一、物体是由大量分子组成的
1.微观量的估算
(1)微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。
(2)宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、质量m、摩尔质量M、密度ρ。
(3)关系
①分子的质量:;
②分子的体积:;
③物体所含的分子数:或。
(4)两种模型
①球体模型直径为;
②立方体模型边长为
2.关于分子两种模型理解的四个误区
误区1:误认为固体、液体分子一定是球状的
产生误区的原因是认为分子、原子就像宏观中的小球一样,都是球形的。实际上分子是有结构的,并且不同物质的分子结构是不同的,为研究问题方便,通常把分子看作球体。
误区2:误认为物质处于不同物态时均可用分子的球状模型
产生误区的原因是对物质处于不同物态时分子间的距离变化不了解。通常情况下认为固态和液态时分子是紧密排列的,此时可应用分子的球状模型进行分析。但处于气态时分子间的距离已经很大了,此时就不能用分子的球状模型进行分析了。
误区3:误认为一个物体的体积等于其内部所有分子的体积之和
产生误区的原因是认为所有物质的分子是紧密排列的,其实分子之间是有空隙的,对于固体和液体,分子间距离很小,可近似认为物体的体积等于所有分子体积之和;但对于气体,分子间距离很大,气体的体积远大于所有气体分子的体积之和。
误区4:误认为只能把分子看成球状模型
其原因是经常出现分子直径的说法,其实在研究物体中分子的排列时,除了球状模型之外,还经常有立方体模型等。建立模型的原则是使研究问题的方便。
二、扩散现象
1.对扩散现象的认识
(1)扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象。
(2)产生原因:由物质分子的无规则运动产生。
(3)发生环境:物质处于固态、液态和气态时,都能发生扩散现象。
(4)意义:证明了物质分子永不停息地做无规则运动。
(5)规律:温度越高,扩散现象越明显。
(6)应用:在高温条件下通过分子的扩散在纯净的半导体材料中掺入其他元素来生产半导体器件。
2.影响扩散现象明显程度的因素
(1)物态
①气态物质的扩散现象最快、最显著。
②固态物质的扩散现象最慢,短时间内非常不明显。
③液态物质的扩散现象的明显程度介于气态与固态之间。
(2)温度:在两种物质一定的前提下,扩散现象发生的明显程度与物质的温度有关,温度越高,扩散现象越显著。
(3)浓度差:两种物质的浓度差越大,扩散现象越显著
3.分子运动的两个特点
(1)永不停息:不分季节,也不分白天和黑夜,分子每时每刻都在运动。
(2)无规则:单个分子的运动无规则,但大量分子的运动又具有规律性,总体上分子由浓度大的地方向浓度小的地方运动。
三、布朗运动
1.对布朗运动的认识
(1)概念:悬浮在液体(或气体)中的微粒不停地做无规则运动。
(2)产生的原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击的不平衡造成的。
(3)布朗运动的特点:永不停息、无规则。
(4)影响因素:微粒越小,布朗运动越明显,温度越高,布朗运动越激烈。
(5)意义:布朗运动间接地反映了液体(气体)分子运动的无规则性。
2.影响因素
(1)微粒越小,布朗运动越明显:悬浮微粒越小,某时刻与它相撞的分子数越少,来自各方向的冲击力越不易平衡;另外微粒越小,其质量也就越小,相同冲击力下产生的加速度越大。因此,微粒越小,布朗运动越明显。
(2)温度越高,布朗运动越激烈:温度越高,液体分子的运动(平均)速率越大,对悬浮于其中的微粒的撞击作用也越大,产生的加速度也越大,因此温度越高,布朗运动越激烈。
3.实质
布朗运动不是分子的运动,而是固体微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体分子运动的无规则性;布朗运动与温度有关,表明液体分子运动的激烈程度与温度有关。
4.热运动
(1)定义:分子永不停息的无规则运动。
(2)宏观表现:扩散现象和布朗运动。
(3)特点
①永不停息;
②运动无规则;
③温度越高,分子的热运动越剧烈。
5.布朗运动与分子热运动
布朗运动 | 热运动 | |
活动主体 | 固体小颗粒 | 分子 |
区别 | 是固体小颗粒的运动,是比分子大得多的分子团的运动,较大的颗粒不做布朗运动,但它本身的以及周围的分子仍在做热运动 | 是指分子的运动,分子无论大小都做热运动,热运动不能通过光学显微镜直接观察到 |
共同点 | 都是永不停息的无规则运动,都随温度的升高而变得更加激烈,都是肉眼所不能看见的 | |
联系 | 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的,它是分子做无规则运动的反映 |
特别提醒:
(1)扩散现象直接反映了分子的无规则运动,并且可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。
(2)布朗运动不是分子的运动,是液体分子无规则运动的反映。
四、分子动理论
1.内容
物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动,分子之间存在着引力和斥力。
2.统计规律
(1)微观方面:各个分子的运动都是不规则的,带有偶然性。
(2)宏观方面:大量分子的运动有一定的规律,叫做统计规律。大量分子的集体行为受统计规律的支配。
五、分子间的作用力
1.分子间有空隙
(1)气体分子间的空隙:气体很容易被压缩,表明气体分子间有很大的空隙。
(2)液体分子间的空隙:水和酒精混合后总体积会减小,说明液体分子间有空隙。
(3)固体分子间的空隙:压在一起的金片和铅片的分子,能扩散到对方的内部说明固体分子间也存在着空隙。
2.分子间作用力
(1)分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着引力;分子间有空隙,但用力压缩物体,物体内会产生反抗压缩的弹力,这说明分子之间还存在着斥力。
(2)分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。
(3)分子间的作用力与分子间距离的关系如图所示,表现了分子力F随分子间距离r的变化情况,由图中F–r图线可知:F引和F斥都随分子间距离的变化而变化,当分子间的距离增大时,F引和F斥都减小,但F斥减小得快,结果使得:
①r=r0时,F引=F斥,分子力F=0,r0的数量级为10-10 m;当r>10–9 m时,分子力可以忽略。
②r<r0时,F引<F斥,分子力表现为斥力。
③r>r0时,F引>F斥,分子力表现为引力
3.分子力与物体三态不同的宏观特征
(1)宏观现象的特征是大量分子间分子合力的表现,分子与分子间的相互作用力较小,但大量分子力的宏观表现合力却很大。
(2)当物体被拉伸时,物体要反抗被拉伸,表现出分子引力,而当物体被压缩时,物体又要反抗被压缩而表现出分子斥力。
(3)物体状态不同,分子力的宏观特征也不同,如固体、液体很难压缩是分子间斥力的表现;气体分子间距比较大,除碰撞外,认为分子间引力和斥力均为零,气体难压缩是压强的表现。
六、热平衡与温度
1.温度
(1)宏观上
①温度的物理意义:表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系:各自处于热平衡状态的两个系统,相互接触时,它们相互之间发生了热量的传递,热量从高温系统传递给低温系统,经过一段时间后两系统温度相同,达到一个新的平衡状态。
(2)微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度,是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现,是含有统计意义的,对个别分子来说温度是没有意义的。
2.热平衡
(1)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。
(2)若物体与A处于热平衡,它同时也与B达到热平衡,则A的温度等于B的温度,这就是温度计用来测量温度的基本原理。
3.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律,为温度的测量提供了理论依据。因为互为热平衡的物体具有相同的温度,所以比较各物体温度时,不需要将各个物体直接接触,只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触,即可比较温度的高低。
4.温度计和温标
(1)温度计
名称 | 原理 |
水银温度计 | 根据水银的热膨胀的性质来测量温度 |
金属电阻温度计 | 根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度 |
气体温度计 | 根据气体压强随温度的变化来测量温度 |
热电偶温度计 | 根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度 |
(2)温标:定量描述温度的方法。
(3)摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,规定标准大气压下冰的熔点为0℃,水的沸点为100℃。在0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份,每份算做1℃。
(4)热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法,热力学温标也叫“绝对温标”。
(5)摄氏温度与热力学温度:
摄氏温度 | 摄氏温标表示的温度,用符号t表示,单位是摄氏度,符号为℃ |
热力学温度 | 热力学温标表示的温度,用符号T表示,单位是开尔文,符号为K |
换算关系 | T=t+273.15 K |
七、物体的内能
1.分子势能
分子势能是由分子间相对位置而决定的势能,它随着物体体积的变化而变化,与分子间距离的关系为:
(1)当r>r0时,分子力表现为引力,随着r的增大,分子引力做负功,分子势能增大;
(2)当r<r0时,分子力表现为斥力,随着r的减小,分子斥力做负功,分子势能增大;
(3)当r=r0时,分子势能最小,但不一定为零,可为负值,因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零;
(4)分子势能曲线如图所示
要记住分子间作用力和分子势能的特点和规律,理解高中物理课本中分子间作用力与分子距离的关系。图为分子势能跟分子间距离的关系图,抓住关键点:分子间距等于r0 时分子势能最小。
2.内能的决定因素
(1)微观决定因素:分子势能、分子的平均动能和分子个数。
(2)宏观决定因素:物体的体积、物体的温度、物体所含物质的多少(即物质的量)。
3.解有关“内能”的题目,应把握以下几点:
(1)温度是分子平均动能的标志,而不是分子平均速率的标志,它与单个分子的动能及物体的动能无任何关系;
(2)内能是一种与分子热运动及分子间相互作用相关的能量形式,与物体宏观有序的运动状态无关,它取决于物质的量、温度、体积及物态。
判断分子势能变化的两种方法
方法一:根据分子力做功判断:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加。
方法二:利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。如图所示
4.分析物体的内能问题应当明确以下几点
(1)内能是对物体的大量分子而言的,不存在某个分子内能的说法。
(2)决定内能大小的因素为温度、体积、分子数,还与物态有关系。
(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能。
(4)温度是分子平均动能的标志,相同温度的任何物体,分子的平均动能相同。
(2019·荆门市龙泉中学高考模拟)某运动员吸一口气,吸进400cm3的空气,据此估算他所吸进的空气分子的总数为__________个。已知1 mol气体处于标准状态时的体积是22.4 L。(结果保留一位有效数字)
【参考答案】1×1022
【详细解析】他吸入的空气分子总数约为:。
1.(2019·荆门市龙泉中学高考模拟)某运动员吸一口气,吸进400cm3的空气,据此估算他所吸进的空气分子的总数为__________个。已知1 mol气体处于标准状态时的体积是22.4 L。(结果保留一位有效数字)
【答案】1×1022
【解析】他吸入的空气分子总数约为:。
2.(2019·敦煌中学高考模拟)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mmol(单位为g/mol),阿伏加德罗常数为NA,已知1克拉=0.2 g,则
A.a克拉钻石所含有的分子数为
B.a克拉钻石所含有的分子数为
C.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)
D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)
【答案】C
【解析】AB.a克拉钻石的摩尔数为:n=0.2a/mmol,所含的分子数为:N=nNA=0.2aNA/mmol,故A错误,B错误;CD.钻石的摩尔体积为:V=m3/mol,每个钻石分子体积为:V0=,该钻石分子直径为d,则:V0=,由上述公式可求得:d=(单位为m)故C正确,D错误。故选C。
某同学观察布朗运动并提出这样的观点,正确的是
A.布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动
B.布朗运动指的是液体分子的无规则运动
C.温度为0℃时,液体分子的平均动能为零
D.花粉微粒越大,其无规则运动越剧烈
【参考答案】A
【详细解析】AB.布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动,布朗运动反映的是液体分子的无规则运动,故A正确,B错误。C.分子的运动是永不停息的,温度为0℃时,液体分子的平均动能不为零。故C错误;D.微粒越小,液体温度越高,布朗运动越剧烈,故D错误。
1.(2019·河北省曲阳县第一高级中学高二月考)以下说法正确的是
A.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
B.水结为冰时,水分子的热运动不会消失
C.气体扩散现象表明气体分子间存在斥力
D.花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了花粉分子在不停地做无规则运动
E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡的结果
【答案】ABE
【解析】A.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,故A正确。B.物体分子在永不停息在做无规则运动,故B正确;C.气体扩散只能说明气体分子做无规则运动,不能说明分子间的作用力,故C错误;D.花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了水分子在不停地做无规则运动,故D错误。E.液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡的结果,故E正确。
2.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.布朗运动的激烈程度与温度有关,这说明分子运动的激烈程度与温度有关
D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生
E.布朗运动就是热运动
【答案】ACD
【解析】A.温度越高,分子运动越剧烈,则扩散进行得越快,选项A正确;B.扩散现象是分子热运动引起的分子的迁移现象,没有产生新的物质,是物理现象,不是不同物质间的一种化学反应,选项B错误;C.布朗运动的激烈程度与温度有关,这说明分子运动的激烈程度与温度有关,选项C正确;D.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生,选项D正确;E.布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运,不是分子的热运动,选项E错误。
【名师点睛】扩散现象不是外界作用引起的,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反映。
(2019·江苏高二期中)关于温度,下列说法中错误的是
A.温度是表示物体冷热程度的物理量
B.温度是分子平均动能大小的量度
C.1 ℃就是1 K
D.摄氏温度改变1 ℃,相应热力学温度也改变1 K,两者是等效的
【参考答案】C
【详细解析】A.温度是表示物体冷热程度的物理量,由分子平均动能的决定,故A正确;B.温度是分子平均动能大小的量度,温度越高,分子的平均动能越大。故B正确;C.两种温标的0点不同,由T=t+273.15K知,1℃就是274.15K,故C错误;D.由T=t+273.15K知,△T=△t,即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化。故D正确;本题选错误的,故选C。
【名师点睛】本题考查温标,要注意摄氏温标和热力学温标是两种不同的温标,要掌握两种温标的表示方法及相互关系。
1.在国际单位制中,温度的量度使用热力学温标,它是以–273为零点的温标,那么用热力学温标表示一个标准大气压下冰水混合物的温度应该是
A.0 B.0K C.273 D.273K
【答案】D
【解析】摄氏温度t与热力学温度T的换算关系是t=T–273,即,得,故D正确。
2.(2019·上海市金山中学高一期末)组成物体的分子在做永不停息的热运动,温度升高时,分子热运动的平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为–173℃,用热力学温度表示为______K。
【答案】增大 100
【解析】组成物体的分子在做永不停息的热运动,温度升高时,分子热运动的平均动能增大;1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为–173℃,用热力学温度表示为273+(–173)=100K。
(2019·北京高考模拟)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随两分子间距离变化的关系,e为两曲线的交点。则
A.ab为斥力曲线,cd为引力曲线,e点横坐标的数量级为10–15m
B.ab为引力曲线,cd为斥力曲线,e点横坐标的数量级为10–10m
C.若两个分子间距离大于e点的横坐标,则分子间作用力的合力表现为斥力
D.若两个分子间距离越来越大,则分子势能一定越来越大
【参考答案】B
【详细解析】在f–x图象中,随着距离的增大斥力比引力变化的快,所以ab为引力曲线,cd为斥力曲线,当分子间的距离等于分子直径数量级时,引力等于斥力。所以e点的横坐标可能为m,A错误,B正确;若两个分子间距离大于e点的横坐标,则分子间作用力的合力表现为引力,C错误;当分子力表现为斥力时,两个分子间距离越来越大,分子势能就越来越小,D错误。
【名师点睛】分子间存在着相互作用力:(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力;(2)分子力是分子间引力和斥力的合力;(3)r0为分子间引力和斥力大小相等时的距离,其数量级为10–10 m;(4)如图所示,分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但总是斥力变化得较快。
①r=r0时,F引=F斥,分子力F=0;
②r<r0时,F引和F斥都随距离的减小而增大,但F斥比F引增大得更快,分子力F表现为斥力;
③r>r0时,F引和F斥都随距离的增大而减小,但F斥比F引减小得更快,分子力F表现为引力;
④r>10r0(10–9 m)时,F引、F斥迅速减弱,几乎为零,分子力F≈0。
1.(2019·全国长郡中学高考模拟)如图所示是两个分子间的引力和斥力的合力F与两分子间的距离r的关系曲线,曲线与横轴的交点的横坐标为r0.若取两分子相距无穷远时分子势能为零,现有两个静止的相距较远的分子,假设只在分子力作用下相互接近,在此过程中,下列说法正确的是
A.整个运动过程中分子势能和动能之和不变
B.在时,分子动能最大
C.在时,分子的加速度一直在增大
D.在的过程中,F做正功,势能减小,分子动能增加
E.在的过程中,F做负功,势能减小,分子动能也减小
【答案】ABD
【解析】根据能量守恒定律,整个运动过程中分子势能和动能之和不变。故A正确;在r=r0时,分子力为零,分子势能最小,分子动能最大。故B正确;在r>r0时,分子的加速度一直在增大后减小。故C错误;在r>r0的过程中,分子力表现为引力,根据动能定理和能量守恒定律:F做正功,分子动能增加,势能减小。故D正确;在r<r0的过程中,分子力表现为斥力,根据动能定理和能量守恒定律:F做负功,分子动能减小,势能减增大。故E错误。
2.(2019·山东高考模拟)如图所示为分子间的引力和斥力随分子间距离变化的图象,当r=r0时,引力和斥力大小相等,一下说法正确的是______。
A.r>r0时,随着分子间距离的增大,引力和斥力的合力逐渐减小
B.r=r0时,引力和斥力的合力最小
C.r=r0时,分子势能最小
D.r>r0时,随着分子间距离的增大,分子势能一直增大
E.气体相邻分子间的距离约等于r0
【答案】BCD
【解析】AB、分子间的引力和斥力同时存在,当分子间的距离时,引力等于斥力,分子力为零,当时,分子间的引力和斥力随分子间距离的增大而减小,斥力减小的更快,分子力表现为引力,引力和斥力的合力先增大后减小,故选项A错误,B正确;CD、当分子间时,分子力表现为引力,随距离增大,引力做负功,分子势能增大,当分子间时,分子力表现为斥力,随距离增大,斥力做正功,分子势能减小,当时分子势能最小,故选项C、D正确;E、气体分子间的距离约等于,故选项E错误。
1.(2019·江苏溧水第三高级中学高三期中)下列说法中正确的是
A.布朗运动是指在显微镜下观察到的液体分子的无规则运动
B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C.不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
D.氢气和氮气的温度相同时,它们分子的平均速率相同
2.(2019·重庆市黔江新华中学校高三月考)下列说法正确的是_________。
A.物体温度升高,其内能一定增大
B.在分子相互远离的过程中,分子引力和斥力都减小
C.浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现
D.气体发生的热现象,热只能从高温气体传给低温气体而不能从低温气体传给高温气体
E.一定质量的水,温度从30℃升高到50℃,水分子的平均动能变大
3.(2019·铜梁一中高三期中)下列说法正确的是_________。
A.温度是分子平均动能的标志
B.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,就是碳分子运动的无规则性
C.液晶既像液体一样具有流动性,又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性
D.同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的
E.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大
4.(2019·武威市第六中学高三月考)以下说法正确的是_________。
A.达到热平衡的系统内部各处都具有相同的温度
B.分子间距增大,分子势能就一定增大
C.浸润与不浸润均是分子力作用的表现
D.液体的表面层分子分布比液体内部密集,分子间的作用力体现为相互吸引
E.物体的温度越高,分子热运动越激烈,分子的平均动能就越大
5.(2019·平罗中学高三期中)下列说法正确的是________。
A.“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
B.一定质量的理想气体在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比
C.理想气体分子的平均动能越大,气体的压强就越大
D.一定量的理想气体从外界吸收热量,其内能一定增加
E.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的
6.(2019·江苏高考模拟)如图所示,在“用油膜法估测分子大小”的实验中,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸上正方形小方格的边长为5 mm,该油酸膜的面积是__________m2;若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是1×10–6 mL,则油酸分子的直径是__________m.(上述结果均保留1位有效数字)
7.(2019·北京潞河中学高考模拟)利用“油膜法估测油酸分子的大小”实验,体现了构建分子模型的物理思想,也体现了通过对宏观量的测量,来实现对微观量间接测量的方法。该实验简要步骤如下:
A.用注射器吸入一定体积事先配置好的油酸酒精溶液,再均匀地滴出,记下滴出的滴数,算出一滴油酸酒精溶液的体积V0
B.用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油滴散开、油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上
C.用浅盘装入约2 cm深的水,然后把滑石粉均匀地撒在水面上
D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,用数学方法估算出油膜的面积S
E.根据油酸酒精溶液的浓度和一滴油酸酒精溶液的体积V0,算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
F.利用测定数据求出薄膜厚度d,即为油酸分子的大小
(1)上述实验步骤中B、C、D的顺序不合理,请重新对这三个步骤排序:_____________;
(2)利用实验步骤中测出的数据,可得油酸分子直径d=_______。
8.(2019·山西高二期末)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,
(1)某同学操作步骤如下:
①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误:(有两处)______________________________________。
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3cm3,其形成的油膜面积为40cm2,则估测出油酸分子的直径为___________m。(保留1位有效数字)
9.(2019·北京高二期末)某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列实验步骤的正确顺序是__________。(填写实验步骤前的序号)
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。
③将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
(2)实验时将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。每滴入75滴,量筒内的溶液增加1mL。如图所示为一滴溶液滴入浅水盘中形成的油酸膜边缘轮廓。已知图中正方形小方格的边长为1cm,则油酸膜的面积约为________cm²。根据以上数据,可估算出油酸分子的直径约为________m(结果保留一位有效数字)。
10.(2019·北京卷)下列说法正确的是
A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D.气体膨胀对外做功且温度降低,分子的平均动能可能不变
11.(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
12.(2018·江苏卷)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则
A.空气的相对湿度减小 B.空气中水蒸汽的压强增大
C.空气中水的饱和气压减小 D.空气中水的饱和气压增大
13.(2018·新课标全国Ⅱ卷)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
14.(2019·江苏卷)由于水的表面张力,荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中,水分子之间的相互作用总体上表现为__________(选填“引力”或“斥力”)。分子势能Ep和分子间距离r的关系图象如图所示,能总体上反映小水滴表面层中水分子Ep的是图中___________(选填“A”“B”或“C”)的位置。
1.AB【解析】A.布朗运动是指在显微镜下观察到的悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,故A错误;B.由于液体表面张力的作用使叶面上的小露珠的表面积有最小的趋势,所以呈球形,故B正确;C.多晶体不具有规则几何形状,故C错误;D.氢气和氮气的温度相同时,它们分子的平均动能相同,由于它们的分子质量不同,所以它们分子的平均速率不相同,故D错误。
2.BCE【解析】A.物体的内能包含动能与势能;与物体的温度、体积以及物质的量等都有关系,则当物体温度升高时,物体的分子平均动能增强,但势能变化不一定,其内能不一定增大,选项A错误;B.在分子相互远离的过程中,分子距离变大,则分子引力和斥力都减小,选项B正确;C.浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现,选项C正确;D.气体发生的热现象,热量能从高温气体传给低温气体,也能从低温气体传给高温气体,但要引起其他的变化,选项D错误;E.温度是分子平均动能的标志,则一定质量的水,温度从30℃升高到50℃,水分子的平均动能变大,选项E正确。
3.ACD【解析】A.温度是分子平均动能的标志。故A符合题意。B.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,是由于受到液体分子撞击力不平衡产生的,这反映了液体分子运动的无规则性。故B不符合题意。C.液晶是一种特殊的物态,它既像液体一样具有流动性,又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性。故C符合题意。D.同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的,故D符合题意。E.当分子间距离为r0时,分子间作用力最小,所以当分子从大于r0处增大时,分子力先增大后减小。故D不符合题意。
4.ACE【解析】A.达到热平衡的系统内部各处都具有相同的温度,选项A正确;B.当r<r0时,分子间距增大,分子力做正功,则分子势能减小,选项B错误;C.浸润与不浸润均是分子力作用的表现,选项C正确;D.液体的表面层分子分布比液体内部稀疏,分子间的作用力体现为相互吸引,选项D错误;E.物体的温度越高,分子热运动越激烈,分子的平均动能就越大,选项E正确。
5.ABE【解析】A.“用油膜法估测分子的大小”的实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积,即。故A正确。B.一定质量的理想气体,在体积不变的情况下,由,可得,可知压强与热力学温度T成正比,故B正确。C.气体分子的平均动能越大,即温度高,压强不一定大,还与气体的体积有关。故C错误。D.一定量的理想气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,还与吸放热情况有关。故D错误。E.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的,故E正确。
6.
【解析】在围成的方格中,不足半个舍去,多于半个的算一个,共有80个方格,故油酸膜的面积为S=80×(5×10﹣3)2 m2=2×10﹣3m2,油酸分子直径为dm=5×10﹣10m。
7.(1)CBD (2)V/S
【解析】(1)实验中要先用浅盘装入约2cm深的水,然后把滑石粉均匀地撒在水面上,然后再用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油滴散开、油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上;最后将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,用数学方法估算出油膜的面积S,故正确顺序应为CBD;
(2)酒精油酸溶液中油酸的体积为V,而酒精油酸溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S,所以油酸分子直径为。
8.(1)步骤②中应滴入N滴溶液,测出其体积,若在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积,误差较大 步骤④中为了测量油膜的面积,应撒入痱子粉,再滴入油酸溶液 (2)
【解析】(1)步骤②、④中有错误。步骤②中应滴入N滴溶液,测出其体积,若在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积,误差较大;步骤④中为了测量油膜的面积,应撒入痱子粉,再滴入油酸溶液.
(2)一滴溶液中纯油酸的体积:;
油酸分子的直径为:
9.(1)④①②⑤③ (2)110
【解析】(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配制酒精油酸溶液→测定一滴酒精油酸溶液的体积(题中的④)→准备浅水盘(①)→形成油膜(②)→描绘油膜边缘(⑤)→测量油膜面积,计算分子直径(③),即正确的顺序是④①②⑤③;
(2)面积超过正方形一半的正方形的个数为110个,则油酸膜的面积约为;每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积:,把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,因此其直径为
10.A【解析】根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化,内能是分子平均动能和分子势总和,由气体压强宏观表现确定压强。A.温度是分子平均动能的标志,所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度,故A正确;B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和,故B错误;C.由压强公式可知,气体压强除与分子平均动能(温度)有关,还与体积有关,故C错误;D.温度是分子平均动能的标志,所以温度降低,分子平均动能一定变小,故D错误。
11.C【解析】扩散的快慢与温度有关,温度越高,扩散越快,故A错误;布朗运动为悬浮在液体中固体小颗粒的运动,不是液体分子的热运动,固体小颗粒运动的无规则性,是液体分子运动的无规则性的间接反映,故B错误;分子间斥力与引力是同时存在,而分子力是斥力与引力的合力,分子间的引力和斥力都是随分子间距增大而减小;当分子间距小于平衡位置时,表现为斥力,即引力小于斥力,而分子间距大于平衡位置时,分子表现为引力,即斥力小于引力,但总是同时存在的,故C正确,D错误。
12.A【解析】温度计示数减小说明蒸发加快,空气中水蒸汽的压强减小,选项B错误;因空气的饱和气压只与温度有关,空气温度不变,所以饱和气压不变,选项C、D错误;根据相对湿度的定义,空气的相对湿度减小,选项A正确。
13.BDE【解析】气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和,故AC错,BE对;根据热力学第一定律知道,改变内能的方式有做功和热传递,所以体积发生变化时,内能可能不变,故D正确。
14.引力 C
【解析】由于在小水滴表面层中,水分子间的距离大于,所以水分子之间的相互作用总体上表现为引力,由于当分子间距离为时,分子间作用力为0,分子势能最小即图中的B点,由于表面层中分子间距大于,所以能总体反映小水滴表面层中水分子势能的是C位置。
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