负功，C错；假设分子间距离大 于平衡位置间距，那么随分子间距离增大，分子势能增大，D错；假设分子间距离小于平衡位 置间距，那么随分子间距离增大，分子势能先减小后增大，可能存在分子势能相等的两个位 置，E对.3 .（教科版选修33P39T2改编）对内能的理解，以下说法正确的选项是（）A.系统的内能是由系统的状态决定的B.温度高的系统比温度低的系统的内能大C.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能D.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能解析：选A.系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量，所以是由系统的状 态决定的，A正确；系统的内能与温度、体积、物质的多少等因素都有关系，B错误；质量 和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的量不同，内能不同，C错误； 做功和热传递都可以改变系统的内能，D错误.4 .根据分子动理论，以下说法正确的选项是（）A. 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B.显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地无规那么运动，就是分子的运动C.分子间的相互作用力一定随分子间距离的增大而减小D.分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大解析：选D.由于气体分子的间距大于分子直径，故气体分子的体积小于气体的摩尔 体积与阿伏加德罗常数之比，故A错误；显微镜下观察到的墨水中的小炭粒所做的不停地 无规那么运动，是布朗运动，它是分子无规那么运动的表达，但不是分子的运动，故B错误； 假设分子间距离从平衡位置开始增大，那么引力与斥力的合力先增大后减小，故C错误；假设分 子间距是从小于平衡距离开始变化，那么分子力先做正功再做负功，故分子势能先减小后增 大，故D正确.考点透析 多维冲关考点一微观量的估算师生互动1 .分子的两种模型球体模型直径1=心?.（常用于固体和液体，均为一个分子的体积）立方体模型边长1=赤.（常用于气体，为一个气体分子对应的体积）对于气体分子，d=诉）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 .宏观量与微观量的相互关系微观量：分子体积、分子直径d、分子质量机o.宏观量：物体的体积V、摩尔体积Um。、物体的质量机、摩尔质量物体的密度相互关系一个分子的质量：机产*=*.一个分子的体积：%=*=焉（注：对气体，%为分子所占空间体积）.Na pN物体所含的分子数：2七3就.心或2加.弋“（多项选择）钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为p（单位为kg/m3）,摩尔质量为M（单位为g/mol）,阿伏加德罗常数为Na.1克拉=0.2 克，贝!1（）A.。克拉钻石所含有的分子数为崎”8 .。克拉钻石所含有的分子数为普3 /6“X 旷3C.每个钻石分子直径的表达式为Vp；（单位为m）D.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）E.每个钻石分子的质量为系解析:选ACE.a克拉钻石物质的量（摩尔数）为=件患,所含分子数为N=Na=&锻,MX 10 3V选项A正确；钻石的摩尔体积V=（单位为nrVmol）,每个钻石分子体积为 匕=歹=p设钻石分子直径为d,那么=由），联立解得d=籍:二（单位为m）,M选项C正确；根据阿伏加德罗常数的意义知，每个钻石分子的质量机=，选项E正确.2VA【题后反思】在进行微观量与宏观量之间的换算的两点技巧（1）正确建立分子模型：固体和液体一般建立球体模型，气体一般建立立方体模型.（2）计算出宏观量所含物质的量，通过阿优加德罗常数进行宏观量与微观量的转换与计 算.不多维冲关L （气体分子的估算）（多项选择）某气体的摩尔质量为"，分子质量为机.假设1摩尔该气体的体积为治,密度为P，那么该气体单位体积分子数为（阿伏加德罗常数为刈）（B.B.inVm气体的摩尔气体的密度解析：选ABC. 1摩尔该气体的体积为Vm,那么单位体积分子数为=少, y mMM质量为M,分子质量为处那么1 mol气体的分子数为刈=病可得尸菽;，MnN、为p,那么1摩尔该气体的体积那么有=方，故D错误，A、B、C正确.2.（液体分子的估算）（多项选择）假设以"表示水的摩尔质量，丫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，机、。分别表示每个 水分子的质量和体积，下面关系正确的选项是（）B.B.尸Na。pVA心哈解析：选ACD.由于=V,那么Na=2=5P变形得根=忘，故A、D正确；由于分子之间有空隙，所以NaoVV,水蒸气的密度为"=$V卷，故C正确，B错误. V /A。考点二 扩散现象、布朗运动与分子热运动自主学习扩散现象、布朗运动与热运动的比拟扩散现象布朗运动热运动活动主体分子固体微小颗粒分子区别是分子的运动，发生在固 体、液体、气体任何两种 物质之间是比分子大得多的颗粒 的运动，只能在液体、气体中发生是分子的运动，不能通过 光学显微镜直接观察到共同点（1）都是无规那么运动；（2）都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规那么的热运动个多维冲关L （扩散现象的理解）（多项选择）关于扩散现象，以下说法正确的选项是（）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响C.扩散现象是由物质分子无规那么运动产生的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解析：选ACD.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那么运动引起的，不是一种化学反响，选项B错误，选项C正确,选项E错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，选项D正确.2.（布朗运动的理解）（多项选择）关于布朗运动，以下说法正确的选项是（）A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规那么运动B.液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈C.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动D.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规那么运动E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的解析：选ABE.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规那么运动，故A正确.液体温度越高， 分子热运动越激烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈，故B正确.悬浮颗粒越大，惯性 越大，碰撞时受到冲力越平衡，所以大颗粒不做布朗运动，故C错误.布朗运动是悬浮在 液体中颗粒的无规那么运动，不是液体分子的无规那么运动，故D错误.布朗运动是由液体分 子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的，故E正确.应选A、B、E.3.（分子热运动的理解）以下关于热运动的说法正确的选项是（）A.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B.水凝结成冰后，水分子的热运动停止C.水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D.水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大解析：选C.水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规那么热运动的速度，A 项错误；分子永不停息地做无规那么运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越 高，分子的热运动越剧烈，故C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分 子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误.【题后反思】 区别布朗运动与热运动应注意以下两点（1）布朗运动并不是分子的热运动.（2）布朗运动可通过显微镜观察，分子热运动不能用光学显微镜直接观察.考点三 分子力、分子势能、平均动能和内柜自主学习2 .分析物体内能问题的四点提醒随分子r<ro尸随r增大而减小，表现为斥力，增大，尸做正功，Ep减小间距离r>ror增大，尸先增大后减小，表现为引力厂增大，尸做负功，心增大的变化r=ro尸引=尸斥，F=0心最小，但不为零情况r>10r（）引力和斥力都很微弱，F=0EP=0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、物质的量以及物质状态.（3）通过做功或热传递可以改变物体的内能.（4）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.3.物体的内能与机械能的比拟个多维冲关内能机械能定义物体中所有分子热运动动能与分子势 能的总和物体的动能、重力势能和弹性势能的 统称决定因素与物体的温度、体积、物态和分子数有关跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关量值任何物体都有内能可以为零测量无法测量可测量本质微观分子的运动和相互作用的结果宏观物体的运动和相互作用的结果运动形式热运动机械运动联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒1 . （2018北京卷）（对分子力的理解）关于分子动理论，以下说法正确的选项是（）A.气体扩散的快慢与温度无关B.布朗运动是液体分子的无规那么运动C.分子间同时存在着引力和斥力D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大解析：选C.在其他条件不变的情况下，温度越高，气体扩散得越快，故A错误；布 朗运动是固体小颗粒的运动，从侧面反映了液体分子的无规那么运动，故B错误；分子间同 时存在着引力和斥力，故C正确；分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小，故D错 误.2 .（对物体内能的理解）（多项选择）关于气体的内能，以下说法正确的选项是（）A.质量和温度都相同的气体，内能一定相同B.气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大C.气体被压缩时，内能可能不变D. 一定量的某种理想气体的内能只与温度有关一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加解析：选CDE.温度相同的气体分子平均动能相同，仅质量相同，分子质量不同的气体,所含分子数不同，气体的动能也不同，所以内能不一定相同，A项错误；气体的内能与整 体运动的机械能无关，B项错误；理想气体等温压缩过程中，其内能不变，C项正确；理想 气体不考虑分子间相互作用力，分子势能为零，一定量的气体，分子数量一定，温度相同 时分子平均动能相同，由于内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，所以D项正 确；由盖一吕萨克定律可知，一定量的理想气体，等压膨胀过程中，温度一定升高，那么其 内能一定增加，E项正确.3.（分子力与分子势能的综合问题）（多项选择）两分子间的斥力和引力的合力厂与分子间距离 r的关系如图中曲线所示,曲线与r轴交点的横坐标为加相距很远的两分子在分子力作用下, 由静止开始相互接近.假设两分子相距无穷远时分子势能为零，以下说法正确的选项是（）A.在，阶段，方做正功，分子动能增加，势能减小B.在rvro阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小C.在，=小时，分子势能最小，动能最大D.在，=小时，分子势能为零E.分子动能和势能之和在整个过程中不变解析：选ACE .由品图可知：在，八）阶段，当r减小时?做正功，分子势能减小， 分子动能增加，故A正确；在rvro阶段，当，减小时尸做负功，分子势能增加，分子动能 减小，故B错误；在=小时，分子势能最小，但不为零，动能最大，故C正确，D错误; 在整个相互接近的过程中，分子动能和势能之和保持不变，故E正确.4.（2018全国卷H）（气体的内能）（多项选择）对于实际的气体，以下说法正确的选项是（）A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C.气体的内能包括气体整体运动的动能D.气体的体积变化时，其内能可能不变