1、选修33 高考考纲 备考建议 内容 要求 说明 近几年高考题对3-3的考查仍分为两部分,选择题部分注重基本概念、现象和规律的定性考查,计算题部分则注意气体实验定律及热力学定律的应用.复习过程中要加强对基本概念和基本规律的理解,例如分子动理论的基本内容,阿伏加德罗常数的理解,内能基本概念的理解;强化概念规律的应用,例如气体实验定律,热力学定律及能量守恒定律.分子动理论的基本观点和实验依据 阿伏加德罗常数 气体分子运动速率的统计分布 温度、内能 固体的微观结构、晶体和非晶体 液晶的微观结构 液体的表面张力现象 气体实验定律 理想气体 饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压 相对湿度 热力学第一定律 能量
2、守恒定律 热力学第二定律 中学物理中涉及的国际单位制的基本单位和其他单位,例如摄氏度、标准大气压 知道国际单位制中规定的单位符号 实验:用油膜法估测分子的大小 要求会正确使用温度计 第1课时 分子动理论 内能 基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理融会贯通 知识梳理 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10-2710-25 kg.10-10 m 无规则运动 分子的无规则运动(2)分子数目特别大,阿伏伽德罗常量NA=mol-1.2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的 产
3、生的.温度越高,扩散越快.(2)布朗运动 布朗运动是固体颗粒的运动,反映了液体内部 .6.021023 微粒越小,运动越明显;温度越高,运动 .越剧烈 越剧烈(3)热运动:大量分子的无规则运动叫做热运动.分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动 .3.分子之间存在着引力和斥力(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 同时 减小 r=r0时(r0的数量级为 ),F引=F斥,分子力F=0;rr0时,F引r0时,F引F斥,分子力F表现为 ;r10r0时,F引,F斥迅速减为零,分子力F=0.10-10 m 斥力 引力 二、温度和物体的内能 1.两种温标:
4、摄氏温标和 .关系:T=t+K.热力学温标 273.15 温度 所有 温度 体积 2.分子动能(1)分子热运动的平均动能是在一定温度下,大量分子动能的平均值,可以作为物体分子热运动的平均动能的量度.(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 分子做热运动所具有的动能和分子势能的总和;(2)对于给定的物体,其内能大小由物体的 和 决定.自主检测 1.思考判断(1)布朗运动是液体分子的无规则运动.()(2)温度越高,布朗运动越剧烈.()(3)一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与
5、阿伏伽德罗常量之比.()(4)分子动能指的是由于分子定向移动具有的能.()(5)当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大.()(6)内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同.()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.(多选)以下关于分子动理论的说法中正确的是()A.物质是由大量分子组成的 B.-2 时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动 C.分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大 D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小 ACD 解析:物质是由大量分子组成的,选项A正确;分子是永不停息地做无规则运动的,选项B错误;在分子间距离增大时,如果先是分子斥力做
6、正功,后是分子引力做负功,则分子势能是先减小后增大的,选项C正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,但斥力变化得快,选项D正确.3.(多选)关于分子热运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是指在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 B.悬浮颗粒越大,同一时刻与它碰撞的液体分子越多,布朗运动越显著 C.扩散现象是分子无规则运动的结果,与物质的密度大小无关 D.扩散现象是物质分子的迁移,布朗运动是宏观微粒的运动,是两种完全不相同的运动 CD 解析:布朗运动是指在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动,选项A错误;悬浮颗粒越大,液体分子对它的撞击作用的不平衡性越小,布朗运动越不明显,选项B错
7、误;扩散现象是分子无规则运动的结果,与物质的密度大小无关,选项C正确;扩散现象是物质分子的迁移,布朗运动是宏观微粒的运动,来反映液体分子的运动,选项D正确.4.(2017北京石景山区一模)分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距减小时,分子间的()A.引力增加,斥力减小 B.引力增加,斥力增加 C.引力减小,斥力减小 D.引力减小,斥力增加 B 解析:分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距减小时,分子间的引力增加,斥力增加.引力增加得慢,斥力增加得快,选项B正确.核心探究分类探究各个击破 考点一 微观量的估算 1.两种分子模型(1)固体和液体:固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立
8、方体,如图所示.分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以球体分子模型直径D=3 6V,立方体分子模型棱长 D=3 V.(2)气体:气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间.如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为 D 的立方体,所以 D=3 V.2.宏观量与微观量的转换桥梁 宏观量的摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度 与微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏伽德罗常量联系起来.如图所示.(1)一个分子的质量:m=molAMN.(2)一个分子所占的体积:V0=molAVN(估算固体、液体分子的体积或气体分子
9、平均占有的空间).(3)1 mol 物质的体积:Vmol=molM.(4)质量为 M 的物体中所含的分子数:n=molMMNA.(5)体积为 V 的物体中所含的分子数:n=molVMNA.【典例1】(2018江苏连云港模拟)科学家已创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统,使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后,能将10-6g的水分解为氢气和氧气.已知水的密度=1.0103 kg/m3,摩尔质量M=1.810-2 kg/mol,阿伏伽德罗常量NA=6.01023mol-1.试求:(结果均保留一位有效数字)(1)被分解的水中含有水分子的总数N;核心点拨(1)
10、先求出所研究的水的物质的量.解析:(1)水分子数 N=AmNM=6323210106.0 101.8 10个31016个.答案:(1)31016个 核心点拨(2)水分子的体积与水的多少无关,根据题目中提供的摩尔质量和密度,取1 mol研究.(2)一个水分子的体积V.解析:(2)水的摩尔体积 Vmol=M水分子体积 V0=molAVN=AMN=310-29m3.答案:(2)310-29 m3 误区警示 微观量估算注意点(1)微观量的估算应利用阿伏伽德罗常量,依据分子数N与摩尔数n之间的关系N=nNA,并结合密度公式进行分析计算.(2)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙;对气体物质,分子之间的距
11、离远大于分子的大小,气体的摩尔体积与阿伏伽德罗常量的比值不等于气体分子的体积,仅表示一个气体分子平均占据的空间大小.【针对训练】(多选)某气体的摩尔质量为Mmol,摩尔体积为Vmol,密度为,每个分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏伽德罗常量NA可表示为()AB A.NA=molMm B.NA=molVm C.NA=mol0VV D.NA=mol0MV 解析:阿伏伽德罗常量 NA=molMm=molVm=molVV,其中 V 应为每个气体分子所占有的体积,而 V0是气体分子的体积,选项 C 错误;D 中V0不是气体分子的质量,选项 D错误.考点二 布朗运动与分子热运动 1.对布朗运动的理解(
12、1)研究对象:悬浮在液体、气体中的小颗粒.(2)特点:永不停息;无规则;颗粒越小,现象越明显;温度越高,运动越激烈;肉眼直接看不到.(3)成因:布朗运动是由于小颗粒周围的分子无规则运动对其撞击力的不平衡引起的,是分子无规则运动的反映.2.扩散现象、布朗运动、分子热运动的比较 扩散现象布朗运动分子热运动活动 主体分子固体微小颗粒分子区别分子的运动,发生在固体、液体、气体等任何两种物质之间微小颗粒的运动,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,但它本身及周围的分子仍在做热运动分子的运动,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观察 肉眼可见光学显微镜电子显微镜或扫描
13、隧道显微镜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【典例2】(2018福建福州模拟)如图所示,是关于布朗运动的实验,下列说法正确的是()A.图中记录的是分子无规则运动的情况 B.图中记录的是微粒做布朗运动的轨迹 C.实验中可以看到,微粒越大,布朗运动越明显 D.实验中可以看到,温度越高,布朗运动越剧烈 D 核心点拨(1)布朗运动实验中的观测记录是按等时间间隔依次记录的某个微粒位置的连线,不是运动轨迹,更不是速度时间图线.(2)通过位置变换的复杂程度,可以看出微粒的运动受到温度的影响.解析:图中记录的是每隔若干时间微粒位置的连线,不是微粒的运动轨迹,也不是分子无规则运动的情况
14、,且在此段时间内微粒的运动情况不得而知,虽然图示所反映的不是微粒的轨迹,但却可以看出其运动的无规则性,做布朗运动的微粒都很小,微粒做布朗运动的根本原因是各个方向的液体分子对它的碰撞不平衡,因此,只有微粒越小、温度越高时液体分子对它的碰撞越不平衡,布朗运动才越激烈,选项D正确.反思总结 布朗运动、扩散现象的实例总结 布朗运动和扩散现象是证明分子做无规则热运动的两种实例.布朗运动是通过微粒的运动来反映液体分子的运动,而扩散现象是组成物体的分子迁移的结果,是两种完全不同的运动,但其运动的剧烈程度都与温度有关.【针对训练】(2018辽宁阜新质检)(多选)下列关于布朗运动和扩散现象的说法正确的是()A.
15、布朗运动和扩散现象都能在气体、液体和固体中发生 B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动 C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显 D.布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的 CD 解析:布朗运动只能在气体和液体中发生,不能在固体中发生,选项A错误;布朗运动是固体颗粒的运动,选项B错误;布朗运动和扩散现象都与温度有关,温度越高越明显,选项C正确;布朗运动和扩散现象都能说明分子的运动是永不停息的,选项D正确.考点三 分子力、分子势能与分子间距离的关系 分子力、分子势能与分子间距离关系图线 分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0).(1)当rr0时
16、,分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.(2)当rr0时,分子力表现为斥力,当r减小时,分子力做负功,分子势能增加.(3)当r=r0时,分子势能最小.【典例3】(2018山东济南质检)如图所示,甲分子固定于坐标原点O,乙分子从无穷远a点处由静止释放,在分子力的作用下靠近甲.图中b点合外力表现为引力,且为数值最大处,d点是分子靠得最近处.则下列说法正确的是()A.乙分子在a点势能最小 B.乙分子在b点动能最大 C.乙分子在c点动能最大 D.乙分子在d点加速度为零 C 核心点拨(1)从无穷远释放的乙分子,在分子引力作用下,到达r0位置时,分子动能最大、分子势能最小.(2)乙分子
17、在r0位置,分子力为零,加速度为零.解析:乙分子由a运动到c,分子力表现为引力,分子力做正功,动能增大,分子势能减小,所以乙分子在c点分子势能最小,在c点动能最大,选项A,B错误,C正确;由题图可知,乙分子在d点时受到分子斥力,所以乙分子在d点的加速度不为零,选项D错误.反思总结 分子势能及其变化的判断(1)分子势能在平衡位置有最小值,无论分子间距离如何变化,靠近平衡位置,分子势能减小,反之增大.(2)判断分子势能变化的两种方法 看分子力的做功情况.直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断,但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别.【针对训练】(2018黑龙江牡丹江质检)(多选)两分子间
18、的距离为r0时,其合力为零,图中能反映分子势能Ep与分子间的距离r变化关系的有()AC 解析:当rr0时分子力表现为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增大.所以当r=r0时,分子势能最小,若选无穷远处分子势能为零,则当r=r0时,分子势能Ep0,选项A正确.若选r=r0时分子势能为零,选项C正确.考点四 物体的内能 1.物体的内能与机械能的比较 名称 比较 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
19、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2.内能的变化 3.几点注意(1)温度是分子平均动能的标志.(2)温度、分子动能、分子势能或内能只对大量分子才有意义.(3)任何物体都有内能.(4)体积增大分子势能不一定增大(如水变成冰).(5)理想气体的分子力为零、分子势能为零,因此一定质量的理想气体的内能只由温度决定.【典例4】(2017山东泰安二模)(多选)关于物体的内能,下列叙述中正确的是()A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.物体的内能不可能为零 C.内能相同的物体,它们的分子平均动能一定相同 D.内能不相同
20、的物体,它们的分子平均动能可能相同 E.物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关 BDE 核心点拨 解答本题时应注意以下两点:(1)分子是永不停息地做无规则运动的.(2)温度是分子平均动能的唯一决定因素.解析:温度高低反映分子平均动能的大小,但由于物体不同,分子数目不同,所处状态不同,无法反映内能的大小,选项A错误;由于分子都在做无规则运动,因此,任何物体内能不可能为零,选项B正确;内能相同的物体,它们的分子平均动能不一定相同,选项C错误;内能不同的两个物体,它们的温度可以相同,即它们的分子平均动能可以相同,选项D正确;物体的内能与物体的温度、体积、物态和分子数有关,选项E正确.误区警示
21、 分析物体的内能问题的三点提醒(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】(2018辽宁鞍山质检)若某种实际气体分子间的作用力表现为引力,则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是()A.如果保持其体积不变,温度升高,内能增大 B.如果保持其体积不变,温度升高,内能减少 C.如果保持其温度不变,体积增大,内能不变 D.如果保持其温度不变,体积增大,内能减少 A 解析:若保持气体的体积不变,则分子势能不变,温度升高,分子的平
22、均动能变大,故气体的内能增大,选项A正确,B错误;若保持气体的温度不变,气体分子的平均动能不变,体积增大,分子间的引力做负功,分子势能增大,故气体的内能增大,选项C,D错误.考点五 用油膜法估测分子的大小【典例5】(2018吉林长春质检)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.则:(1)油酸薄膜的面积是 cm2.(2)每滴
23、油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为 m.(取一位有效数字)核心点拨(1)通过数方格纸中的格数,获得油酸薄膜的面积.(2)通过计算1滴油酸酒精混合溶液的体积和混合溶液的浓度,获得纯油酸的体积.解析:(1)面积超过正方形一半的正方形的个数为116个,则油酸膜的面积约为S=116 cm2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 V=1 mL4610 175=810-6mL.(3)把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则油酸分子直径D=VS=6628 10101.16 10 m710-10m.答案:(1)116(2)810-6(3
24、)710-10 误区警示 用油膜法估测分子直径的实验中的注意事项(1)数格数的方法:先用直尺在方格纸上的油膜轮廓中,画出一矩形(或正方形),算出其内部格数,再将矩形与轮廓边缘的格子通过四舍五入数出,最后获得总格数.(2)在最后的计算中,一定要注意单位统一(用国际单位),最后的结果的数量级是10-10m.【针对训练】(2018内蒙古包头质检)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下.A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油酸膜的面积 S.B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,
25、用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上.C.用浅盘装入约 2 cm 深的水.D.用公式 D=VS,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小.E.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.(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的,请指出:.上述实验步骤的合理顺序是 .解析:(1)上述步骤中有步骤遗漏:C步骤中,要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉;步骤不完整的:用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目;“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例)测定一滴酒精油酸溶液的体积 V=0VN准备浅水盘形成油膜描绘油膜
26、边缘测量油膜面积计算分子直径,故实验步骤为 CFBAED;答案:(1)见解析 CFBAED (2)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是 _ .A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理 C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数 D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开 解析:(2)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,发现自己所测数据偏大,根据公式 D=VS可知出现这种结果的原因可能是公式中的体积偏大或计算的油膜的面积偏小的原因,错误地将油酸
27、酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,V 偏大,选项 A 正确;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则油膜的面积偏大,选项 B 错误;计算油膜面积时,只数了完整的方格数,则油膜的面积偏小,选项 C 正确;水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,则油膜的面积偏小,选项 D 正确.答案:(2)ACD 演练提升真题体验强化提升 1.布朗运动的理解(2017海南卷,15)(多选)关于布朗运动,下列说法正确的是()A.布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动 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
28、朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动 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 ABE 解析:布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动,故A正确.液体温度越高,分子热运动越剧烈,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则运动,不是液体分子的无规则运动,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.2.扩散现象的理解(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
29、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.3.分子热运动(2017北京卷,13)以下关于热运动的说法正确的是()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
30、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 C 解析:温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,分子运动越剧烈,但并不是每个分子的运动速率都会增大,故选项C正确,D错误;水分子的热运动剧烈程度只与温度有关,与水流速度无关,选项A错误;分子永不停息地做无规则运动,选项B错误.4.分子的估算(2016上海卷,17)(多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m.若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为,则该气体单位体积分子数为(阿伏伽德罗常量为NA)()ABC A.AmNV B.mMmV C.ANM D.ANm 解析:1 mol 该气体的体积为 Vm,则单位体积分子数为 n=AmNV,气体的摩尔质量为 M,分子质量为 m,则 1 mol 气体的分子数为 NA=Mm,则单位体积分子数为 n=AmNV=mMmV,单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于摩尔数,所以单位体积所含的分子数 n=ANM.选项 D 错误,A,B,C 正确.
