第1章 1.分子动理论的基本内容-【金版教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册创新导学案课件PPT（人教版2019）

第一章　分子动理论 1.分子动理论的基本内容 1．知道物体是由大量分子组成的，知道阿伏加德罗常数的物理意义、数值和单位，会用这个常数进行有关的计算和估算。2.了解扩散现象、布朗运动及其产生的原因，知道什么是分子热运动，理解分子热运动与温度的关系。3.通过实验知道分子间存在着空隙和相互作用力，知道分子间作用力与分子间距离的关系。4.知道分子动理论的基本内容，知道大量分子的运动表现出规律性。 2 目录 1 2 3 课前自主学习 课后课时作业 课堂探究评价 课前自主学习 一　物体是由大量分子组成的 1．物体是由大量分子组成的。在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的微粒统称为______。 2．阿伏加德罗常数 (1)定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用__________________表示。 (2)数值：NA＝ __________________ 。 分子 阿伏加德罗常数 6.02×1023 mol－1 课前自主学习 5 二　分子热运动 1．扩散 (1)定义：不同种物质能够_______________的现象。 (2)产生原因：是由物质分子的______________产生的。 (3)意义：是物质分子______________________运动的证据之一。 (4)应用：在生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的_______，在纯净半导体材料中掺入其他元素。 彼此进入对方 无规则运动 永不停息地做无规则 扩散 课前自主学习 6 2．布朗运动 (1)定义：悬浮在液体(或气体)中的微粒的________运动。 (2)产生原因：液体(或气体)分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒。在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强；在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了微粒无规则的运动。 (3)特点：微粒越小，布朗运动越________。 (4)意义：间接地反映液体(或气体)分子运动的___________。 无规则 明显 无规则性 课前自主学习 7 3．热运动：在扩散现象中，温度越高，扩散得越_____。观察布朗运动，温度越高，悬浮微粒的运动就越________。可见，分子的无规则运动与温度有关系，温度越高，这种运动越________。因此，我们把分子这种永不停息的无规则运动叫作热运动。 ________是分子热运动剧烈程度的标志。 明显 剧烈 温度 快 课前自主学习 8 三　分子间的作用力 1．分子间有空隙 (1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的______。 (2)水和酒精混合后的总体积______了，表明液体分子间存在着空隙。 (3)压在一起的金块和铅块，各自的分子能______到对方的内部，表明固体分子之间也存在着空隙。 空隙 变小 扩散 课前自主学习 9 2．分子间的作用力 分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起， 这说明分子之间存在着相互作用力。 (1)当r<r0时，分子间的作用力F表现为______。 (2)当r＝r0时，分子间的作用力F为______，这个位置称为______位置。 (3)当r>r0时，分子间的作用力F表现为______。 斥力 0 平衡 引力 课前自主学习 10 四　分子动理论 1．分子动理论的基本内容：物体是由大量______组成的，分子在做永不停息的____________，分子之间存在着_______________。 2．分子动理论：在热学研究中常常以以上基本内容为出发点，把物质的热学性质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_____性；但是对于大量分子的整体而言，它们的运动却表现出_____性。 分子 无规则运动 相互作用力 偶然 规律 课前自主学习 11 1．判一判 (1)知道氧气的摩尔质量和阿伏加德罗常数，可以算出一个氧气分子的质量。(　　) (2)扩散与布朗运动的剧烈程度都与温度有关。(　　) (3)悬浮微粒越大，越容易观察到布朗运动。(　　) (4)风沙弥漫，尘土飞扬，可以用分子热运动来解释。(　　) (5)固体分子间没有空隙。(　　) (6)当分子间的距离达到无穷远时，分子间作用力为零。(　　) 提示：(1)√　(2)√ 　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 课前自主学习 12 2．想一想 扩散、布朗运动和热运动有什么不同？ 提示：扩散是不同种物质能够彼此进入对方的现象，是由分子的无规则运动产生的；布朗运动是悬浮在液体(或气体)中微粒的无规则运动，是微粒受到液体(或气体)分子的无规则撞击作用的不平衡性造成的；热运动是分子永不停息的无规则运动。扩散和布朗运动是分子热运动的结果。 课前自主学习 13 课堂探究评价 探究1　物体是由大量分子组成的 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 15 活动1：如图甲所示，把地球的大小与一个苹果的大小相比，那就相当于将直径为1 cm的球与分子相比，这说明了分子的什么特点？1 mol水中含有水分子的数量达6.02×1023个，这又说明了什么？ 活动2：如图乙所示是用放大几亿倍的扫描隧道显微镜拍摄的苯分子的照片，由此可测算出苯分子的体积V分子，如何估算出V＝100 mL液体苯的分子数N? 提示：分子是极其微小的。组成物体的分子是大量的。 提示：用液体苯的体积V除以苯分子的体积V分子，即可得到苯的分子数N。 课堂探究评价 16 活动3：化学课中我们学过，1 mol的任何物质都含有NA＝6.02×1023个分子。苯的摩尔质量Mmol＝78 g/mol，如何表示出苯分子的质量？ 活动4：已知苯在20 ℃时的密度为ρ＝0.88 g/cm3，请尝试结合活动3给出的物理量表示出20 ℃时，V＝100 mL的苯的分子数。 课堂探究评价 17 1．热学中的分子不同于化学上讲的分子，而是组成物质的分子、原子、离子等微粒的统称，这些微粒在热运动时遵从相同的规律。 2．分子的两种模型 (1)球体模型：对于固体和液体，通常把分子视为紧密排列的球形分子，如图甲所示。 (2)立方体模型：对于气体，分子之间不是紧密排列的，一般气体分子所占据的空间体积约为气体分子体积的上千倍。所以一般情况下我们把气体分子所占据的空间视为立方体，如图乙所示。 课堂探究评价 18 课堂探究评价 19 课堂探究评价 20 例1　空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。试求：(结果均保留一位有效数字) (1)该液化水的质量； (2)该液化水中含有水分子的总数N； (3)一个水分子的直径d。 答案　 (1)1 kg　(2)3×1025个　 (3)4×10－10 m 课堂探究评价 21 [实践探究](1)求该液化水中含有水分子的总数，要先求什么？ (2)求一个水分子的直径，要构建什么模型？ 提示：该液化水物质的量。 提示：球体模型。 课堂探究评价 22 课堂探究评价 23 [变式训练1]　目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去，瓶装纯净空气可能也会上市。设瓶子的容积为500 mL，空气的摩尔质量M＝2.9×10－2 kg/mol，瓶中空气按标准状况计算，空气的摩尔体积V＝22.4 L/mol。NA＝6.02×1023 mol－1，试估算：(计算结果保留两位有效数字) (1)空气分子的平均质量； (2)一瓶纯净空气的质量； (3)一瓶纯净空气中约含空气分子的个数。 答案　(1)4.8×10－26 kg　(2)6.5×10－4 kg　(3)1.3×1022个 课堂探究评价 24 课堂探究评价 25 探究2　分子热运动 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 26 活动1：如图甲，试管底部密度大的硫酸铜溶液会慢慢扩散到上面的清水中，即使没有外界温度变化等干扰，还是会发生，这说明了什么？ 活动2：用显微镜观察稀释后的墨汁，发现悬浮的小炭粒在不停地运动，每隔30秒记录一次位置，然后连线，如图乙，小炭粒的运动有什么特点？ 提示：硫酸铜溶液的密度比水大，但在没有外界干扰的情况下，下面的硫酸铜溶液还是能慢慢扩散到上面的清水中，说明不是对流引起的，可能是分子运动引起的。 提示：运动无规则。 课堂探究评价 27 活动3：活动2中微粒的运动叫布朗运动，实验发现微粒越小，布朗运动越明显。试结合图丙模型分析布朗运动的这一特点。 提示：如图丙，在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多分子组成的，液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒。在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强；在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了微粒无规则的运动。 悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，因而，布朗运动越明显。如果悬浮在液体中的微粒很大，在某一瞬间跟它相撞的分子数很多，各个方向的撞击作用接近平衡，这时就很难观察到布朗运动了。 课堂探究评价 28 活动4：扩散和布朗运动都是由分子的无规则运动引起的。实验发现，温度越高，扩散越快，布朗运动越明显，这说明分子的无规则运动与温度有什么关系？ 提示：温度越高，分子的无规则运动越剧烈。 课堂探究评价 29 1．扩散现象的特点 (1)发生于直接接触的两种物质间。 (2)快慢程度受温度的影响较大。温度越高，扩散越快；温度越低，扩散越慢。 2．扩散现象的意义 扩散现象直接证明了组成物体的分子是运动的，而不是静止的，分子都在永不停息地做无规则的运动。 课堂探究评价 30 3．对布朗运动的认识 (1)微粒的大小：能做布朗运动的微粒是由许多分子组成的颗粒(注意不是分子)，其大小在光学显微镜下可以看到，但人眼直接观察不到(其大小数量级一般在10－6 m)。 (2)关于布朗运动示意图的正确理解 布朗运动示意图中每个拐点记录的是微粒每隔一段时间(如30 s)的位置，可采用频闪照相的办法记录，两位置所画直线是人为画的。在这段时间内，微粒仍做无规则运动，由此不能将示意图中的折线当作微粒的运动轨迹，每一段线段也不可认为是对应这段时间内的直线运动轨迹，其实在这段时间内运动还是很复杂的，由布朗运动示意图无法确定微粒的运动轨迹。 (3)布朗运动不是分子的运动，而是悬浮微粒的运动。布朗运动的无规则性反映了液体(或气体)分子运动的无规则性；布朗运动与温度有关，表明液体(或气体)分子的运动与温度有关。 课堂探究评价 31 4．布朗运动与扩散的比较 项目 扩散 布朗运动 定义 不同种物质能够彼此进入对方的现象 悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动 原因 物质分子永不停息地做无规则运动 直接原因：大量液体(或气体)分子对悬浮微粒的撞击作用的不平衡性 根本原因：液体(或气体)分子的无规则运动 影响因素 ①温度：温度越高，扩散越快 ②还与物质的浓度、状态等有关 ①温度：温度越高，布朗运动越明显 ②微粒的大小：微粒越小，布朗运动越明显 相同点 ①产生的根本原因都是由于分子在永不停息地做无规则运动 ②二者都随温度的升高而表现得更明显 课堂探究评价 32 5.热运动的特点 (1)分子的运动是无规则的。由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断变化。 (2)分子的热运动是永不停息的。无论经过多长时间，温度多么低，在什么条件下，分子的无规则运动始终存在。 (3)热运动与物体的温度有关。温度越高，分子运动得越剧烈。 课堂探究评价 33 例2　将墨汁稀释后，小炭粒的运动即为布朗运动。现取出一滴稀释后的墨汁，放在光学显微镜下观察，以下对观察结果的描述中，正确的是(　　) A．在显微镜下，看到水分子在不停地撞击炭粒 B．小炭粒的无规则运动即是分子的热运动 C．大一点的炭粒，看得更清晰，实验现象更明显 D．可以通过升高温度，使实验现象更明显 课堂探究评价 34 [实践探究](1)布朗运动是分子的热运动吗？ (2)布朗运动的形成原因是什么？ 提示：不是。 提示：液体分子对悬浮颗粒的撞击不平衡。 规范解答　分子很小，在显微镜下不能看到水分子，能看到悬浮的小炭粒，故A错误；小炭粒在不停地做无规则运动，这是布朗运动，不是分子的热运动，故B错误；大一点的炭粒，看得更清晰，但在某一瞬间跟它相撞的水分子数很多，各个方向的撞击作用接近平衡，实验现象将不明显，故C错误；温度越高，布朗运动越剧烈，实验现象越明显，故D正确。 课堂探究评价 35 布朗运动和热运动的区别与联系 布朗运动 热运动 不同点 研究对象 悬浮于液体(或气体)中的微粒 分子 观察难易程度 可以在光学显微镜下看到，肉眼看不到 在光学显微镜下看不到，可以在扫描隧道显微镜下看到 相同点 ①无规则；②永不停息；③温度越高越剧烈 联系 周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动 课堂探究评价 36 [变式训练2]　(多选)关于布朗运动、扩散现象，下列说法中正确的是(　　) A．布朗运动是固体微粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动 B．布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行 C．布朗运动和扩散现象在没有重力作用下也能进行 D．扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了这一观点 课堂探究评价 37 解析　扩散现象是物质分子的迁移，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的微粒的运动，液体或气体分子对微粒撞击作用的不平衡导致微粒运动，由此可见扩散现象和布朗运动不需要附加条件；扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”。A、C、D正确，B错误。 课堂探究评价 38 探究3　分子间的作用力 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 39 活动1：气体很容易被压缩；如图甲，水和酒精混合后的总体积变小了，这说明了什么？气体、液体、固体间都能发生扩散现象，除了说明分子在不停地运动，还说明了什么？ 活动2：大量分子能聚集在一起形成液体、固体，说明了什么？ 提示：这些现象都说明分子间有空隙。 提示：分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起，这说明分子之间存在着相互作用力。 课堂探究评价 40 活动3：当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力；当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，这说明分子间的相互作用力有什么特点？ 活动4：研究表明，分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图乙。试结合活动3的结论解释图乙。 提示：这说明分子之间的作用力与分子间距离有关，且分子间距离较大时，分子间的作用力表现为引力；分子间距离较小时，分子间的作用力表现为斥力。 提示：图乙中，当r<r0时，分子间的作用力F表现为斥力； 当r＝r0时，分子间的作用力F为0； 当r>r0时，分子间的作用力F表现为引力。 课堂探究评价 41 1．分子间存在相互作用力 分子间有空隙，大量分子却能聚集在一起，这说明分子之间存在着相互作用力。 (1)当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。 (2)当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为斥力。 课堂探究评价 42 (1)不能把宏观的小缝隙同分子间的空隙相混淆，打碎的玻璃不会因分子间引力重新结合为一体，是因为碎玻璃之间的小缝隙两侧的绝大部分分子间距离太大，超过分子力作用的范围，可见分子力是短程力。 (2)压缩气体时需要外力，并非是因为要克服气体分子间的斥力(气体分子间的距离很大，相互作用力很微弱可忽略)，而是因为气体有压强。 课堂探究评价 43 2．分子间作用力F与分子间距离r的关系 (1)F­r图像 (2)F随r变化的规律 ①当r＝r0时，F＝0，这个位置称为平衡位置； ②当r<r0时，F表现为斥力，F随r的增大而减小； ③当r>r0时，F表现为引力，F随r的增大，先增大后减小； ④当r≥10r0时，F≈0。 课堂探究评价 44 3．分子间相互作用力产生的原因 分子是由原子组成的。原子内部有带正电的原子核和带负电的电子。分子间的作用力就是由这些带电粒子的相互作用引起的。 4．分子动理论 以“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，分子之间存在着相互作用力”这样的基本内容为出发点，把物质的热学性质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。 课堂探究评价 45 5．分子力在物质三种不同的宏观状态下的特征 分子间的距离不同，分子间的作用力表现也就不一样。 (1)固体分子间的距离小，分子之间的作用力表现明显，其分子只能在平衡位置附近做范围很小的无规则振动。因此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状。 (2)液体分子间的距离也很小，液体分子可以在平衡位置附近做范围较大的无规则振动，而且液体分子的平衡位置不是固定的，因而液体虽然具有一定的体积，却没有固定的形状。 (3)气体分子间距离较大，彼此间的作用力极为微小，可认为分子除了与其他分子或器壁碰撞时有相互作用外，分子力可忽略。所以气体没有一定的体积，也没有一定的形状，总是充满整个容器。 课堂探究评价 46 例3　关于分子间作用力，下面说法中不正确的是(其中r0为分子处于平衡位置时分子之间的距离)(　　) A．两个分子间距离小于r0时，分子间作用力表现为斥力 B．两个分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力 C．两个分子间距离由r0减小时，分子间作用力增大 D．两个分子间距离由r0增大时，分子间作用力增大 课堂探究评价 47 [实践探究](1)分子间的作用力表现为引力还是斥力与什么有关？ (2)分子间作用力的大小与什么有关？ 提示：分子间距离r与r0的关系。r＞r0时，为引力；r＜r0时，为斥力。 提示：分子间的距离r。当r由r0减小时，F增大；当r由r0增大时，F先增大后减小。 规范解答　当r>r0时，分子间作用力表现为引力；当r<r0时，分子间作用力表现为斥力，故A、B正确。当r由r0减小时，分子间作用力一直增大；当r由r0增大时，分子间作用力先增大后减小，C正确，D错误。本题选说法不正确的，故选D。 课堂探究评价 48 分子间作用力问题的分析 (1)方向的分析：r<r0时，为斥力；r>r0时，为引力。 (2)大小的分析：r<r0时，随r增大，F减小；r>r0时，随r增大，F先增大后减小；r≫r0时，F≈0。 课堂探究评价 49 [变式训练3－1]　(多选)下列说法正确的是(　　) A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现 B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现 C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现 D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现 课堂探究评价 50 解析　水是液体，铁是固体，正常情况下它们分子之间的距离都为r0，分子间作用力为0。当水被压缩时，分子距离由r0略微减小，分子力表现为斥力，其效果是水的体积很难被压缩；当用力拉铁棒两端时，铁棒发生微小形变，分子距离由r0略微增大，分子力表现为引力，其效果为铁棒没有断，故A、D正确。气体分子由于永不停息地做无规则运动，能够到达容器内的任何空间，所以总是充满容器，由于气体分子间距离远大于r0，分子间几乎无作用力，故B错误。抽成真空的马德堡半球，之所以很难拉开，是由于球外大气压力对球的作用，故C错误。 课堂探究评价 51 [变式训练3－2]　在使两个分子间的距离由很远(r>10r0)变到很难再靠近的过程中，分子间作用力的大小将(　　) A．先减小，后增大 B．先增大，后减小 C．先增大，后减小，再增大 D．先减小，后增大，再减小 课堂探究评价 52 解析　分子间作用力随分子间距离r变化的关系图像如图所示。当两分子之间的距离远大于r0时，分子之间的作用力可以视为零。当两分子从很大的间距相互靠近时，分子之间的作用力先表现为引力且逐渐变大；在r0附近向r0靠近时，分子间作用力又逐渐减小；当r＝r0时，分子间作用力为零；继续靠近时r<r0，分子之间的作用力表现为斥力且逐渐增大，故两个分子间的作用力先增大后减小，然后再反向增大。故C正确。 课堂探究评价 53 课后课时作业 1．(扩散现象)(多选)扩散现象说明了(　　) A．物体是由大量分子组成的 B．物体内部分子间存在着相互作用力 C．分子间存在着空隙 D．分子在做无规则的运动 解析　扩散现象是一种物质的分子进入另一种物质内部的现象，因而说明了分子间存在着空隙；扩散现象不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。故C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 3．(分子间的作用力)分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r0为分子处于平衡位置时分子间的距离。下列说法正确的是(　　) A．当r＝r0时，分子间的作用力最小 B．当r＝r1时，分子间的作用力表现为斥力 C．分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小 D．分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大 解析　当r＝r0时，分子间的作用力为零，最小，故A正确。当r＝r1时，分子间的作用力表现为引力，故B错误。当r<r0时，分子间的作用力随分子间距离增大而减小；当r>r0时，分子间的作用力随分子间距离增大先增大后减小，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 4．(分子动理论)下列关于分子动理论的说法，正确的是(　　) A．固体、液体和气体中，都能发生布朗运动和扩散现象 B．分子间的作用力是由原子核内质子和中子之间的相互作用引起的 C．用高倍的光学显微镜能够观察到物质表面原子的排列 D．水和酒精混合后的总体积变小，表明液体分子间存在着空隙 解析　固体、液体和气体中都能发生扩散现象，液体和气体中都能发生布朗运动，固体中不能发生布朗运动，故A错误；分子间的作用力是由原子内部带正电的原子核和带负电的电子之间的相互作用引起的，故B错误；原子很小，用高倍的光学显微镜无法观察到物质表面原子的排列，故C错误；水和酒精混合后的总体积变小，表明液体分子间存在着空隙，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 5．(分子动理论)福建南平茶文化久负盛名，“风过武夷茶香远”“最是茶香沁人心”。人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是(　　) A．茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力 B．茶香四溢是扩散现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓 C．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力 D．茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动 解析　茶香四溢是因为茶水的香味分子不停地做无规则运动，扩散到空气中，是扩散现象；物体温度越高，分子的无规则运动越剧烈，所以泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，茶香越浓，故B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 6．(阿伏加德罗常数、微观量的计算)(多选)科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10－6 g的水分解为氢气和氧气。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。则(　　) A．被分解的水中含有水分子的总数约为3×1014个 B．被分解的水中含有水分子的总数约为3×1016个 C．一个水分子的体积为3×10－29 m3 D．一个水分子的体积为3×10－27 m3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 7．(分子间的作用力)当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡位置，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法，正确的是(　　) A．当分子间的距离r<r0时，它们之间的作用力为引力 B．当分子间的距离r＝r0时，分子速度为0 C．在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力先表现为斥力后表现为引力 D．在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力逐渐减小 解析　 r＜r0时，分子间作用力表现为斥力；r＝r0时，分子间作用力为0，但分子速度不一定为0，故A、B错误。在分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力先表现为斥力减小到零，再表现为引力先增大后减小到零，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 8．(分子动理论)雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中如灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报，统称为“雾霾天气”。霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从0.001微米到10微米，平均直径大约在1～2微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。从物理学的角度认识雾霾，下列说法正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 A．雾霾天气中霾粒子的运动是布朗运动 B．霾粒子的运动是分子的运动 C．霾粒子的扩散形成霾 D．霾粒子的运动与温度无关 解析　雾霾天气中霾固体颗粒悬浮在空气中做无规则运动，是布朗运动，不是分子的运动，则不是霾粒子的扩散形成霾，A正确，B、C错误；温度越高，布朗运动越明显，则霾粒子的运动与温度有关，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 9．(阿伏加德罗常数、微观量的计算)已知铜的摩尔质量M＝6.4×10－2 kg/mol，铜的密度ρ＝8.9×103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。试估算：(计算结果保留两位有效数字) (1)一个铜原子的质量； (2)若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10－5 m3的铜导体中有多少个自由电子？ 答案　(1)1.1×10－25 kg　(2)5.0×1024个 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 < 斥力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 11．(阿伏加德罗常数、微观量的计算)已知常温常压下CO2气体的密度为ρ，CO2的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，该状态下容器内存有体积为V的CO2气体；而在3 km的深海中，CO2会浓缩成近似固体的硬胶体，此时可将CO2分子看作直径为d的球。求： (1)常温常压下该容器内CO2气体含有的分子数； (2)该容器内CO2气体全部变成硬胶体后的体积。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 提示：苯分子的质量m＝eq \f(Mmol,NA)。 提示：苯在20 ℃时的摩尔体积Vmol＝eq \f(Mmol,ρ)，20 ℃时V＝100 mL苯的物质的量n＝eq \f(V,Vmol)，所以苯的分子数N＝nNA＝eq \f(ρVNA,Mmol)。 3．阿伏加德罗常数NA 阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁。它把摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m0、固体和液体单个分子的体积或气体单个分子所占空间的体积V0等微观量联系起来。如图所示。 其中密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(Mmol,Vmol)，但是切记ρ＝eq \f(m0,V0)是没有物理意义的。 4．微观量的计算 (1)分子质量：m0＝eq \f(Mmol,NA)＝eq \f(ρVmol,NA)。 (2)固体和液体分子的体积或气体分子平均占有空间的体积：V0＝eq \f(Vmol,NA)＝eq \f(Mmol,ρNA)。 (3)固体或液体分子的直径(球体模型)：d＝eq \r(3,\f(6V0,π))。 (4)气体分子间的平均距离(立方体模型)：L＝eq \r(3,V0)。 5．物体所含分子数的计算 N＝eq \f(m,Mmol)NA＝eq \f(V,Vmol)NA＝eq \f(\a\vs4\al(ρV),Mmol)NA＝eq \f(m,ρVmol)NA。 规范解答　(1)该液化水的质量m＝ρV 代入数据解得m＝1 kg。 (2)该液化水物质的量为n＝eq \f(m,M) 水分子数为N＝nNA 联立并代入数据解得N＝3×1025个。 (3)每个水分子的体积为V0＝eq \f(1,6)πd3 又V0＝eq \f(V,N) 联立并代入数据解得水分子的直径d＝4×10－10 m。 解析　(1)空气分子的平均质量m0＝eq \f(M,NA) 代入数据解得m0＝4.8×10－26 kg。 (2)设瓶子的容积为V瓶，一瓶纯净空气的物质的量为n＝eq \f(V瓶,V) 则一瓶纯净空气的质量m＝nM 联立并代入数据解得m＝6.5×10－4 kg。 (3)一瓶纯净空气中约含空气分子的个数N＝nNA 联立并代入数据解得N＝1.3×1022个。 2．(阿伏加德罗常数、微观量的计算)(多选)设某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，此种物质样品的质量为m，体积为V，分子总数为N，阿伏加德罗常数为NA，则下列表示一个分子的质量的表达式中正确的是(　　) A．eq \f(N,m) B．eq \f(M,NA) C．eq \f(m,N) D．eq \f(m,ρN) 解析　1 mol该物质的质量为M，且含有NA个分子，所以一个分子的质量为eq \f(M,NA)，B正确。又因为质量为m的样品的分子总数为N，则一个分子的质量又可以表示为eq \f(m,N)，C正确，A、D错误。 解析　被分解的水中含有水分子的总数N＝eq \f(mNA,M)＝eq \f(10－6×6.0×1023,18)≈3×1016个，故A错误，B正确；水的摩尔体积V0＝eq \f(M,ρ)，则一个水分子的体积V＝eq \f(V0,NA)＝eq \f(M,ρNA)＝3×10－29 m3，故C正确，D错误。 解析　(1)一个铜原子的质量 m＝eq \f(M,NA)＝eq \f(6.4×10－2,6.0×1023) kg＝1.1×10－25 kg。 (2)铜导体的物质的量 n＝eq \f(\a\vs4\al(ρV),M)＝eq \f(8.9×103×3.0×10－5,6.4×10－2) mol＝4.2 mol， 铜导体中含有的自由电子数N＝2nNA＝5.0×1024(个)。 10．(分子间的作用力)理论和实验研究都表明，分子间同时存在着引力和斥力，两种力的合力即两个分子间作用力，称为范德瓦尔斯力，其表达式为f＝eq \f(a,rm)－eq \f(b,rn)，对于不同的分子，参数a、b、m、n的值不同，参数a、b、m、n均为正数，且m>n>1。则固体分子间的平均距离大约可表示为___________；当f>0时，分子间距离r________(选填“>”“＝”或“<”)r0(r0是分子间平衡距离)，分子间作用力表现为________。 eq \r(m－n,\f(a,b)) 解析　固体分子间的平均距离约等于分子间平衡距离r0，此时f＝0，有m,0)eq \f(a,r) ＝n,0)eq \f(b,r) ，可解得r0＝eq \r(m－n,\f(a,b))；当f>0时，eq \f(a,rm)－eq \f(b,rn)>0，可得eq \f(rm,rn)<eq \f(a,b)，解得r<r0，则分子间作用力表现为斥力。 答案　(1)eq \f(ρVNA,M)　(2)eq \f(πd3ρVNA,6M) 解析　(1)常温常压下体积为V的CO2气体质量为m＝ρV 则分子数为N＝eq \f(m,M)NA 联立可得N＝eq \f(ρVNA,M)。 (2)CO2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体的体积约为V′＝N·eq \f(1,6)πd3 联立可得V′＝eq \f(πd3ρVNA,6M)。 $$