資源簡介

章末核心素養(yǎng)提升
一、建立分子模型進(jìn)行微觀量的估算
分子模型 意義 分子大小或分子間的平均距離 圖例
球形模型 固體和液體可看成是由一個(gè)個(gè)緊挨著的球形分子排列而成的，忽略分子間的空隙 D＝(分子直徑)
立方體模型(氣體) 氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，每個(gè)小立方體是每個(gè)分子占有的活動空間，這時(shí)忽略氣體分子的大小 D＝(分子間平均距離)
立方體模型(固體) 固體可看作是由一個(gè)緊挨著一個(gè)的立方體分子排列而成的，忽略分子間空隙 r＝(分子大小)
例1 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有體積為V的水和體積為V的水蒸氣，已知水的密度為ρ，阿伏伽德羅常量為NA，水的摩爾質(zhì)量為MA。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下水蒸氣的摩爾體積為VA，求：
(1)它們中各有多少個(gè)水分子？
(2)它們中相鄰兩個(gè)水分子中心的平均距離各為多少？
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訓(xùn)練1 晶須是由高純度單晶生長而成的微納米級的短纖維，是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，具有電、光、磁、介電、導(dǎo)電、超導(dǎo)電性質(zhì)。它是一些非常細(xì)、非常完整的絲狀(截面為圓形)晶體。現(xiàn)有一根鐵晶，直徑D＝1.60 μm，用F＝0.026 4 N的力能將它拉斷，將鐵原子當(dāng)作球形處理(鐵的密度ρ＝7.92 g/cm3，鐵的摩爾質(zhì)量為55.58×10－3 kg/mol，NA＝6.02×1023 mol－1，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
(1)求鐵晶中鐵原子的直徑；
(2)請估算拉斷過程中最大的鐵原子力f。
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二、用類比思維理解分子力做功和分子勢能
如果取兩個(gè)分子相距無限遠(yuǎn)時(shí)(此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì))的分子勢能為零，分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系可用如圖所示的實(shí)線表示。
(1)當(dāng)r＝r0時(shí)分子處于平衡狀態(tài)，此時(shí)分子力F為零，分子勢能Ep最小。
(2)在r＜r0范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為斥力，其大小隨分子間距離r的減小而增大；隨著r減小，斥力做負(fù)功，分子勢能Ep隨分子間距離r的減小而增大。
(3)在r＞r0的范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為引力，其大小F隨著分子間距離r的增大先增大后減小；隨著分子間距離r的增大，引力做負(fù)功，所以分子勢能Ep一直增大。
例2 (多選)如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子沿x軸運(yùn)動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖中曲線所示。圖中分子勢能的最小值為－E0。若兩分子所具有的總能量為0，則下列說法中正確的是(　　)
A.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，加速度最大
B.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，其動能為E0
C.乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，處于平衡狀態(tài)
D.乙分子的運(yùn)動范圍為x≥x1
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1.分子勢能在平衡位置有最小值，無論分子間距離如何變化，衡位置，分子勢能減小，反之增大。
2.判斷分子勢能變化的兩種方法
(1)利用分子力做功判斷。分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負(fù)功，分子勢能增加。
(2)利用分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷。要注意此圖線和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線形狀雖然相似，但意義不同，不要混淆。
訓(xùn)練2 下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是(　　)
章末核心素養(yǎng)提升
核心素養(yǎng)提升
例1 (1)NA　NA　(2)　
解析　(1)體積為V的水，質(zhì)量為m＝ρV①
分子個(gè)數(shù)為N＝NA②
聯(lián)立①②得N＝NA③
對體積為V的水蒸氣，分子個(gè)數(shù)為N′＝NA。
(2)設(shè)水中相鄰的兩個(gè)水分子中心的平均距離為d，將水分子視為球體，每個(gè)水分子的體積為
V0＝＝πd3④
聯(lián)立③④得d＝⑤
設(shè)水蒸氣中相鄰的兩個(gè)水分子之間距離為d′，將水分子占據(jù)的空間視為立方體，每個(gè)水蒸氣分子占據(jù)的體積V0′＝＝d′3⑥
解得d′＝。
訓(xùn)練1 (1)2.81×10－10 m　(2)8.16×10－10 N
解析　(1)因?yàn)殍F的摩爾質(zhì)量M＝55.58×10－3 kg/mol
所以鐵原子的體積V0＝
鐵原子直徑d＝＝2.81×10－10 m。
(2)因原子力的作用范圍在10－10 m數(shù)量級，阻止拉斷的原子力主要來自于斷開截面上的所有原子對。當(dāng)鐵晶上的拉力分?jǐn)偟揭粚﹁F原子上的力超過拉伸過程中的原子間最大原子力時(shí)，鐵晶就被拉斷。
單個(gè)原子球的截面積S＝
鐵晶斷面面積S′＝
斷面上排列的鐵原子數(shù)N＝＝
所以拉斷過程中最大鐵原子力f＝＝8.16×10－10 N。
例2 BD　[在兩分子由無窮遠(yuǎn)處相互靠近的過程中，分子力先表現(xiàn)為引力，后表現(xiàn)為斥力，所以在整個(gè)過程中，分子力先做正功，后做負(fù)功。由分子力做功與分子勢能的關(guān)系可知，分子勢能先減小，后增大，結(jié)合圖線可知，乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，分子力為零，加速度為零，A錯(cuò)誤；兩分子所具有的總能量為零，乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)的動能與分子勢能之和為零，知?jiǎng)幽転镋0，B正確；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)所受分子力為斥力，不處于平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，分子勢能為零，動能也為零，D正確。]
訓(xùn)練2 B　[當(dāng)r＜r0時(shí)，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離r的減小，分子勢能Ep增大；當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)表現(xiàn)為引力，隨著分子間距離r增大，分子勢能Ep增大；當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)＝0，此時(shí)分子勢能Ep最小。故選項(xiàng)B正確。](共17張PPT)
章末核心素養(yǎng)提升
第一章　分子動理論
目 錄
CONTENTS
知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
01
核心素養(yǎng)提升
02
知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
1
核心素養(yǎng)提升
2
一、建立分子模型進(jìn)行微觀量的估算
例1 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有體積為V的水和體積為V的水蒸氣，已知水的密度為ρ，阿伏伽德羅常量為NA，水的摩爾質(zhì)量為MA。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下水蒸氣的摩爾體積為VA，求：
(1)它們中各有多少個(gè)水分子？
(2)它們中相鄰兩個(gè)水分子中心的平均距離各為多少？
訓(xùn)練1 晶須是由高純度單晶生長而成的微納米級的短纖維，是一種發(fā)展中的高強(qiáng)度材料，具有電、光、磁、介電、導(dǎo)電、超導(dǎo)電性質(zhì)。它是一些非常細(xì)、非常完整的絲狀(截面為圓形)晶體。現(xiàn)有一根鐵晶，直徑D＝1.60 μm，用F＝0.026 4 N的力能將它拉斷，將鐵原子當(dāng)作球形處理(鐵的密度ρ＝7.92 g/cm3，鐵的摩爾質(zhì)量為55.58×10－3 kg/mol，NA＝6.02×1023 mol－1，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
(1)求鐵晶中鐵原子的直徑；
(2)請估算拉斷過程中最大的鐵原子力f。
答案　(1)2.81×10－10 m　(2)8.16×10－10 N
二、用類比思維理解分子力做功和分子勢能
如果取兩個(gè)分子相距無限遠(yuǎn)時(shí)(此時(shí)分子間作用力可忽略不計(jì))的分子勢能為零，分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系可用如圖所示的實(shí)線表示。
(1)當(dāng)r＝r0時(shí)分子處于平衡狀態(tài)，此時(shí)分子力F為零，分子勢能Ep最小。
(2)在r＜r0范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為斥力，其大小隨分子間距離r的減小而增大；隨著r減小，斥力做負(fù)功，分子勢能Ep隨分子間距離r的減小而增大。
(3)在r＞r0的范圍內(nèi)，分子力表現(xiàn)為引力，其大小F隨著分子間距離r的增大先增大后減小；隨著分子間距離r的增大，引力做負(fù)功，所以分子勢能Ep一直增大。
BD
例2 (多選)如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子沿x軸運(yùn)動，兩分子間的分子勢能Ep與兩分子間距離的變化關(guān)系如圖中曲線所示。圖中分子勢能的最小值為－E0。若兩分子所具有的總能量為0，則下列說法中正確的是(　　)
A.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，加速度最大
B.乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，其動能為E0
C.乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，處于平衡狀態(tài)
D.乙分子的運(yùn)動范圍為x≥x1
解析　在兩分子由無窮遠(yuǎn)處相互靠近的過程中，分子力先表現(xiàn)為引力，后表現(xiàn)為斥力，所以在整個(gè)過程中，分子力先做正功，后做負(fù)功。由分子力做功與分子勢能的關(guān)系可知，分子勢能先減小，后增大，結(jié)合圖線可知，乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)，分子力為零，加速度為零，A錯(cuò)誤；兩分子所具有的總能量為零，乙分子在P點(diǎn)(x＝x2)時(shí)的動能與分子勢能之和為零，知?jiǎng)幽転镋0，B正確；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)所受分子力為斥力，不處于平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；乙分子在Q點(diǎn)(x＝x1)時(shí)，分子勢能為零，動能也為零，D正確。
1.分子勢能在平衡位置有最小值，無論分子間距離如何變化，衡位置，分子勢能減小，反之增大。
2.判斷分子勢能變化的兩種方法
(1)利用分子力做功判斷。分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負(fù)功，分子勢能增加。
(2)利用分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系圖線判斷。要注意此圖線和分子力與分子間距離的關(guān)系圖線形狀雖然相似，但意義不同，不要混淆。
B
訓(xùn)練2 下列四幅圖中，能正確反映分子間作用力F和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是(　　)
解析　當(dāng)r＜r0時(shí)，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力，隨著分子間距離r的減小，分子勢能Ep增大；當(dāng)r＞r0時(shí)，F(xiàn)表現(xiàn)為引力，隨著分子間距離r增大，分子勢能Ep增大；當(dāng)r＝r0時(shí)，F(xiàn)＝0，此時(shí)分子勢能Ep最小。故選項(xiàng)B正確。

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