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巩固练习

1.1分子动理论的基本内容

基础导学

要点一、物体是由大量分子组成的

1．物体是由大量分子组成的．

2．阿伏加德罗常数

(1)定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示．

(2)大小：NA＝6.02×1023 mol－1.

3．阿伏加德罗常数的应用

（1）．宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA.

（2）．微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d.

（3）．宏观量与微观量的桥梁：阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁．根据油膜法测出分子的直径，可算出阿伏加德罗常数；反过来，已知阿伏加德罗常数，根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积)．

(1)一个分子的质量：m＝.

(2)一个分子的体积：V0＝.

(3)一摩尔物质的体积：Vmol＝.

(4)单位质量中所含分子数：n＝.

(5)单位体积中所含分子数：n′＝.

(6)气体分子间的距离：d＝.

(7)分子球体模型d＝.

要点二、分子热运动

1．扩散

(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．

2．布朗运动

(1)定义：悬浮微粒的无规则运动．

(2)产生原因：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．

(3)意义：间接地反映液体分子运动的无规则性．

3．热运动

(1)定义：分子永不停息的无规则运动．

(2)温度是分子热运动剧烈程度的标志．

要点三、分子间的作用力

1．分子间有空隙

(1)气体分子的空隙：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)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会减小，说明液体分子间有空隙。

(3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分子能扩散到对方的内部，说明固体分子间也存在着空隙。

2．分子间作用力

(1)当用力拉伸物体时，物体内各部分之间要产生反抗拉伸的作用力，此时分子间的作用力表现为引力。

(2)当用力压缩物体时，物体内各部分之间会产生反抗压缩的作用力，此时分子间的作用力表现为斥力。

说明：分子间的作用力指的是分子间相互作用引力和斥力的合力。

2．分子间的作用力与分子距离的关系

(1)分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图1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：由原子内部的带电粒子的相互作用引起的．

要点突破

突破一：物体是由大量分子组成的

分子的实际结构是很复杂的，可以把单个分子看成一个立方体，也可以看成是一个个小球.

突破二：分子热运动

1．扩散现象

(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)分子运动的特点：①永不停息；②无规则．

2．布朗运动

(1)微粒的大小：做布朗运动的微粒是由许多分子组成的固体颗粒而不是单个分子．其大小直接用人眼观察不到，但在光学显微镜下可以看到(其大小在10－6 m的数量级)．

(2)影响因素：

①悬浮的微粒越小，布朗运动越明显．

②温度越高，布朗运动越激烈．

3．热运动

(1)分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速度无论是方向还是大小都在不断地变化．

(2)热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义．

(3)分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热运动慢，但分子热运动永远不会停息．

4.扩散现象与布朗运动的异同点

5.布朗运动与热运动的区别与联系

突破三：对分子间作用力的理解

1.分子力的理解

（1）在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。

（2）平衡位置：分子间距离时，引力与斥力大小相等，分子力为零。平衡位置即分子间距离等于（数量级为）的位置。

（3）分子间的引力和斥力随分子间距离的变化关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快。

2.分子力与分子间距离变化的关系

3.利用分子力解释物理现象

（1）从宏观上：以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间存在着相互作用的引力，同时物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力。

（2）从微观上：分子间虽然有间隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力。分子间有引力，而分子间又有空隙，没有紧紧吸在一起，这说明分子间还存在着斥力。

典例精析

题型一：物体是由大量分子组成的

例一．关于分子动理论，下列说法中不正确的是（  ）

A．物质是由大量分子组成的 B．分子是组成物质的最小微粒

C．分子永不停息地作无规则热运动 D．分子间有相互作用的引力和斥力

【答案】B

【解析】A．物质是由大量分子组成的，A说法正确，不符合题意；B．物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又由电子、质子与中子组成的，分子不是组成物质的最小微粒，B说法错误，符合题意；C．分子在永不停息地做无规则的热运动，并且温度越高，分子的无规则运动越剧烈，C说法正确，不符合题意；D．分子之间存在相互作用的引力和斥力，并且引力和斥力同时存在，D说法正确，不符合题意；故选B。

变式迁移1：阿伏加德罗常数是，铜的摩尔质量是，铜的密度是，则下列说法不正确的是（　　）

A．铜中所含的原子数为 B．一个铜原子的质量是

C．1kg铜所含有的原子数目是 D．一个铜原子所占的体积是

【答案】C

【解析】A．铜的质量为，物质的量为，故原子个数为，故A正确，不符合题意；B．铜的摩尔质量是，故一个铜原子的质量是，故B正确，不符合题意；C．1kg铜的物质的量为，故含有的原子数目是，故C错误，符合题意；D．铜中所含的原子数为，故一个铜原子所占的体积是，故D正确，不符合题意。故选C。

题型二：分子热运动

例二．关于扩散现象和布朗运动，下列说法正确的是(      )

A.温度越高，扩散现象和布朗运动都越明显

B.运动物体中的分子热运动比静止物体中的分子热运动剧烈

C.扩散现象是分子的运动，布朗运动间接反映了分子的运动

D.颗粒越大，布朗运动越剧烈

答案： ;

解析：温度越高，扩散现象和布朗运动都越明显，项正确；物体分子无规则运动的剧烈程度只与温度有关，与宏观物体的机械运动无关，项错误；扩散现象是分子的运动，布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动，间接反映了分子的运动，项正确；颗粒越小，布朗运动越剧烈，项错误。

变式迁移2： 把墨汁用水稀释后取出一滴放在显微镜下观察，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小炭粒

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. 越大的炭粒，运动越明显

D. 在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多的静止不动的水分子组成的

答案：

解析：在显微镜下不能看到水分子，炭粒的运动是布朗运动，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，反映的是液体分子的无规则运动，炭粒越小，布朗运动越显著。

题型三：分子间作用力

例三．如图所示为分子间作用力和分子间距离的关系图像，关于分子间作用力，下列说法正确的是(      )

A. 分子间同时存在着相互作用的引力和斥力

B. 分子间的引力总是比分子间的斥力小

C. 分子间的斥力随分子间距离的增大而增大

D. 分子间的引力随分子间距离的增大而增大

答案：

解析：分析分子力首先要清楚分子间同时存在分子引力和分子斥力，然后注意分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。分子力是指分子间引力和斥力的合力，故选。

变式迁移3：如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b点是引力最大处，d点是两分子靠得最近处，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

解析：　由分子力与分子之间距离的图象可以看出，在a、b、c、d四点中，乙分子在d点时分子力最大，根据牛顿第二定律知在d点时乙分子的加速度最大．

答案：　D

强化训练

一、选择题

1．布朗运动是说明分子运动的重要实验事实，布朗运动是指（　　）

A．液体分子的运动 B．固体分子的运动

C．液体分子和固体分子的共同运动 D．悬浮在液体中的固体微粒的运动

【答案】D

【解析】

布朗运动是指悬浮在液体和气体中的固体微粒的运动，能在光学显微镜下观察到，是液体分子和气体分子运动的间接反映，但不是分子的运动，故ABC错误，D正确；

故选D。

2．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）

A．扩散现象说明分子间存在斥力

B．当分子间的距离减小时，分子间的引力减小而斥力增大

C．产生布朗运动的原因是液体分子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】C

【解析】

A．扩散现象说明分子在做无规则运动以及分子之间有间隙，故A错误；
B．当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，故B错误；
C．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D的，间接证明了液体分子永不停息地做无规则运动，故C正确；
D．磁铁可以吸引铁屑，并非是分子力的作用，故D错误。
故选C。

3．（2021·青海西宁·高二期末）图示为一颗悬浮微粒受到周围液体分子撞击的情景，微粒正在做布朗运动。以下关于布朗运动的说法正确的是（　　）

A．悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显

B．液体温度越低，微粒的布朗运动越剧烈

C．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的

D．将几滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水在清水中散开的运动是布朗运动

【答案】C

【详解】

A．悬浮微粒越小，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显，A错误；

B．液体温度越高，微粒的布朗运动越剧烈，B错误；

C．悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动撞击造成的，C正确；

D．将几滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水在清水中散开的运动是扩散现象，D错误。

故选C。

4．（2022·山东·日照青山学校高三期末）取一滴用水稀释的碳素墨汁，滴在载玻片上，盖上盖玻片，放在高倍显微镜下，观察到小炭粒做无规则的运动。下列说法正确的是（　　）

A．小炭粒的运动是扩散现象

B．水的温度为时，小炭粒静止不动

C．小炭粒越小，运动越明显

D．小炭粒与水分子之间的斥力推动着它做无规则的运动

【答案】C

【详解】

A．小炭粒是有很多炭分子组成的固体微粒，它的运动是水分子的撞击引起的，故它的运动是布朗运动，不是扩散现象，故A错误；

B．水的温度为时，水分子不会停止热运动，则小炭粒不会停止运动，故B错误；

C．炭粒越小，表面积越小，同一时刻撞击炭粒的水分子越少，冲力越不平衡，炭粒运动越明显，故C正确；

D．小炭粒做无规则的运动是水分子的撞击引起的，而不是分子力推动，故D错误；

故选C。

5．（2021·北京·高二期末）研究表明，分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示。则下列解释正确的是（     ）

A．当r < r0时分子间的作用力F表现为斥力

B．当r < r0时分子间的作用力F表现为引力

C．当r = r0时分子间的作用力F表现为引力

D．当rr0时分子间的作用力F无限大

【答案】A

【详解】

AB．当r < r0时分子引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力，A正确、B错误；

C．当r = r0时分子间没有排斥力或吸引力，C错误；

D．当rr0时分子间的作用力可以忽略不计，D错误。

故选A。

6．下列说法正确的是(　　)

A．用打气筒打气很费劲，这是气体分子间存在斥力的宏观表现

B．水的体积很难被压缩，这是水分子间存在斥力的宏观表现

C．气缸中的气体膨胀推动活塞，这是分子间的斥力对外做功的宏观表现

D．夏天轮胎容易爆裂，说明温度越高，气体分子间的斥力越大

解析：　用打气筒打气费劲，是由于气体压强的原因，气体分子间距离很大，分子斥力很小且小于分子引力，气体分子由于热运动而对容器壁产生了压强，因此通过活塞压缩气体时就会感到有很大的压力，A错；水的分子间距在平衡距离r0附近，因此在压缩水时，水分子间的斥力增大比引力增大得快，对外呈斥力，这就是水很难压缩的原因，B正确；C、D同A项一样，气缸和轮胎中的气体对活塞或轮胎产生压力，C、D错．

答案：　B

7．下列关于分子动理论的叙述正确的是（　　）

A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动

B．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得更快

C．水结为冰时，部分水分子已经停止了热运动

D．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力

【答案】B

【解析】A．“阳光柱”里粉尘的运动是由于空气的流动形成的，不属于布朗运动，做布朗运动的固体小颗粒用肉眼看不到，需借助光学显微镜才能看到，故A错误；B．根据分子力特点，当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，但斥力减小得更快，故B正确；C．水结为冰时，温度降低，但分子在做永不停息的无规则的热运动，故C错误；D．气体扩散现象表明气体分子在做永不停息的无规则的热运动，故D错误。故选B。

8．阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度是ρ，则下列说法中正确的是（　　）

A．1 m3铜所含原子数目是 B．1 kg铜所含原子数目是ρNA

C．1个铜原子的质量是 D．1个铜原子占有的体积为

【答案】A

【解析】A．据已知条件知1 m3铜的质量为ρ kg，相当于 mol，所含原子数为，故A正确；B．1 kg铜所含原子数目是，故B错误；C．每个原子的质量为，故C错误；D．每个原子占有体积为，故D错误。故选A。

9．做布朗运动实验时，每隔相等时间间隔依次记录某个运动微粒的位置，然后依次连线得到观测记录如图所示，由图可知（　　）

A．微粒做布朗运动的轨迹应为如图所示的折线 B．布朗运动是毫无规则的

C．布朗运动是时断时续的 D．布朗运动的速度大小是恒定的

【答案】B

【解析】

布朗运动反映了分子的无规则运动，对微粒来讲，其运动是毫无规则的，速度大小无法确定，它下一时刻向哪个方向运动都是不可知的，我们只能按相等时间间隔依次记录某个运动微粒的位置并连线，其运动是持续不断的。

故选B。

10．据研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的大小一般在10-3~103μm之间。布朗运动微粒大小通常在10-6m数量级。下列说法正确的是（　　）

A．当固态或液态颗粒很小时，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

B．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹

C．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈

D．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动

【答案】A

【解析】

A．布朗运动微粒大小通常在10-6m=1μm数量级，则当固态或液态颗粒很小时，能很长时间都悬浮在气体中，颗粒的运动属于布朗运动；固态或液态颗粒能长时间悬浮是受到气体分子无规则热运动撞击而导致的，选项A正确。

B．在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是分子集团，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，选项B错误；

CD．本题中的布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，是气体分子无规则热运动撞击的结果，所以它反映的是气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，选项CD错误；

故选A。

二、解答题

11.食盐晶体由钠离子和氯离子组成，其晶体结构可以用图示表示，图中相邻离子的中心用线连起来组成一个个大小相等的正立方体。已知食盐的密度ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数常数为NA，晶体中正方体数目为钠离子数的2倍。求：

（1）食盐晶体的摩尔体积Vm；

（2）相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离D。

【答案】（1）；（2）

【解析】

(1)食盐晶体的摩尔体积

(2)相邻离子组成正立方体体积

则相邻的钠离子与氯离子之间的平均距离

12．轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V=56L，气囊中氮气的密度ρ=1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M=28g/mol，阿伏加德罗常数NA=6×1023mol－1请估算：（结果保留一位有效数字）

（1）一个氮气分子的质量m；

（2）气囊中氮气分子的总个数N；

（3）气囊中氮气分子间的平均距离r。

【答案】（1）5×10－26kg；（2）2×1024；（3）3×10－9m

【解析】（1）一个氮气分子的质量m=

解得m=5×10－26kg

（2）设气囊内氮气的物质的量为n，则有n=，N=nNA，解得N=2×1024（个）

（3）气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r的立方体，则有r3=，解得r=3×10－9m。