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第七章分子动理论阶段核心素养提升1核心素养脉络构建2核心素养整合提升3实战演练触及高考核心素养脉络构建核心素养整合提升一、阿伏加德罗常数及相关估算问题阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。在此所指微观物理量为：分子体积V0、分子直径d、分子质量m。宏观物理量为：物质的体积V、摩尔体积Vmol、物质的质量M、摩尔质量Mmol、物质的密度ρ。1．分子的质量m＝MmolNA＝ρVmolNA2．单个分子占据的体积V0＝VmolNA＝MmolρNA(1)对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨的。设分子体积为V0，则分子的直径d＝36V0π(球体模型)或d＝3V0(立方体模型)。(2)对于气体，分子间距离比较大，可用d＝3V0估算出两气体分子之间的平均间距，d远比气体分子本身直径大。3．物质所含的分子数n＝MMmolNA＝VVmolNA＝ρVMmolNA＝MρVmolNA注意：估算时：(1)突出主要因素，忽略次要因素，建立物理模型。(2)挖掘隐含条件。估算问题文字简洁，显性条件少，必须认真审题。(2018·江苏省苏州新区一中高二下学期期末)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＝56L，气囊中氮气的密度为ρ＝2.5kg/m3，氮气的摩尔质量M＝0.028kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1。试估算：(1)气囊中氮气分子的总个数；(2)气囊中氮气分子间平均距离d。(结果保留一位有效数字)典例1答案：(1)3×1024个(2)3×10－9m解析：(1)设N2的物质的量为n,则n＝ρVM氮气的分子总数N＝nNA＝ρVMNA代入数据得N＝3×1024个(2)每个分子所占的空间为V0＝VN设分子间平均距离为d，则有V0＝d3，即d＝3V0＝3VN代入数据得d≈3×10－9m二、分子力曲线和分子势能曲线的比较和应用分子力随分子间距离的变化图象与分子势能随分子间距离的变化图象非常相似，但却有着本质的区别。现比较如下：分子力曲线分子势能曲线图象坐标轴纵坐标表示分子力，横坐标表示分子间距离纵坐标表示分子势能，横坐标表示分子间距离图象的意义横轴上方的曲线表示斥力，为正值；下方的曲线表示引力，为负值。分子力为引力与斥力的合力横轴上方的曲线表示分子势能，为正值；下方的曲线表示分子势能，为负值，且正值一定大于负值分子距离r＝r0时分子力为零分子势能最小，但不为零(2017·河北省保定市高二下学期期中)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能EP随分子间距离r变化关系的图线是______。(填选图下方的字母)典例2B解析：当rr0时，分子力表现为斥力，随分子间距离r增大，分子势能Ep减小。当rr0时，分子力表现为引力，随分子间距离r增大，分子势能Ep增大。当r＝r0时，分子力为零，此时分子势能最小。故选项B正确。三、分子热运动、物体的内能1．分子热运动分子热运动是永不停息无规则的，温度越高越剧烈，大量分子的运动符合统计规律，例如温度升高，分子的平均动能增加，单个分子的运动没有规律也没有实际意义。2．分子的动能、分子的势能与物体内能的比较定义微观宏观量值分子的动能物质的分子不停地运动着，运动着的分子所具有的能分子永不停息地做无规则运动与温度有关永远不等于零分子的势能物体的分子由它们的相对位置所决定的能分子间存在相互作用的引力和斥力所决定的能与物体的体积有关可能等于零物体的内能物体内所有分子动能与势能的总和分子永远运动和分子间存在作用力与分子数、温度、体积有关永远不等于零(多选)(2019·湖北省宜昌市葛洲坝中学高二下学期期中)关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是()A．某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大但引力增大的更快，所以分子力表现为引力D．10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能E．两个铝块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力典例3BDE解析：某种物体的温度是0℃，不是物体中分子的平均动能为零，故A错误；温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的量及体积有关，所以内能不一定增大，故B正确；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快，故表现为引力，故C错误；同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100℃的水的内能小于100℃相同质量的水蒸气的内能，故D正确；两个铅块相互紧压后，它们会黏在一起，是分子力作用的结果，说明了分子间有引力，故E正确；故选BDE。实战演练触及高考从近几年高考来看，本章命题的热点多集中在分子动理论，估算分子的大小和数目、内能等。对能力的要求也只限于“理解能力”。题型多以选择题、填空题形式出现。(2017·江苏卷，12)(1)图中甲和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，______(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，______(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。例题甲一、高考真题探析乙(2)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：(1)影响布朗运动快慢的因素有两个，即悬浮颗粒的大小和液体温度，颗粒越小布朗运动越明显，液体温度越高布朗运动越明显，从题图可以看出，乙中炭粒的布朗运动明显，因此温度相同时，甲中炭粒的颗粒大；颗粒相同时，乙中水的温度高，水分子的热运动较剧烈。(2)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)一、选择题(单选题)1．(2017·北京卷，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二、临场真题练兵解析：水流的速度是机械运动的速度，不同于水分子无规则热运动的速度，A项错误；分子永不停息地做无规则运动，B项错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的热运动越剧烈，故C项正确；水的温度升高，水分子的平均动能增大，即水分子的平均运动速率增大，但不是每一个水分子的运动速率都增大，D项错误。2．(2018·北京卷，14)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解析：A错：在其他条件不变的情况下，温度越高，气体扩散得越快。B错：布朗运动是颗粒的运动，从侧面反映了液体分子的无规则运动。C对：分子间同时存在着引力和斥力。D错：分子间的引力总是随着分子间距的增大而减小。C二、非选择题3．(2018·全国卷Ⅱ，33)对于实际的气体，下列说法正确的是______。A．气体的内能包括气体分子的重力势能B．气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能C．气体的内能包括气体整体运动的动能D．气体的体积变化时，其内能可能不变E．气体的内能包括气体分子热运动的动能BDE解析：A错：气体的内能不考虑气体自身重力的影响，故气体的内能不包括气体分子的重力势能。B、E对：实际气体的内能包括气体的分子动能和分子势能两部分。C错：气体整体运动的动能属于机械能，不是气体的内能。D对：气体体积变化时，分子势能发生变化，气体温度也可能发生变化，即分子势能和分子动能的和可能不变。4．(2019·全国卷Ⅲ，33)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________________________________________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是______________________。使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析：由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d＝VS，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。