届一轮复习人教版热 学选修学案.docx

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届一轮复习人教版热学选修学案

第十四章

考纲要求

考情分析

分子动理论的基本观点　阿伏加德罗常数

Ⅰ

液体的表面张力

Ⅰ

1.命题规律

本章知识点比较多，而高考重点考查的内容包括分子动理论、固体和液体的性质、气体实验定律及热力学第一定律等知识。

题型一般为选择＋填空＋计算。

2.考查热点

预计在2019年高考中，对本部分内容的考查仍将以分子动理论、热力学定律及气体状态方程的应用为重点。

布朗运动

Ⅰ

气体实验定律

Ⅰ

分子热运动速率的统计分布规律

Ⅰ

理想气体

Ⅰ

温度　内能

Ⅰ

热力学第一定律

Ⅰ

气体压强的微观解释

Ⅰ

饱和汽　未饱和汽　饱和汽压　相对湿度

Ⅰ

晶体和非晶体　晶体的微观结构

Ⅰ

能源与可持续发展

Ⅰ

液晶

Ⅰ

实验十一：

用油膜法估测分子的大小

[说明]　对浸润和不浸润现象、毛细现象的解释不作要求。

第66课时　分子动理论和内能（双基落实课）

知识点一　分子动理论和阿伏加德罗常数

1．物体是由大量分子组成的

（1）分子的大小

①一般无机分子直径的数量级约为：

10－10m。

②一般无机分子质量的数量级约为：

10－27～10－25kg。

（2）阿伏加德罗常数：

指1mol的任何物质中含有相同的微粒个数，用符号NA表示，NA＝6.02×1023mol－1。

2．分子热运动：

分子永不停息的无规则运动

扩散

现象

指相互接触的不同物质彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快；扩散可在固体、液体、气体中进行

布朗

运动

指悬浮在液体（或气体）中的微粒的无规则运动。

微粒越小，温度越高，布朗运动越显著

3．分子间的相互作用力

分子间同时存在引力和斥力，且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，如图所示。

（1）当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0。

（2）当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F引＜F斥，F表现为斥力。

（3）当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F引＞F斥，F表现为引力。

（4）当r＞10r0（10－9m）时，F引和F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力（F＝0）。

[小题练通]

1．（沪科教材原题）为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道的物理量是（　　）

A．阿伏伽德罗常量、该气体的质量和摩尔质量

B．阿伏伽德罗常量、该气体的摩尔质量和密度

C．阿伏伽德罗常量、该气体的质量和体积

D．该气体的密度、体积和摩尔质量

解析：

选B　只有已知阿伏伽德罗常量和气体摩尔体积，才能估测出气体分子间的平均距离，而只有知道气体的摩尔质量和密度才能计算出气体摩尔体积，故B正确。

2．（人教教材改编题）下列关于布朗运动的说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的无规则运动

B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈

D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动

解析：

选D　布朗运动不是液体、固体分子的运动，而是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，A、B错误，D正确；而胡椒粉颗粒大，其运动不是布朗运动，C错误。

（1）阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，常用来进行微观量的估算。

（2）布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体颗粒中分子的运动，而是固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，它间接地反映了液体分子的无规则运动。

（3）分子间的作用力等于分子间引力和斥力的合力，分子引力、斥力都随距离的减小而增大，而分子力随分子距离的变化是比较复杂的。

知识点二　温度和内能

1．温度

两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一“共同热学性质”的物理量叫做温度。

一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。

2．摄氏温标和热力学温标

单位

规定

关系

摄氏温标（t）

℃

在标准大气压下，冰的熔点是0_℃，水的沸点是100℃

T＝t＋273.15KΔT＝Δt

热力学温标（T）

K

零下273.15_℃即为0K

3．分子的动能

（1）分子动能是分子热运动所具有的动能。

（2）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。

（3）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。

4．分子的势能

（1）意义：

由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的能。

（2）分子势能的决定因素

①微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；取r→∞处为零势能处，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图所示，当r＝r0时分子势能最小。

②宏观上——决定于体积和状态。

5．物体的内能

（1）物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，是状态量。

对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。

（2）改变物体内能有两种方式：

做功和热传递。

[小题练通]

1．（鲁科教材改编题）如图，用温度计测量质量已知的甲、乙、丙三杯水的温度，根据测量结果可以知道（　　）

A．甲杯中水的内能最少

B．甲、乙杯中水的内能一样多

C．丙杯中水分子的平均动能最大

D．甲杯中水分子的平均动能小于乙杯中水分子的平均动能

解析：

选AC　甲杯中水的质量最小，温度和乙杯中相同，故甲杯中水的内能最小，A正确，B错误；丙杯中水的温度最高，水分子的平均动能最大，C正确；甲、乙杯中水的温度相同，水分子的平均动能相同，D错误。

2．（粤教教材原题）有甲、乙两个分子，甲分子固定不动，乙分子由无限远处逐渐向甲分子靠近，直到不能再靠近为止，在这整个过程中（　　）

A．分子力总是对乙分子做正功

B．分子势能先增大后减小

C．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力做功

D．在分子力为零时，分子势能最小

解析：

选CD　根据分子力的特点，乙分子由无限远向甲分子靠近过程中，分子力由引力变为零再变为斥力，则分子力先做正功，再做负功，分子势能先减小后增大，分子力为零时，分子势能最小，故A、B错误，C、D正确。

3．（沪科教材原题）关于物体的内能和分子势能，下列说法中正确的是（　　）

A．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加

B．物体温度不变，内能可能变大

C．物体的内能与温度有关，与物体的体积无关

D．把物体举得越高，分子势能越大

解析：

选B　物体的速度、高度只改变其机械能，与内能、分子势能无关，A、D错误；物体温度不变，分子平均动能不变，但分子势能可能改变，B正确；物体的内能与其温度、体积都有关，C错误。

（1）温度是分子平均动能的标志，而内能既包含分子动能，又包含分子势能。

（2）分子力做功是改变分子势能的原因，从微观上说，分子距离改变，分子势能就改变，而从宏观上说，物体的体积改变，分子势能就发生改变。

知识点三　实验：

用油膜法估测分子的大小

1．实验目的

（1）估测油酸分子的大小。

（2）学会间接测量微观量的原理和方法。

2．实验器材

清水、盛水浅盘、胶头滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。

3．实验步骤

（1）在方盘中盛入适量的水（约2cm深），使水处于稳定状态。

（2）用注射器（或胶头滴管）取事先配好的油酸酒精溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1mL溶液所需加入溶液的滴数。

（3）将痱子粉均匀地撒在水面上。

（4）用注射器（或胶头滴管）靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。

（5）待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用彩笔描绘出油膜的形状。

4．实验数据

油酸酒精溶液中油酸的体积、油膜的面积。

5．注意事项

（1）实验前应检查方盘是否干净。

（2）方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间，痱子粉均匀地撒在水面上。

（3）向水面滴油酸酒精溶液时，注射器针尖应竖直靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜。

距离最好在1cm左右。

（4）计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足半个的舍去，多于半个的算1个。

[小题练通]

1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm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，待油膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在方格纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油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。

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上。

完成下列填空：

（1）上述步骤中，正确的顺序是____________（填写步骤前面的数字）。

（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。

现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2。

由此估算出油酸分子的直径为________m（结果保留一位有效数字）。

解析：

（1）实验前需先测量配置好的一滴油酸酒精溶液的体积；再将痱子粉均匀撒在盛有水的浅盘内；待痱子粉稳定后将一滴油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的水面上；等到油膜的形状稳定后描绘油膜的轮廓；最后利用方格纸计算油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算分子直径。

故本实验的正确顺序是④①②⑤③。

（2）一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝

×

m3＝SD，其中S＝0.13m2，故油酸分子的直径D＝

≈5×10－10m。

答案：

（1）④①②⑤③　

（2）5×10－10

2.

油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。

若每一小方格的边长为25mm，试问：

（1）这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。

图中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。

（结果均保留两位有效数字）

（2）某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？

请写出你分析的原因：

________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。

由题图可知油膜面积约占56小格，面积约为S＝56×25×25×10－6m2≈3.5×10－2m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝

×

×10－6m3＝1.2×10－11m3，

油酸分子的直径约等于油膜的厚度

d＝

＝

m≈3.4×10－10m。

（2）略。

答案：

（1）球体　单分子　直径　3.5×10－2　1.2×10－11　3.4×10－10　

（2）①水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使油膜的面积收缩

（1）油酸膜的面积要用带方格的坐标纸来估算。

计算方格数时，除整格外，大于半格的算一格，小于半格的舍去。

（2）由于滴在水面上的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的体积需要进行换算。

一、选择题

1．（2018·衡水检测）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

解析：

选ACD　温度越高，分子热运动越激烈，所以扩散进行得越快，故A项正确；扩散现象是分子热运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B项错误；扩散现象是由物质分子无规则热运动产生的，可以在固体、液体、气体中产生，扩散速度与温度和物质的种类有关，故C、D项正确。

2．（2018·清江中学周练）下列叙述正确的是（　　）

A．布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子永不停息地做无规则运动

B．分子间的距离增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大

C．自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化

D．相同质量的两种气体，温度相同时内能也相同

解析：

选C　布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，是液体分子热运动的反应，A项错误；分子间距离变大时，若分子间距离小于平衡距离，分子间的作用力做正功，B项错误；自然界中与热现象有关的自发的能量转化过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化，C项正确；内能是所有物体分子的动能和势能之和，当温度相同时，分子的平均动能相同，相同质量的两种气体，分子个数可能不同，温度相同时，内能可能不同，D项错误。

3．（2017·北京高考）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

解析：

选C　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热运动，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，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。

4．若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是（　　）

A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大

B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减少

C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变

D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减少

解析：

选A　若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A项正确，B项错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，C、D项错误。

5．1g100℃的水和1g100℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是（　　）

A．分子的平均动能和分子的总动能都相同

B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同

C．内能相同

D．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能

解析：

选AD　温度相同则分子平均动能相同；又因为1g水和1g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，A项正确，B项错误；当100℃的水变成100℃的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功，分子势能增加，该过程吸收热量，所以1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能，C项错误，D项正确。

6．

（2018·吉林实验中学模拟）两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。

若两分子相距无穷远时，分子势能为零，下列说法正确的是（　　）

A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能也增大

B．在r

C．在r＝r0时，分子势能为零

D．分子动能和势能之和在整个过程中不变

解析：

选BD　在r＞r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为引力，两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，F做正功，分子动能增大，势能减小，选项A错误；在r＜r0阶段，两分子间的斥力和引力的合力F表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增大，选项B正确；在整个过程中，只有分子力做功，分子动能和势能之和保持不变，在r＝r0时，分子势能为负值，选项C错误，D正确。

二、非选择题

7．（2018·上海模拟）

（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________（用符号表示）。

（2）用“油膜法”来粗略估测分子的大小，利用了一些科学的近似处理，这些处理有：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：

配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。

易知操作先后顺序排列应是d、a、c、b。

（2）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，利用的近似处理有：

油膜是呈单分子分布的，把油酸分子看成球形，分子之间没有空隙。

答案：

（1）dacb　

（2）把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，把形成油膜的分子看成紧密排列的球形分子，认为油酸分子是一个挨一个排列的

8．（2018·南京、盐城联考）已知常温常压下CO2气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数为________。

在3km的深海中，CO2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO2分子看成直径为d的球，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为________。

解析：

体积为V的CO2气体质量m＝ρV，则分子数n＝

NA＝

。

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后体积约为：

V′＝n·

πd3＝

。

答案：

9．（2018·南阳质检）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为75滴。

把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm。

则

（1）油酸薄膜的面积是________cm2。

（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL。

（取一位有效数字）

（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m。

（取一位有效数字）

解析：

（1）由题图可知正方形的个数为115个，则油酸膜的面积约为S＝115cm2。

（2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积

V＝1×

×

mL＝8×10－6mL。

（3）把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径

d＝

＝

m≈7×10－10m。

答案：

（1）115±3　

（2）8×10－6　（3）7×10－10

10．（2017·江苏高考）

（1）图甲和乙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。

（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＝

πr3NA[或V＝（2r）3NA]

由密度ρ＝

，解得ρ＝

代入数据得ρ＝1×103kg/m3（或ρ＝5×102kg/m3,5×102～1×103kg/m3均可）。

答案：

（1）甲　乙　

（2）1×103kg/m3（或5×102kg/m3，5×102～1×103kg/m3均可）

第67课时　固体、液体和气体（双基落实课）

知识点一　固体的性质

晶体

非晶体

单晶体

多晶体

外形

规则

不规则

不规则

熔点

确定

不确定

物理性质

各向异性

各向同性

原子排列

有规则，但多晶体中每个单晶体间的排列无规则

无规则

形成与转化

有的物质在不同条件下能够形成不同的晶体。

同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体

典型物质

石英、云母、食盐、硫酸铜

玻璃、蜂蜡、松香

[小题练通]

1．（粤教教材原题）关于晶体和非晶体，下列说法中哪些是正确的（　　）

A．各向同性的物质一定没有确定的熔点

B．晶体熔化时温度和内能都不变

C．通常的金属材料是各向同性的，所以这些金属都是非晶体

D．晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化

解析：

选D　多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，A错误；晶体熔化时温度不变而内能增加，B错误；通常的金属都是多晶体，C错误；晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，D正确。

2．（沪科教材原题）关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　）

A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体

B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体

C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体

D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体

解析：

选C　只有单晶体才有各向异性，A错误；薄片沿各个方向的强度一样，可能是多晶体，B错误；单晶体才有各向异性，C正确；单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，故各个方向的导热性相同的晶体也可能是单晶体，D错误。

（1）单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。

（2）只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。

（3）只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。

（4）晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。

知识点二　液体的表面张力和液晶

1．液体的表面张力

（1）作用：

液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。

（2）方向：

表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。

（3）浸润和不浸润

附着层内液体分子间距比液体内部小，表现为浸润；附着层内液体分子间距比液体内部大，表现为不浸润。

（4）毛细现象

一种现象是浸润液体在细管中上升，另一种现象是不浸润液体在细管中下降。

2．液晶

（1）液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。

（2）液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。