新高考物理一轮复习分层提升练习专题69 分子动理论、固体与液体（2份打包，原卷版+解析版）

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【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=(球体模型)或d=(立方体模型)。
(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=。
提醒:对于气体,利用d=得到的不是分子直径,而是气体分子间的平均距离。
2.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=。
(2)分子的体积:V0=(适用于固体和液体)。
(3)物体所含的分子数:N=·NA=·NA或N=·NA=·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． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【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/NA
B．该气体单位体积内的分子数为V/NA
C．该气体在标准状态下的密度为MNA/V
D．在标准状态下每个气体分子的体积为V/NA
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
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
分子力和分子势能
【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
【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
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=___________。
固体和液体
1.晶体与非晶体的对比
2.液体表面张力的理解
【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
【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
【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/ml），阿伏伽德罗常数为NA（ml-1），则该气体分子之间的平均距离可以表示为 SKIPIF 1 < 0
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
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
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=6.02×1023ml－1，则B瓶中水分子个数约为1.0×1026
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
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
7．图1和图2中曲线 SKIPIF 1 < 0 分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律， SKIPIF 1 < 0 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 SKIPIF 1 < 0 对应的物理量分别是（ ）
A．①③②B．②④③C．④①③D．①④③
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
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
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，如图所示，可以数出轮廓范围内小方格的个数，小方格的边长为 SKIPIF 1 < 0 。
问题：
（1）根据该小组的实验数据，估测出油酸分子直径约为___________m。（结果保留一位有效数字）
（2）某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是________（选填选项前的字母代号）
A．盆中装的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C．盆太小导致油酸无法形成单分子层
②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量结果将_____（选填“偏大”“偏小”或“无影响”），经过评估，该小组决定重做实验。
（3）实验中总会有各种意外，小问同学作为物理课代表，就在实验时细心地发现三位同学各发生了一个操作失误，导致最后所测分子直径的偏大的是_______（选填选项前的字母代号）
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小
B．乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格导练目标
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
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
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r④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 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
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