专题69 分子动理论、固体与液体-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题69分子动理论、固体与液体导练目标导练内容目标1分子的大小目标2扩散现象、布朗运动和热运动目标3分子力和分子势能目标4用油膜法估测分子大小目标5固体和液体【知识导学与典例导练】分子的大小1.两种分子模型物质有固态、液态和气态三种情况,不同物态下应将分子看成不同的模型。(1)固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球形或立方体形,如图所示,分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,所以d=36Vπ(球体模型)或(2)气体分子不是一个一个紧密排列的,它们之间的距离很大,所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间,如图所示,此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体,所以d=3V提醒:对于气体,利用d=3V2.微观量与宏观量间的关系微观量:分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。宏观量:物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。(1)分子的质量:m0=MN(2)分子的体积:V0=Vm(3)物体所含的分子数:N=VVm·NA=mρVm·NA或N=mM·NA【例1】已知水银的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则水银分子的直径是（

）A． B． C． D．【答案】A【详解】1mol水银的体积，1个水银分子的体积若把水银分子看成球体，则所以若把水银分子看成立方体，则所以故选A。【例2】某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，下列叙述中正确的是（）A．该气体每个分子的质量为M/NAB．该气体单位体积内的分子数为V/NAC．该气体在标准状态下的密度为MNA/VD．在标准状态下每个气体分子的体积为V/NA【答案】A【详解】A.每个气体分子的质量为摩尔质量与阿伏伽德罗常数的比值，即，A正确；B.分子数密度等于物质的量乘以阿伏伽德罗常数再除以标准状态的体积V，即，B错误．C.摩尔质量除以摩尔体积等于密度，该气体在标准状态下的密度为，C错误．D.由于分子间距的存在，每个气体分子的体积远小于，D错误．扩散现象、布朗运动和热运动1.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区别是分子的运动,发生在任何两种物质之间是比分子大得多的颗粒的运动,只能在液体、气体中发生是分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察到共同点(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2.气体分子的速率分布气体分子的速率呈“中间多、两头少”分布。【例3】我国将开展空气中PM2.5浓度的监测工作．PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因，下列关于PM2.5的说法中正确的是（）A．温度越高，PM2.5的运动越激烈B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动C．周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动D．倡导低碳生活减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度【答案】ACD【详解】A．PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，故温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故A正确；B．PM2.5是固体小颗粒，不是分子，故其运动不是分子的热运动，故B错误；C．由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动，故C正确；D．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D正确。故选ACD。分子力和分子势能分子力变化分子势能变化①分子斥力、引力同时存在；②当r>r0时，r增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子力变现为引力；③当r<r0当，r减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力变现为斥力；④当r=r0时，斥力等于引力，分子力为零。①当r=r0时，分子势能最小；②当r>r0时，r逐渐减小，分子势能逐渐减小；③当r<r0当，r逐渐减小，分子势能逐渐增加。【例4】如图所示坐标系中，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子从横轴距甲较远处由静止释放，仅在分子力作用下靠近甲，图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子加速度最大处可能是（）A．a点 B．b点 C．c点 D．d点【答案】D【详解】分子力是指分子受到的引力与斥力的合力，由图知，d点乙分子受到的分子力最大，根据牛顿第二定律可知，则d点乙分子加速度最大。故选D。【例5】由于分子间存在着分子力，而分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从分子势能的图像中得到有关分子力的信息，则下列说法正确的是（）A．图中r1是平衡位置B．假设将两个分子从它们相距r2时释放，它们将相互靠近C．当分子间的距离r=r3时，分子间的作用力表现为斥力D．当分子间的距离从r3减小到r2时，分子间的作用力表现为引力，且先增大后减小【答案】D【详解】AB．在平衡位置，分子势能最小，则图中r2是平衡位置，所以将两个分子从它们相距r2时释放，它们既不会相互远离，也不会相互靠近，选项A、B错误;C．当分子间的距离r=r3时，分子力表现为引力，选项C错误;D．当分子间的距离从r3减小到r2时，分子力表现为引力，Ep-r图像的斜率大小表示引力大小，可知引力先增大后减小，选项D正确。故选D。用油膜法估测分子大小【例6】（1）在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板（不带坐标方格）、爽身粉、彩笔，要完成本实验，还缺少的器材有___________。（2）在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，在哪些方面做了理想化的假设______；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些爽身粉，这样做是为了_______。（3）下面4个图反映“用油膜法估测油酸分子大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是___________（用字母表示）。（4）在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V0，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如图所示），测得油膜占有的小正方形个数为X。①每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式V=___________。②油膜的面积表达式S=_______，从图中可数出小正方形的有效个数X=________。③用以上字母表示油酸分子的直径d=___________。【答案】

量筒、坐标纸

将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在一起的

使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状

dacb

Xa2

55

【详解】（1）[1]在本实验中，要用量筒和滴管测量一滴油酸酒精溶液的体积；用数格子的方法得出油膜面积，故需要坐标纸；（2）[2][3]在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，一般将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在一起的；在滴入溶液之前，要先在水面上均匀地撒上爽身粉，这样做的目的是使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状；（3）[4]用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是dacb、（4）①[5]由题意可知，一滴油酸酒精溶液的体积其中纯油酸的体积②[6][7]所形成油膜的面积为S=Xa2超过半格的算一个，不足半格的舍去，从图中可数出小正方形的有效个数X=55③[8]纯油酸的体积V=dS则有固体和液体1.晶体与非晶体的对比分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列规则多晶体的每个晶体间排列不规则不规则典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.液体表面张力的理解形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象、浸润和不浸润【例7】大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，正确的说法是（）A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状C．晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点【答案】BD【详解】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体；把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，A错误；B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确；C．晶体分为单晶体和多晶体，某些单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质也不相同，C错误；D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D正确。故选BD。【例8】天宫二号太空授课引人注目，航天员们通过实验，展示了失重环境下许多神奇现象，其中的“液桥”现象，让我们认识了表面张力的魅力，下面关于表面张力的说法正确的是（）A．表面张力是液体内部分子间作用力引起的B．表面张力能让液面具有收缩趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形C．表面张力方向与液体表面垂直且向上D．表面张力是由于液体表层分子间距离小于液体内部分子间距离，且小于分子平衡距离，表层液体分子作用力表现为斥力而产生【答案】B【详解】AD．表面张力是由于液体表层分子间距离大于液体内部分子间距离，且大于分子平衡距离，表层液体分子作用力表现为引力而产生的，AD错误；B．表面张力能让液面具有收缩趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形，B正确；C．表面张力方向与液体表面垂直且向下，C错误。故选B。【多维度分层专练】1．下列说法正确的是（）A．气体对容器壁的压强是大量气体分子对器壁的碰撞引起的B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是由于气体分子间存在斥力的缘故C．0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律D．已知某种气体的密度为ρ（kg/m3），摩尔质量为M（kg/mol），阿伏伽德罗常数为NA（mol-1），则该气体分子之间的平均距离可以表示为【答案】ACD【详解】A．气体对容器壁的压强是大量气体分子对器壁的碰撞产生持续均匀的压力而产生的，故A正确；B．气体可以忽略分子间作用力，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是由于气体压强的存在，故B错误；C．0℃和100℃氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律，故C正确；D．把该气体分子所占空间看成立方体模型，则有V0=d3又V0=则该气体分子之间的平均距离d=故D正确。故选ACD。2．把墨汁用水稀释后取出一滴放在高倍显微镜下观察，可以看到悬浮在液体中的小炭粒在不同时刻的位置，每隔一定时间把炭粒的位置记录下来，最后按时间先后顺序把这些点进行连线，得到如图所示的图像，对于这一现象，下列说法正确的是（）A．炭粒沿着笔直的折线运动，说明水分子在短时间内的运动是规则的B．越小的炭粒，受到撞击作用的不平衡性表现得越明显C．布朗运动反映了液体分子的无规则运动D．将水的温度降至0℃，炭粒会停止运动【答案】BC【详解】A．图中的折线是每隔一定的时间炭粒的位置的连线，并非炭粒的运动轨迹，不能说明水分子在短时间内的运动是规则的，A错误；B．炭粒越小，在某一瞬间跟它相撞的水分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，B正确；C．布朗运动反映了液体分子的无规则运动，C正确；D．将水的温度降低至0℃，炭粒的运动会变慢，但不会停止，D错误。故选BC。3．如图甲所示是分子间作用力与分子间距之间的关系，分子间作用力表现为斥力时为正，一般地，分子间距大于10r0时，分子间作用力就可以忽略；如图乙所示是分子势能与分子间距之间的关系，a是图线上一点，ab是在a点的图线切线。下列说法中正确的有（）A．分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点B．图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，与零势能点的选取有关C．图乙中Oa的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小D．图乙中ab的斜率大小表示分子间距离在该间距时的分子间作用力大小【答案】AD【详解】A.综合题设及题图信息可知，分子势能选择了无穷远处或大于10r0处为零势能参考点，故A正确；B.图甲中阴影部分面积表示分子势能差值，势能差值与零势能点的选取无关，故B错误；CD.分子势能与分子间距图像中，图线切线的斜率的大小表示分子间作用力大小，故C错误，D正确。故选AD。4．体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水（如图所示），下列说法正确的是（）A．由于温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著B．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，这种改变内能的方式叫热传递C．由于A、B两瓶水的体积相等，所以A、B两瓶中水分子的平均距离相等D．已知水的相对分子质量是18，若B瓶中水的质量为3kg，水的密度为1.0×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol－1，则B瓶中水分子个数约为1.0×1026【答案】BD【详解】A．温度是分子平均动能的标志，布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，两瓶中不存在布朗运动，A错误；B．若把A、B两只玻璃瓶并靠在一起，则A、B瓶内水的内能都将发生改变，热量会由A传递到B，这种改变内能的方式叫热传递，B正确；C．相同体积不同温度时水分子的平均距离不同，C错误；D．已知B瓶中水的质量为m=3kg，水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，则水的体积水的摩尔质量M=18g/mol，一个水分子的体积为水分子的个数，D正确。故选BD。5．关于热现象，下列说法正确的是（）A．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能B．当分子间距离增大时，分子间作用力减小，分子势能增大C．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小D．已知阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小【答案】A【详解】A．根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故A正确；B．若分子间距离从平衡距离开始增大，则分子间作用力先增大后减小；若分子间距离始终小于平衡距离，则分子间作用力始终表现为斥力，则当分子间距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，故B错误；C．气体的压强和单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数和气体分子的平均动能有关，所以若单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强不一定减小，故C错误；D．因为气体分子不是紧密排列的，所以根据阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，只能估算出每个气体分子所占据的平均空间体积，无法估算该种气体分子体积的大小，故D错误。故选A。6．严冬时节，梅花凌寒盛开，淡淡的花香沁人心脾。我们能够闻到花香，这与分子的热运动有关，关于热学中的分子，下列说法中正确的是（）A．布朗运动就是液体分子的无规则运动B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体中进行C．两个分子间距离小于r0时，分子间只有斥力没有引力D．两个分子间的距离增大时，分子间的分子势能一定减小【答案】B【详解】A．布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，A错误；B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，扩散能在气体和液体中进行，也能在固体中进行，B正确；C．两个分子间距离小于r0时，分子间斥力和引力都有，只是分子力表现为斥力，C错误；D．当，分子势能随着分子间距离的增大，分子势能减小，当时，分子势能随分子距离增大而增大，D错误。故选B。7．图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（）A．①③② B．②④③ C．④①③ D．①④③【答案】D【详解】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像；根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。D正确，故选D。8．“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（）A．能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功【答案】D【详解】AC．在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故AC错误；B．分子间距离从大于r0减小到r0左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误；D．王亚平放开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确。故选D。9．规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格医用口罩内侧使用对水不浸润的材料，图甲为一滴水滴在医用口罩内侧的照片，图乙为对应的示意图。以下说法正确的是（）A．照片中水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部密集B．该口罩为不合格产品，其内侧材料对所有的液体都浸润C．该口罩为合格产品，其内侧材料并非对所有的液体都不浸润D．照片中水滴附着层（即固液接触层）内水分子比水滴内部密集，因为附着层水分子受到的水滴内分子的作用力比受到的口罩内侧固体材料分子的作用力小【答案】C【详解】A．水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部稀疏，故A错误；BC．由图可知，水珠并没有浸润口罩内侧，因此是合格产品，浸润与不浸润现象是相对的，各种液体的密度、分子大小、分子间隙、分子间作用力大小等都各不相同，因此口罩内侧材料并不一定对所有的液体都不浸润，只要对水不浸润，就是合格产品，故B错误，C正确；D．水滴附着层（即固液接触层）内水分子比水滴内部稀疏，附着层水分子受到的水滴内分子的作用力比受到的口罩内侧固体材料分子的作用力大，因而使水滴表面紧绷而减小与口罩内侧固体材料的作用，故D错误。故选C。10．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下：①取纯油酸0.1mL注入500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了25滴；③在边长约30cm的浅盘内注入约2cm深的水，将子粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的轮廓；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上