1、高考资源网（） 您身边的高考专家第七章分子动理论情 景 切 入我们生活的世界绚丽多彩，构成这个世界的是千差万别的物质。各种物质都是由分子组成的，分子是用肉眼看不到、用手摸不着的，但现实生活与分子运动相关的现象到处可见：我们可以闻到花的香味，这是分子运动的结果；物质能够聚在一起而不散开，这是分子间作用力的表现。这一章我们就来学习涉及微观世界的运动理论分子动理论。知 识 导 航本章介绍分子动理论的基本观点，它的主要内容是：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力。本章知识共五节，整体分为两部分：第一部分包括第一节至第三节，是从微观上用分子动理论的观点认识热现象
2、，阐述分子动理论的内容。第二部分包括第四节和第五节，是从宏观上用能量的观点认识热现象。本章重点：分子动理论的基本内容。本章难点：分子模型的建立和对分子力的理解。学 法 指 导由于分子是看不见的，因此在学习这部分内容时要特别注意通过一些客观过程去理解微观状态，这对我们思维能力和想象力的发展是有好处的。从能量的观点来研究问题是物理学中最重要的方法之一，本章将在初中的基础上进一步学习内能，内能和我们常见的机械能是不一样的，它是由物体内分子的热运动和分子间相对位置而决定的能量，学习时要抓住内能的含义加以理解。学习本章知识要应用类比方法。例如：将分子力做功与分子势能的变化，类比为弹力做功与弹性势能的变化
3、，这样就可以把微观的研究对象宏观化。第一节物体是由大量分子组成的【素养目标定位】知道分子的大小，知道分子直径的数量级知道阿伏加德罗常数，知道物体是由大量分子组成的掌握“油膜法估测分子大小”的实验原理，操作及实验数据的处理方法【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1分子的大小1分子物体是由_大量分子_组成的，在热学中，组成物质的微观粒子统称为_分子_。2油膜法估测分子直径(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为薄膜是由_单层的_油酸分子组成的，并把油酸分子简化成_球形_，油膜的_厚度_认为是油酸分子的直径。(2)计算：如果纯油酸的体积为V，油膜的面积为S，则分子的直径d_
4、。(忽略分子间的空隙)3分子的大小除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为_1010_m。知识点2阿伏加德罗常数1概念1 mol的任何物质都含有_相同的_粒子数，这个数量用_阿伏加德罗_常数表示。2数值阿伏加德罗常数通常可取NA_6.021023_mol1_，在粗略计算中可取NA_6.01023_mol1_。3意义阿伏加德罗常数是一个重要的常数，是联系宏观量与微观量的桥梁，它把_摩尔质量_、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量，_分子大小_等微观物理量联系起来。辨析思考判一判(1)物体是由大量分子组成的。()(2)无论是无机物的分子，还是有机物的分子，其分子直径的数量级都是1010 m。
5、()(3)本节中所说的“分子”，包含了分子、原子、离子等多种含义。()(4)油膜法测定分子大小的方法是利用宏观量测定微观量的方法。()(5)1 mol 氧气和1 mol水所含的粒子数相等。()(6)若已知阿伏加德罗常数和铜的摩尔体积和密度，就可以估算出铜分子质量。()选一选(2020黑龙江大庆实验中学高二下学期检测)(多选)下列说法中正确的是(BD)A某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NAV/V0B已知阿伏加德罗常数、气体摩尔质量和密度，可以求出分子间的平均距离C在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把油膜视为单分子层油膜时，需要考虑分子间隙D在“用油膜法估测
6、分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使分子直径计算结果偏大解析：某气体的摩尔体积为V，如果每个气体分子平均占据的空间的体积为V0，则阿伏加德罗常数才可表示为NAV/V0，选项A错误；由气体摩尔质量除以密度可求解摩尔体积，再除以阿伏加德罗常数可求解一个气体分子平均占据的空间的体积，把分子占据的空间看作正方体，可求解正方体的边长即为分子间的平均距离，选项B正确；在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把油膜视为单分子层油膜时，认为分子一个一个紧密排列，不考虑分子间隙，选项C错误；在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，分子直径为d，若将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸
7、的体积进行计算，会使分子直径计算结果偏大，选项D正确；故选BD。想一想用筷子滴一滴水，体积约为0.1 cm3，这一滴水中含有水分子的个数大约是多少？(阿伏加德罗常数NA61023 mol1，水的摩尔体积为V mol18 cm3/mol)答案：31021个解析：n个31021个。课内互动探究探究用油膜法估测分子的直径思考讨论1_我们喝一口水大约喝下6.01023个水分子，如果动用全世界60亿人来数这些分子，每人每秒数一个，300万年也数不完，可见，分子是极小的，这么小的分子我们可以通过什么途径估测它的大小呢？提示：油膜法。归纳总结_1实验目的(1)估测油酸分子的大小。(2)学习间接测量微观量的原
8、理和方法。2实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如下图，则：d。3实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉。4实验步骤(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。(2)取1 mL(1 cm3)的油酸
9、溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积V。(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。(5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。(6)将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S或者玻璃板上边长为1 cm的方格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S。计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。5数据处理根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小。6注意事项(1)油酸
10、酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。(2)实验前应注意浅盘是否干净，否则难以形成油膜。(3)浅盘中的水应保持平衡，痱子粉应均匀撒在水面上。(4)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。(5)待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。特别提醒简化处理是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素，忽略次要因素而建立的。将分子简化成球形，并且紧密排列，有利于主要问题的解决。典例剖析_典例1 (2020河北省张家口市一中高二上学期期中)(1)用油膜法估测分子的大小时有如下步
11、骤：A将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上；B将油酸和酒精按一定比例配制好；C向浅盘中倒入约2 cm深的水；D把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到1 mL时记下滴入的滴数，算出每滴液滴的体积；E向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉(或痱子粉)；F把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定；G把玻璃板放在方格纸上，数出薄膜所占面积；H计算出油膜的厚度d。把以上各步骤按合理顺序排列如下：_CEBDFAGH_(2)若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上述溶液有液滴75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示
12、，坐标中正方形小方格的边长为1 cm, 则油酸膜的面积是_1.05102_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_8.01012_m3；按以上数据，估测出油酸分子的直径是_7.61010_m。解题指导：(1)严格按照实验步骤排列顺序。(2)油膜法测分子直径，关键是由配制溶液求出一滴溶液中所含纯油酸的体积，再用数格子法(不足半个的舍去，多于半个的算一个)求出油酸膜的面积，最后由d求出油酸分子的直径。解析：(1)将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的
13、玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液中油酸的面积，就是油酸分子的直径。因此合理顺序排列CEBDFAGH。(2)面积超过正方形一半的正方形的个数为105个，则油酸膜的面积约为S1051 cm21.05102 m2每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积V1 mL8106 mL81012 m3。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d7.61010 m。对点训练_1在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：取油酸1.00 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动
14、瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.00 mL为止，恰好共滴了100滴。在水盘内注入蒸馏水，静置后用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜。测得此油膜面积为3.60103 cm2。(1)这种粗测方法是将每个分子视为_球形_，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为_单分子油膜_，这层油膜的厚度可视为油分子的_直径_。(2)利用数据可求得油酸分子的直径为_1.11010_m。(结果保留2位有效数字)解析：(1)这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地
15、在水面上散开，则形成的油膜面积可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径。(2)1滴溶液中纯油酸的体积V 4105 mL，油酸分子的直径d1.1108 cm1.11010 m。探究 阿伏加德罗常数的理解及应用思考讨论2_阿伏加德罗常数是一个重要的常数，通常可取NA6.021023 mol1，粗略计算时可取NA6.01023 mol1。为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁？提示：阿伏加德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微观量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。归纳总结_1分子的简化模型固体、液体分子可视为球形，分子间紧密
16、排列可忽略间隙。对于气体来说，由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径，故通过立方体分子模型，可以估算得到每个气体分子平均占有的空间。分子模型意义分子大小或分子间的平均距离图例球体模型固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙d立方体模型气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子占有的活动空间d2.阿伏加德罗常数的应用(1)微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m0(2)宏观量物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M mol、物体的密度(3)关系分子的质量：m0分子的体积：V0(适用于固体和液
17、体)物体所含的分子数：nNANA或nNANA阿伏加德罗常数：NA；NA(只适用于固体、液体)。气体分子间的平均距离：d(V0为气体分子所占据空间的体积)。固体、液体分子直径d特别提醒(1)不论把分子看成球体还是看成立方体，都只是一种简化的模型，是一种近似的处理方法。由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但分子直径的数量级都是1010 m。(2)分子体积V0的意义：V0对于固体和液体指分子的体积，对于气体则指每个分子所占据空间的体积。典例剖析_典例2 已知氧气分子的质量m5.31026 kg，标准状况下氧气的密度1.43 kg/m3，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，求：(1)氧气
18、的摩尔质量；(2)标准状况下氧气分子间的平均距离；(3)标准状况下1 cm3的氧气中含有的氧分子数。(保留两位有效数字)解题指导：解析：(1)氧气的摩尔质量为MNAm6.0210235.31026 kg/mol3.2102 kg/mol。(2)标准状况下氧气的摩尔体积V，所以每个氧分子所占空间V0。而每个氧分子占有的体积可以看成是棱长为a的立方体，即V0a3，则a3a m3.3109 m。(3)1 cm3氧气的质量为mV1.431106 kg1.43106 kg则1 cm3氧气中含有的氧分子个数N2.71019。答案：(1)3.2102 kg/mol(2)3.3109 m(3)2.71019对
19、点训练_2(2020湖北省武汉市高二下学期期中联考)某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，下列叙述中正确的是(D)A该气体在标准状态下的密度为B该气体每个分子的质量为C每个气体分子在标准状态下的体积为D该气体单位体积内的分子数为解析：该气体在标准状态下的密度为，A错误；该气体每个分子的质量为，B错误；每个气体分子在标准状态下占据的体积为，C错误；该气体单位体积内的分子数为，D正确。核心素养提升有关分子微观量的估算阿伏加德罗常数NA是一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，常用于微观量的计算。估算法是解答物理问题的一种常用方法，不要求精确求解，但要求合理
20、的近似。其特点是：(1)建立必要的理想模型(如把分子看成球体或立方体)；(2)寻找估算依据，建立估算式；(3)对数值进行合理近似(如3，重力加速度g取10 m/s2等)案例 一个房间的地面面积是15 m2，高3 m。已知空气的平均摩尔质量是M02.9102 kg/mol。通常用空气湿度(有相对湿度、绝对湿度)表示空气中含有的水蒸气的情况，若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为V水103 cm3，已知水的密度为1.0103 kg/m3，水的摩尔质量M1.8102 kg/mol。(结果保留两位有效数字)(1)求房间内空气的质量。(标准状况下求解)(2)求房间中有多少个水分子？(3)估算一个水分子的直
21、径是多大？(水分子可视为球体模型)解析：(1)在标准状况下，每摩尔空气占有的体积V022.4 L，房间内空气的体积V15 m23 m45 m3，房间内空气的物质的量n12103 mol，则房间内空气的质量为mn1M058 kg。(2)水的摩尔体积V01.8105 m3/mol，则房间中的水分子数N3.31025个。(3)设水分子直径为d，建立水分子的球体模型，有d3，则d3.91010 m。答案：(1)58 kg(2)3.31025个(3)3.91010 m课堂巩固达标1(2020黑龙江省哈尔滨六中高二下学期期中)已知地球半径约为6.4106 m，水的摩尔质量为18 g/mol，阿伏加德罗常数
22、为6.01023 mol1。设想将1 g水均匀分布在地球表面上，可估算1 cm2表面上的水分子数约为(A)A6103个B6105个C6107个D61011个解析：1 g水所含分子数为：nNA,1 cm2所含分子数为：n6103个，故A正确，BCD错误。2(2020北京市一零一中学高二下学期期中)阿伏加德罗常数是NA( mol1)，铜的摩尔质量是 (kg/mol)，铜的密度是(kg/m3)，则下列说法不正确的是(D)A1 m3铜中所含的原子数为B一个铜原子的质量是C一个铜原子所占的体积是D1 kg铜所含有的原子数目是NA解析：1 m3铜中所含的原子数为nNANA，A正确；个铜原子的质量是m0，B
23、正确；一个铜原子所占的体积是V0，C正确；1 kg铜所含有的原子数目是NNA，D错误。3(2020湖北武汉市高二学期期中联考)实验所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中含有纯油酸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里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm。(1)油酸膜的面积是_115_cm2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_7.5106_mL(保留2位有效数字)。(3)按以上实验数据估测油酸分子的直径为_6.51010_m(保留2位有效数字)。(4)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为_NA_。解析：(1)根据图中描绘的轮廓，不足半格舍去，大于半格算一格，共计115个方格，所以油膜的面积为11511 cm2115 cm2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V mL7.5106 mL(3)估测油酸分子的直径为d1026.51010 m(4)单个油分子的直径为d0单个油分子的体积为V0()3，摩尔体积为Vmol则阿伏伽德罗常数为NA- 12 - 版权所有高考资源网