新高考新教材一轮复习人教版第十四章第1讲分子动理论内能学案

第十四章Jft

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IDlSHISlZHANG

第1讲分子动理论内能

武至莹莹莹枣必备知识新学法基础落实号袈蕉蕉中

［主干知识•填一填1

一、分子动理论

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子模型：主要有两种模型，固体与液体分子通常用球体模型，气体分子通常用立方

体模型.

(2)分子的大小

①分子直径：数量级是IOr°m.

②分子质量：数量级是血学kg.

③测量方法：油膜法.

(3)阿伏加德罗常数：NAXlo23mo「

2.分子热运动

分子永不停息的无规则运动.

(1)扩散现象

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，可在固体、液体、气

体中进行.

(2)布朗运动

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遮小，随分子间距离的减小而

增大,但总是斥力变化得较快.

二、内能

1.分子平均动能

(1)所有分子动能的平均值.

(2)温度是分子平均动能的标志.

2.分子势能

由分子间相对位置决定的能,在宏观上分子势能与物体体积有关,在微观上与分子间的

距离有关.

3.物体的内能

(1)内能：物体中所有分子的热运动动能与分壬势能的总和.

（2）决定因素：温度、体积和物质的量.

三、温度

L意义：宏观上表示物体的冷热程度（微观上标志物体中分子平均动能的大小）.

2.两种温标

（1）摄氏温标r：单位℃,在1个标准大气压下，水的冰点作为O℃,沸点作为IOO℃,

在0℃~100℃之间等分100份，每一份表示1℃.

（2）热力学温标了；单位K,把七作为0K.

（3）就每一度表示的冷热差别来说，两种温度是相同的，即△T=△L只是零值的起点不同，

所以二者关系式为T=∕+273.15K.

（4）绝对零度（OK）,是低温极限，只能接近不能达到，所以热力学温度无负值.

［规律结论记一记］

1.与化学中的“分子”不一样，热学研究组成物体的微粒的运动规律和统计规律，把化

学中的原子、分子或离子统称为分子.

2.扩散现象的本质是分子的运动，固、液、气三态均可发生扩散现象，它直接证明了组

成物体的分子在不停地做无规则运动；布朗运动的主体不是分子，而是液体或气体中的悬浮

颗粒，它间接证明了分子的无规则运动.

3.两分子间距为ro时分子力为零，分子势能最低，但不是零，而是负值，因为一般认

为分子间距为无穷远IOe）时，分子势能为零.

4.温度是分子平均动能的标志，温度相同时，各种物体分子的平均动能均相同.

5.与机械运动相对应的能量称为机械能；与热运动相对应的能量称为内能.宏观上内能

由物质的量、温度和体积决定.

［必刷小题•测一测］

一、易混易错判断

1.质量相等的物体含有的分子个数不一定相等∙（J）

2.组成物体的每一个分子运动是有规律的.（X）

3.布朗运动是液体分子的运动∙（X）

4.分子间斥力随分子间距离的减小而增大，但分子间引力却随分子间距离的减小而减

小.（X）

5.内能相同的物体，温度不一定相同.（J）

6.分子间无空隙，分子紧密排列∙（X）

二、经典小题速练

1.（粤教版选择性必修第三册P∣6T∣）（多选）下列实验能说明分子在做无规则运动的是

B.断面磨平的铅块压紧

后能够吊住大钩码

华色玻璃板

U二氧化氮

C.铅板和金板长时间压紧在D.抽去玻璃板后,两瓶中

一起,铅和金会互相渗透的气体逐渐混合

解析：ACD滴入热水中的墨水使热水很快变色，属于扩散现象，铅板和金板长时间压

紧在一起，互相渗透，也属于扩散现象，抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，属于气体

的扩散现象，而扩散现象正是由分子的无规则运动产生的.断面磨平的铅块压紧后能够吊住

大钩码，表明分子间存在引力，不能说明分子在做无规则运动.故A、C、D正确.

2.（鲁科版选择性必修第三册RT5）分子势能随分子间距离变化的图像如图所示.根据图

分析可得（）

A.八处为分子平衡位置

B.冷处为分子平衡位置

C.分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力

D.H八时，r越小，分子势能越大，分子间仅有斥力存在

解析：B当分子处于平衡位置时，分子力为零，分子势能最小，所以厂2处为分子平衡

位置,当「＞0分子间表现为引力，厂增大，分子势能增大，当大打时，分子间表现为斥力，

r越小，分子力做负功，分子势能越大，此时分子间仍有引力存在，故选项B正确.

3.（人教版选择性必修第三册P6T3改编）以下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.向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

运动越剧烈

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：D布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体颗粒的运动，A错误；布朗运动是固

体分子或气体分子的频繁碰撞引起的，因此，固体颗粒的无规则运动能说明液体或气体分子

在做无规则运动，但不能说明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动，B错误；胡椒粉翻滚

是热水的对流运动形成的，不是布朗运动，C错误；煤油中小粒灰尘的布朗运动是煤油分子

的无规则运动引起的，D正确.

店军季军季季军关键能力新探究思维拓展^连色寻

命题点一微观量的估算（自主学习）

［核心整合］

ɪ.微观量和宏观量

（1）微观量：分子体积Vo、分子直径4分子质量，加.

（2）宏观量：物体的体积V、摩尔体积匕⑹、物体的质量〃?、摩尔质量M、物体的密度p.

（3）关系

①分子的质量：惘）=#=罕必

WA/VA

②分子的体积：Vo=乎=/（对于气体，½）指一个分子所占据的平均体积）.

/VAPNR

,

③物体所含的分子数：N-ττ-∙NA=,NA或N=^∙NA=筌NA.

KmOlPVmo∣MM

2.分子的两种模型（如图所示）

球状模型立方体模型

（1）球状模型直径1=.（常用于固体和液体）

（2）立方体模型边长d=强.（常用于气体）

对于气体分子，d=赤的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均

距离.

［题组突破I

1.（气体微观量与宏观量间的关系）（2021•全国高三专题练习）（多选）某气体的摩尔质量为

M,摩尔体积为Vm“，密度为p，每个气体分子的质量和体积分别为，"和½）,则阿伏加德罗

常数NA不可表示为（）

C»r—VmolTAa7M

c∙NA-石d∙NARO

解析：CD对于气体来说，寝表示一个分子平均活动的空间，不表示分子体积，所以

选项CD的表达式是错误的.故选CD.

2.(液体分子的估算)已知油酸的摩尔质量为密度为p,阿伏加德罗常数为NA∙若用用

表示一个油酸分子的质量，用½,表示一个油酸分子的体积，则下列表达式中正确的是()

ʌNAM

A-m=~MBt3∙m=而

MNArPNA

C.%=DVM

P∙0~~~

解析：B分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，则有“=存"，A错误，B正

/VA

确；由于油酸分子间隙小，所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，则有½)=⅛1

/VA

M

F=工,C'D错误.

3.(固体微观量与宏观量间的关系)(多选)已知铜的摩尔质量为M(kg∕mol),铜的密度为0

(kg/mɜ),阿伏加德罗常数为NA(ΠIOL).下列判断正确的是()

A.Ikg铜所含的原子数为NA

B.In?铜所含的原子数为噜

M

C.1个铜原子的体积为黑-(m3)

P/VA

D.铜原子的直径为

Yn夕/VA

解析：CDIkg铜所含的原子数为N=需∙NA,故A错误；1n?铜所含的原子数为N

=MVA=管，故B错误；1个铜原子的体积为v=ɪ(mʒ),体积为V=∣π∙(ɪ)［联立

3I~6M

解得d=∖∕二*7(m),故CD正确•

∖∣κPNA

I题后反思I

微观量估算的三点注意

(1)微观量的估算应利用阿伏加德罗常数的桥梁作用，依据分子数N与摩尔数〃之间的关

系N="∙NA,并结合密度公式进行分析计算.

(2)注意建立正方体分子模型或球状分子模型.

(3)对液体、固体物质可忽略分子之间的间隙；对气体物质，分子之间的距离远大于分子

的大小，气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值不等于气体分子的体积，仅表示一个气体

分子平均占据的空间大小.

命题点二扩散现象、布朗运动与分子热运动(自主学习)

［核心整合］

1.布朗运动

(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒.

(2)运动特点：无规则、永不停息.

(3)影响因素：颗粒大小、温度.

(4)物理意义：说明液体或气体分子做永不停息地无规则的热运动.

2.扩散现象：相互接触的物体分子彼此进入对方的现象.产生原因是分子永不停息地做

无规则运动.

3.扩散现象、布朗运动与热运动的比较

现象扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

分子的运动，发生在是比分子大得多的颗是分子的运动，不能

区别固体、液体、气体任粒的运动，只能在液通过光学显微镜直接

何两种物质之间体、气体中发生观察到

共同点(1)都是无规则运动(2)都随温度的升高而更加激烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

I题组突破I

1.(对扩散现象的理解)(多选)墨滴入水，扩而散之，徐徐混匀.下列关于该现象的分析

正确的是()

A.混合均匀主要是碳粒和水分子发生化学反应引起的

B.混合均匀的过程中，水分子和碳粒都在做无规则运动

C.适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速

D.使用碳粒更大的墨汁，混合均匀的过程进行得更迅速

解析：BC混合均匀主要是悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡

导致的，不是碳粒和水分子发生化学反应引起的，故A错误.混合均匀的过程中，水分子做

无规则的运动，碳粒的布朗运动也是无规则的，故B正确.温度越高，液体分子运动越剧烈，

所以适当加热可以使混合均匀的过程进行得更迅速，故C正确.做布朗运动的颗粒越小，布

朗运动越明显，所以要使混合均匀的过程进行得更迅速，需要使用碳粒更小的墨汁，故D错

误.

2.(对布朗运动的理解)自2020年初开始，我国发生了新冠肺炎疫情.面对疫情，中华

儿女众志成城，科学战“疫”，现在疫情已经得到了有效控制.2020年3月3日，国家卫健委、

国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)的通知》，指出新

型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环

境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能.气溶胶粒子是悬浮在大气

中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等.气溶胶中的粒子具有很多动力学性质、光

学性质，比如布朗运动，光的反射、散射等.关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确

的是（）

A.在空气中会缓慢下沉到地面

B.在空气中会缓慢上升到空中

C.在空气中做无规则运动

D.受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力

解析：C封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动,

A、B错误，C正确；做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误.

3.（对分子热运动的理解）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：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；分子在永不停息地做无规则运动，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，故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.

命题点三分子力、分子势能、平均动能和内能（自主学习）

［核心整合］

1.分子力及分子势能图像

分子力F分子势能Ep

图像

//引力ɪ_.

于随/增大而减小，表现为斥

随分子r<ror增大，F做正功，EP减小

力

间距离

，增大，产先增大后减小，表

的变化r>ro「增大，F做负功，EP增大

现为引力

情况

r=ro尸引=F斥，F=OEP最小，但不为零

r>lθro引力和斥力都很微弱，F=OEP=O

2.分析物体内能问题的四点提醒

（1）内能是对物体的大量分子而言的，不存在某个分子内能的说法.

（2）决定内能大小的因素为温度、体积、物质的量以及物质状态.

（3）通过做功或热传递可以改变物体的内能.

（4）温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均动能相同.

3.物体的内能与机械能的比较

内能机械能

物体中所有分子热运动动能与分物体的动能、重力势能和弹性势能的统

定义

子势能的总和称

与物体的温度、体积、物态和分子跟宏观运动状态、参考系和零势能点的

决定因素

数有关选取有关

量值任何物体都有内能可以为零

测量无法测量可测量

微观分子的运动和相互作用的结

本质宏观物体的运动和相互作用的结果

果

运动形式热运动机械运动

联系在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒

［题组突破］

1.（对分子力的理解）（多选）将一个分子尸固定在。点，另一个f↑

分子。从图中的4点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系h

的图像如图所示，则下列说法正确的是（）.

A.分子。由A运动到C的过程中，先加速再减速

B.分子Q在C点时分子势能最大

C.分子。在C点时加速度大小为零

D.分子。由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大

解析：CD分子。在由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，动能

增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项A、B错误；分子。在C点时受到的分

子力为零，故。在C点时加速度大小为零，选项C正确；分子。由A点释放后运动到C点

左侧的过程中，分子间的引力先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力且逐渐变大，

故加速度先增大后减小再增大，选项D正确.

2.（分子力与分子势能的综合问题）（2021•全国高三专题练习）（多选）

如图所示，用F表示两分子间的作用力，EP表示分子间的分子势能，

在两个分子之间的距离由IOrO变为ro的过程中（）

A.尸不断增大

B.F先增大后减小

C.EP不断减小

D.EP先增大后减小

解析：BC由分子力与距离的关系图像可知，F表现为引力，先增大后减小，A错误，

B正确；由分子势能与距离的关系图像可知，EP不断减小.C正确，D错误.

3.（对温度和内能的理解）（2021・武汉模拟）（多选）关于温度和内能的理解，下列说法正确

的是（）

A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大

B.系统的内能是由系统的状态决定的

C.做功可以改变系统的内能，但是单纯地对系统传热不能改变系统的内能

D.不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能

解析：AB温度是分子平均动能的标志，选项A正确；系统的内能是一个只依赖于系

统自身状态的物理量，所以是由系统的状态决定的，选项B正确；做功和热传递都可以改变

系统的内能，选项C错误；质量和温度相同的氢气和氧气的平均动能相同，但它们的物质的

量不同，内能不同，选项D错误.

限时规范训练

1.（多选）运用分子动理论的相关知识，判断下列说法正确的是（）

A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关

B.某气体的摩尔体积为匕每个分子的体积为Vo,则阿伏加德罗常数可表示为NA=∙^

Vo

C.阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动

D.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下

利用分子的扩散来完成

解析：CD气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有

关，还与分子平均速率有关，选项A错误；由于分子的无规则运动，气体的体积可以占据很

大的空间，故不能用摩尔体积除以分子体积得到阿伏加德罗常数，选项B错误；布朗运动的

微粒非常小，肉眼是看不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动是机械运动，

不是布朗运动，选项C对；扩散可以在固体中进行，生产半导体器件时需要在纯净的半导体

材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D对.

2.（2021•山东泰安模拟）新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给我们的生命财产造成了重

大损失.为了预防，人们使用乙醇喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精，则

下列说法正确的是（）

A.在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的

结果

B.在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关

C.使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于液体分子扩散到了空气中

D.使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子

间距不变

解析：C本题考查实际生活中的扩散现象.在房间内喷洒乙醇喷雾消毒液后，会闻到

淡淡的酒味，这是由于酒精分子扩散的结果，扩散现象的本质就是分子在不停地做无规则运

动，A、B错误；因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，

手部很快就干爽了，这是扩散现象，C正确；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过

程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子间距变大，D错误.

3.（2021∙天津一中月考）（多选）某大学课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世

界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜.这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密

度仅是空气密度的点设气凝胶的密度为p（单位为kg∕m3）,摩尔质量为M（单位为kg/mol）,阿

伏加德罗常数为NA,则下列说法正确的是（）

A.α千克气凝胶所含分子数为"=合VA

B.气凝胶的摩尔体积为

C.每个气凝胶分子的体积为％=小

/VAP

D.每个气凝胶分子的直径为〃=毛第

解析：ABC本题考查阿伏加德罗常数的应用.“千克气凝胶的摩尔数为需，所含分子

数为〃=⅛NA,选项A正确；气凝胶的摩尔体积为匕TOl=,，选项B正确；每个气凝胶分子

的体积为Vi）=乎=六，选项C正确；根据可得，每个气凝胶分子的直径为d

/VA/VAPO

=在妥,选项D错误.

4.（2021∙广东珠海市高三二模）（多选）我国已开展空气中浓度的监测工作是指空气中直径

等于或小于Um的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后

对人体形成危害矿物燃料燃烧的排放物是形成的主要原因.下列关于的说法中正确的是

（）

的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

在空气中的运动属于分子热运动

C.减少煤和石油等燃料的使用，

必然有内能

解析：CD“”，尺度大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故