届一轮复习人教版 分子动理论 内能实验用油膜法估测分子的大小学案.docx
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届一轮复习人教版分子动理论内能实验用油膜法估测分子的大小学案
第1讲 分子动理论内能(实验:
用油膜法估测分子的大小)
[学生用书P241]
【基础梳理】
一、分子动理论
1.物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子直径:
数量级是10-10m;
②分子质量:
数量级是10-26kg;
③测量方法:
油膜法.
(2)阿伏加德罗常数:
1mol任何物质所含有的粒子数,NA=6.02×1023mol-1.
2.分子热运动:
一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动.
(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)中的微粒的无规则运动,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、温度
1.意义:
宏观上表示物体的冷热程度(微观上表示物体中分子平均动能的大小).
2.两种温标
(1)摄氏温标和热力学温标的关系T=t+273.15__K.
(2)绝对零度(0K):
是低温极限,只能接近不能达到,所以热力学温度无负值.
三、内能
1.分子动能
(1)意义:
分子动能是分子热运动所具有的动能;
(2)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
(1)内能:
物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和.
(2)决定因素:
温度、体积和物质的量.
【自我诊断】
判一判
(1)1g水含的水分子数与1g酒精含的酒精分子数相等.( )
(2)若体积为V的氧气中含氧气分子个数为N,则每个氧气分子的体积近似为.( )
(3)布朗运动是花粉颗粒分子的运动.( )
(4)分子间同时存在着引力和斥力,当分子间距离增大,引力和斥力同时减小,若引力大于斥力,则分子力体现为引力.( )
(5)分子间存在分子势能,随着分子间距离增大分子势能增大.( )
(6)用油膜法测分子直径的方法,把酒精撒在水面上只要实验方法得当就可以测出酒精分子的直径.( )
提示:
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
想一想
当两个分子从无穷远逐渐靠近时,分子力大小如何变化,分子力做功情况如何?
分子势能如何变化?
提示:
分子力先增大后减小再增大;分子力先做正功,后做负功;分子势能先减小后增大.
对分子动理论的考查[学生用书P241]
【知识提炼】
1.宏观量与微观量的关系
(1)微观量:
分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
(2)宏观量:
物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
(3)关系
①分子的质量:
m0==.
②分子的体积:
V0==.
③物体所含的分子数:
N=·NA=·NA或N=·NA=·NA.
(4)两种模型
①球体模型直径为d=.
②立方体模型边长为d=.
2.分子力、分子势能与分子间距离的关系
(1)分子力曲线与分子势能曲线:
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):
(2)分子力、分子势能与分子间距离的关系
①当r>r0时,分子力为引力,当r增大时,分子力做负功,分子势能增加.
②当r ③当r=r0时,分子势能最小. 【典题例析】 (2015·高考全国卷Ⅱ)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 [审题指导] 扩散现象是分子热运动的直接证据,是分子无规则运动的直接表现,且与温度有关. [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,分子热运动越激烈,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. [答案] ACD 1.分子热运动的特点 布朗运动 分子热运动 活动主体 固体小颗粒 分子 区别 是固体小颗粒的运动,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,但它本身的以及周围的分子仍在做热运动 是指分子的运动,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 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剧烈,都是肉眼所不能看见的 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运动的反映 (1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间. (2)布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映. 2.判断分子势能变化的两种方法 (1)根据分子力做功判断.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的关系图线判断.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. 【迁移题组】 迁移1 微观量的估读 1.已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,地面大气压强为p0,重力加速度大小为g.由此可估算得,地球大气层空气分子总数为________________,空气分子之间的平均距离为____________. 解析: 可认为地球大气对地球表面的压力是由其重力引起的,即mg=p0S=p0×4πR2,故大气层的空气总质量m=,空气分子总数N=NA=.由于h≪R,则大气层的总体积V=4πR2h,每个分子所占空间设为一个棱长为a的正方体,则有Na3=V,可得分子间的平均距离a=. 答案: 迁移2 布朗运动与分子热运动 2.(2017·高考北京卷)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.温度是分子热运动平均动能的标志,故温度越高,分子热运动越剧烈.分子热运动的剧烈程度与机械运动速度大小无关,故选项A错误、C正确;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B项错误;温度升高,分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D项错误. 迁移3 分子力、分子势能与分子间距离的关系 3.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是( ) A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力 B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力 C.当r等于r1时,分子间势能Ep最小 D.当r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做正功 E.当r等于r2时,分子间势能Ep最小 解析: 选BDE.由题图知: r=r2时分子势能最小,E对,C错;平衡距离为r2,r<r2时分子力表现为斥力,A错,B对;r由r1变到r2的过程中,分子势能逐渐减小,分子力做正功,D对. 物体的内能[学生用书P243] 【知识提炼】 1.内能和热量的比较 内能 热量 区别 是状态量,状态确定系统的内能随之确定.一个物体在不同的状态下有不同的内能 是过程量,它表示由于热传递而引起的内能变化过程中转移的能量 联系 在只有热传递改变物体内能的情况下,物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量 2.物体的内能与机械能的比较 内能 机械能 定义 物体中所有分子热运动的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 【跟进题组】 1.(2017·高考全国卷Ⅰ)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是( ) A.图中两条曲线下面积相等 B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C.图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形 D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E.与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 解析: 选ABC.根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知,题图中两条曲线下面积相等,选项A正确;题图中虚线占百分比较大的分子速率较小,所以对应于氧气分子平均动能较小的情形,选项B正确;题图中实线占百分比较大的分子速率较大,分子平均动能较大,根据温度是分子平均动能的标志,可知实线对应于氧气分子在100℃时的情形,选项C正确;根据分子速率分布图可知,题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比,不能得出任意速率区间的氧气分子数目,选项D错误;由分子速率分布图可知,与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小,选项E错误. 2.(2016·高考全国卷Ⅲ)关于气体的内能,下列说法正确的是( ) 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 E.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-吕萨克定律可知,一定量的理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,则其内能一定增加,E项正确. 实验: 用油膜法估测分子的大小[学生用书P243] 【知识提炼】 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,将油酸分子看做球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d=计算出油膜的厚度,其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积,S为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径. 2.实验步骤 (1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成NmL的油酸酒精溶液,则油酸的纯度为. (2)往边长为30~40cm的浅盘中倒入约2cm深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上. (3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=mL. (4)用滴管(或注射器)向水面中央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. (5)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)将玻璃板取出放在坐标纸上
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