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第一章　分子动理论
1．分子动理论的基本内容
核心素养目标
物理观念：(1)知道物体是由大量分子组成的．
(2)知道扩散现象及影响扩散快慢的因素有哪些．
(3)理解布朗运动及布朗运动产生的原因．
(4)知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律．
(5)知道分子动理论的内容．
科学思维：通过对布朗运动的实验现象及成因的分析，体会并归纳其中的科学的研究方法．
科学态度与责任：通过科学家们对布朗运动成因的研究历程的介绍，培养相应的科学精神.
知识点一、物体是由大量分子组成的
1．1 mol水中含有水分子的数量就达________个，这足以表明，组成物体的分子是________．
2．用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面________的排列．
知识点二、分子的热运动
1．扩散现象
(1)定义：不同种物质能够彼此________对方的现象．
(2)产生原因：扩散现象不是________作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是________反应的结果，而是由物质分子的________运动产生的．
(3)应用：生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，在高温条件下通过分子的________来完成．
拓展：
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，即NA＝6.022 140 76×1023 mol－1
导学：
①扩散现象不受重力影响，不是外界作用引起的．
②扩散现象受温度影响，温度越高，扩散现象越快．
③物理意义：说明分子间有空隙，反映分子在做永不停息的无规则运动．
2．布朗运动
(1)定义：悬浮微粒的无规则运动叫作布朗运动，是英国植物学家________在显微镜下观察到的．
(2)产生布朗运动的原因：液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击作用的________．
(3)影响布朗运动的因素：
①微粒________，布朗运动越明显．
②温度________，布朗运动越剧烈．
3．热运动
(1)定义：分子这种永不停息的________运动叫作热运动．
(2)________是分子热运动剧烈程度的标志．________越高，扩散得就越________；温度越________，悬浮颗粒的布朗运动就越________．
拓展：
布朗运动的发现过程
(1)1827年，英国植物学家布朗首先在显微镜下观察到这种运动．
(2)70多年后，20世纪初，爱因斯坦从能量均分定理出发，得出了布朗运动的完整理论．
(3)同一时期，法国物理学家佩兰完成了布朗运动的定量实验．
他们的工作把原来看不见的微观运动和可以看见的宏观运动联系起来．
拓展：(类比法)
分子间距离 分子力弹簧模型
r＝r0 象征分子力合力为零
rr>r0 象征分子力的合力为引力
知识点三、分子间的作用力
1．分子间有空隙
(1)气体很容易被压缩，表明气体分子间有很大的________．
(2)水和酒精混合后总体积________，说明液体分子之间存在着________．
(3)压在一起的金块和铅块，各自的分子能________到对方的内部，说明固体分子之间有________．
2．分子间存在着相互作用力
分子间同时存在着相互作用的________和________，大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着________；用力压缩物体，物体内要产生反抗压缩的作用力，说明分子间存在着________．
3．分子力与分子间距离变化的关系
(1)r0的意义：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小________，分子力为________，所以分子间距离等于r0(数量级为10－10 m)的位置叫________．
(2)分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而________，但________减小得更快．
4．分子间存在引力和斥力的原因
分子是由________组成的，原子内部有带正电的________和带负电的________．分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的．
知识点四、分子动理论
1．基本内容
物体是由大量分子组成的，分子在做________的无规则运动，分子之间存在着相互作用力．
2．定义
在热学研究中常常以这样的基本内容为出发点，把物质的________和规律看作微观粒子热运动的宏观表现．这样建立的理论叫作分子动理论．
3．对于任何一个分子而言，在每一时刻沿什么方向运动，以及运动的速率等都具有________，但对大量分子的整体而言，它们的运动却表现出规律性．
点睛：
物体中包含有大量的分子，所以对于任意一个分子的研究意义不大，我们主要研究大量分子运动所表现出来的规律性．
要点一　阿伏加德罗常数的理解及应用
1．分子的简化模型
分子模型 大小 适用范围
球形模型　 分子直径：d＝ 固体和液体
立方体模型　 分子间距：d＝ 气体
2.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、物体质量m、摩尔质量M、物体密度ρ.
(3)微观量与宏观量的关系．
①计算分子的质量：m0＝＝.
②计算分子的体积：V0＝＝，进而可以估算直径d.
③计算物体所含分子数：
N＝NA＝·NA＝·NA＝·NA.
题型1　固体、液体分子大小的计算
【例1】　已知水的摩尔质量为18 g/mol、密度为1.0×103 kg/m3，取阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1，试估算(计算结果均保留一位有效数字)：
(1)1 200 mL水所含的水分子数目N.
(2)一个水分子的直径d.
点拨：
求固体、液体分子大小的方法
(1)建立模型：固体、液体分子看成球体，分子间空隙忽略不计．
(2)基本关系：固体、液体的体积等于所有分子体积之和，设分子直径为d，则分子体积V0＝＝＝π3.
变式训练1　(多选)已知阿伏加德罗常数为NA，铝的摩尔质量为M，铝的密度为ρ，则下列说法正确的是(　　)
A．1 kg铝所含原子数为ρNA
B．1个铝原子的质量为
C．1 m3铝所含原子数为
D．1个铝原子的体积为
题型2　气体分子间平均距离的计算
【例2】　很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1.试估算：
(1)囊中氮气分子的总个数N；
(2)囊中氮气分子间的平均距离．(结果保留1位有效数字)
点拨：
求气体分子间距离的方法
(1)建立模型：气体分子间空隙不能忽略，气体的体积远大于所有分子体积之和，求气体分子间的距离时，通常把每个气体分子所占据的空间看成立方体．
(2)基本关系：气体的体积等于所有气体分子所占据的空间体积之和．设分子间距离为d，则一个气体分子占据空间的体积V0＝＝＝d3.
变式训练2　某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，下列叙述中正确的是(　　)
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体积为
D．该气体在标准状态下单位体积内的分子数为
要点二　扩散现象和布朗运动的理解
1．扩散现象成因分析
扩散现象不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的，也不是化学反应的结果，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观表现．
2．理解布朗运动要从以下三个方面来进行
题型1　扩散现象的理解
【例3】　如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，当抽去玻璃板后所发生的现象，(已知二氧化氮的密度比空气密度大)下列说法正确的是(　　)
A．当过一段时间可以发现上面瓶中的气体也变成了淡红棕色
B．由于二氧化氮密度较大，不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
C．由于下面二氧化氮的摩尔质量大于上面空气的平均摩尔质量，二氧化氮不会跑到上面的瓶中，所以上面瓶不会出现淡红棕色
D．上面的空气由于重力作用会到下面的瓶中，于是将下面瓶中的二氧化氮排出了一小部分，所以会发现上面瓶中的瓶口处显淡红棕色，但在瓶底处不会出现淡红棕色
扩散现象的理解
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的．
(2)一切物体(无论是固体、液体还是气体)都能产生扩散现象．
(3)从浓度高处向浓度低处扩散，温度越高，扩散越快．
变式训练3　(多选)下列有关扩散现象与布朗运动的叙述中，正确的是(　　)
A．扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动
B．扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象在固体和固体之间是不能发生的
D．扩散现象与布朗运动的剧烈程度都与温度有关
题型2　布朗运动的理解
【例4】　(多选)关于布朗运动，下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的
D．悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能
布朗运动的特点
(1)布朗运动永不停息．
(2)布朗运动无规则．
(3)悬浮微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显．
变式训练4　做布朗运动实验，得到某个观测记录如图所示，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
题型3　对分子热运动的理解
【例5】　下列关于热运动的说法中，正确的是(　　)
A．布朗运动和扩散现象均是分子的热运动
B．热运动是温度高的物体中的分子的无规则运动
C．热运动是单个分子的永不停息的无规则运动
D．热运动是大量分子的永不停息的无规则运动
【注意】
(1)布朗运动是悬浮微粒的运动，不是分子的运动．
(2)布朗运动是液体分子无规则运动的反映，不是微粒自身分子无规则运动的反映．
(3)布朗运动要在显微镜下观察，肉眼所见的运动不是布朗运动．
热运动的理解
(1)热运动是指大量分子的无规则运动，一个分子的运动不能说是热运动．
(2)热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈，但不要认为温度过低，分子就停止热运动，温度是大量分子无规则热运动剧烈程度的标志．
(3)分子的热运动是扩散现象形成的原因，布朗运动是分子热运动的反映，但不能说扩散现象和布朗运动是热运动.
变式训练5　下列关于热运动的说法，正确的是(　　)
A．热运动是物体受热后所做的运动
B．温度高的分子的无规则运动
C．单个分子永不停息地做无规则运动
D．大量分子永不停息地做无规则运动
要点三　对分子力的认识
1．分子间作用力
在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的是分子力，分子间作用力是分子引力和斥力的合力．
2．分子间作用力与分子间距离变化的关系
(1)平衡位置：分子间距离r＝r0时，引力与斥力大小相等，分子间作用力为零，平衡位置即分子间距离等于r0(数量级为10－10 m)的位置．
(2)分子间的引力和斥力随分子间距离r的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而减小，但斥力减小得更快．
【释疑】
分子间的作用力本质上是电磁相互作用，它是由原子核内部的相互作用引起的，由于原子核内既有正电荷，又有负电荷，所以分子间同时存在引力和斥力．
题型1　对分子间作用力的理解
【例6】　(多选)当处于平衡状态的两分子间距离为r0时，下列说法正确的是(　　)
A．分子间只有引力没有斥力 B．分子间作用力为零
C．分子间引力和斥力大小相等 D．分子间引力和斥力均为零
变式训练6　(多选)下列现象中能说明分子间存在相互作用力的是(　　)
A．两铅块能被压合在一起 B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩 D．空气容易被压缩
分子间的作用力与分子间距离的关系
图示
r＝r0 F引＝F斥，F＝0
rF引，分子间的作用力F表现为斥力
r>r0 F斥r≥10r0 分子间的作用力变得十分微弱，可以忽略不计
说明 分子间的引力F引和斥力F斥都随距离r的增大(减小)而减小(增大)，但斥力减小(增大)得更快，它们都是单调减函数，而分子间的作用力(合力)并不是单调变化的
题型2　分子间作用力与分子间距离的关系
【例7】　若两分子间距离为r0时，分子间的作用力为零，则关于分子间的作用力的说法中正确的是(　　)
A．当分子间的距离为r0时，分子间的作用力为零，也就是说分子间既无引力又无斥力
B．分子间距离大于r0，分子间距离变小时，分子间的作用力一定增大
C．分子间距离小于r0，分子间距离变小时，分子间斥力变大，引力变小
D．在分子间的作用力作用范围内，不管r>r0，还是r变式训练7　(多选)如图所示为两分子间作用力F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，分子间作用力表现为引力
B．当r小于r2时，分子间作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间引力最大
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力和斥力都在减小
变式训练8　如图所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小与两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则(　　)
A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－15 m
B．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－15 m
C．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－10 m
D．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－10 m
第一章　分子动理论
1．分子动理论的基本内容
基础导学　研读教材
一、1.6.02×1023　大量的
2．原子
二、1.(1)进入　(2)外界　化学　无规则　(3)扩散
2．(1)布朗　(2)不平衡性　(3)越小　越高
3．(1)无规则　(2)温度　温度　快　高　明显
三、1.(1)空隙　(2)减少　空隙　(3)扩散　空隙
2．引力　斥力　引力　斥力
3．(1)相等　零　平衡位置　(2)减少　斥力
4．原子　原子核　电子
四、1.永不停息
2．热学性质
3．偶然性
课堂互动　合作探究
要点一
【例1】　【解析】　(1)水分子数目为N＝NA
代入数据得N＝×6.0×1023＝4×1025(个)
(2)一个水分子的体积V0＝＝ m3＝3.0×10－29 m3
把水分子看成球体模型，有V0＝π3
代入数据解得：d≈4×10－10 m
变式训练1　解析：A错：1 kg铝所含的原子数为N＝NA.
B对：1个铝原子的质量为.
C对：1 m3铝物质的量n＝＝，1 m3铝所含原子数为N＝nNA＝.
D错：1摩尔铝原子的体积为，故1个铝原子的体积为.
答案：BC
【例2】　【解析】　(1)设N2的物质的量为n，则n＝
氮气的分子总数N＝NA
代入数据得N＝3×1024个．
(2)每个分子所占的空间为V0＝，
设分子间平均距离为a，则有V0＝a3，即a＝＝，
代入数据得a≈3×10－9 m.
变式训练2　解析：A错：该气体在标准状态下的密度为.
B对：每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即.
C错：由于气体分子间距离较大，故在标准状态下，每个气体分子的体积远小于.
D错：该气体在标准状态下单位体积内的分子数为.
答案：B
要点二
【例3】　【解析】　因为分子运动是永不停息的，所以相互接触的两种物质分子会彼此进入对方，也就是扩散，最终空气和二氧化氮均匀混合，整体呈现淡红棕色．
【答案】　A
变式训练3　解析：A对，B错：扩散现象与布朗运动都能说明分子在做永不停息的无规则运动，但两者本质不同，扩散是物质分子的运动，布朗运动是宏观颗粒的运动．
C错：扩散现象在气体、液体和固体之间都可发生．
D对：两种运动随温度的升高而加剧，所以都与温度有关．
答案：AD
【例4】　【解析】　A错：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动．
B对：布朗运动的剧烈程度与温度有关，液体温度越高，布朗运动越剧烈．
C错：布朗运动是由于来自各个方向的液体分子对固体小颗粒撞击作用的不平衡引起的．
D对：悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能．
【答案】　BD
变式训练4　解析：A错：布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，而非分子的运动．
B错：图中所示为微粒的位置连线，并非微粒的运动轨迹．
C错：对于某个微粒而言在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，也就无法描绘其速度—时间图线．
D对：图中记录的是每隔相等时间内记下运动微粒一个位置，并依次连接．
答案：D
【例5】　【解析】　A错：布朗运动是固体微粒的无规则运动；扩散现象为分子的热运动．
B错：物体中的分子在温度高和温度低时都做热运动，只不过温度越高，热运动越剧烈．
C错，D对：热运动是大量分子永不停息的无规则运动，对单个分子的运动分析是没有意义的．
【答案】　D
变式训练5　解析：物体内部分子做无规则运动的剧烈程度与温度的高低直接相关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，因此，物理学中把分子永不停息的无规则运动叫做热运动，其中的分子指大量分子，而不是单个分子，故D正确．
答案：D
要点三
【例6】　【解析】　A、D错：分子间距离为r0时，分子间同时存在着引力和斥力，而非只有引力，引力和斥力均不为零．
B、C对：当r＝r0时，分子间引力和斥力大小相等，方向相反，分子间作用力表现为引力和斥力的合力，即分子间作用力为零．
【答案】　BC
变式训练6　解析：A、B、C对：两铅块能被压合在一起、铜绳不易被拉断说明分子之间存在引力；而水不容易被压缩是因为水分子间距小，轻微压缩就会使分子间表现为斥力．
D错：空气容易被压缩是因为分子间距大，不能说明分子间存在相互作用力．
答案：ABC
【例7】　【解析】　A错：分子引力、斥力同时存在，当r等于r0时，分子间的作用力为零．
B错：当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，从无穷远减小至r0的过程中，分子间的作用力先增大后减小．
C错：不管r>r0，还是rD对：在分子间的作用力作用范围内，不管r>r0，还是r【答案】　D
变式训练7　解析：A对：根据F－r图像信息可知，当r>r1时，分子间作用力表现为引力．
B错：当rC错：当r＝r2时，分子间作用力表现为引力的最大值，但分子间引力在小于r2时更大．
D对：在r由r1变到r2的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，合力表现为引力．
答案：AD
变式训练8　解析：表示引力的线与表示斥力的线的交点的横坐标表示分子间距r0，r0大约为10－10 m，由分子力特点可知r>r0时，引力大于斥力，分子力表现为引力；r答案：D

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