新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第一章分子動(dòng)理論章末整合提升新人教版選擇性必修第三冊(cè)

章末整合提升主題一微觀量的估算1.求解分子直徑時(shí)的兩種模型(適用于固體和液體).(1)把分子看成球體,d=36(2)把分子看成立方體,d=3V提醒:對(duì)于氣體,可以把每個(gè)分子占據(jù)的空間看成立方體,利用d=3V0算出的不是分子直徑,2.宏觀量與微觀量的相互關(guān)系.(1)微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.(2)宏觀量:物體的體積V、摩爾體積Vm、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.(3)相互關(guān)系.①一個(gè)分子的質(zhì)量m0=MNA=②一個(gè)分子的體積V0=VmNA=MρNA(注:對(duì)氣體③物體所含的分子數(shù)N=VVm·NA=mρVm·NA或N=mM·NA【典例1】已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的摩爾質(zhì)量M=1.8×10-2kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1.求:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)1g水中所含水分子數(shù);(2)水分子的質(zhì)量;(3)水分子的直徑.解析:(1)因?yàn)?mol任何物質(zhì)中含有的分子數(shù)都是NA,所以只要知道了1g水的物質(zhì)的量n,就可求得其分子總數(shù)N.1g水中所含水分子數(shù)N=nNA=mMNA=3.3×1022(2)水分子的質(zhì)量m0=MNA=3.0×10-26(3)水的摩爾體積Vm=Mρ,假設(shè)水分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的,一個(gè)水分子的體積V0=VmN將水分子視為球體,則V0=16πd3所以16πd3=M解得d=36MπρNA答案:(1)3.3×1022(2)3.0×10-26kg(3)3.9×10-10m【典例2】資料顯示,某種蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量為66kg/mol,其分子可視為半徑為3×10-9m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1.請(qǐng)估算該蛋白質(zhì)的密度.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析:該蛋白質(zhì)的摩爾體積Vm=43πr3NA密度ρ=MV解得ρ=3M代入數(shù)據(jù)得ρ=1×103kg/m3.答案:1×103kg/m3主題二分子間的作用力、分子動(dòng)能、分子勢能和內(nèi)能1.分子間的作用力、分子勢能與分子間距離的關(guān)系.分子間的作用力F、分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線如圖所示(取無窮遠(yuǎn)處分子勢能Ep=0).(1)當(dāng)r>r0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力,當(dāng)r增大時(shí),分子間的作用力做負(fù)功,分子勢能增加.(2)當(dāng)r<r0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,當(dāng)r減小時(shí),分子間的作用力做負(fù)功,分子勢能增加.(3)當(dāng)r=r0時(shí),分子勢能最小.2.內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別.比較項(xiàng)內(nèi)能機(jī)械能概念物體內(nèi)所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和物體的動(dòng)能及重力勢能和彈性勢能的總和影響因素由物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)決定,與物體整體運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、彈性形變程度以及參考系和零勢能面的選取有關(guān),與物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)量值任何物體都具有內(nèi)能,內(nèi)能不為0可以為0轉(zhuǎn)化在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化【典例3】如圖所示,甲分子固定于坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子從A處由靜止釋放,在分子間的作用力的作用下靠近甲.A、B、C、D四個(gè)位置,乙在B點(diǎn)所受的分子間的作用力最大,D點(diǎn)是分子靠得最近處.下列說法正確的是 ()A.乙分子在A點(diǎn)勢能最小B.乙分子在B點(diǎn)動(dòng)能最大C.乙分子在C點(diǎn)動(dòng)能最大D.乙分子在D點(diǎn)加速度為0解析:乙分子由A運(yùn)動(dòng)到C,分子間的作用力表現(xiàn)為引力,做正功,動(dòng)能增大,分子勢能減小,所以乙分子在C處分子勢能最小,動(dòng)能最大,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.由題圖可知,乙在D點(diǎn)時(shí)受到的分子間的作用力不為0,所以乙分子在D點(diǎn)的加速度不為0,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C【典例4】下列關(guān)于分子熱運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象的說法正確的是 ()A.氣體如果失去了容器的約束就會(huì)散開,這是因?yàn)闅怏w分子之間存在分子勢能B.一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣,其分子平均動(dòng)能增加C.一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢能的總和D.如果氣體溫度升高,那么每一個(gè)分子的速率都增加解析:氣體分子間的距離比較大,可以忽略分子間的作用力,分子勢能也就不存在了,所以氣體在沒有容器約束時(shí)散開是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.100℃的水變成同溫度的水蒸氣,分子的平均動(dòng)能不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.根據(jù)內(nèi)能的概念可知選項(xiàng)C正確.如果氣體的溫度升高,那么分子的平均動(dòng)能增大,熱運(yùn)動(dòng)的平均速率也增大,這是統(tǒng)計(jì)規(guī)律,但就每一個(gè)分子來講,速率不一定都增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C主題三用油膜法估測油酸分子的大小用油膜法估測油酸分子直徑的實(shí)驗(yàn)原理:油酸分子的一部分對(duì)水的親和力很強(qiáng),當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí),酒精溶于水或揮發(fā),在水面上形成一層油酸薄膜,可認(rèn)為此薄膜是單分子油膜,如圖所示.將水面上形成的油膜的形狀畫到帶坐標(biāo)的玻璃板上,可以計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)純油酸的體積V和油膜的面積S,可以計(jì)算出油膜的厚度d=VS,即油酸分子的直徑【典例5】用油膜法估測油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下:①向體積V油=1mL的油酸中加酒精,直至總量達(dá)到V總=500mL;②用注射器吸?、僦信渲坪玫挠退峋凭芤?把它一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳雗=100滴時(shí),測得其體積恰好是V0=1mL;③先往邊長為30~40cm的淺盤里倒入約2cm深的水,然后將均勻地撒在水面上;

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描下油膜的形狀;⑤將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N,小方格的邊長l=20mm.根據(jù)以上信息,回答下列問題.(1)步驟③中應(yīng)填寫:.

(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V'是mL.

(3)油酸分子直徑是m.

解析:(1)為了讓單分子油膜的形狀更明顯,需要在水面上撒爽身粉.(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V'=V0V油n(3)油膜占據(jù)方格數(shù)為115個(gè),故油膜面積S=115×20×20×10-6m2=4.6×10-2m2,油酸分子直徑d=V'S=4.3×10-10答案:(1)爽身粉(2)2×10-5(3)4.3×10-10【典例6】(1)在做用油膜法估測油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有油酸酒精溶液、滴管、淺盤、水、玻璃板、彩筆,要完成本實(shí)驗(yàn),還欠缺的器材有.

(2)下圖反映了用油膜法估測油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟,將它們按操作先后順序排列應(yīng)是(用符號(hào)表示).

abcd(3)在用油膜法粗測油酸分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,在哪些方面作了理想化的假設(shè)?解析:(1)實(shí)驗(yàn)中還需要量筒、爽身粉及坐標(biāo)紙.(2)用油膜法估測油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)步驟:配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備盛水的淺盤→形成油膜→描