2018高考物理第一輪復(fù)習(xí) 專題 分子動(dòng)理論、氣體學(xué)案 魯科版.doc

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分子動(dòng)理論、氣體 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 分子動(dòng)理論、氣體 本章的知識(shí)點(diǎn)： （一）分子動(dòng)理論 1、分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn) （1）物體是由大量分子組成 ①單分子油膜法測(cè)量分子直徑 用單分子油膜法粗測(cè)油分子直徑的步驟。 測(cè)出一滴油的體積V；將油滴滴在水面上形成單分子油膜；測(cè)出油膜的面積S；算出油膜的厚度，即為油分子的直徑d＝。 ②阿伏加德羅常數(shù) 阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)量值NA＝6.021023mol-1。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁。此處所指微觀物理量為：分子體積υ、分子的直徑d、分子的質(zhì)量m。宏觀物理量為：物體的體積V、摩爾體積Vm、物質(zhì)的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mm、物質(zhì)的密度ρ。 計(jì)算分子的質(zhì)量： 計(jì)算（固體、液體）分子的體積（或氣體分子所占的空間）： 計(jì)算物質(zhì)所含的分子數(shù)： ③分子大小的計(jì)算 對(duì)于固體和液體，分子的直徑d＝ 對(duì)于氣體，分子間的平均距離d＝ （2）分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)——布朗運(yùn)動(dòng) 分子永不停息作無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象在說明分子都在不停地運(yùn)動(dòng)著的同時(shí)，還說明了分子之間有空隙。布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它間接地反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。液體分子永不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因。影響布朗運(yùn)動(dòng)激烈程度的因素：小顆粒的大小和液體的溫度。能做明顯的布朗運(yùn)動(dòng)的小顆粒都是很小的，一般數(shù)量級(jí)在10-6m，這種小顆粒肉眼是看不見的，必須借助于顯微鏡。 （3）分子間存在著相互作用力 分子間的引力和斥力同時(shí)存在，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是它們的合力。 分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小，隨分子間的距離r的減小而增大，但斥力的變化比引力快。 當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)引＝F斥，對(duì)外表現(xiàn)的分子力為0。其中r0為分子直徑的數(shù)量級(jí)，約為10-10m。 當(dāng)rr0時(shí)，F(xiàn)引>F斥，對(duì)外表現(xiàn)的分子力F為引力。 　當(dāng)r>10r0時(shí)，可認(rèn)為分子力F為0。 2、氣體分子運(yùn)動(dòng)與壓強(qiáng) ①麥克斯韋速率分布規(guī)律：中間多，兩頭少 ②氣體壓強(qiáng)的微觀解釋：容器中的氣體分子在高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，容器壁受到分子的撞擊更加劇烈。每個(gè)分子撞擊容器壁產(chǎn)生的力是短暫的、不連續(xù)的，但容器壁受到大量分子頻繁的撞擊，就會(huì)受到一個(gè)穩(wěn)定的壓力，從而產(chǎn)生壓強(qiáng)。氣體分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相同，對(duì)每個(gè)容器壁的撞擊效果也相同，因此氣體內(nèi)部壓強(qiáng)處處相等。氣體溫度升高時(shí)，高速率的氣體分子數(shù)增多，整體上分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，分子使容器壁受到的撞擊更加頻繁，導(dǎo)致氣體的壓強(qiáng)增大。 3、溫度與內(nèi)能 ①、分子的平均動(dòng)能：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體的溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，分子的平均動(dòng)能就越大。 ②、分子的勢(shì)能：從宏觀上看：分子的勢(shì)能跟物體的體積有關(guān)。從微觀上看：分子勢(shì)能跟分子間的距離有關(guān)。 ③、物體的內(nèi)能：從宏觀上看：物體內(nèi)能的大小由物體的摩爾數(shù)、溫度和體積三個(gè)因素決定。 從微觀上看：物體內(nèi)能的大小由組成物體的分子總數(shù)、分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子間的距離三個(gè)因素決定。 內(nèi)能只與（給定）物體的溫度和體積有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)速度以及相對(duì)位置無關(guān)。 （二）氣體： 1、氣體實(shí)驗(yàn)定律及其微觀解釋 ①玻意耳定律（pv＝c） 氣體的質(zhì)量和溫度一定，即分子總數(shù)和分子平均速率一定。氣體的體積減小k倍，為原來體積的1/k，氣體分子的密度就增大為原來的k倍，氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁碰撞的次數(shù)就增大k倍，氣體壓強(qiáng)也就增大k倍。氣體體積增大時(shí)，情況恰好相反?？梢姡瑲怏w壓強(qiáng)與體積成反比。 ②查理定律（p/t＝c） 氣體的質(zhì)量和體積一定，即分子總數(shù)和單位體積氣體分子個(gè)數(shù)，即密度一定，溫度升高，由壓強(qiáng)的微觀解釋可知壓強(qiáng)增大 ③蓋呂薩克定律（v/t＝c）氣體的質(zhì)量、壓強(qiáng)一定，為使氣體壓強(qiáng)保持不變，則體積增大，當(dāng)v↑→n↓→n/δtδs↓→p↓趨勢(shì)，當(dāng)體積增大到一定程度時(shí)，這兩種傾向相互抵消，壓強(qiáng)保持不變，使壓強(qiáng)保持不變，則體積應(yīng)減小。v↓→n↑→n/δtδs↑→p↑趨勢(shì)，當(dāng)體積減小一定程度時(shí)，這兩種傾向相互抵消，壓強(qiáng)保持不變 2、飽和汽與濕度 （1）飽和汽 確切地理解“動(dòng)態(tài)平衡”是掌握飽和汽的關(guān)鍵．密閉容器中同時(shí)存在著蒸發(fā)和液化兩種過程．蒸發(fā)的快慢受液體溫度的制約，液化的快慢受液面上汽的密度的制約．當(dāng)每單位時(shí)間內(nèi)從液體里逸出的分子數(shù)等于回到液體里的分子數(shù)、液面上方的汽的密度不再改變時(shí)，汽和液體之間就達(dá)到了“動(dòng)態(tài)平衡”．設(shè)單位時(shí)間內(nèi)從液體逸出的分子數(shù)平均為n；單位時(shí)間內(nèi)返回液體的分子數(shù)平均為n′．當(dāng)n′＝n時(shí)，汽液兩相平衡，容器內(nèi)液面位置不變；當(dāng)n′＜n時(shí)，液體繼續(xù)蒸發(fā)，液面下降，汽密度增大，此時(shí)汽是未飽和狀態(tài)；當(dāng)n′＞n時(shí)，汽體液化，液增加．從“動(dòng)”的角度去認(rèn)識(shí)一個(gè)現(xiàn)象。 體會(huì)（i）對(duì)某種物質(zhì)的飽和汽來說，對(duì)應(yīng)一定的溫度，它有一定的密度，也就是有一定的壓強(qiáng)．（ii）在同一溫度時(shí)，某物質(zhì)的飽和汽的密度大于未飽和汽的密度．在密閉容器內(nèi)，通常飽和汽是汽液共存的，而未飽和汽只以汽態(tài)單獨(dú)存在．（iii）對(duì)于某種物質(zhì)來說，它的飽和汽壓是隨著溫度的升高因雙重原因而增大（溫度升高時(shí)，飽和汽密度增大，分子平均速率也增大，壓強(qiáng)由于這雙重原因而增大）．（iv）飽和汽壓跟體積無關(guān)（因?yàn)樗幸后w作后備）．（v）不同種類的液體，其飽和汽壓也有所不同，像乙醚，分子間內(nèi)聚力小，容易蒸發(fā)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)液面上的飽和汽密度較大，飽和汽壓較大． （2）濕度 ①空氣的干濕程度可用空氣里含有水汽的密度來表示，讓一定量的空氣通過一段貯有吸收水汽的物質(zhì)（如氯化鈣）的管子，讓該物質(zhì)吸收水汽，由其前后質(zhì)量差可知空氣中含有的水汽密度．②、直接測(cè)定空氣中的水汽密度比較麻煩，改用水汽的壓強(qiáng)來表示干濕程度．由此引入絕對(duì)濕度．③、需要了解空氣中的水汽離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近，引入相對(duì)濕度．④、直接測(cè)定空氣中水汽的壓強(qiáng)也是比較困難的，引入露點(diǎn)．⑤、介紹毛發(fā)濕度計(jì)和干濕泡濕度計(jì)． 【典型例題】 （一）物體是由大量分子組成的 例題1. 將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子層，已測(cè)出這一薄層的面積為0.2m2，由此可測(cè)出油酸分子的直徑為 。 解析：設(shè)1cm3溶液的滴數(shù)為N，則1滴油酸酒精溶液的體積為υ＝cm3。 由于取用的油酸酒精溶液的濃度為＝0.5%，故1滴溶液中油酸的體積為v0＝υ0.5%＝0.5%10-6m3。 已知油酸薄層的面積為S＝0.2m2，所以油酸分子的直徑為 d＝＝＝0.5%10-6＝0.5%10-6m＝510-10m 例題2. 已知水的密度ρ＝1.0103kg /m3，水的摩爾質(zhì)量M＝1.810-2kg /mol。 求：（1）1g水中含有多少水分子？ （2）水分子的質(zhì)量是多少？ （3）估算水分子的直徑。（保留兩位有效數(shù)字） 解析：（1）N＝NA＝6.021023＝3.31022個(gè)　 （2）m’＝＝kg＝3.010-26kg （3）∵υ＝＝πd3 ∴d＝＝m＝3.910-10m （二）分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)——布朗運(yùn)動(dòng) 例題3. 下面兩種關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說法都是錯(cuò)誤的，分析它們各錯(cuò)在哪里。 （1）大風(fēng)天常?？吹斤L(fēng)沙彌漫、塵土飛揚(yáng)，這就是布朗運(yùn)動(dòng)； （2）布朗運(yùn)動(dòng)是由于液體分子對(duì)固體小顆粒的撞擊引起的，固體小顆粒的體積越大，液體分子對(duì)它的撞擊越多，布朗運(yùn)動(dòng)就越顯著。 解析：（1）能在液體或氣體中布朗運(yùn)動(dòng)的微粒都是很小的，一般數(shù)量級(jí)在10-6m，這種微粒肉眼是看不到的，必須借助于顯微鏡。風(fēng)天看到的塵土都是較大的顆粒，它們的運(yùn)動(dòng)不能稱為布朗運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)基本屬于在氣流的作用下的定向移動(dòng)，而布朗運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 （2）布朗運(yùn)動(dòng)的確是由于液體（或氣體）分子對(duì)固體小顆粒的碰撞引起的，但只有在固體小顆粒很小時(shí)，各個(gè)方向的液體分子對(duì)它的碰撞不平衡才引起它做布朗運(yùn)動(dòng)。 （三）分子間存在著相互作用力 例題4. 兩個(gè)分子從相距較遠(yuǎn)（分子力可忽略）開始靠近，直到不能再靠近的過程中（BCD） A. 分子力先做負(fù)功后做正功 B. 分子力先做正功后做負(fù)功 C. 分子間的引力和斥力都增大 D. 兩分子從r0處再靠近，斥力比引力增加得快 解析：分子力先是引力后是斥力，所以分子力先做正功或做負(fù)功。r減小時(shí)，分子間的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大得快。 （四）氣體的等溫變化 例題5. 下列過程可能發(fā)生的是（ ） A、氣體的溫度變化，但壓強(qiáng)、體積保持不變 B、氣體的溫度、壓強(qiáng)保持不變，而體積發(fā)生變化 C、氣體的溫度保持不變，而壓強(qiáng)、體積發(fā)生變化 D、氣體的溫度、壓強(qiáng)、體積都發(fā)生變化 答案：C、D 例題6. 一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)，若體積增大為原來的n倍，則壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼腳_________倍。 A、2n B、n C、1/n D、2/n 答案：C 例題7. 在溫度均勻的水池中，有一空氣泡從池底緩緩地向上浮起，在其上浮的過程中，泡內(nèi)氣體（可看成理想氣體）（ ） A、內(nèi)能減少，放出熱量 B、內(nèi)能增加，吸收熱量 C、對(duì)外做功，同時(shí)吸熱，內(nèi)能不變 D、對(duì)外做的功等于吸收的熱量 答案：C、D 例題8. 如圖1所示，一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B再變到狀態(tài)C的過程，A、C兩點(diǎn)在同一條雙曲線上，則此變化過程中（ ） A、從A到B的過程溫度升高 B、從B到C的過程溫度升高 C、從A到C的過程溫度先降低再升高 D、A、C兩點(diǎn)的溫度相等 答案：A、D （五）氣體的等容變化 例題9、下面圖中描述一定質(zhì)量的氣體做等容變化的過程的圖線是（ ） 答案：C、D 例題10. 一個(gè)密閉的鋼管內(nèi)裝有空氣，在溫度為20℃時(shí)，壓強(qiáng)為1atm，若溫度上升到80℃，管內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為（ ） A、4atm B、1atm/4 C、1.2atm D、5atm/6 答案：C 6、等壓變化 例題11. 一定質(zhì)量的理想氣體在等壓變化中體積增大了1/2，若氣體原來溫度為27℃，則溫度的變化是（ ） A、升高450K B、升高了150℃ C、升高了40.5℃ D、升高了450℃ 答案：B 例題12. 如圖2所示，是一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B到狀態(tài)C的V—T圖象，由圖象可知（ ） A、PA＞PB B、PC＜PB C、PA＞PC D、PC＞PB 答案：D