2016届高考物理考点总复习检测9.doc

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选修3－3　热　学

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(1)分子动理论的基本观点　阿伏加德罗常数(Ⅰ)
(2)用油膜法估测分子的大小(实验、探究)(Ⅰ)
(3)布朗运动(Ⅰ)
(4)分子热运动速率的统计分布规律(Ⅰ)
(5)气体压强的微观解释(Ⅰ)
(6)温度和内能(Ⅰ)
(7)晶体和非晶体　晶体的微观结构(Ⅰ)
(8)液晶(Ⅰ)
(9)液体的表面张力(Ⅰ)
(10)气体实验规律(Ⅰ)
(11)理想气体(Ⅰ)
(12)热力学第一定律(Ⅰ)
(13)能源与可持续发展(Ⅰ)
考向前瞻
　　预计在2016年高考中，对热学的考查仍集中在上述知识点上，气体部分有定量计算题，其他部分主要以定性分析的题目出现。
第1节分子动理论__内能

分子动理论 对应学生用书P181
[必备知识]
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子的直径(视为球模型)：数量级为10－10 m。
②分子的质量：数量级为10－26 kg。
(2)阿伏加德罗常数
①1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取NA＝6.02×1023 mol－1。
②阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
2．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1－1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)。

图1－1
(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1－2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＝。

图1－2
[典题例析]
空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。试求：(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d。
[解析]　(1)水的摩尔体积为Vm＝＝m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol
水分子数：N＝＝≈3×1025个。
(2)建立水分子的球模型有＝πd3
得水分子直径d＝ ＝ m＝4×10－10 m。
[答案]　(1)3×1025个　(2)4×10－10 m

宏观量与微观量之间的关系
宏观量包括物体的体积V、摩尔体积Vmol，物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度ρ等，微观量包括分子体积V0、分子直径d、分子质量m0等，它们之间的关系有：
(1)分子的质量：m0＝＝。
(2)分子的体积：V0＝＝。对气体，V0为分子所占空间。
(3)物体所含的分子数：n＝·NA＝·NA或n＝·NA＝·NA。
[针对训练]
1．(2014·盐城模拟)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA不可表示为(　　)
A．NA＝　　　　　　　 B．NA＝
C．NA＝ D．NA＝
解析：选CD　阿伏加德罗常数NA＝＝＝，其中V应为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，故C错误。D中ρV0不是气体分子的质量，因而也是错误的。
2．(2014·南通三模)深海潜水作业中，潜水员的生活舱中注入的是高压氮氧混合气体。该混合气体在1个标准大气压下、温度为T时的密度为ρ。当生活舱内混合气体的压强为31个标准大气压，温度为T时，潜水员在舱内一次吸入混合气体的体积为V。
(1)求潜水员一次吸入混合气体的质量m；
(2)若混合气体总质量的20%是氧气，氧气的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，求潜水员一次吸入氧气分子的个数N。
解析：(1)设1个标准大气压下体积为V0的混合气体压缩至31个标准大气压时的体积为V，根据玻意耳定律得：p0V0＝31p0·V
解得：V0＝31V
m＝ρV0＝31ρV。
(2)吸入氧气分子的个数：
N＝·NA＝·NA。
答案：(1)31ρV　(2)·NA

布朗运动与扩散现象 对应学生用书P182

[必备知识]
1．扩散现象
(1)定义：不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩散。
(2)实质：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。
2．布朗运动
(1)定义：悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动叫做布朗运动。
(2)特点：永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著。
(3)布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集团”即固体颗粒的运动，布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运动无规则性的反映。
3．热运动
分子的无规则运动和温度有关，温度越高，分子运动越激烈。分子永不停息地无规则运动叫做热运动。
[典题例析]
我国已开展空气中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，可在显微镜下观察到，它飘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。矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的(　　)
A．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
B．温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈
C．PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈
D．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
[解析]　选BCD　PM2.5是固体小颗粒，不是分子，故A错误；温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故B正确；PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故C正确；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D正确。

布朗运动与分子热运动

布朗运动
热运动
活动主体
固体小颗粒
分子
区别
是固体小颗粒的运动，是比分子大得多的分子团的运动，较大的颗粒不做布朗运动，但它本身的以及周围的分子仍在做热运动
是指分子的运动，分子不论大小都做热运动，热运动不能通过光学显微镜直接观察到
共同点
都是永不停息的无规则运动，都随温度的升高而变得更加激烈，都是肉眼所不能看见的
联系
布朗运动是由于小颗粒受到周围分子做热运动的撞击力而引起的，它是分子做无规则运动的反映

[针对训练]
1．做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1－3所示。图中记录的是(　　)

图1－3
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
解析：选D　微粒在周围液体分子无规则碰撞作用下，做布朗运动，轨迹是无规则的，实际操作中不易描绘出微粒的实际轨迹；按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线的无规则性，也能反映微粒做布朗运动的无规则性。记录描绘的正是按等时间间隔记录的某个运动微粒位置的连线，故D正确。
2．(2014·贵港模拟)烤鸭的烤制过程没有添加任何调料，只是在烤制过程之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定时间，盐就会进入肉里。则下列说法正确的是(　　)
A．如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加快
B．烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里
C．在腌制汤中，只有盐分子进入鸭肉，不会有盐分子从鸭肉里面出来
D．把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉
解析：选A　如果让腌制汤温度升高，分子运动更剧烈，则盐进入鸭肉的速度就会加快，故A正确；烤鸭的腌制过程盐会进入肉里说明分子之间有间隙，以及说明分子不停的做无规则运动，不是因为分子之间有引力，故B错误；在腌制汤中，有盐分子进入鸭肉，分子运动是无规则的，同样会有盐分子从鸭肉里面出来，故C错误；把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，仍然会有盐分子进入鸭肉，因为分子运动是永不停息的，故D错误。

分子力、分子势能 对应学生用书P183
[必备知识]
1．分子间同时存在引力和斥力
(1)物质分子间存在空隙，分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化的快。
(3)分子力与分子间距离关系图线
由分子间的作用力与分子间距离关系图线(如图1－4所示)可知：

图1－4
当r＝r0时，F引＝F斥，分子力为0；
当r>r0时，F引>F斥，分子力表现为引力。
当r<r0时，F引<F斥，分子力表现为斥力。
当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时，分子力很弱，可以忽略不计。
2．分子的动能
(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值，温度是分子热运动的平均动能的标志。
(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的总和。
3．分子的势能
(1)意义：由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的相对位置决定的势能。
(2)分子势能的决定因素
微观上——决定于分子间距离和分子排列情况；
宏观上——决定于体积和状态。
4．物体的内能
(1)等于物体中所有分子热运动的动能与分子势能的总和，是状态量。
(2)对于给定的物体，其内能大小由物体的温度和体积决定。
(3)物体的内能与物体的位置高低、运动速度大小无关。
[典题例析]
(2014·福州模拟)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图1－5中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法错误的是(　　)

图1－5
A．在r＞r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在r＜r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C．在r＝r0时，分子势能最小，动能最大
D．分子动能和势能之和在整个过程中不变
[解析]　选B　r0为分子间的平衡距离；大于平衡距离时分子间为引力，小于平衡距离时，分子间为斥力；则有：r大于平衡距离，分子力表现为引力，相互靠近时F做正功，分子动能增加，势能减小，故A正确；当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力，F做负功，分子动能减小，势能增加，故B错误；由以上分析可知，当r等于r0时，分子势能最小，动能最大，故C正确；由于没有外力做功，故分子动能和势能之和在整个过程中不变，故D正确。

1．分子力与分子势能
名称
项目
分子间的相互作用力F
分子势能E p
与分子间距的关系图像

随分子间距的变化情况
r<r0
F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引<F斥，F表现为斥力
r增大，斥力做正功，分子势能减少
r减小，斥力做负功，分子势能增加
r>r0
F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引>F斥，F表现为引力
r增大，引力做负功，分子势能增加
r减小，引力做正功，分子势能减少
r＝r0
F引＝F斥，F＝0
分子势能最小，但不为零
r>10r0
(10－9 m)
F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力
分子势能为零
2．判断分子势能的变化有两种方法
(1)看分子力的做功情况。
(2)直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。
[针对训练]
1．(2014·北京高考)下列说法中正确的是(　　)
A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大
B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
C．物体温度降低，其内能一定增大
D．物体温度不变，其内能一定不变
解析：选B　根据温度是分子平均动能的标志知，温度升高，分子热运动的平均动能增大；温度降低，分子热运动的平均动能减小，选项A错误，B正确。理想气体的温度升高，内能增大；温度降低，内能减小，选项C错误。晶体熔化或凝固时温度不变，但是内能变化，熔化时吸收热量，内能增大；凝固时放出热量，内能减小，选项D错误。
2．(2013·福建高考)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是(　　)

图1－6
解析：选B　分子间引力和斥力的合力为分子力，分子力在r＝r0时为零，当r>r0时分子力表现为引力，当r<r0时分子力表现为斥力。一般取无穷远为零势能点，分子从无穷远靠近r0的过程分子力做正功，分子势能减小，到r0后再靠近分子力做负功，分子势能增加，故分子势能在r＝r0处最小。综上可知，B正确。

统计规律 对应学生用书P184
[必备知识]
由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的、带有偶然性的，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律，这种规律叫做统计规律。大量分子的集体行为受到统计规律的支配。
[典题例析]
(2014·镇江模拟)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图1－7所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，由图可知(　　)

图1－7
A．气体的所有分子，其速率都在某个数值附近
B．某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等
C．高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率
D．高温状态下分子速率的分布范围相对较小
[解析]　选BC　由不同温度下的分子速率分布曲线可知，在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，但不是说其余少数分子的速率都小于该数值，有个别分子的速率会更大，故A错误；高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率，不是所有，有个别分子的速率会更大或更小，故B、C正确；温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，而个别速率大于平均速率的分子其速率可以比低温状态时更大，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，故D错误。

对微观世界的理解离不开统计的观点。单个分子的运动是不规则的，但大量分子的运动是有规律的，如对大量气体分子来说，朝各个方向运动的分子数目相等，且分子的速率按照一定的规律分布。宏观物理量与微观物理量的统计平均值是相联系的，如温度是分子热运动平均动能的标志。但要注意：统计规律的适用对象是大量的微观粒子，若对“单个分子”谈温度是毫无意义的。
[针对训练]
1.(2014·福建高考)如图1－8，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比。图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是(　　)

图1－8
A．曲线①　　　　　　　　　 B．曲线②
C．曲线③ D．曲线④
解析：选D　某一温度下气体分子的麦克斯韦速率呈“中间多，两头少”的分布，故D项正确。
2．如图1－9是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知(　　)

图1－8
A．同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大
解析：选AD　同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，A正确；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，B错误，D正确；温度越高，速率小的氧气分子所占的比例越小，C错误。
[课时跟踪检测]
一、单项选择题
1．(2014·上海徐汇期末)伽耳顿板可以演示统计规律。如图1所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则图2中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(　　)

图1

图2
解析：选C　根据统计规律，能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是图C。
2．(2012·福建高考)关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是(　　)
A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大
B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大
D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大
解析：选D　根据热力学第一定律，气体内能变化与做功和热传递有关，选项A错误。根据热力学第二定律可知热量不可自发的由低温物体传到高温物体，但热量还是可以通过外界的方法由低温物体传到高温物体，选项B错误。分子内能与分子间的距离有关，当r＞r0时，分子间距离越大，分子势能越大，r＜r0时，分子间距离越大，分子势能越小，选项C错误。分子间的引力和斥力都随分子间距离的变化而变化，距离减小，引力和斥力都要增大，选项D正确。
3．(2014·闸北区二模)根据分子动理论，设当两个分子间距为r0时分子间的引力和斥力相等，则(　　)
A．当两分子间距离大于r0时，分子间只存在引力作用
B．当两分子间距离小于r0时，随着距离减小，引力将减小、斥力将增大
C．当两分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力
D．两分子间距离越大，分子势能越大；分子间距离越小，分子势能越小
解析：选C　当两分子间距离大于r0时，斥力和引力都存在，分子间表现为引力作用，A错误；当两分子间距离小于r0时，随着距离减小，引力和斥力都增大，B错误；当两分子间距离小于r0时，斥力和引力都存在，分子间表现为斥力作用，C正确；以r0为界，当两分子间距离大于r0时，两分子间距离越大，分子势能越大；当两分子间距离小于r0时，分子间距离越小，分子势能越大，D错误。
4．(2014·宿迁二模)下列说法中正确的是(　　)
A．扩散现象只能发生在气体和液体中
B．岩盐是立方体结构，粉碎后的岩盐不再是晶体
C．地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少
D．从微观角度看气体压强只与分子平均动能有关
解析：选C　不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象。一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以固体、液体或气体之间都会发生扩散现象，故A错误；岩盐是立方体结构，是晶体，且有规则的几何形状，粉碎后的岩盐仍是晶体，仍有规则的几何形状，故B错误；温度是分子平均动能的量度，温度越高，分子平均动能越大，质量越小速度越大，氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少，C正确；气体压强决定于气体分子的密度(单位体积内的分子数)和分子的平均动能。
5.(2014·龙湖区二模)如图3为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是(　　)

图3
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力最大
D．在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析：选B　由图像可知：分子间距离为r2时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；r2是分子的平衡距离，当0＜r＜r2时，分子力为斥力，当r＞r2时分子力为引力，故A错误；当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力，故B正确；当r等于r2时，分子间的作用力为零，故C错误；在r由r1变到r2的过程中，分子力为斥力，分子间距离增大，分子间的作用力做正功，故D错误。
6．(2014·海淀区二模)已知阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　)
A．若油酸的摩尔质量为M，一个油酸分子的质量m＝
B．若油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一个油酸分子的直径d＝
C．若某种气体的摩尔质量为M，密度为ρ，该气体分子的直径d＝
D．若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数n＝
解析：选D　分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，则有：一个油酸分子的质量m＝，故A错误；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，则有一个油酸分子的体积V0＝＝，将油酸分子看成立方体形，立方体的边长等于分子直径，则得：V0＝d3，解得：d＝ ，故B错误；由于气体分子间距很大，所以一个分子的体积V＜，则分子直径d< ，故C错误；某种气体的摩尔体积为V，单位体积气体的摩尔数为n＝，则含有气体分子的个数n＝，故D正确。
二、多项选择题
7．(2014·淄博三模)下列说法中正确的是(　　)
A．温度越高，每个分子的热运动速率一定越大
B．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功以转化成机械能
解析：选BC　温度是分子平均动能的标志，并不是温度越高，所有分子的速率越大，故A错误；显微镜观察墨水中小碳粒的无规则的运动，实质是液体分子不停地做无规则运动撞击小炭粒，使小炭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，故B正确；分子势能是由于分子间的位置而具有的能，当分子间距增大时，分子力可能先做正功后做负功，所以势能可能先减小后增大，故C正确；由热力学第二定律可知，机械能可以全部转化为内能，内能无法全部用来做功以转化成机械能，故D错误。
8．(2012·大纲卷)下列关于布朗运动的说法，正确的是(　　)
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈
C．布朗运动是由于液体各个部分的温度不同而引起的
D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的
解析：选BD　布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，A错误；温度越高，颗粒越小，布朗运动越剧烈，B正确；布朗运动是液体分子撞击的不平衡引起的，间接反映了液体分子的无规则运动，C错误，D正确。
9．(2014·陕西一模)下列说法正确的是(　　)
A．布朗运动就是液体分子的运动
B．两分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力比引力减小得更快
C．热力学温标的最低温度为0 K，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一
D．气体的温度越高，每个气体分子的动能越大
解析：选BC　布朗运动是固体微粒的运动，是液体分子无规则热运动的反应，故A错误；两分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，但斥力比引力减小得更快，故B正确；热力学温标的最低温度为0 K，它没有负值，它的单位是物理学的基本单位之一，故C正确；气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，平均速率越高，满足气体分子的速率分布，并非每个气体分子的动能越大，故D错误。
10．(2014·唐山摸底)对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是(　　)
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．外界对物体做功，物体内能一定增加
C．温度越高，布朗运动越显著
D．当分子间的距离增大时，分子间的作用力一定减小
解析：选AC　温度高的物体分子平均动能一定大，但是内能不一定大，选项A正确；外界对物体做功，若散热，物体内能不一定增加，选项B错误；温度越高，布朗运动越显著，选项C正确；当分子间的距离增大时，分子间的作用力可能先增大后减小，选项D错误。
三、非选择题
11．(2014·宿迁模拟)现在轿车已进入普通家庭，为保证驾乘人员人身安全，汽车增设了安全气囊，它会在汽车发生一定强度的碰撞时，将叠氮化钠(NaN3)爆炸时产生的气体(假设都是N2)充入气囊，以保护驾乘人员。若已知爆炸瞬间气囊容量为70 L，氮气的密度ρ＝1.25×102 kg/m3，氮气的平均摩尔质量M＝0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1，试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N(结果保留一位有效数字)。
解析：设N2气体摩尔数n，则n＝
气体分子数N＝nNA 代入数据得：
N＝×6.02×1023＝2×1026个。
答案：2×1026 个
12．(2014·淮安模拟)已知地球到月球的平均距离为384 400 km，金原子的直径为3.48×10－9 m，金的摩尔质量为197 g/mol。若将金原子一个接一个地紧挨排列起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，试问：
(1)该“分子大道”需要多少个原子？
(2)这些原子的总质量为多少？
解析：(1)地球到月球的平均距离为384 400 km，金原子的直径为3.48×10－9 m，故“分子大道”需要的原子数为：
N＝＝≈1.10×1017个。
(2)单个分子的质量为：m0＝ ①
这些原子的总质量为：
m＝m0·N ②
联立①②解得：
m＝＝ kg≈3.6×10－8 kg。
答案：(1)1.10×1017个　(2)3.6×10－8 kg
第2节固体、液体和气体

固体和液体 对应学生用书P185
[必备知识]
1．晶体和非晶体
分类
比较项目
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
物质性质
各向异性
各向同性
各向同性
原子排列
有规则
每个晶粒的排列无规则
无规则
典型物质
石英、云母、明矾、食盐
玻璃、橡胶
转化
晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
2．晶体的微观结构
(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点：
现象
原因
晶体有规则的外形
由于内部微粒有规则的排列
晶体各向异性
由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同
晶体的多形性
由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵
3．液体的表面张力
(1)概念
液体表面各部分间互相吸引的力。
(2)作用
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
(3)方向
表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。
(4)大小
液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。
4．液晶
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
[典题例析]
下列说法正确的是(　　)
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故
B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力的缘故
[解析]　选AC　把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，由于浮力很小，可以忽略不计，故一定是由于水表面存在表面张力的缘故，故A正确；同种分子的液体表面张力是一样的，故B错误；宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力的缘故，故C正确；薄玻璃板夹有水膜时很难拉开是大气压强的缘故，故D错误。

1．对晶体与非晶体的进一步说明
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体，晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
(2)晶体中的多晶体具有各向同性，晶体中的单晶体具有各向异性，但单晶体并不一定在各种物理性质上都表现出各向异性。
2．对液体性质的两点说明
(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力的根本原因。
(2)液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关。
[针对训练]
1．(2014·海南高考)下列说法正确的是(　　)
A．液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
C．单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性
D．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体
E．液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征
解析：选CE　液体表面张力的方向与液面相切，A错误；多晶体也有固定的熔点，B错误；在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，C正确；常见的金属是多晶体，所以表现为各向同性，D错误；许多有机化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，于是称其为液晶，E正确。
2．(2014·扬州模拟)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(　　)

图2－1
A．如图1中，由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力均为零
B．如图2中，由一定质量的氧气分子分别在不同温度下速率分布情况，可知温度T1＜T2
C．如图3中，在固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，从石蜡熔化情况可判定固体薄片必为非晶体
D．如图4中，液体表面层分子间相互作用表现为斥力，正是因为斥力才使得水黾可以停在水面上
解析：选B　由两分子间作用力随距离变化的关系图线可知，当两个相邻的分子间距离为r0时，分子引力和斥力的合力为零，并不是引力和斥力均为零，二者大小相等，故A错误；氧气分子在T2温度下速率大的分子所占百分比较多，故T2温度较高，B正确；由图可以看出某固体在导热性能上各向同性，可能是多晶体或者非晶体，故C错误；水黾可以停在水面上是由于表面张力的作用，故D错误。

气体实验定律 对应学生用书P186
[必备知识]
1．气体分子运动的特点
(1)分子很小，间距很大，除碰撞外，分子间的相互作用可以忽略。
(2)气体分子向各个方向运动的气体分子数目都相等。
(3)分子做无规则运动，大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布。
(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。
2．气体的三个状态参量
(1)压强；(2)体积；(3)温度。
3．气体的压强
(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量气体分子不断碰撞器壁的结果。
(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积的压力。公式：p＝F/S。
(3)常用单位及换算关系
①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa＝1 N/m2。
②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。
③换算关系：1 atm＝76 cmHg＝1.013×105 Pa≈1.0×105 Pa。
4．气体实验定律
(1)等温变化——玻意耳定律
①内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。
②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)。
(2)等容变化——查理定律
①内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比。
②公式：＝或＝C(常量)。
③推论式：Δp＝·ΔT。
(3)等压变化——盖－吕萨克定律
①内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比。
②公式：＝或＝C(常量)。
③推论式：ΔV＝·ΔT。
[典题例析]
(2014·福建高考)如图2－2为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是(　　)

图2－2
A．TA＜TB，TB＜TC　　　 B．TA＞TB，TB＝TC
C．TA＞TB，TB＜TC D．TA＝TB，TB＞TC
[解析]　选C　由状态A到状态B过程中，气体体积不变，由查理定律可知，随压强减小，温度降低，故TA＞TB，A、D项错；由状态B到状态C过程中，气体压强不变，由盖－吕萨克定律可知，随体积增大，温度升高，即TB＜TC，B项错，C项对。

气体实验定律的比较
定律名称
比较项目
玻意耳定律
(等温变化)
查理定律
(等容变化)
盖—吕萨克定
律(等压变化)
数学表达式
p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)
＝或＝C(常数)
＝或＝C(常数)
同一气体的两条图线

[针对训练]
1．(2014·江苏高考节选)一种海浪发电机的气室如图2－3所示。工作时，活塞随海浪上升或下降，改变气室中空气的压强，从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程，推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。气体刚被压缩时的温度为27 ℃，体积为0.224 m3，压强为1个标准大气压。已知 1 mol气体在1个标准大气压、0 ℃时的体积为22.4 L，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字)

图2－3
解析：设气体在标准状态时的体积为V1，等压过程：＝
气体物质的量n＝，且分子数N＝nNA，解得：
N＝ NA
代入数据得：N≈5×1024个(或N≈6×1024)。
答案：5×1024(或6×1024)
2．(2014·