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人教版 (2019)选择性必修 第三册1 分子动理论的基本内容优秀导学案
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册1 分子动理论的基本内容优秀导学案，共13页。
[学习目标] 1.认识物体是由大量分子组成的(重点)。2.知道扩散现象和布朗运动，理解扩散现象和布朗运动产生的原因(重点)。3.知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子间的作用力与分子间距离的关系(重难点)。4.明确分子动理论的内容。
一、物体是由大量分子组成的
一片叶子在显微镜下放大6倍，可以看到清晰的叶脉；放大100倍，可以看到叶面的表皮细胞和气孔；再不断放大，可以看到叶绿体。物体是由分子、原子构成的，要放大到什么程度才能看到组成叶片的分子；分子究竟有多小？
答案 用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到叶片表面原子的排列，大多数分子线度的数量级为0.1 nm即10－10 m
1．物体是由大量分子组成的。
(1)研究对象：在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为热学上的分子。
(2)分子大小：多数分子直径的数量级为10－10 m。
2．阿伏加德罗常数
(1)定义：1 ml的任何物质都有相同的粒子数。这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。
(2)数值：NA＝6.02×1023 ml－1。
(3)意义：阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。
(1)物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元。( × )
(2)本节所说的“分子”，既包含化学中的分子，也包含原子和离子。( √ )
(3)无论是有机物质，还是无机物质，分子大小数量级都是10－10 m。( × )
(4)高倍的光学显微镜能够直接看到分子。( × )
例1 180 g水中含有多少个水分子？若一个人每分钟数200个分子，需要数多长时间？(已知水的摩尔质量为18 g/ml，NA≈6.0×1023 ml－1)
答案 6.0×1024个 3×1022 min(约5.7×1016年)
解析 180 g水的物质的量n＝eq \f(m,M)＝eq \f(180,18) ml＝10 ml
180 g水中所含的分子数N＝nNA＝6.0×1024个
t＝eq \f(6.0×1024,200) min＝3.0×1022 min
≈5.7×1016年。
二、分子热运动
1．扩散
如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板后发现上面瓶中气体也变成淡红棕色，下面瓶中气体颜色变淡。这种现象说明了什么问题？
答案 说明分子在做无规则运动(扩散现象)。
(1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。
(2)产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。
(3)意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。
(4)应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素。
在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水，然后，在两杯水中同时滴入等量的蓝黑墨水。一段时间后，两个杯子中的蓝黑墨水呈现出如图所示的扩散现象。请你解释这种现象。
答案 扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。
2．布朗运动
(1)定义：悬浮微粒的无规则运动。
(2)产生原因：布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子的撞击引起的。液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强；在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了微粒无规则的运动。
(3)影响因素
①微粒的大小：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。
②温度的高低：温度越高，布朗运动越剧烈。
(4)意义：悬浮微粒的无规则运动并不是分子的运动，但这一现象可以间接地反映液体分子运动的无规则性。
小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他把小颗粒每隔相等时间的位置记录在坐标纸上(如图)，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来。根据记录情况，小张得出结论：固体小颗粒的运动是无规则的，由此证明水分子的运动是无规则的。小李不同意小张的结论，他认为：“小颗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，否则小颗粒怎么会沿直线运动？”对此，说说你的看法。
答案 不同意小李的说法，因为小张是每隔一定时间记录小颗粒的位置，而在这段时间内，小颗粒也在不停地做无规则运动，画的折线并没有反映出来。
(1)阳光从狭缝中射入较暗的室内，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动。( × )
(2)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。( × )
(3)布朗运动就是液体分子的无规则运动。( × )
(4)布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。( × )
(5)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。
( √ )
3．热运动
(1)定义：分子永不停息的无规则运动。
(2)特点：①永不停息；②运动无规则；③温度越高，分子的热运动越剧烈。
温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0 ℃ 以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？
答案 不对。分子的热运动是永不停息的。虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止。
例2 关于扩散现象，下列说法正确的是( )
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象只能在液体中发生
D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案 A
解析 根据分子扩散现象的显著程度与温度的关系，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由分子无规则运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C错误；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，而是由于液体分子无规则运动产生的，故D错误。
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。
(2)气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显。
(3)扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动得越剧烈。
(4)扩散现象还说明分子间存在间隙。
例3 (多选)(2022·南安市侨光中学月考)气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态微粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态微粒的大小一般在10－3～103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10－6 m数量级。下列说法正确的是( )
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态微粒越小，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，微粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．当固态或液态微粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的
答案 BD
解析 悬浮在气体介质中的固态或液态微粒的无规则运动是布朗运动。布朗运动是气体分子无规则热运动撞击微粒的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；微粒越小，气体分子对微粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故B、D正确，A错误；在布朗运动中，微粒本身并不是分子，而是分子团，所以微粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误。
例4 关于分子的热运动，以下叙述正确的是( )
A．布朗运动就是分子的热运动
B．同种物质分子的热运动剧烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
答案 C
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，由于小颗粒是由大量分子构成的，所以布朗运动不是分子的热运动，故A项错误；同种物质的分子若所处温度不同，其热运动的剧烈程度也不同，故B项错误；温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体运动的速度无关，由于气体和液体的温度不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈，故C项正确，D项错误。
布朗运动与热运动的区别与联系
三、分子间的作用力
既然分子在永不停息地做无规则运动，为什么固体和液体的分子不散开，而能保持一定的体积？为什么固体能保持一定的形状很难被压缩呢？
答案 分子之间存在引力和斥力
1．分子间有空隙
(1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。
(2)水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙。
(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。
2．分子间的作用力
(1)分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。
①当r＜r0时，分子间的作用力F表现为斥力。
②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置。
③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力。
(2)产生原因：由原子内部带电粒子的相互作用引起的。
实验表明分子间同时存在引力和斥力。如图为分子间引力、分子间斥力及分子间作用力(即分子引力与分子斥力的合力)与分子间距离的关系。由图分析可知：
(1)分子间引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，分子斥力变化得更快(填“快”或“慢”)。
(2)实际的分子力是引力和斥力的合力，r＜r0时，斥力大于引力，分子间表现为斥力，随距离的增大，分子力减小；r＝r0时，引力等于斥力，分子力F为0，r＞r0时引力大于斥力，分子间表现为引力，随距离的增大，分子力先增大后减小。
(1)当两个物体紧靠在一起时，并没有粘在一起是因为此时两个物体间的分子力表现为斥力。
( × )
(2)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。( √ )
(3)气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现。( × )
(4)两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现。( × )
(5)用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现。( √ )
例5 当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A．当分子间的距离rB．当分子间的距离r＝r0时，分子不受力
C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力的合力在逐渐减小
答案 C
解析 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当rF引，合力为斥力，并非只受斥力，故A、B错误；当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，之后先增大再减小，故C正确，D错误。
四、分子动理论
1．分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论。
2．基本内容
(1)物体是由大量分子组成的；
(2)分子在做永不停息的无规则运动；
(3)分子之间存在着相互作用力。
例6 (多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质，据此可判断下列说法中正确的是( )
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接地反映了液体分子运动的无规则性
B．分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
答案 AD
解析 小炭粒做布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，故A正确；分子间的相互作用力在分子间距r课时对点练
考点一 物体是由大量分子组成的
1．(多选)物质是由大量分子组成的，下列相关说法正确的是( )
A．1 ml任何物质都含有相同的微粒数
B．阿伏加德罗常数用符号NA表示，在通常的计算中取NA＝6.02×1023 ml－1
C．分子很小，我们无论通过什么方式方法都无法看到它
D．分子很小，虽肉眼看不到，但在高倍光学显微镜下可以观测到
答案 AB
解析 1 ml任何物质都含有相同的微粒数，阿伏加德罗常数用符号NA表示，在通常的计算中取NA＝6.02×1023 ml－1，故A、B正确。分子很小，即使用高倍光学显微镜也无法观测到，用扫描隧道显微镜才能观测到，C、D错误。
考点二 分子热运动
2．(多选)(2022·三门峡市高二月考)下列现象中属于扩散现象的是( )
A．樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味
B．一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了
C．洒水车将水喷洒在路面上
D．铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈
答案 AB
解析 樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是气体分子的运动，是扩散现象，故A正确；一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了，是糖分子的运动，是扩散现象，故B正确；洒水车将水喷洒在路面上，是物体的机械运动，不是扩散，故C错误；铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈，是化学反应，不是扩散，故D错误。
3．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是( )
A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中
B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多
C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散
D．炒菜时温度高，分子热运动激烈
答案 D
解析 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快。在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌咸菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确。
4.(多选)(2022·珠海市高二月考)把墨汁用水稀释后取出一滴，放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的
答案 BC
解析 水分子在光学显微镜下是观察不到的，故A错误。布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，其剧烈程度与温度和固体颗粒的大小有关，故B、C正确；水分子不是静止不动的，故D错误。
5．(2022·绍兴市高二期中)如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅、铅中有金。对此现象，下列说法正确的是( )
A．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的相互吸引
B．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的无规则运动
C．属于布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
D．属于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中
答案 B
解析 把接触面磨平，使铅块和金的距离接近，由于分子不停地做无规则的热运动，金分子和铅分子进入对方，这是扩散现象，故A错误，B正确；布朗运动是指悬浮在液体或气体中固体颗粒的运动，故C、D错误。
6．下列关于分子热运动的说法中正确的是( )
A．扩散现象说明分子间存在斥力
B．布朗运动就是液体分子的无规则运动
C．扩散现象表明分子在做永不停息的无规则运动
D．微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显
答案 C
解析 布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误；扩散现象表明分子在做永不停息的无规则运动，故C正确，A错误；微粒越小，液体温度越高，布朗运动就越明显，故D错误。
7．(2022·哈尔滨市高二期末)布朗运动实验中，得到某个观测记录如图，图中记录的是( )
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
答案 D
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C错误；图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。
8．(2022·湛江市高二期末)PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体造成危害。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．PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当
B．温度越低，PM2.5运动越剧烈
C．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
D．PM2.5中颗粒大一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈
答案 C
解析 PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误。PM2.5受大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，故B错误。PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，故C正确。PM2.5中颗粒小一些的，空气分子对颗粒的撞击越不均衡，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈，故D错误。
考点三 分子间的作用力
9．(2022·曲靖市高二期中)以下现象中能说明分子间存在斥力的是( )
A．气体总是很容易充满容器
B．水的体积很难被压缩
C．两根玻璃棒用力挤压不能粘合在一起
D．破镜不能重圆
答案 B
解析 气体总是很容易充满容器，说明气体分子间作用力很小，气体分子在做无规则运动，不能说明分子间存在斥力，故A错误；水分子间有间隙，但水的体积很难被压缩，说明分子间存在斥力，故B正确；分子间存在相互作用力，但分子间能发生作用的距离范围很小，两根玻璃棒用力挤压在一起，因为它们分子间的距离远大于分子间的作用距离，不能粘合在一起，并不能说明它们分子间存在斥力，故C错误；破镜不能重圆，是因为分子间的距离远大于分子间的作用距离，故D错误。
10.(多选)如图所示，是分子间作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力F(斥力和引力的合力)与分子间距离r的关系，由图可知下列说法中正确的是( )
A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用
B．分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大
C．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力
D．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
答案 CD
解析 分子间距离为r0时，分子间的斥力和引力相等，对外表现为分子间作用力等于零，但分子间仍有相互作用，故A错误；分子间距离增大时，分子间斥力和引力都减小，故B错误；分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故C正确；分子间距离小于r0时，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离增大，分子间作用力逐渐减小；分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离增大，分子间作用力先增大后减小，故D正确。
11.两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是( )
A．rB．r1C．r＝r2时，两分子间的引力最大
D．r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
答案 B
解析 分子间同时存在引力和斥力，rr2时，两分子间的引力随r的增大而减小，斥力不为零，故D错误。
12．(2022·珠海市高二月考)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
B．当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大
C．产生布朗运动的原因是悬浮在液体或者气体中的微粒永不停息地做无规则运动
D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
答案 B
解析 组成物质的分子做永不停息地无规则运动，故A错误；当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，故B正确；布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的，间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动，故C错误；磁铁可以吸引铁屑，并非分子力的作用，故D错误。
13．(2022·石家庄市高二月考)某同学用显微镜观察用水稀释的墨汁中小炭粒的运动情况，在两次实验中分别追踪小炭粒a、b的运动，每隔30 s把炭粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的两炭粒运动的位置连线图，其中P、Q两点是炭粒a运动的位置连线上的两点，则下列说法中正确的是( )
A．若水温相同，则炭粒b颗粒较大
B．若两炭粒颗粒大小相同，则炭粒a所处的水中水温更低
C．两炭粒运动的位置连线图反映了碳分子的运动是无规则运动
D．炭粒a在P、Q两点间的运动一定是直线运动
答案 A
解析 炭粒越大，受到液体分子撞击的力越容易平衡，布朗运动越不显著，故b颗粒较大，A正确；温度越高，布朗运动越剧烈，a运动更剧烈，故a所处的水温更高，B错误；两炭粒的运动是无规则的，说明液体分子做无规则运动，C错误；题图为碳粒每隔30 s的位置，而不是运动轨迹，其连线仅代表位置变化，而其运动并非直线，D错误。
14．(多选)(2022·南开中学月考)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿＋x方向为正，下列说法正确的是( )
A．乙运动到R点时，速度最大
B．乙运动到Q点时，速度最大
C．乙运动到Q点后，静止于该处
D．乙位于P点时，加速度最大
答案 BD
解析 由题图可知，分子乙从P由静止开始向右做加速运动，经过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知乙在P点受力最大，根据牛顿第二定律知乙在P点时的加速度最大，故D正确。布朗运动
热运动
不同点
研究对象
固体微粒
分子
观察难易程度
可以在显微镜下看到，肉眼看不到
在光学显微镜下看不到
相同点
①无规则；②永不停息；③温度越高越剧烈
联系
周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动
说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者没有关系
[学习目标] 1.认识物体是由大量分子组成的(重点)。2.知道扩散现象和布朗运动，理解扩散现象和布朗运动产生的原因(重点)。3.知道分子间存在空隙和相互作用力，并理解分子间的作用力与分子间距离的关系(重难点)。4.明确分子动理论的内容。
一、物体是由大量分子组成的
一片叶子在显微镜下放大6倍，可以看到清晰的叶脉；放大100倍，可以看到叶面的表皮细胞和气孔；再不断放大，可以看到叶绿体。物体是由分子、原子构成的，要放大到什么程度才能看到组成叶片的分子；分子究竟有多小？
答案 用能放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到叶片表面原子的排列，大多数分子线度的数量级为0.1 nm即10－10 m
1．物体是由大量分子组成的。
(1)研究对象：在研究物体的热运动性质和规律时，把组成物体的分子、原子或者离子统称为热学上的分子。
(2)分子大小：多数分子直径的数量级为10－10 m。
2．阿伏加德罗常数
(1)定义：1 ml的任何物质都有相同的粒子数。这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。
(2)数值：NA＝6.02×1023 ml－1。
(3)意义：阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。
(1)物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元。( × )
(2)本节所说的“分子”，既包含化学中的分子，也包含原子和离子。( √ )
(3)无论是有机物质，还是无机物质，分子大小数量级都是10－10 m。( × )
(4)高倍的光学显微镜能够直接看到分子。( × )
例1 180 g水中含有多少个水分子？若一个人每分钟数200个分子，需要数多长时间？(已知水的摩尔质量为18 g/ml，NA≈6.0×1023 ml－1)
答案 6.0×1024个 3×1022 min(约5.7×1016年)
解析 180 g水的物质的量n＝eq \f(m,M)＝eq \f(180,18) ml＝10 ml
180 g水中所含的分子数N＝nNA＝6.0×1024个
t＝eq \f(6.0×1024,200) min＝3.0×1022 min
≈5.7×1016年。
二、分子热运动
1．扩散
如图所示，一个装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开，抽去玻璃板后发现上面瓶中气体也变成淡红棕色，下面瓶中气体颜色变淡。这种现象说明了什么问题？
答案 说明分子在做无规则运动(扩散现象)。
(1)定义：不同种物质能够彼此进入对方的现象。
(2)产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子的无规则运动产生的。
(3)意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。
(4)应用：生产半导体器件时，在高温条件下通过分子的扩散，在纯净半导体材料中掺入其他元素。
在两个相同的玻璃杯中分别装入质量相等的冷水和热水，然后，在两杯水中同时滴入等量的蓝黑墨水。一段时间后，两个杯子中的蓝黑墨水呈现出如图所示的扩散现象。请你解释这种现象。
答案 扩散快慢与温度有关，温度越高，扩散越快。
2．布朗运动
(1)定义：悬浮微粒的无规则运动。
(2)产生原因：布朗运动是由微粒在液体中受到液体分子的撞击引起的。液体分子不停地做无规则运动，不断地撞击微粒，在某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用较强；在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了微粒无规则的运动。
(3)影响因素
①微粒的大小：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布朗运动越明显。
②温度的高低：温度越高，布朗运动越剧烈。
(4)意义：悬浮微粒的无规则运动并不是分子的运动，但这一现象可以间接地反映液体分子运动的无规则性。
小张在显微镜下观察水中悬浮的细微粉笔末的运动。他把小颗粒每隔相等时间的位置记录在坐标纸上(如图)，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来。根据记录情况，小张得出结论：固体小颗粒的运动是无规则的，由此证明水分子的运动是无规则的。小李不同意小张的结论，他认为：“小颗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，否则小颗粒怎么会沿直线运动？”对此，说说你的看法。
答案 不同意小李的说法，因为小张是每隔一定时间记录小颗粒的位置，而在这段时间内，小颗粒也在不停地做无规则运动，画的折线并没有反映出来。
(1)阳光从狭缝中射入较暗的室内，透过阳光看到飞舞的尘埃，这些尘埃颗粒的运动就是布朗运动。( × )
(2)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。( × )
(3)布朗运动就是液体分子的无规则运动。( × )
(4)布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动。( × )
(5)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。
( √ )
3．热运动
(1)定义：分子永不停息的无规则运动。
(2)特点：①永不停息；②运动无规则；③温度越高，分子的热运动越剧烈。
温度降低，分子的热运动变慢，当温度降低到0 ℃ 以下时，分子就停止运动了，这种说法对吗？
答案 不对。分子的热运动是永不停息的。虽然温度降低，分子的无规则运动变慢，但不会停止，所以当温度降低到0 ℃以下时，分子的无规则运动仍然不会停止。
例2 关于扩散现象，下列说法正确的是( )
A．温度越高，扩散进行得越快
B．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
C．扩散现象只能在液体中发生
D．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
答案 A
解析 根据分子扩散现象的显著程度与温度的关系，温度越高，扩散进行得越快，故A正确；扩散现象是由分子无规则运动引起的，没有产生新的物质，是物理现象，故B错误；扩散现象在气体、液体和固体中都能发生，故C错误；液体中的扩散现象不是由于液体的对流形成的，而是由于液体分子无规则运动产生的，故D错误。
(1)扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的。
(2)气体物质的扩散现象最显著；常温下物质处于固态时扩散现象不明显。
(3)扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关，温度越高，扩散现象越显著，这表明温度越高，分子运动得越剧烈。
(4)扩散现象还说明分子间存在间隙。
例3 (多选)(2022·南安市侨光中学月考)气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态微粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态微粒的大小一般在10－3～103 μm之间。已知布朗运动微粒大小通常在10－6 m数量级。下列说法正确的是( )
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态微粒越小，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，微粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．当固态或液态微粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的
答案 BD
解析 悬浮在气体介质中的固态或液态微粒的无规则运动是布朗运动。布朗运动是气体分子无规则热运动撞击微粒的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；微粒越小，气体分子对微粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故B、D正确，A错误；在布朗运动中，微粒本身并不是分子，而是分子团，所以微粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误。
例4 关于分子的热运动，以下叙述正确的是( )
A．布朗运动就是分子的热运动
B．同种物质分子的热运动剧烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
答案 C
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，由于小颗粒是由大量分子构成的，所以布朗运动不是分子的热运动，故A项错误；同种物质的分子若所处温度不同，其热运动的剧烈程度也不同，故B项错误；温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，与物体运动的速度无关，由于气体和液体的温度不确定，所以气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈，故C项正确，D项错误。
布朗运动与热运动的区别与联系
三、分子间的作用力
既然分子在永不停息地做无规则运动，为什么固体和液体的分子不散开，而能保持一定的体积？为什么固体能保持一定的形状很难被压缩呢？
答案 分子之间存在引力和斥力
1．分子间有空隙
(1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间存在着很大的空隙。
(2)水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子之间存在着空隙。
(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子之间也存在着空隙。
2．分子间的作用力
(1)分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。
①当r＜r0时，分子间的作用力F表现为斥力。
②当r＝r0时，分子间的作用力F为0，这个位置称为平衡位置。
③当r＞r0时，分子间的作用力F表现为引力。
(2)产生原因：由原子内部带电粒子的相互作用引起的。
实验表明分子间同时存在引力和斥力。如图为分子间引力、分子间斥力及分子间作用力(即分子引力与分子斥力的合力)与分子间距离的关系。由图分析可知：
(1)分子间引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，分子斥力变化得更快(填“快”或“慢”)。
(2)实际的分子力是引力和斥力的合力，r＜r0时，斥力大于引力，分子间表现为斥力，随距离的增大，分子力减小；r＝r0时，引力等于斥力，分子力F为0，r＞r0时引力大于斥力，分子间表现为引力，随距离的增大，分子力先增大后减小。
(1)当两个物体紧靠在一起时，并没有粘在一起是因为此时两个物体间的分子力表现为斥力。
( × )
(2)水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现。( √ )
(3)气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现。( × )
(4)两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间存在引力的宏观表现。( × )
(5)用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子间存在引力的宏观表现。( √ )
例5 当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是( )
A．当分子间的距离r
C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快
D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间作用力的合力在逐渐减小
答案 C
解析 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的，当r＝r0时，F引＝F斥，每个分子所受的合力为零，并非不受力；当r
四、分子动理论
1．分子动理论：把物质的热学性质和规律看作微观粒子热运动的宏观表现而建立的理论。
2．基本内容
(1)物体是由大量分子组成的；
(2)分子在做永不停息的无规则运动；
(3)分子之间存在着相互作用力。
例6 (多选)分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质，据此可判断下列说法中正确的是( )
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这间接地反映了液体分子运动的无规则性
B．分子间的相互作用力随分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．分子间引力随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
答案 AD
解析 小炭粒做布朗运动间接反映了液体分子的无规则运动，故A正确；分子间的相互作用力在分子间距r
考点一 物体是由大量分子组成的
1．(多选)物质是由大量分子组成的，下列相关说法正确的是( )
A．1 ml任何物质都含有相同的微粒数
B．阿伏加德罗常数用符号NA表示，在通常的计算中取NA＝6.02×1023 ml－1
C．分子很小，我们无论通过什么方式方法都无法看到它
D．分子很小，虽肉眼看不到，但在高倍光学显微镜下可以观测到
答案 AB
解析 1 ml任何物质都含有相同的微粒数，阿伏加德罗常数用符号NA表示，在通常的计算中取NA＝6.02×1023 ml－1，故A、B正确。分子很小，即使用高倍光学显微镜也无法观测到，用扫描隧道显微镜才能观测到，C、D错误。
考点二 分子热运动
2．(多选)(2022·三门峡市高二月考)下列现象中属于扩散现象的是( )
A．樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味
B．一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了
C．洒水车将水喷洒在路面上
D．铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈
答案 AB
解析 樟脑球放在箱子里，过几天箱子里充满了樟脑的气味，是气体分子的运动，是扩散现象，故A正确；一杯水中放入一勺白糖，过一会儿水变甜了，是糖分子的运动，是扩散现象，故B正确；洒水车将水喷洒在路面上，是物体的机械运动，不是扩散，故C错误；铁件放在土表面，时间长了，接触部位铁件会有锈，是化学反应，不是扩散，故D错误。
3．通常萝卜腌成咸菜需要几天，而把萝卜炒成熟菜，使之具有相同的咸味只需几分钟，那么造成这种差别的主要原因是( )
A．加热后盐分子变小了，很容易进入萝卜中
B．炒菜时萝卜翻动地快，盐和萝卜接触多
C．加热后萝卜分子间空隙变大，易扩散
D．炒菜时温度高，分子热运动激烈
答案 D
解析 在扩散现象中，温度越高，扩散得越快。在腌萝卜时，是盐分子在常温下的扩散现象，炒菜时，是盐分子在高温下的扩散现象，因此，炒菜时萝卜咸得快，腌咸菜时萝卜咸得慢，故A、B、C错误，D正确。
4.(多选)(2022·珠海市高二月考)把墨汁用水稀释后取出一滴，放在光学显微镜下观察，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．在显微镜下既能看到水分子也能看到悬浮的小炭粒，且水分子不停地撞击炭粒
B．小炭粒在不停地做无规则运动，这就是所说的布朗运动
C．越小的炭粒，运动越明显
D．在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上就是由许许多多静止不动的水分子组成的
答案 BC
解析 水分子在光学显微镜下是观察不到的，故A错误。布朗运动是指悬浮在液体中颗粒的运动，不是液体分子的运动，其剧烈程度与温度和固体颗粒的大小有关，故B、C正确；水分子不是静止不动的，故D错误。
5．(2022·绍兴市高二期中)如图所示，把一块铅和一块金的接触面磨平、磨光后紧紧压在一起，五年后发现金中有铅、铅中有金。对此现象，下列说法正确的是( )
A．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的相互吸引
B．属于扩散现象，原因是金分子和铅分子的无规则运动
C．属于布朗运动，由于外界压力使小金粒、小铅粒彼此进入对方中
D．属于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中
答案 B
解析 把接触面磨平，使铅块和金的距离接近，由于分子不停地做无规则的热运动，金分子和铅分子进入对方，这是扩散现象，故A错误，B正确；布朗运动是指悬浮在液体或气体中固体颗粒的运动，故C、D错误。
6．下列关于分子热运动的说法中正确的是( )
A．扩散现象说明分子间存在斥力
B．布朗运动就是液体分子的无规则运动
C．扩散现象表明分子在做永不停息的无规则运动
D．微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显
答案 C
解析 布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误；扩散现象表明分子在做永不停息的无规则运动，故C正确，A错误；微粒越小，液体温度越高，布朗运动就越明显，故D错误。
7．(2022·哈尔滨市高二期末)布朗运动实验中，得到某个观测记录如图，图中记录的是( )
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度—时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
答案 D
解析 布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，而非分子的运动，故A错误；布朗运动是无规则运动，所以微粒没有固定的运动轨迹，故B错误；对于某个微粒而言，在不同时刻的速度大小和方向均是不确定的，所以无法确定其在某一个时刻的速度，故也就无法描绘其速度—时间图线，故C错误；图中记录的是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。
8．(2022·湛江市高二期末)PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体造成危害。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．PM2.5的尺寸与空气中氧分子尺寸的数量级相当
B．温度越低，PM2.5运动越剧烈
C．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
D．PM2.5中颗粒大一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈
答案 C
解析 PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A错误。PM2.5受大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，故B错误。PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，故C正确。PM2.5中颗粒小一些的，空气分子对颗粒的撞击越不均衡，其颗粒的运动比其他颗粒更剧烈，故D错误。
考点三 分子间的作用力
9．(2022·曲靖市高二期中)以下现象中能说明分子间存在斥力的是( )
A．气体总是很容易充满容器
B．水的体积很难被压缩
C．两根玻璃棒用力挤压不能粘合在一起
D．破镜不能重圆
答案 B
解析 气体总是很容易充满容器，说明气体分子间作用力很小，气体分子在做无规则运动，不能说明分子间存在斥力，故A错误；水分子间有间隙，但水的体积很难被压缩，说明分子间存在斥力，故B正确；分子间存在相互作用力，但分子间能发生作用的距离范围很小，两根玻璃棒用力挤压在一起，因为它们分子间的距离远大于分子间的作用距离，不能粘合在一起，并不能说明它们分子间存在斥力，故C错误；破镜不能重圆，是因为分子间的距离远大于分子间的作用距离，故D错误。
10.(多选)如图所示，是分子间作用力与分子间距离的关系，其中两虚线分别表示分子间斥力和引力与分子间距离的关系，实线表示分子间作用力F(斥力和引力的合力)与分子间距离r的关系，由图可知下列说法中正确的是( )
A．分子间距离为r0时，分子间没有相互作用
B．分子间距离增大时，分子间斥力减小，引力增大
C．分子间距离大于r0时，分子间的引力总是大于斥力
D．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大再减小
答案 CD
解析 分子间距离为r0时，分子间的斥力和引力相等，对外表现为分子间作用力等于零，但分子间仍有相互作用，故A错误；分子间距离增大时，分子间斥力和引力都减小，故B错误；分子间距离大于r0时，分子间的引力大于分子间的斥力，对外表现为引力，故C正确；分子间距离小于r0时，分子间作用力表现为斥力，随着分子间距离增大，分子间作用力逐渐减小；分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离增大，分子间作用力先增大后减小，故D正确。
11.两分子间的作用力F与分子间距r的关系图像如图所示，下列说法中正确的是( )
A．r
D．r>r2时，两分子间的引力随r的增大而增大，斥力为零
答案 B
解析 分子间同时存在引力和斥力，r
12．(2022·珠海市高二月考)关于分子动理论，下列说法正确的是( )
A．0 ℃的物体中的分子不做无规则运动
B．当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大
C．产生布朗运动的原因是悬浮在液体或者气体中的微粒永不停息地做无规则运动
D．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力
答案 B
解析 组成物质的分子做永不停息地无规则运动，故A错误；当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，故B正确；布朗运动是固体小颗粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击作用的不平衡性引起的，间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动，故C错误；磁铁可以吸引铁屑，并非分子力的作用，故D错误。
13．(2022·石家庄市高二月考)某同学用显微镜观察用水稀释的墨汁中小炭粒的运动情况，在两次实验中分别追踪小炭粒a、b的运动，每隔30 s把炭粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的两炭粒运动的位置连线图，其中P、Q两点是炭粒a运动的位置连线上的两点，则下列说法中正确的是( )
A．若水温相同，则炭粒b颗粒较大
B．若两炭粒颗粒大小相同，则炭粒a所处的水中水温更低
C．两炭粒运动的位置连线图反映了碳分子的运动是无规则运动
D．炭粒a在P、Q两点间的运动一定是直线运动
答案 A
解析 炭粒越大，受到液体分子撞击的力越容易平衡，布朗运动越不显著，故b颗粒较大，A正确；温度越高，布朗运动越剧烈，a运动更剧烈，故a所处的水温更高，B错误；两炭粒的运动是无规则的，说明液体分子做无规则运动，C错误；题图为碳粒每隔30 s的位置，而不是运动轨迹，其连线仅代表位置变化，而其运动并非直线，D错误。
14．(多选)(2022·南开中学月考)分子甲固定在原点，分子乙可在x轴上运动，甲对乙的作用力F只与甲、乙之间的距离x有关，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范围内，F与x的关系如图所示。若乙自P点由静止开始运动，且乙只受力F作用，规定力F沿＋x方向为正，下列说法正确的是( )
A．乙运动到R点时，速度最大
B．乙运动到Q点时，速度最大
C．乙运动到Q点后，静止于该处
D．乙位于P点时，加速度最大
答案 BD
解析 由题图可知，分子乙从P由静止开始向右做加速运动，经过Q后做减速运动，因此经过Q点时速度最大，故A、C错误，B正确；由题图可知乙在P点受力最大，根据牛顿第二定律知乙在P点时的加速度最大，故D正确。布朗运动
热运动
不同点
研究对象
固体微粒
分子
观察难易程度
可以在显微镜下看到，肉眼看不到
在光学显微镜下看不到
相同点
①无规则；②永不停息；③温度越高越剧烈
联系
周围液体(或气体)分子的热运动是布朗运动产生的原因，布朗运动反映了分子的热运动
说明：分子无规则的运动，不是宏观物体的机械运动，二者没有关系
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