物体的内能教学课件

1、第五节物体的内能1知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法2知道什么是分子势能，分子势能随分子距离变化的关系理解分子势能与物体的体积有关3知道什么是内能，知道物体的内能跟物体的物质的量、温度和体积有关4知道理想气体微观模型，知道理想气体的内能只跟温度有关，跟体积无关一、分子动能和分子势能分子能量比较内容分子动能分子势能定义分子做无规则热运动而具有的能由分子力和分子间 决定的能大小决定因素温度是分子平均动能大小的标志宏观上与物体的体积有关，微观上与 有关相对位置分子间的距离二、物体的内能定义：物体中所有分子的 与 的总和决定因素(1)分子的热运动平均动能由 决定，分子总动能还与分子总数

2、即 有关(2)分子的势能与物体的 有关(3)物体的内能由 、 、 共同决定热运动动能分子势能温度物质的量体积物质的量温度体积温馨提示(1)跟重力势能、电势能一样，当距离变化时，若它们的作用力做正功势能都会减小，反之，作用力做负功；势能都要增大(2)分子间的距离变化，客观上表现为物体的体积变化，故微观上分子势能的变化对应于客观的物体体积变化，一般说来，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了一、温度的微观解释单个分子的动能(1)物体由大量分子组成，每个分子都做无规则热运动，都有动能且时刻发生变化(2)热现象是大量分子无规则热运动的统计结果，研究个别分子动能，没有实际意义分子的平均动能(1)温度是

3、大量分子无规则热运动的客观表现，具有统计意义，温度升高，分子平均动能增大，但不是每个分子的动能都增大、有的分子动能甚至还减小，个别分子的动能大小与温度没有关系，但总体上所有分子动能的总和随温度的升高而增加(2)分子的平均动能只由温度决定，与物质种类、质量、压强、体积无关，只要温度相同，任何分子的平均动能都相等，由于不同物质的分子质量不同，所以同一温度下，不同物质的分子运动的平均速率大小一般不同特别提醒(1)温度是分子平均动能的标志，温度只与分子的平均动能相对应，与分子的平均速率无关(2)温度高的物体，分子平均动能一定大，而平均速率不一定大二、分子势能与分子间距离的关系由于分子与分子之间的相互作

4、用(分子力)并且由其相对位置决定的能，叫分子势能分子势能与分子间的距离有关，宏观上与物体的体积有关(1)当分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大(2)当分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大(3)如果取两个分子间相距无限远时的分子势能为零，分子势能Ep与分子间距离r的关系如图1-5-1所示，从图线可以看出，当rr0时，分子势能最小(4)分子势能的类比弹簧模型分子势能随分子间距离的变化类似于弹簧的弹性势能随弹簧长度的变化规律，弹簧在原长的

5、基础上无论拉伸，还是压缩，势能都会增加图1-5-1三、对物体内能的理解内能概念及决定因素(1)物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和(2)任何物体都具有内能，因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的(3)决定物体内能的因素：从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定 内能与机械能的区别和联系项目内能机械能对应的运动形式微观分子热运动宏观物体机械运动能量常见形式分子动能、分子势能物体动能、重力(或弹性势能)能量存在原因由物体内大量分子的热运

6、动和分子间相对位置决定由物体做机械运动和物体形变或被举高影响因素物质的量、物体的温度和体积及物态物体的机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度或弹性形变)是否为零永远不能等于零一定条件下可以等于零联系在一定条件下可以相互转化特别提醒(1)分子势能同重力势能、弹性势能、电势能一样，都是与某种力对应又由相对位置决定的能量，且该种力做功等于对应势能的变化(2)物体的内能与机械能的区别与联系：内能属于微观量、机械能属于宏观量，它们的大小无必然的联系，在一定条件下，内能、机械能可以相互转化【例1】 下列关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是()A某物体的温度是0 ，说明物体中分子的平均动能

7、为零B物体温度升高时，每个分子的动能都增大C物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多D物体的运动速度越大，则物体的温度越高分子动能与温度的关系 解析某种气体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大物体的运动速度越大，物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，所以物体的温度不一定高答案C借题发挥虽然温度是分子平均动能的标志，

8、但是零度(0 )时物体中分子的平均动能却不为零物体内分子做无规则热运动的速度和物体做机械运动的速度是完全不同的两个概念【变式1】 当物体的温度升高时，下列说法中正确的是()A每个分子的温度都升高B每个分子的热运动都加剧C每个分子的动能都增大D物体分子的平均动能增大解析温度是分子平均动能的标志，对单个分子无意义物体温度升高，分子运动剧烈，分子平均动能增大，但不否认某些分子动能减小，故正确答案选D.答案D【例2】 甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是()A分子势能不断增大 B分子势能不断

9、减C分子势能先增大后减小 D分子势能先减小后增大分子势能与分子力做功 解析从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道，当分子间距离大于r0时，分子间表现为引力；当分子间距离小于r0时，分子间表现为斥力；当分子间距离大于10r0时，分子间的作用力十分小，可以忽略所以，当乙从较远处向甲靠近的过程中，分子力先是对乙做正功，而由分子力做功与分子势能变化的关系知道，分子力做正功，分子势能减小；后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，而由做功与分子势能变化的关系知道，分子力做负功，分子势能增加，因此在乙逐渐向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大答案D借题发挥(1)分子势能的变化情况只与分子力做功相联系分

10、子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加分子力做功的值等于分子势能的变化量(2)讨论分子势能变化时，绝不能简单地由物体体积的增大、减小就得出结论导致分子势能变化的原因是分子力做功情况【变式2】 关于分子势能，下列说法中正确的是(设两分子相距无穷远时分子势能为零) ()A体积增大，分子势能增大，体积缩小，分子势能减小B当分子间距离rr0时，分子间合力为零，所以分子势能为零C当分子间作用力为引力时，体积越大，分子势能越大D当分子间作用力为斥力时，体积越大，分子势能越大解析设想两个分子相距无穷远(r109 m)时分子间势能为零，当两个分子越来越近时，分子间引力做正功，分子势能减小，当rr

11、0时，分子势能减小到最小为负值，故B错误；分子力为引力时，体积越大，分子间距越大，分子间引力做负功，分子势能增大，故C正确；分子力为斥力时，体积越大，分子间距越大，分子间斥力做正功，分子势能减小，故A、D错误答案C【例3】 关于物体的内能，下列说法中正确的是()A水分子的内能比冰分子的内能大B物体所处的位置越高，分子势能就越大，内能越大C一定质量的0 的水结成的0 的冰，内能一定减少D相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能物体的内能及变化 解析因内能是指组成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故选项A错误内能与机械能是两种不同性质的能，

12、它们之间无直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有关系，故选项B、D错误一定质量的0 的水结成0 的冰，放出热量，使得内能减小答案C借题发挥分析物体内能变化的基本方法有两种：(1)根据内能的定义来分析，抓住三个方面：一看物质的量，二看温度，三看体积(2)从能量的观点分析，特别是遇到物态变化时，用第二种方法更优越【变式3】 下列关于物体内能的说法中，正确的有()A0 的水比0 的冰的内能大B物体运动的速度越大，则内能越大C水分子的速率一定比冰分子的速率大D100 g 0 的冰比100 g 0 的水的内能小解析内能与分子个数有关，因不知道0 的水与0 的冰哪一个质量大，所以无法比较其

13、内能，A错物体整体运动的动能属于机械能，与内能无关，B错水的温度比冰的温度高时，只是水分子的平均速率大，而不是每一个水分子的速率都大于各个冰的分子的速率，C错冰熔化成水要吸收热量，内能增加，所以D正确答案D重要考点命题规律1.元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律。2.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型；结合实例说明“等电子原理”的应用；了解简单配合物的成键情况。3.判断常见物质的晶体类型与结构特征、用相关理论解释各类晶体的物理性质。4.分子晶体的含义，分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。5.分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作

14、用力的区别。江苏高考这部分知识的考查一般注重电子排布、电负性、第一电离能的考查，比较复杂的就是氢键问题、分子手性和杂化问题与立体构型，复习中要注意难点突破。高考中用理论解释或比较物质性质类的考查较多，复习时应侧重对基础知识的理解，要关注化学式书写，性质的分析，另外要关注金属晶体的基本堆积方式，这是学生学习的薄弱点。【重要考点1】 原子结构1多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里，不同能层的能级有交错现象。泡利原理： 每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。洪特规

15、则： 电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 电子排布在p、d、f等能级时，当其处于全空、半充满或全充满时，整个原子的能量最低，最稳定。2气态原子或离子失去一个电子所需要的最低能量叫电离能，常用符号 I 表示，单位为kJmol-1，气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需要的最低能量叫第一电离能。 第一电离能可以表示原子失去电子的难易程度，电离能越小，表示在气态时该原子金属性越强。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有增大的趋势，同一主族从上到下，第一电离能减小。但第A、A(主族)特殊，如Mg的第一电离能比Al大，原因是 Mg(1s22s22p63s23

16、p0)p轨道处于全空状态，能量较低，比较稳定，所以不易失去电子。 3杂化轨道的形状：2个sp杂化轨道呈直线型,3个sp2杂化轨道呈平面三角形,4个sp3杂化轨道呈四面体型。4具有相同电子数(指分子或离子中全部电子总数)和相同原子数的分子或离子，它们往往具有相同的分子结构(几何构型)及相似的性质。这条规律就叫做等电子原理。【典型例题1】有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数EQTXZ。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)I1(T)I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为2

17、8。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：(1)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有_等两种。(2)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，甲的化学式为_。(3)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。乙的晶体类型为_，其硬度超过金刚石的原因是_。乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为_。解析：本题解题的关键是E、Q、T、X、Z五种元素的推断，其突破口有多个：“基态Q原子的2p轨道处于半充满状态”，符合这一要求的原子只有N元素；“QT与ET2互为等电子体”，说明E为C元素；“X为周期表前四周期中电负性最小的元素”可推知X为K元素；

18、“Z的原子序数为28”,说明Z是Ni元素等。等电子体的结构相似，故QT的结构与CO2相似。 答案：(1)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键(2)KO2(3)原子晶体C-N键的键长小于CC键，键能大于CC键sp3 影响溶解性的因素除温度等外因影响外，物质的性质起决定作用，相似相溶，形成氢键可能是溶解度较大的原因。熔沸点高、硬度大一般是原子晶体的性质。 【变式1】下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素N的基态原子电子排布式_。(2)D的氢化物的分子构型为_，该氢化物易溶于水的原因_。(3)D和E的第一电离能的大小：_(用元素符号表示)(4)由A、C

19、、D形成的ACD分子中，含有2个键，_个p键。答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)三角锥形都是极性分子且与水形成氢键(3) N O(4) 2解析：本题考查基础知识。(1)常见元素的核外电子排布，要求理解构造原理；(2)用价层电子互斥理论分析NH3分子构型；用相似相溶和氢键理论解释溶解性；(3)A、C、D形成的分子是HCN，含有2个键，2个p键；(5)元素M的化合物(MO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应。请回答下列问题：甲：与M同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与M原子相同的元素有 _ (填元素符号)，其中一种金属的晶胞结构如右图所示，该

20、晶胞中含有金属原子的数目为_。乙：MO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断MO2Cl2是_(填“极性”或“非极性”)分子。丙：在苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有 _ (填序号)，CS2分子的空间构型是_。解析：(5)甲：铬原子最外层电子数为1个，第四周期一共三种元素：K、Cr、Cu；乙：依据相似相溶原理分析；丙：依据分子构型可以反推杂化方式。CS2与CO2结构相似。 答案: (5)甲: K、Cu4乙：非极性丙：直线形【重要考点2】 分子结构1分子间存在着把分子聚集在一起的作用力，人们将这些作用统称为分子间作用力

21、。其中最常见的是范德华力和氢键。2由非极性键形成的双原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。3杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。杂化轨道数 = 中心原子价电子对数 【典型例题2】海底热液研究处于当今科研的前沿。海底热液活动区域“黑烟囱”的周围，存活的长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类等生物，成了极佳的天然海底实验室，且海底“黑烟囱”周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。 (1)有关几种气体分子的说法正确的是_。ACO的结构式可表示为BCO2与COS(硫化羰)互为等电子体CNH

22、3分子中氮原子采用sp2杂化DHCN分子呈直线形(2)酸性热液中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为_。 (3)铁原子核外电子排布式为：_。(4)“黑烟囱”热液冷却后若可检测出图3所示分子，该分子中手性碳原子数为_。(5)FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985，后者801，其原因是_。(6)从“黑烟囱”形成的矿床中提取镍，需将其转化为四羰基合镍(结构如上图4)，则该络合物的配位数为_。解析：(1)NH3分子中氮原子采用sp3杂化，分子构型是三角锥形，原因是氮原子存在孤对电子；(2)图2中虚线表示氢键，所以黑球表示氧原子，白球表示氢原子，其为+1价阳离子，所以化学式为H

23、11O；(4)如图表示手性碳原子：(5)离子晶体的熔点从晶格能来比较；(6)分子式为：Ni(CO)4。 答案：(1)A、B、D(2)H11O5+(3)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)4(5)FeS晶体的晶格能比NaCl晶体晶格能大(6)4 对于离子晶体，晶格能影响离子晶体的熔点，晶格能越大，熔点越高；对于分子晶体，熔沸点受分子间作用力(含氢键)影响；对于原子晶体，共价键即影响原子晶体的熔点。 【变式2】(2011镇江一中模拟)1915年诺贝尔物理学奖授予HenryBragg和LawrenceBragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。(1)科学家

24、通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表：4种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是_。 晶体NaClKClCaO晶格能/(kJ mol1)7867153401解析：本题全面考查结构基础知识，熔点高低比较要比较晶格能高低，核外电子排布，原子堆积方式、配位键的表示、氢键、分子的空间构型都是高考的重要内容。 (1)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，根据表格中提供的三种离子晶体的半径、电荷特征可知离子半径越小、电荷数越高晶格能越大，由此判断MgO的晶格能最大，熔点最高。答案：MgOCaONaClKCl(2)科学家通过X射线推测胆矾中

25、既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。写出基态Cu原子的核外电子排布式_；金属铜采用下列_ (填字母代号)堆积方式。写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来) 。水分子间存在氢键，请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响_。SO42-的空间构型是_。解析：(2)Cu的电子排布及其晶胞具有典型性，学生应能理解和识别；根据胆矾的结构和配位键、氢键的形成条件识别其中的配位键和氢键，配位键成键的两个原子中，由一方提供孤电子对、另一方提供空轨道形成，箭头方向指向提供空轨道的原子；SO42-的正四面体构型可以通过下列方法判断：SO42-中有四

26、个键，没有孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知其呈正四面体结构。 答案： 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1C水的熔、沸点较高，结冰时密度减小正四面体【重要考点3】 晶体结构1金属晶体的原子堆积模型： (1)非密置层和密置层：金属原子平面放置，原子横竖对齐排列，所得配位数为4的堆积方式为非密置层；原子交错排列，所得配位数为6的堆积方式为密置层。(2)金属晶体的四种堆积方式 2.离子晶体晶格能：气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量。通常取正值，数据的大小反映离子晶体的稳稳定性。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔点越高，硬度越大。离子带的电荷越多，晶格能越

27、大；离子半径越大，晶格能越小。 (1)NaCl：晶胞中每个Na+周围吸引着6个Cl-，这些Cl-构成的几何图形是正八面体，每个Cl-周围吸引着6个Na+，Na+、Cl-个数比为11，每个Na+与12个Na+等距离相邻，每个氯化钠晶胞含有4个Na+和4个Cl-。 (2)CsCl晶胞中每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有8个，这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为立方体，在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有6个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体。【典型例题3】(2011盐城中学模拟)下表列出了前20号元素中的某些元素性质的有关数据：试回答下

28、列问题：(1)以上10种元素的原子中，失去核外第一个电子所需能量最少的是(填写编号)_。(2)上述、三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是(写分子式)_。某元素R的原子半径为1.0210-10m，该元素在周期表中位于_；若物质Na2R3是一种含有非极性共价键的离子化合物，请你写出该化合物的电子式_。(3)元素的某种单质具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，此单质与熔融的单质相互作用，形成某种青铜色的物质(其中的元素用“”表示)，原子分布如图所示，该物质的化学式为_。解析： 先根据原子半径和化合价推断出各元素的名称。三种元素为第A族元素，按原子半径由小到大顺序可得是锂、是钾、是钠，两种元素为第A族元素，是氯、是氟，是第A族元素，是磷、是氮，最后推出是氧、是铝、是碳。 (1)在上述10种元素中最容易失去电子的是钾元素，即号。 (2)、三种元素分别是碳、磷、氯，两两形成的化合物有CCl4、PCl3和PCl5，每