第一章

分子動理論第1節(jié)分子動理論的基本內(nèi)容核心素養(yǎng)點擊物理觀念(1)知道物體是由大量分子組成的。(2)知道擴散現(xiàn)象及影響擴散快慢的因素，知道其在實際中的應(yīng)用。(3)知道布朗運動及其產(chǎn)生原因。(4)知道決定熱運動激烈程度的因素。(5)知道分子間存在空隙、分子間的作用力的變化規(guī)律。(6)知道分子動理論的基本內(nèi)容。科學思維通過對布朗運動的成因分析，體會并歸納其中科學的研究方法?？茖W探究通過實驗了解擴散現(xiàn)象，觀察并能解釋布朗運動的成因及特點?？茖W態(tài)度與責任通過科學家們對布朗運動成因的研究歷程介紹，培養(yǎng)相應(yīng)的科學精神。續(xù)表一、物體是由大量分子組成的1．填一填(1)分子：組成物體的微粒。(2)表示方法：1mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(shù)量用阿伏加德羅常數(shù)表示，NA＝___________mol－1。(3)分子的大?。悍肿雍苄?，用肉眼無法直接看到，用高倍的光學顯微鏡也看不到，可以用能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡觀察到。6.02×10232．判一判(1)物體是由大量分子組成的。

(

)(2)分子很小，無法用肉眼直接觀察到。

(

)(3)1mol任何物質(zhì)所含有的分子數(shù)和原子數(shù)都是相同的，均為6.02×1023個。

(

)3．想一想物理中的“分子”與化學中所講的“分子”有何不同？提示：化學中講的分子是具有化學性質(zhì)的最小微粒；物理中研究分子的運動規(guī)律，不必區(qū)分它們在化學變化中所起的不同作用，將組成物質(zhì)的原子、離子和分子統(tǒng)稱為分子?！獭獭炼?、分子熱運動1．填一填(1)擴散①定義：不同種物質(zhì)能夠彼此

對方的現(xiàn)象。②產(chǎn)生原因：物質(zhì)分子的

運動。③應(yīng)用：生產(chǎn)半導體器件時，需要在純凈半導體材料中摻入其他元素，在高溫條件下通過分子的擴散來完成。(2)布朗運動①定義：懸浮微粒的

運動。②影響因素：溫度

，運動越明顯，微粒

，運動越明顯。③產(chǎn)生原因：大量液體分子對懸浮微粒撞擊的

造成的，微粒越小，質(zhì)量越小，其運動狀態(tài)越容易改變，布朗運動越

。進入無規(guī)則無規(guī)則越高越小不平衡明顯(3)熱運動①定義：分子永不停息的

運動。②衡量標準：溫度是分子熱運動_________的標志，溫度越高，分子熱運動越

。2．判一判(1)擴散現(xiàn)象不能發(fā)生在固體之間。

(

)(2)溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯。

(

)(3)布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動。

(

)(4)液體中懸浮的微粒越大，布朗運動越明顯。

(

)無規(guī)則劇烈程度劇烈×√××3．選一選如圖所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛，鉛中有金，對此現(xiàn)象說法正確的是

(

)A．屬擴散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的相互吸引B．屬擴散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的無規(guī)則運動C．屬布朗運動，小金粒進入鉛塊中，小鉛粒進入金塊中D．屬布朗運動，由于外界壓力使小金粒、小鉛粒彼此進入對方中解析：擴散現(xiàn)象是指物質(zhì)相互接觸，物質(zhì)的分子彼此進入對方的現(xiàn)象，是分子無規(guī)則運動的體現(xiàn)，選項B正確。答案：B

三、分子間的作用力分子動理論1．填一填(1)分子間有間隙①氣體很容易被壓縮，表明氣體分子間有很大的

。②水和酒精混合后總體積

，說明液體分子之間存在著空隙。③壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能

到對方的內(nèi)部，說明固體分子之間有空隙?？障蹲冃U散(2)分子間的相互作用力①用力拉伸物體時，物體內(nèi)各部分之間要產(chǎn)生反抗拉伸的作用力，此時分子間的作用力表現(xiàn)為

。②用力壓縮物體時，物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生反抗壓縮的作用力，此時分子間的作用力表現(xiàn)為

。③分子間的作用力F與分子間距離r的關(guān)系。當r<r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為

；當r＝r0時，分子間的作用力F為___，這個位置稱為

位置；當r>r0時，分子間的作用力F表現(xiàn)為

。④分子間作用力的產(chǎn)生原因：由原子內(nèi)部帶正電的原子核和帶負電的電子的相互作用引起的。引力斥力斥力0平衡引力(3)分子動理論①基本內(nèi)容：物體是由__________組成的，分子在做永不停息的

運動，分子之間存在著

。②分子動理論：在熱學研究中，以分子動理論的基本內(nèi)容為出發(fā)點，把物質(zhì)的熱學性質(zhì)和規(guī)律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現(xiàn)建立的理論。2．判一判(1)氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現(xiàn)。 (

)(2)用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在引力的宏觀表現(xiàn)。 (

)(3)氣體容易被壓縮，說明氣體分子之間有空隙。 (

)大量分子無規(guī)則相互作用力×√√3．想一想當壓縮物體時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，物體反抗被壓縮，這時候分子間還有引力嗎？提示：分子間同時存在分子引力和分子斥力，當物體被壓縮時，分子斥力大于分子引力，分子力表現(xiàn)為斥力。探究(一)分子的大小及估算方法[問題驅(qū)動]摩爾是物質(zhì)的量的單位，每摩爾含有阿伏加德羅常數(shù)個微粒。摩爾在古希臘叫做“堆量”，摩爾就是“一堆”的意思。不過1摩爾比一堆土豆、一堆石塊的數(shù)量大得多。(1)阿伏加德羅常數(shù)是一個很大的數(shù)值，它究竟有多大呢？提示：6.02×1023mol－1(2)阿伏加德羅常數(shù)有什么重要作用？提示：它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子大小這些微觀量聯(lián)系起來了。(3)為什么用這么大的數(shù)值來聯(lián)系宏觀量和微觀量呢？提示：因為單個分子的質(zhì)量和體積太小了。[重難釋解]1．分子的大小(1)分子直徑的數(shù)量級一般為10－10m。(2)分子體積的數(shù)量級一般為10－29m3。(3)分子質(zhì)量的數(shù)量級一般為10－26kg。(4)分子如此微小，用高倍光學顯微鏡也看不到，直到1982年人們研制了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡，才觀察到物質(zhì)表面原子的排列。2．分子的簡化模型實際分子的結(jié)構(gòu)是很復雜的，且形狀各異。但如果我們只關(guān)心分子的大小，而不涉及分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運動時，既可以把分子看成球形，也可以看成立方體。具體分析如下：(1)對于固體和液體，可認為分子緊密排列，分子間沒有空隙，則VA＝NAV0(V0為一個分子的體積，VA為摩爾體積)。①球形分子模型：很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全，轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，利用三氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊。若氮氣充入后安全氣囊的容積V＝56L，囊中氮氣密度ρ＝2.5kg/m3，已知氮氣摩爾質(zhì)量M＝0.028kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1，試估算：(1)囊中氮氣分子的總個數(shù)N；(2)囊中氮氣分子間的平均距離。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)[答案]

(1)3×1024個(2)4×10－9m微觀量的求解方法(1)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。(2)建立合適的物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球體或小立方體，氣體分子所占據(jù)的空間則建立立方體模型。

[素養(yǎng)訓練]1．下列說法中正確的是

(

)A．物體是由大量分子組成的B．無論是無機物質(zhì)的分子，還是有機物質(zhì)的大分子，其分子大小的數(shù)量級都是10－10mC．物理中的“分子”，只包含化學中的分子，不包括原子和離子D．分子的質(zhì)量是很小的，其數(shù)量級為10－10

kg解析：根據(jù)分子動理論的內(nèi)容可知，物體是由大量分子組成的，故A正確；除了一些有機物質(zhì)的大分子，多數(shù)分子大小的數(shù)量級為10－10m，故B錯誤；物理中的“分子”，包含化學中的分子，也包括原子和離子，故C錯誤；分子的質(zhì)量很小，一般情況下其數(shù)量級是10－26kg，故D錯誤。答案：A

答案：B3．為了節(jié)約用水，某公園專門設(shè)計了雨水回收系統(tǒng)，平均每年可以回收雨水10500m3，相當于100戶居民一年的用水量，請你根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算一戶居民一天的平均用水量與下面哪個水分子數(shù)目最接近(設(shè)水分子的摩爾質(zhì)量為M＝1.8×10－2kg/mol) (

)A．3×1031個 B．3×1028個C．9×1027個 D．9×1030個探究(二)對布朗運動的理解[問題驅(qū)動]在顯微鏡下追蹤一顆在水中做布朗運動的花粉，每隔30s把花粉的位置記錄下來，得到某個觀測記錄如圖，畫出的軌跡是花粉的運動軌跡嗎？提示：不是花粉的運動軌跡。[重難釋解]1．布朗運動的性質(zhì)(1)微粒的大?。耗茏霾祭蔬\動的微粒是由許多分子組成的顆粒(注意不是分子)。其大小用人眼直接觀察不到，但在光學顯微鏡下可以看到(其大小的數(shù)量級為10－6m)。(2)產(chǎn)生原因：液體分子不停地做無規(guī)則運動，不斷地撞擊微粒。懸浮的微粒足夠小時，來自各個方向的液體分子撞擊作用力的不平衡性便表現(xiàn)出來了。在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強；在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強，這樣，就引起了微粒的無規(guī)則運動。(3)實質(zhì)及意義：布朗運動實質(zhì)是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，反映了液體分子的無規(guī)則運動。2．影響布朗運動的因素(1)固體微粒的大?、賾腋≡谝后w中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數(shù)越少，撞擊作用的不平衡性就表現(xiàn)得越明顯，因而布朗運動越明顯。②如果懸浮在液體中的微粒很大，在某一瞬間跟它相撞的分子數(shù)很多，各個方向的撞擊作用接近平衡，這時就很難觀察到布朗運動了。(2)液體溫度的高低相同的微粒懸浮在同種液體中，液體溫度越高，分子運動的平均速率越大，對懸浮微粒的撞擊作用也越大，微粒受到來自各個方向的沖擊作用的不平衡性越明顯，所以溫度越高，布朗運動就越顯著。3．布朗運動與擴散現(xiàn)象的比較項目擴散現(xiàn)象布朗運動不同點①擴散現(xiàn)象是兩種不同的物質(zhì)相互接觸時而彼此進入對方的現(xiàn)象。②擴散快慢除和溫度有關(guān)外，還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當進入對方的分子濃度較低時，擴散現(xiàn)象較為顯著，當進入對方的分子濃度較高時，擴散現(xiàn)象不明顯，但擴散不會停止。①布朗運動是懸浮在液體或氣體中的微粒所做的無規(guī)則運動，而不是液體或氣體分子的運動。②布朗運動的激烈程度與液體(或氣體)分子撞擊的不平衡性有關(guān)，微粒越小，溫度越高，布朗運動越明顯。③布朗運動永不停息。相同點①產(chǎn)生的根本原因相同，都是分子永不停息地做無規(guī)則運動的反映。②它們都隨溫度的升高而表現(xiàn)得更激烈。4.布朗運動與分子的熱運動的比較

布朗運動分子的熱運動不同點研究對象懸浮于液體(或氣體)中的微粒分子觀察難易程度可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到一般顯微鏡下看不到相同點①無規(guī)則；②永不停息；③溫度越高越激烈聯(lián)系周圍液體(或氣體)分子的熱運動是布朗運動產(chǎn)生的原因，布朗運動反映了分子的熱運動我國已開展空氣中PM2.5濃度的監(jiān)測工作。PM2.5是指空氣中直徑等于或小于25μm的懸浮顆粒物，其懸浮在空中做無規(guī)則運動，很難自然沉降到地面，吸入后對人體形成危害。礦物燃料燃燒的排放物是形成PM2.5的主要原因。下列關(guān)于PM2.5的說法正確的是

(

)A．PM2.5在空氣中的運動屬于分子熱運動B．PM2.5的質(zhì)量越大，其無規(guī)則運動越劇烈C．溫度越低，PM2.5的無規(guī)則運動越劇烈D．PM2.5的運動軌跡是由大量空氣分子對PM2.5無規(guī)則碰撞的不平衡和氣流運動決定的[解析]

PM2.5在空氣中的運動是固體顆粒、是分子團的運動，不是分子的熱運動，故A錯誤；PM2.5的質(zhì)量越小，其無規(guī)則運動越劇烈，故B錯誤；PM2.5是指空氣中直徑等于或小于2.5μm的懸浮顆粒物，其懸浮在空中做無規(guī)則運動，溫度越高，PM2.5的無規(guī)則運動越劇烈，故C錯誤；PM2.5受大量空氣分子無規(guī)則碰撞，并且受到風力作用，而形成不規(guī)則的運動軌跡，故D正確。[答案]

D對布朗運動理解的三點提醒(1)布朗運動是固體微粒的無規(guī)則運動，不是液體或氣體分子的無規(guī)則運動，也不是微粒內(nèi)分子的無規(guī)則運動。(2)微粒懸浮在液體、氣體內(nèi)，在任何溫度下都會做布朗運動。(3)微粒懸浮在氣體中，在氣流作用下做的無規(guī)則運動不是布朗運動。[素養(yǎng)訓練]1．通常蘿卜腌成咸菜需要幾天，而把蘿卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需幾分鐘，那么造成這種差別的主要原因是

(

)A．加熱后分子變小了，很容易進入蘿卜中B．炒菜時蘿卜翻動得快，鹽和蘿卜接觸多C．加熱后蘿卜分子間空隙變大，易擴散D．炒菜時溫度高，分子熱運動激烈解析：在擴散現(xiàn)象中，溫度越高，擴散得越快。在腌蘿卜時，是鹽分子在常溫下的擴散現(xiàn)象，炒菜時，是鹽分子在高溫下的擴散現(xiàn)象，因此，炒菜時蘿卜咸得快，腌菜時蘿卜咸得慢，故A、B、C錯誤，D正確。答案：D2．(多選)下面所列舉的現(xiàn)象，能說明分子是不斷運動著的是

(

)A．將香水瓶蓋打開后能聞得到香味B．汽車開過后，公路上塵土飛揚C．灑在地上的水，過一段時間就干了D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則的運動解析：將香水瓶蓋打開后能聞到香味，是香水分子做擴散運動的結(jié)果，能說明分子是不斷運動著的，故A正確；汽車開過后，公路上塵土飛揚，是由于塵土受到風的吹動，與分子的運動無關(guān)，故B錯誤；灑在地上的水，過一段時間就干了說明水分子擴散到了其他的地方，能說明分子是不斷運動著的，故C正確；懸浮在水中的花粉做無規(guī)則的運動是布朗運動，它是水分子無規(guī)則運動的反映，故D正確。答案：ACD

3．

(多選)關(guān)于布朗運動，下列說法正確的是 (

)A．懸浮的顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈B．布朗運動證明，組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動C．在春季空氣中，柳絮像雪花般飛舞也是一種布朗運動D．布朗運動的存在無關(guān)季節(jié)，但在夏季表現(xiàn)得更為激烈解析：布朗運動是液(氣)體分子無規(guī)則熱運動的反映，所以溫度越高，布朗運動越顯著，同時顆粒越小受撞擊越不易平衡，故布朗運動越劇烈，故A正確；布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的無規(guī)則運動，不是組成固體小顆粒的分子在做無規(guī)則運動，是液體分子無規(guī)則運動的表現(xiàn)，選項B錯誤；在春季空氣中，柳絮像雪花般飛舞這是流動的空氣以及重力對柳絮作用的結(jié)果，不是布朗運動，選項C錯誤；布朗運動的存在無關(guān)季節(jié)，但在夏季由于溫度較高，則布朗運動表現(xiàn)得更為激烈，選項D正確。答案：AD

探究(三)分子力與分子間距離變化的關(guān)系

[問題驅(qū)動]如圖所示，將底面削平、削干凈的兩個鉛塊緊緊壓在一起，兩個鉛塊就會“粘”在一起，甚至下面吊一個重物都不能把它們拉開。上述實驗現(xiàn)象說明了什么問題？提示：說明分子間存在引力。[重難釋解]1．分子間有相互作用的宏觀表現(xiàn)(1)當用力欲使物體拉伸時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為引力，以抗拒外界對它的拉伸。(2)當用力欲使物體壓縮時，組成物體的大量分子間將表現(xiàn)為斥力，以抗拒外界對它的壓縮。(3)大量的分子能聚集在一起形成固體或液體，說明分子間存在引力。固體有一定的形狀，液體有一定的體積，而固體、液體分子間有空隙，卻沒有緊緊地吸在一起，說明分子間還同時存在著斥力。(4)分子力與物體三態(tài)不同的宏觀特征分子間距離不同，分子間的作用力表現(xiàn)也就不一樣，物體的狀態(tài)特征也不相同。物態(tài)分子特點宏觀表現(xiàn)固態(tài)①分子間的距離?、谧饔昧γ黠@③分子只能在平衡位置附近做無規(guī)則的振動①體積一定②形狀一定液態(tài)①分子間距離?、谄胶馕恢貌还潭á劭梢栽谳^大范圍做無規(guī)則運動①有一定體積②無固定形狀氣態(tài)①分子間距離較大②分子力極為微小，可忽略③分子可以自由運動①無體積②無形狀③充滿整個容器2．用彈簧模型理解分子力如圖所示，兩個小球中間連有一個彈簧，小球代表分子，彈簧的彈力代表分子斥力和引力的合力。(1)當彈簧處于原長時(r＝r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為零。(2)當彈簧處于壓縮狀態(tài)時(r<r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為斥力。(3)當彈簧處于拉伸狀態(tài)時(r>r0)，象征著分子力的合力表現(xiàn)為引力。3．分子力與分子間距離變化的關(guān)系(1)r0的意義分子間距離r＝r0時，分子間引力與斥力大小相等，分子力為零，所以分子間距離等于r0(數(shù)量級為10－10m)的位置叫平衡位置。(2)分子間的引力和斥力都隨分子間距離r的增大而減小，但斥力減小得更快(如圖所示)。①當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0；②當r<r0時，F(xiàn)斥>F引，分子力F表現(xiàn)為斥力；③當r>r0時，F(xiàn)斥<F引，分子力F表現(xiàn)為引力；④當r≥10r0(10－9m)時，F(xiàn)引和F斥都十分微弱，可認為分子間無相互作用力，所以分子力F＝0。(3)當r<r0時，分子力隨距離的增大而減小，當r>r0時，分子力隨距離的增大先增大后減小。設(shè)r0是分子間引力和斥力平衡時的距離，r是兩個分子間的實際距離，則以下說法中正確的是

(

)A．r＝r0時，分子間引力和斥力都等于零B．4r0>r>r0時，分子間只有引力而無斥力C．r由4r0逐漸減小到小于r0的過程中，分子間的引力先增大后減小D．r由4r0逐漸減小到小于r0的過程中，分子間的引力和斥力都增大，其合力先增大后減小再增大[解析]

當r＝r0時，分子間引力和斥力相等，但都不為零，合力為零，A錯誤；在4r0>r>r0時，同時存在分子引力和斥力，但引力大于斥力，分子力表現(xiàn)為引力，B錯誤；在r減小的過程中，分子引力和斥力都增大，C錯誤；r由4r0逐漸減小到r0的過程中，由分子力隨r的變化關(guān)系圖線可知，分子力有一個極大值，到r<r0時分子力又增大，所以在r由4r0逐漸減小到小于r0的過程中分子力先增大后減小再增大，D正確。[答案]

D分子力問題的分析方法(1)首先要分清是分子力還是分子引力或分子斥力。(2)分子間的引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小。(3)分子力比較復雜，要抓住四個關(guān)鍵點：一是r＝r0時，分子力為零但引力和斥力大小相等，均不為零；二是r≥10r0時，分子力以及引力、斥力都可忽略，可以看作是零；三是r<r0時，分子力隨著分子間距離增大而減小；四是r>r0時，分子間距由r0增大到10r0，分子力先增大后減小。[素養(yǎng)訓練]1．分子間的相互作用力由引力F引和斥力F斥兩部分組成，則

(

)A．F引和F斥是同時存在的B．F引總是大于F斥，其合力總表現(xiàn)為引力C．分子間的距離越小，F(xiàn)引越小，F(xiàn)斥越大D．分子間的距離越小，F(xiàn)引越大，F(xiàn)斥越小解析：分子間的引力和斥力是同時存在的，它們的大小隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大，但斥力隨分子間距離的變化而變化得更快一些。當r<r0時，合力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離的增大而減小。當r>r0時，合力表現(xiàn)為引力，合力的大小隨分子間距離的增大表現(xiàn)為先增大后減小，選項A正確。答案：A2．(多選)下列事例能說明分子間有相互作用力的是

(

)A．金屬塊經(jīng)過鍛打能改變它原來的形狀而不斷裂B．拉斷一根鋼繩需要用一定的外力C．帶電的物體可以吸引輕小的紙屑D．液體一般很難壓縮解析：金屬塊經(jīng)鍛打能改變形狀而不斷裂，說明分子間有引力；拉斷鋼繩需要一定的外力，也說明分子間有引力；而液體難壓縮說明分子間存在斥力；帶電的物體可以吸引輕小的紙屑是靜電力的作用，故C錯誤，A、B、D正確。答案：ABD3.

甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于r軸上，甲、乙兩分子間作用力與分子間距離關(guān)系圖像如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為r軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則

(

)A．乙分子從a到b過程中，兩分子間無分子斥力B．乙分子從a到c過程中，兩分子間的分子引力先減小后增大C．乙分子從a到c一直加速D．乙分子從a到b加速，從b到c減速解析：分子間的引力與斥力是同時存在的，乙分子從a到b過程中，引力大于斥力，整體表現(xiàn)為引力，A錯誤；乙分子從a到c過程中分子引力逐漸增大，B錯誤；乙分子