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第十三章热学（选修3-3）返回导航考点内容要求2014～2017年全国课标卷考点考次统计分子动理论的基本观点和实验依据Ⅰ2015年Ⅱ卷33题阿伏加德罗常数Ⅰ气体分子运动速率的统计分布Ⅰ2017年Ⅰ卷33题返回导航温度是分子平均动能的标志、内能Ⅰ2017年206年Ⅱ卷33题2016年Ⅲ卷33题固体的微观结构、晶体和非晶体Ⅰ2015年Ⅰ卷33题液晶的微观结构Ⅰ液体的表面张力现象Ⅰ气体实验定律Ⅱ理想气体Ⅰ2018年、2017年2016年、2015年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷33题返回导航饱和蒸气、未饱和蒸气、饱和蒸气压Ⅰ相对湿度Ⅰ热力学第一定律Ⅰ2017年Ⅱ卷Ⅲ卷33题2016年Ⅰ卷Ⅱ卷33题能量守恒定律Ⅰ热力学第二定律Ⅰ2016年Ⅰ卷33题实验：用油膜法估测分子的大小返回导航命题特点1.在全国卷的命题中，对该部分内容的考查，在选考部分单独设置，考查的知识内容比较全面．重点考查分子动理论、气体实验定律及热力学第一定律．题型一般以选择、计算为主．2．预计在2018年高考中，对本部分内容的考查仍将以分子动理论、气体实验定律及热力学第一定律为重点，固体与液体的性质及物态变化的知识也可能会考查到.返回导航一、分子动理论的基本内容1．物体是由大量分子组成的(1)分子很小①直径数量级为_______．②质量数量级为_______________．(2)分子数目特别大，阿伏加德罗常数NA＝__________mol－1.10－10m10－27～10－26kg6.02×1023返回导航2．分子的热运动(1)布朗运动①永不停息、________运动．②微粒______，运动越明显．③温度______，运动越剧烈．④直接观察到的是________的无规则运动，其反映了________的无规则运动．(2)热运动：物质内部的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟______有关，常称作热运动．无规则越小越高固体微粒液体分子温度返回导航3．分子间的相互作用力(1)引力和斥力______存在，都随距离的增大而______，斥力变化更快．(2)分子力的特点①r＝r0时(r0的数量级为_________)，F引＝F斥，分子力F＝0；②rr0时，F引F斥，分子力F表现为______；③rr0时，F引F斥，分子力F表现为______；④r10r0时，F引、F斥迅速减为零，分子力F＝0.同时减小10－10m斥力引力返回导航(3)分子力随分子间距离的变化图像二、温度和物体的内能1．两种温标：摄氏温标和____________．关系：T＝t＋_________K.热力学温标273.15返回导航2．分子的动能(1)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志．(2)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和．3．分子势能的决定因素微观上——决定于分子间距离；宏观上——决定于物体的体积．4．物体的内能(1)内能：物体中_____分子的热运动动能与分子势能的总和；(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的_____和_____决定.所有温度体积返回导航考点一微观量的计算1．求解分子直径或分子间距时的两种模型(1)把固体、液体分子看做球形，分子的直径d＝36V0π.(V0为每个分子的体积)(2)把每个气体分子占有的空间看做小立方体，分子间距d＝3V0.(V0为每个分子占有的空间)返回导航2．宏观量与微观量的相互关系(1)一个分子的质量：m0＝MNA＝ρVmNA.(2)一个分子的体积：V0＝VmNA＝MρNA.(注：对气体，V0为一个分子所占的空间体积)(3)物体所含的分子数：n＝VVm·NA＝mρVm·NA或n＝mM·NA＝ρVM·NA.(4)单位质量中所含的分子数：n′＝NAM.返回导航【例1】钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA.已知1克拉＝0.2克，则()A．a克拉钻石所含有的分子数为0.2×10－3aNAMB．a克拉钻石所含有的分子数为aNAMC．每个钻石分子直径的表达式为36M×10－3NAρπ(单位为m)D．每个钻石分子直径的表达式为6MNAρπ(单位为m)返回导航【审题指导】题干关键隐含信息1.ρ(单位为kg/m3)M(单位为g/mol)Vm＝Mρ×10－3(单位为m3/mol)2.直径的表达式(1)钻石为固体，其分子看成球形模型(2)V0＝VmNA返回导航C解析：a克拉钻石物质的量为n＝0.2aM，所含分子数为n′＝nNA＝0.2aNAM，钻石的摩尔体积为Vm＝M×10－3ρ(单位为m3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝VmNA＝M×10－3NAρ，设钻石分子直径为d，则V0＝43π(d2)3，联立解得d＝36M×10－3NAρπ(单位为m)．故C正确．返回导航【变式1】(2017江苏单科)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66kg/mol，其分子可视为半径为3×10－9m的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1.请估算该蛋白的密度．(计算结果保留一位有效数字)解析：摩尔体积V＝43πr3NA[或V＝(2r)3NA]由密度ρ＝MV，解得ρ＝3M4πr3NA或ρ＝M8r3NA代入数据得ρ≈1×103kg/m3(或ρ＝5×102kg/m3，5×102～1×103kg/m3都算对)．答案：1×103kg/m3(或5×102kg/m3，5×102～1×103kg/m3都算对)返回导航【变式2】(分子数的估算)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.由此可以估算得，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：设大气层中气体的质量为m，由mg＝p0S，S＝4πR2，分子数N＝mNAM＝4πR2p0NAMg，空气分子平均间距设为a，大气层中气体总体积为V，a＝3VN，而V＝4πR2h，所以a＝3Mghp0NA.答案：4πR2p0NAMg3Mghp0NA返回导航考点二布朗运动与分子热运动1．布朗运动(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒；(2)运动特点：无规则、永不停息；(3)相关因素：颗粒大小、温度；(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息的无规则的热运动．2．扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象．产生原因：分子永不停息地做无规则运动．返回导航现象扩散现象布朗运动热运动活动主体分子微小固体颗粒分子区别分子的运动，发生在固体、液体、气体任何两种物质之间比分子大得多的微粒的运动，只能在液体、气体中发生分子的运动，不能通过光学显微镜直接观察到共同点①都是无规则运动；②都随温度的升高而更加激烈联系扩散现象、布朗运动都反映分子做无规则的热运动3．扩散现象、布朗运动与热运动的比较返回导航【例2】(多选)(2018·山西四校联考)下列叙述正确的是()A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动B．布朗运动就是液体分子的运动C．分子间距离增大，分子间的引力和斥力一定减小D．物体的温度较高，分子运动越激烈，每个分子的动能都一定越大E．两个铅块压紧后能连在一起，说明分子间有引力返回导航ACE解析：扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动，选项A正确；布朗运动是液体分子无规则运动的反映，不是液体分子的运动，选项B错误；分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力，分子间距增大时，引力和斥力均减小，选项C正确；物体的温度越高，分子运动越激烈，分子平均动能增大，并非每个分子的动能都一定越大，选项D错误；两个铅块压紧后，由于分子间存在引力，所以能连在一起，选项E正确．返回导航【例3】(2017·北京理综·13)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C解析：分子热运动的快慢只与温度有关，与物体速度无关，温度越高，分子热运动越剧烈，A错误，C正确；水凝结成冰后，水分子的热运动仍存在，故B错误；热运动是大量分子运动的统计规律，即温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子的平均速率增大，并不代表每一个分子的速率都增大，故D错误．返回导航【变式3】(多选)(2015·全国卷Ⅱ·33(1))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返回导航ACD解析：根据分子动理论，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，不是化学反应，故B错误，C正确；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故D正确；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，是液体分子无规则运动产生的，故E错误．返回导航【变式4】(多选)(2017·全国卷Ⅰ·33(1))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()返回导航A．图中两条曲线下的面积相等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返回导航ABC解析：根据图线的物理意义可知，曲线下的面积表示总分子数，所以图中两条曲线下的面积相等，选项A正确；温度是分子平均动能的标志，且温度越高，速率大的分子所占比例较大，所以图中实线对应于氧气分子平均动能较大的情形，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B、C正确；根据曲线不能求出任意区间的氧气分子数目，选项D错误；由图线可知100℃时的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比0℃时的百分比小，选项E错误．返回导航【变式5】(2018北京卷)关于分子动理论，下列说法正确的是()A．气体扩散的快慢与温度无关B．布朗运动是液体分子的无规则运动C．分子间同时存在着引力和斥力D．分子间的引力总是随分子间距增大而增大答案：C返回导航考点三分子力和分子势能的理解分子力与分子势能的比较名称项目分子力分子势能图像返回导航rr0F引和F斥都随距离的增大(减小)而减小(增大)，F引F斥，F表现为斥力r增大(减小)，斥力做正(负)功，分子势能减小(增加)rr0F引和F斥都随距离的增大(减小)而减小(增大)，F引F斥，F表现为引力r增大(减小)，引力做负(正)功，分子势能增加(减小)返回导航r＝r0F引＝F斥，F＝0分子势能最小，但不为零r10r0(10－9m)F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间相互作用力为零分子势能为零返回导航【例4】(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上距原点r3的位置．虚线分别表示分子间斥力F斥和引力F引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力F合的变化情况．若把乙分子由静止释放，则乙分子()A．运动到r2位置时，速度最大B．从r3到r1做加速运动C．从r3到r1分子势能先减小后增加D．从r3到r1分子势能减小E．在r1处分子的势能最小返回导航〖思路探究〗(1)乙分子靠近甲分子的过程中，在哪段距离上分子力表现为引力？在这段过程中，加速度方向与速度方向有什么关系？答案：r3→r1；加速度方向与速度方向保持一致．(2)分子势能一定随分子间距离的减小而减小吗？答案：不是．关键决定于分子力做功情况．返回导航BDE解析：从r3到r1的整个过程中，分子力始终表现为引力，乙分子一直做加速运动，因为分子力做正功，所以分子动能增大，分子势能逐渐减少，r1处动能最大，速度最大，势能最小，选项A，C错误，B，D，E正确．返回导航【