基础知识梳理(选修3-3部分)

选修3-3基础知识1．分子动理论三个基本观点：物质是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子之间存在着相互作用力（斥力和引力）．2．物质是由大量分子组成的，分子体积极小（一般分子直径的数量级是10-10m）（1）实验：用油膜法估测分子大小——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．实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子的大小SVd．②注意事项：油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差；待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓；本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求（10-10m）即可.【例】利用油膜法可以粗略测定油酸分子的直径，把纯的油酸配置成1/500的油酸酒精溶液，用注射器滴出油酸酒精液滴，已知1毫升油酸酒精溶液可以滴出150滴，取其中的一滴滴在平静的水面上，测出其面积为225平方厘米，试计算油酸分子的直径。解：md10461071022511050011251（2）1mol的任何物质含有的微粒数相同，其值为231002.6ANmol-1，这个值称为阿伏加德罗常数．【例】从下列哪一组数据可以计算出阿伏加德罗常数（D）A.水的密度和水的摩尔质量B.水的摩尔质量和水分子体积C.水分子的体积和水分子质量D.水分子的质量和水的摩尔质量（3）对微观量的估算①分子的两种模型：球形或立方体模型②利用阿伏加德罗常数是联系微观量与宏观量的桥梁作用进行估算．设一个分子体积v和分子质量m（微观量）；1mol固体或液体的体积Vmol（摩尔体积）和质量Mmol（摩尔质量）（宏观量）、物质的体积V和物质的质量M．则有a．分子质量：Mmmol/NAb．分子体积：Vvmol/NA（对于气体，v应为每个气体分子所占据的空间大小）c．分子大小：球体模型：vd3)2(3436vd（固体、液体一般用此模型）立方体模型：3vd（气体一般用此模型，d应理解为相邻分子间的平均距离）d．分子的数量：AAAANVVNVMNMVNMMnmolmolmolmol【例】氯化钠的单位晶胞为立方体，黑点为钠离子位置，圆圈为氯离子位置，食盐的整体就是由这些单位晶胞组成的。食盐的摩尔质量为58.5g/mol，密度为33/1022.2mkg，试确定氯离子之间的最短间距。解：由图可知，相邻氯离子的间距等于立方体表面对角线的长度，先求食盐的摩尔体积/MVN，已知1mol食盐中含有2摩尔的离子（氯离子和钠离子各一摩尔），则每个离子平均占有的空间体积是ANVVN2/0，每个离子平均占有一个立方体，故立方体边长为3Vl最邻近的两个氯离子的间距等于3126331)2.21062105.58(2)2(2ANMlm10109.33．分子永不停息地做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动．（1）扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快．扩散现象不仅说明物质分子在不停地运动着，同时还说明分子与分子之间有空隙．温度越高，扩散越快．（2）布朗运动：悬浮在液体中微粒的无规则运动，微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈．注意——各个方向液体分子对微粒冲力的不平衡性和无规则性引起布朗运动，布朗运动不是分子的运动，它间接地反映了液体分子的运动是永不停息的、无规则的．（3）热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，这种运动越激烈．【例】关于布朗运动，下列说法中正确的是(BD)A．悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动就是分子的无规则运动B．布朗运动反映了液体或气体分子的无规则运动C．温度越低时，布朗运动就越明显D．悬浮在液体或气体中的颗粒越小，布朗运动越明显E．布朗运动是悬浮在液体中的花粉分子的运动，反映了液体分子对固体颗粒撞击的不平衡性4．分子间的相互作用力：分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．分子间的斥力f斥和引力f引都随分子间距离r的增大而减小，但f斥比f引减小得更快．分子力随分子间距离变化的关系【例】下列说法正确的是（A）A.引力和斥力是同时存在的B.引力总是大于斥力，其合力总表现为引力C.分子间的距离减小，引力减小，斥力增大D.分子间的距离越小，引力越大，斥力越小E.两分子间的距离减小，则分子力一定始终增大5．温度：宏观上温度表示物体的冷热程度，微观上温度是物体大量分子热运动平均动能的标志．热力学温度和摄氏温度的数量关系：K15.273tTr0rOFf斥f引斥力引力合力6．内能：（1）分子平均动能：物体内所有分子动能的平均值叫分子平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，温度相同的任何物体则其平均动能相同.注意：物体中分子热运动的速率大小不一，所以各个分子的动能有大有小，而且在不断改变．在热现象的研究中，我们关心的是组成系统的大量分子整体表现出来的热学性质，即分子的平均动能．（2）分子势能：由相互作用的分子间相对位置所决定的能叫分子势能．分子势能大小的决定因素：a．微观上：决定于分子间的间距和分子排列情况．分子势能变化与分子间距离变化有关（分子势能随分子间间距变化的图象如图），可用分子力做功来量度．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；当r＜r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加；当r＝r0时，分子势能最小．【例】当两个分子从相距很远处逐渐靠拢直到不能再靠拢的全过程中，分子力作功和分子势能的变化情况是（C）A.分子力一直做正功，分子势能一直减小B.分子力一直做负功，分子势能一直增加C.先是分子力做正功，分子势能减小，后是分子力做负功，分子势能增加D.先是分子力做负功，分子势能增加，后是分子力做正功，分子势能减小E.当分子到达平衡位置时其速度最大，加速度与分子势能均最小，都为零b．宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关．（3）物体的内能：物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和，物体的内能由物质的量、物体的温度、物体的体积等因素决定．注意：内能和机械能是两种不同形式的能．内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置决定的能量，单独分析几个分子的内能没有意义；机械能是物体作机械运动和物体形变决定的能量，物体可同时具有内能和机械能.两种能量在一定条件下可以相互转化．物体机械能可以为零，但物体的内能永远不会为零．【例】下列说法中正确的是（CFH）A.物体甲自发传递热量给物体乙，说明甲物体的内能一定比乙物体的内能大B.温度相等的两个物体接触，它们各自的内能不变且内能也相等C.冰熔化成水，水汽化成水蒸气，若物态变化时温度不变，则内能也增加D.物体速度增大，则分子热运动的平均动能增大，内能也增大E.物体的温度越高，所有的分子动能都增大F.摩擦生热是机械能向内能的转化G.温度高的物体含有的热量多,内能多的物体含有的热量多H.热量、功和内能的单位相同,热量和功都是过程量，而内能是一个状态量【例】下列叙述正确的是（BC）A.物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关B.物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C.物体体积改变，内能可能不变D.物体在压缩时，分子间存在着斥力，不存在引力rr0OEP取r=∞处EP=07．气体实验定律（1）玻意耳定律：常数pV或2211VpVp，玻意耳定律的微观解释——一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大．玻意耳定律的适用条件——只能在气体压强不太大，温度不太低的条件下适用．（2）查理定律：2121TTpp或2211TpTp，查理定律的微观解释——一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大．查理定律适用条件——气体温度不太低，压强不太大的条件下适用．（3）盖·吕萨克定律：2121TTVV或2211TVTV，盖·吕萨克定律的微观解释——一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变．盖·吕萨克定律的适应条件——气体的压强不太大，温度不太低的条件下适用．【例】如图所示，水银柱将玻璃管内的气体分隔成两部分，开始时管内水银面A与水银槽中的水银面等高．现将玻璃管稍向上提，则（温度不变）（AD）A.B水银柱相对于玻璃管将向下移B.B水银柱相对于玻璃管将向上移C.A水银柱相对于管外水银面将向下移动D.A水银柱相对于管外水银面将向上移动【例】如图所示，一定质量的理想气体经历的一系列过程，ab、bc、cd和da，这四段过程在p-T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab．由图可以判断（BCD）A.ab过程中气体体积不断减小B.bc过程中气体体积不断减小C.cd过程中气体体积不断增大D.da过程中气体体积不断增大8．理想气体：从宏观上看，理想气体就是严格遵循三个气体实验定律的气体，实验表明在常温常压下实际气体可以看作是理想气体；从微观角度看，理想气体分子自身的线度与分子间距离相比较可以忽略不计；除碰撞瞬间之外，分子间的作用力可以忽略不计；分子之间、分子与器壁之间的碰撞是弹性碰撞.理想气体是一种理想化模型，气体分子间不存在相互作用力，故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关．理想气体的状态方程：222111TVPTVP或CTPV【例】如图所示，绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分，K与气缸壁的接触是光滑的。两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b．气体分子之间相互作用势能可忽略。现通过电热丝对气体a加热一段时间后，a、b各自达到新的平衡时（BCD）A.a的体积增大了，压强变小了B.b的温度升高了C.加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈D.a增加的内能大于b增加的内能TOpabcdBA9．气体热现象的微观意义（1）气体分子运动的特点：对大量分子的整体来说，分子运动都表现出①任一时刻气体分子沿各个方向运动的机会均等；②大量气体分子的速率分布呈现中间多（具有中间速率的分子数多）两头少（速率大或小的分子数目少）的规律．（2）气体压强的微观解释：①从分子动理论的观点来看，气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的②影响气体压强的两个因素：一是气体分子的平均动能，对应的宏观物理量是气体的温度；二是分子的密集程度即单位体积内的分子数，对应的宏观物理量是气体的体积．【例】气体分子运动具有下列特点（ABC）A.气体分子与容器器壁的碰撞频繁B.气体分子向各个方向运动的可能性是相同的C.气体分子的运动速率具有“中间多，两头少”特点D.同种气体中所有的分子运动速率基本相等【例】容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体，当温度升高时（BCD）A.每个气体分子的速率都增大B.单位时间内气体分子撞击器壁的次数增多C.气体分子对器壁的撞击在单位面积上每秒钟内的个数增多D.气体分子在单位时间内，作用于单位面积器壁的总冲量增大10．晶体和非晶体：晶体在外观上有规则的几何形状，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性；非晶体在外观上没有规则的几何形状，没有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体．几乎所有的材料都能成为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体.判断晶体与非晶体的可靠依据：是否有确定的熔点.11．单晶体和多晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，例如雪花、食盐小颗粒等．这样的晶体就叫做单晶体．单晶体是科学技术上的重要原材料，例如，制造各种晶体管就要用纯度很高的单晶硅或单晶锗；如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体就叫做多晶体．由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是