选修3-3分子动理论复习专题讲义(补课用)Word下载.doc
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(1)C.将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上.
(2)每滴油酸酒精溶液的体积为:
1/Ncm3,
n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为:
V=n/N×
0.05%cm3,
所以,单个油酸分子的大小为:
d=V/S=n×
0.05%/NS.
答案:
(1)见解析
(2)n×
0.05%/NS
变式题:
在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,油酸酒精的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL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,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,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1cm。
(1)油酸膜的面积是__________;
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积________;
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是______。
(1)图中正方形方格为87个,用补偿法近似处理,可补19个整小方格,实际占小方格87+19=106个,那么油膜面积S=106×
1cm2=106cm2
(2)由1mL溶液中有75滴,1滴溶液的体积1/75mL,又每104mL溶液中有纯油酸6mL,1/75mL溶液中纯油酸的体积V=(6×
1/75)/104mL=8×
10-6mL
(3)油酸分子直径d=V/S=8×
10-6/106cm=7.5×
10-10m
⑵.分子模型:
分子的形状近似为球形。
实际分子结构很复杂。
2.阿伏伽德罗常数:
1mol物质中含有的微粒数(包括原子数、分子数、离子数……)都相同。
此数叫阿伏伽德罗常数,可用符号NA表示此常数,NA=6.02×
1023个/mol,粗略计算可用NA=6×
1023个/mol。
(阿伏伽德罗常数是一个基本常数,科学工作者不断用各种方法测量它,以期得到它精确的数值。
)
例如:
1mol水的质量是0.018kg(叫摩尔质量),体积是1.8×
10-5m3(叫摩尔体积)。
每个水分子的直径是4×
10-10m,它的体积是(4×
10-10)m3=3×
10-29m3。
如果设想水分子是一个挨着一个排列的。
如何算出1mol水中所含的水分子数?
NA=1mol的水的体积/一个分子的体积=6×
3.微观物理量的估算:
若已知阿伏伽德罗常数,可对液体、固体的分子大小进行估算。
事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的(气体不能这样假设)。
对固、液体:
①.分子质量:
mo=Mmol/NA=ρVmol/NA
②.分子体积:
Vo=Vmol/NA=Mmol/ρVmol
③.分子直径:
d=(6V/π)1/3(球体模型)
d=(立方体模型)
④.物质所含的分子数:
n=MNA/Mmol=VNA/Vmol=ρVNA/Mmol=MNA/ρVmol
例2.1mol水的质量是M=18g,那么每个水分子质量如何求?
例3.若已知铁的相对原子质量是56,铁的密度是7.8×
103kg/m3,试求质量是1g的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)。
又问:
是否可以计算出铁原子的直径是多少来?
点评:
以上计算分子的数量、分子的直径,都需要借助于阿伏伽德罗常数。
因此可以说,阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。
它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积(直径)等这些微观量联系起来。
如分子质量m,可通过物质摩尔质量M和阿伏伽德罗常数NA,得到m=M/NA。
通过物质摩尔质量M、密度ρ、阿伏伽德罗常数NA,计算出分子直径:
例4.1cm3的水里含有3.35×
1022个水分子,100g水中有多少个水分子.
本题有两种解法:
解法一:
先求出1cm3水的质量,再计算水分子数
解法二:
先求出100g水的体积,再计算水分子数
二、分子的热运动
1.介绍布朗运动现象
1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉,发现花粉颗粒在水中不停地做无规则运动,后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。
不只是花粉,其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒,这些小微粒悬浮在水中都有布朗运动存在。
看教科书上图,图上画的几个布朗颗粒运动的路线,指出这不是布朗微粒运动的轨迹,它只是每隔30s观察到的位置的一些连线。
实际上在这短短的30s内微粒运动也极不规则,绝不是直线运动。
2.介绍布朗运动的几个特点:
(1)连续观察布朗运动,发现在多天甚至几个月时间内,只要液体不干涸,就看不到这种运动停下来。
这种布朗运动不分白天和黑夜,不分夏天和冬天(只要悬浮液不冰冻),永远在运动着。
所以说,这种布朗运动是永不停息的。
(2)换不同种类悬浮颗粒,如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运动,说明布朗运动不取决于颗粒本身。
更换不同种类液体,都不存在布朗运动。
(3)悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显。
颗粒大了,布朗运动不明显,甚至观察不到运动。
(4)布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。
3.分析、解释布朗运动的原因:
(1)布朗运动不是由外界因素影响产生的,所谓外界因素的影响,是指存在温度差、压强差、液体振动等等。
液体存在着温度差时,液体依靠对流传递热量,这样悬浮颗粒将随液体有定向移动。
但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同,因此液体的温度差不可能产生布朗运动。
又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动,悬浮在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。
因此,推理得出外界因素的影响不是产生布朗运动的原因,只能是液体内部造成的。
布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞击作用不平衡造成的。
显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒,液体分子是看不到的,因为液体分子太小。
但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒,当微小颗粒足够小时,它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。
如教科书上的插图所示。
在某一瞬间,微小颗粒在某个方向受到撞击作用强,它就沿着这个方向运动。
在下一瞬间,微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强,它又向着另一个方向运动。
任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的,这样就引起了微粒的无规则的布朗运动。
悬浮在液体中的颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。
布朗运动微粒大小在10-6m数量级,液体分子大小在10-10m数量级,撞击作用的不平衡性就表现得越明显,因此,布朗运动越明显。
悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬间跟它相撞击的分子越多,撞击作用的不平衡性就表现得越不明显,以至可以认为撞击作用互相平衡,因此布朗运动不明显,甚至观察不到。
液体温度越高,分子做无规则运动越激烈,撞击微小颗粒的作用就越激烈,而且撞击次数也加大,造成布朗运动越激烈。
5.布朗运动的发现及原因分析的重要意义:
(1)固体颗粒是由大量分子组成的,仍然是宏观物体;
显微镜下看到的只是固体微小颗粒,光学显微镜是看不到分子的;
布朗运动不是固体颗粒中分子的运动,也不是液体分子的无规则运动,而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。
无规则运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。
因此,布朗运动间接地证实了液体分子的无规则运动。
(2)布朗运动随温度升高而愈加激烈,在扩散现象中,也是温度越高,扩散进行的越快,而这两种现象都是分子无规则运动的反映。
这说明分子的无规则运动与温度有关,温度越高,分子无规则运动越激烈。
所以通常把分子的这种无规则运动叫做热运动。
布朗运动的三个主要特点:
永不停息地无规则运动;
颗粒越小,布朗运动越明显;
温度越高,布朗运动越明显。
产生布朗运动的原因:
它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。
布朗运动间接地反映了液体分子的无规则运动,布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。
例5.关于布朗运动的下列说法中,正确的是()。
A.布朗运动就是液体分子的热运动
B.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒内的分子的无规则热运动
C.温度越高,布朗运动越激烈
D.悬浮颗粒越小,布朗运动越激烈
例6.如图是观察记录做布朗运动的一个微粒的运动路线。
从微粒在A点开始记录,每隔30s记录下微粒的一个位置,得到B、C、D、E、F、G等点,则微粒在75s末时的位置 ()。
A.一定在CD连线的中点
B.一定不在CD连线的中点
C.可能在CD连线上,但不一定在CD连线的中点
D.可能在CD连线以外的某点
变式题:
做布朗运动实验,得到某个观测记录如图。
图中记录的是()
A.分子无规则运动的情况
B.某个微粒做布朗运动的轨迹
C.某个微粒做布朗运动的速度——时间图线
D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
例7.关于布朗运动,下列说法正确的是( )
A.布朗运动是指微粒的无规则运动
B.布朗运动是指液体分子的无规则运动
C.布朗运动说明了微粒分子的无规则运动
D.微粒越小,液体温度越高,布朗运动越剧烈,说明分子的无规则运动越剧烈。
关于布朗运动问题应从实质、成因、影响因素上认识。
应指出的是利用一般的光学显微镜是不能观察到分子的,而只能看到悬浮在液体中的微粒,所以我们看到的做无规则运动的“小颗粒”应是悬浮在液体中的微粒。
因此选项A正确,而选项B是错误的。
微粒中分子包含在微粒内部,对整个微粒的作用力合力为零。
因此不能改变微粒的运动状态,微粒的运动也就不能说明微粒分子的运动,故C选项错误。
当微粒足够小时,它受到来自各个方向液体分子的撞击是不平衡的,出现无规则运动。
微粒越小,在大量分子撞击作用下越容易改变运动状态,液体温度越高,分子无规则运动越剧烈,从而导致分子对微粒的撞击力越大,撞击也越频繁。
所以微粒小,液体温度高都是造成微粒无规则运动加剧的原因,故D选项正确。
三、分子间的相互作用力
1.分子之间是有空隙:
实验事实:
①.长玻璃管内,分别注入水和酒精,混合后总体积减小。
②.U形管两臂内盛有一定量的水(不注满水),将右管端橡皮塞堵住,左管继续注入水,右管水面上的空气被压缩。
③.有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油,发现油可以透过筒壁溢出。
2.分子之间存在着引力和斥力:
⑴.实验事实:
①.两个圆柱体形铅块,当把端面刮平后,让它们端面紧压在一起,合起来后,它们不分开,而且悬挂起来后,下面还可以吊起一定量的重物。
②.还有平时人们用力拉伸物体时,为什么不易拉断物体。
③.固体和液体很难被压缩,即使气体压缩到了一定程度后再压缩也是很困难的;
用力压缩固体(或液体、气体)时,物体内会产生反抗压缩的弹力。
这些事实都是分子之间存在斥力的表现。
⑵.分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系:
①.经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。
但是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些,如图1中两条虚线所示。
②.由于分子间同时存在引力和斥力,两种力的合力又叫做分子力。
在图1图象中实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。
当两个分子间距在图象横坐标距离时,分子间的引力与斥力平衡,分子间作用力为零,的数量级为m,相当于位置叫做平衡位置。
分子间距离当r<
时,分子间引力和斥力都随距离减小而增大,但斥力增加得更快,因此分子间作用力表现为斥力。
展示幻灯片图2。
当r>
时,引力和斥力都随距离的增大而减小,但是斥力减小的更快,因而分子间的作用力表现为引力,但它也随距离增大而迅速减小,当分子距离的数量级大于m时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略不计了。
在图2中表示分子间距离r不同的三种情况下,分子间引力斥力大小的情况。
例8.分子之间既有引力又有斥力,这两种力是不是总会互相抵消呢?
分析:
可从分子间引力和斥力的范围来考虑。
不会。
这两种力的作用范围不同,一般地说,当分子间的距离小于10-10m时,斥力起主要作用;
当分子间的距离大于10-10m时,引力起主要作用,引力和斥力都随着距离的增大而减少得很快,当分子之间的距离大于分子直径的10倍时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略了。
只有当分子间距离等于10-10m时,引力才等于斥力,分子处于受力平衡状态。
例9.两块光滑干燥的玻璃,紧贴在一起不能结合成一整块,是因为()
A.玻璃的分子运动缓慢
B.玻璃是固体,固体分子间不存在作用力
C.两块玻璃分子间距离太小,作用力主要表现为斥力
D.两块玻璃分子间距离太大,作用力太小
点拨:
由分子动理论的初步知识可知,分子的体积极其微小.所以分子间的距离也非常小,通常只有百亿分之几米,所以两块光滑干燥的玻璃紧贴在一起不能结合一整块的原因,是因为两块玻璃接触面的绝大多数分子间距离远大于分子直径的10倍,这些分子间没有作用力,即使少数分子间距较小,作用力也十分微弱.
变式题1:
用分子动理论的知识解释下列现象:
(1)洒在屋里的一点香水,很快就会在屋里的其他地方被闻到。
(2)水和酒精混合后,总体积减小。
(3)高压下的油会透过钢壁渗出。
(4)温度升高,布朗运动及扩散现象加剧。
(5)固体不容易被压缩和拉伸。
变式题2:
把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端,使玻璃板水平地接触水面(如图3)。
如果你想使玻璃板离开水面,用手向上拉橡皮筋,拉动玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力?
动手试一试,并解释为什么?
拉力会大于玻璃板的重力。
玻璃板离开水面时水会发生分裂,由于水分子之间有引力存在,外力要克服这些分子引力造成外界拉力大于玻璃板的重力。
玻璃板离开水面后,可以看到玻璃板下表面上仍有水,说明玻璃板离开水时,水层发生断裂。
例10:
下面四种说法中,正确的是()
A.温度越高,扩散得越快
B.扩散只能在气体中进行
C.液体分子间只存在引力
D.固体分子间只存在斥力
这是考查分子动理论的选择题,正确的选择取决于对分子动理论的正确理解。
具体地说,这里主要考查对分子动理论“分子永不停息地无规则运动”和“分子间存在着相互作用的引力和斥力”两方面内容的理解。
首先要明确无论固体、液体和气体都是由分子组成的,分子又是永不停息地作无规则运动,这种运动的快慢是和温度高低有关,由此,即强判定A、B两个选项中A是正确的,B是错误的。
再就是要明确分子相互作用的引力和斥力是同时存在的,相互作用的引力大,斥力也大;
引力小,斥力也小。
分子间不可能只有引力而没有斥力,也不可能只有斥力而没有引力。
因此,C、D两个选项都是错的。
解:
应当选A。
固体和液体很被压缩的原因是()
A.分子间存在着斥力
B.分子间无空隙
C.分子在不停地运动
D.分子间无引力
分子间总是同时存着相互作用的引力和斥力的,只是在某一时刻是分子引力占优势还是分子斥力占优势,要由分子间的距离确定。
故D是错误的。
酒精与水混合后总体积减小的实验,表明了分子间存在着空隙,故B也是错误的,“分子在不停地运动的”这句话本身不错。
C对。
当两个分子从靠近得不能再靠近起,距离逐渐增大,直到它们间的相互作用力可忽略为止。
对于这一过程中分子力的描述不正确的是( )
A.分子间的斥力在逐渐减小
B.分子间的引力在逐渐减小
C.分子间相互作用力的合力在逐渐减小
D.分子间相互作用力的合力先是减小,然后增大到某一最大值,又减小到零。
解析:
当分子间距r﹤r0时,分子力(引力、外力的合力)随r增大而减小,当分子间距r﹥r0时,分子力表现为引力,当分子间距增大时,分子力先增大,到某一最大值后,又逐渐减小至零。
故A、B、D选项正确,C选项错误。
变式题3:
关于分子力,下列说法中正确的是 ()
A.碎玻璃不能拼合在一起,说明分子间斥力起作用
B.将两块铅压紧以后能连成一块,说明分子间存在引力
C.水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明分子间存在的引力
D.固体很难拉伸,也很难被压缩,说明分子间既有引力又有斥力
变式题4:
下面关于分子间的相互作用力的说法正确的是()
A.分子间的相互作用力是由组成分子的原子内部的带电粒子间的相互作用而引起的
B.分子间的相互作用力是引力还是斥力跟分子间的距离有关,当分子间距离较大时分子间就只有相互吸引的作用,当分子间距离较小时就只有相互推斥的作用
C.分子间的引力和斥力总是同时存在的。
D.温度越高,分子间的相互作用力就越大
变式题5:
稻草一拉就断,而铁丝不易拉断。
按照分子动理论的观点,这是因为()
A.稻草的分子间没有引力,铁丝的分子间有引力
B.稻草、铁丝的分子间都存在着引力,但稻草分子的引力远小于铁丝分子间的引力
C.稻草的分子间存在斥力,铁丝的分子间没有斥力
D.稻草具有“一拉就断”的性质。
分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。
A、C对于分子只存在某一种相互作用的说法是不正确的。
D并不能根据分子动理论的观点说明为什么一拉就断。
B指出虽然它们分子间都存在着引力,但稻草分子间的引力小得多。
故B选项对。
例11.扩散现象证明了()
A.分子有一定大小
B.分子间有相互作用
C.分子有一定质量
D.分子永不停息地在做无规则的运动
扩散现象是指不同的物质互相接触时,彼此进入对方的现象,大量事实证明,气体、液体、固体都能发生扩散现象,表明气体、液体、固体的分子都在不停地运动。
故应选D。
下列说是错误的是()
A.酒精和混合后,总体积变小了。
这说明分子间有空隙
B.当温度降低到0℃时,水分子的运动停止
C.咸鱼放在水里泡一段时间会变淡一些,这是因为咸鱼中的盐分子有一部分扩散到水里去了
D.温度越高,分子的无规则运动越剧烈
将分子动理论转化为解释本题中的现象,分子的无规则运动是永不停息的,故B是错误的,其余皆正确。
汽车行驶时,带起一股灰尘在空中飞舞,这是否就是灰尘的分子运动?
分子是具有物质的化学性质的最小微粒,它的体积和质量都极小,肉眼能看见有灰尘不是分子,故不是灰尘的分子运动。
变式题3:
下列事实能说明分子在不停运动的是()
A.在长期堆煤的墙角,地面和墙壁都染上了一层黑色,即使用小刀刮去一薄层墙皮,里面仍呈现黑色
B.炒菜时放点盐,菜就有了咸味
C.扫地时扬起许多灰尘
D.固体和液体难以被压缩
在初中的物理学习中,主要强调了扩散现象证明了分子的不停运动。
故选项A、B正确。
C中的灰尘不是分子,故不是灰尘的分子运动,D不能说明分子的运动。
即C、D选项错。
在下面所列举的生活现象中,不能说明分子运动的是()
A.用扫帚扫地时,能看见从门窗射进的阳光中尘土飞扬
B.在医院的走廊里随处都可闻到消毒水的气味
C.洒在地上的水,过一会儿就干了
D.把糖放入一杯水中,水就会有甜味了
扫地时看见的尘土飞扬是扫帚扫起来的,它不是分子做不停息无规则运动的结果;
在医院的走廊里闻到消毒水的气味是消毒水中扩散出来的;
洒在地上的水,由于扩散到空气中去而干了;
糖放入一杯水中,糖扩散到水中使水变甜.答案:
A.
分子是很小的,人们用眼睛不能直接观察到分子的运动.所以,人们生活中能用眼睛观察到的现象,不是分子的运动。
变式题5:
下列现象中属于扩散现象的是()
A.将面粉放在水中搅成浆状
B.用来包铅块的纸经过较长时间会变黑
C.洒水车向马路上喷水
D.冬天湖面上的雾向四处飞散
扩散现象指的是不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象,它是物质分子无规则运动的直接结果,它不同于用机械的方法对物体进行搅拌或因重力、风力等动力使物体发生的宏观运动。
变式题6:
下列叙述中能说明温度越高分子的无规则运动越剧烈的是()
A.腌咸蛋时,放盐后要过较长时间蛋才变咸:
炒菜时,放盐后菜很快就有了咸味
B.气温高时,植物生长快些
C.洗过的衣服在夏天比冬天干得快
D.固体的体积随温度降低而缩小
分析:
腌蛋或炒菜时,蛋或菜变咸,是由于盐分子运动扩散的结果。
炒菜时菜很快就有了咸味,表明温度越高,分子运动越剧烈,因而扩散运动加剧,C表明液体的温度越高,蒸发越快,这也表明温度高时液体分子的无规则运动加剧,因而能挣脱液面其它液体分子的吸引而跑到液体外面,成为气体分子的机会越多,固体分子之间的距离很小,相互作用力很大,故固体分子一般只能在其平衡位置附近振动,温度降低时,固体体积积缩小,表明了温度降低时分子间的平均距离减小,即振动减弱,反之,温度升高,分子的无规则运动加剧,这时固体的体积就会增大,故A、C、D都是正确的。
但B与分子运动无关。
第二部分:
物体的内能
1.分子的动能、温度:
①.分子动能:
组成物体的分子由于热运动而具有的能叫做分子动能。
②.分子热运动的平均动能:
物体里所有分子动能的平均值叫做分子热运动的平均动能。
物体内大量分子不停息地做无规则热运动,对于每个分子来说都有无规则运动的动能。
由于物体内各个分子的速率大小不同,因此,各个分子的动能大小不同。
由于热现象是大量分
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