文档内容
专题15.1 分子动理论【讲】
目录
一 讲核心素养...............................................................................................................................................................1
二 讲必备知识...............................................................................................................................................................1
【知识点一】物体是由大量分子组成的............................................................................................................1
【知识点二】分子永不停息的做无规则运动....................................................................................................4
【知识点三】分子力与分子势能........................................................................................................................6
三．讲关键能力----会用油膜法估测油酸分子的大小...............................................................................................9
一 讲核心素养
物理观念：布朗运动、内能、扩散现象。
1.了解扩散现象并能解释布朗运动.
2.了解物体内能的决定因素.
科学思维：分子动理论“油膜法”。
1.掌握分子模型的构建与分子直径的估算方法，了解分子动理论的基本观点.
2.知道分子力随分子间距离变化的图象
3.科学探究：通过实验，估测油酸分子的大小。
二 讲必备知识
【知识点一】物体是由大量分子组成的
1． 宏观量与微观量之间的关系
宏观量 桥梁 微观量
摩尔质量M 阿伏加德罗常数 分子的质量：m＝＝
mol 0
摩尔体积V N ＝ 6.02×10 23 mol－1 分子的体积：V＝＝(固体、液体)
mol A 0
对气体，V 为分子所占空间
0
物质的量n＝＝ 分子数：N＝n·N
A
2． 分子模型
固 固体、液体分子一个一个紧密排 分子直径d＝ (球体模型)或
体 、 列，可将分子看成球形或立方体形 d＝(立方体模型)
液体气体 气体分子不是一个一个紧密排列 分子间距d＝
的，它们之间的距离很大，所以V
0
＝＝不是气体分子的体积，而是分
子所占有的平均空间。
【例1】(2021·江苏泰州市5月第二次模拟)水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿
伏加德罗常数为N ＝6.02×1023 mol－1，一滴露水的体积大约是9.0×10－8 cm3，它含有__________个水分子，
A
如果一只极小的虫子来喝水，每分钟喝进9.0×107个水分子时，喝进水的质量是__________ kg。(结果保留
2位有效数字)
【答案】 3.0×1015 2.7×10－18
【解析】 已知水的摩尔质量为M＝1.8×10－2 kg
水的摩尔体积为V ＝
M
一个水分子的体积为V＝
0
一滴露水含有水分子的个数N＝＝3.0×1015个
小虫喝进水的物质的量为n＝
喝进水的质量为m＝nM＝2.7×10－18 kg。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【技巧总结】1．求解分子直径时的两种模型(固体和液体)
(1)把分子看成球形，d＝。
(2)把分子看成小立方体，d＝。
[注意] 对于气体，利用d＝算出的不是分子直径，而是气体分子间的平均距离。
2．宏观量与微观量的相互关系
(1)微观量：分子体积V、分子直径d、分子质量m 等。
0 0
(2)宏观量：物体的体积V、密度ρ、质量m、摩尔质量M、摩尔体积V 、物质的量n等。
mol
(3)相互关系
①一个分子的质量：m＝＝。
0
②一个分子的体积：V＝＝(估算固体、液体分子的体积或气体分子所占空间体积)。
0
③物体所含的分子数：N＝n·N ＝·N ＝·N 。
A A A
【变式训练1】(多选)(2021·武汉模拟)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水
蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M 表示一个水分子的质量；V 表示一个水分子的体积，N 表示阿伏
0 0 A
加德罗常数，则下列关系式中正确的是( )
A．V＝ B．V＝ C．M＝ D．ρ＝ E．N ＝
0 0 A
【答案】ACE
【解析】将水蒸气看作立方体模型，则V＝，选项A正确；但由于水蒸气分子间距远大于分子直径，则
V≪，选项B错误；1 mol水蒸气的质量等于水分子的质量与阿伏加德罗常数 N 的乘积，选项C正确；由
0 A于摩尔体积V远大于N ·V ，则ρ＝＜，选项D错误；水蒸气的摩尔质量ρV除以水蒸气分子的质量等于阿
A 0
伏加德罗常数，选项E正确。
【变式训练2】．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N ＝6.0×1023 mol－1。试求：
A
(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。
【答案】 (1)3×1025个 (2)4×10－10 m
【解析】 (1)水的摩尔体积为
V ＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol，
mol
水分子数：N＝＝ 个≈3×1025 个。
(2)建立水分子的球体模型有＝πd3，
可得水分子直径：d＝＝ m≈4×10－10 m。
【知识点二】分子永不停息的做无规则运动
扩散现象 布朗运动
实验图
定义 不同物质能够彼此进入对方的现象叫做扩 悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动
散。 叫做布朗运动。
条件 分子不停的做无规则运动及分子间有空隙。 颗粒足够小，肉眼看不见，使用光学显微镜观察
现象 温度越高，扩散现象越明显。 永不停息，无规则；颗粒越小，温度越高，布朗
运动越明显。（注意：实验中描绘的是颗粒每隔
30s的位置连线，不是运动轨迹。）
原因 分子不停的做无规则运动及分子间有空隙。 布朗运动的无规则性是液体(气体)分子运动无规则
扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化 性的反映；温度越高，分子运动越剧烈；颗粒越
学反应的结果，而是由物质分子的无规则运 小，撞击的分子数目越少，分子运动越不平衡，
动产生的。 布朗运动越明显。
实质 扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化 布朗运动是由成千上万个分子组成的“分子集
学反应的结果，而是由物质分子的无规则 团”即固体颗粒的运动，间接反映液体(气体)分子运动产生的。 的运动。
【例2】 [2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，15(1)]以下现象中，主要是由分子热运动引起
的是( )
A.菜籽油滴入水中后会漂浮在水面
B.含有泥沙的浑水经过一段时间会变清
C.密闭容器内悬浮在水中的花粉颗粒移动
D.荷叶上水珠成球形
【答案】 C
【解析】 菜籽油滴入水中漂浮在水面主要体现的是浮力作用，A错误；含有泥沙的浑水经过一段时间会
变清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上层水变清，B错误；密闭容
器内悬浮在水中的花粉颗粒移动，是因为水分子热运动撞击花粉颗粒，造成了花粉颗粒受力不平衡，C正
确；荷叶上的水珠成球形是表面张力的作用，是分子间作用力的结果，D错误。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。
【变式训练1】 (2021·北京市昌平区二模练习)某同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉微粒的运动。他把小
微粒每隔一定时间的位置记录在坐标纸上，如图所示。则该图反映了( )
A.液体分子的运动轨迹
B.花粉微粒的运动轨迹
C.每隔一定时间花粉微粒的位置
D.每隔一定时间液体分子的位置
【答案】 C
【解析】 显微镜能看见的是悬浮的花粉微粒不是分子，A、D错误；如图所示是小微粒每隔一定时间在
坐标纸上的位置，用直线把它们连接起来，表现出无规律性，期间微粒不一定是沿直线运动，B错误，C
正确。
【变式训练2】 (多选)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长的时间后，该气体(
)
A.分子的无规则运动停息下来B.每个分子的速度大小均相等
C.分子的平均动能保持不变
D.分子的密集程度保持不变
【答案】 CD
【解析】 分子的无规则运动永不停息，分子的速率分布呈中间多两头少，不可能每个分子的速度大小均
相等，选项A、B错误；根据温度是分子平均动能的标志可知，只要温度不变，分子的平均动能就保持不
变，又由于体积不变，所以分子的密集程度保持不变，选项C、D正确。
【知识点三】分子力与分子势能
名称
分子间的相互作用力F 分子势能Ep
项目
与分子间距的关系图
像
F 引 和F 斥 都随距离的增大而减小，随距 r增大，斥力做正功，分子势能减少
rr 离的减小而增大，F >F ，F表现为引
0 引 斥
变化情 力
r减小，引力做正功，分子势能减少
况
r＝r F ＝F ，F＝0 分子势能最小，但不为零
0 引 斥
r>10r
0 F 引 和F 斥 都已十分微弱，可以认为分子 分子势能为零
(10－9 m) 间没有相互作用力
面积与斜率 面积：分子力做的功 斜率：分子力
5． 判断分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。
记住一个位置分子势能最小（不为零，且为负）——平衡位置；两个位置分子势能为零——无穷远处和小
于r 处。分子力为零，分子势能不为零，最小且为负。
0
【例3】 [2020·全国卷Ⅰ，33(1)]分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r＝r 时，F＝0。分子间势
1
能由r决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点 O，另一分子从距O点很
远处向O点运动，在两分子间距减小到r 的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在
2
间距由r 减小到r 的过程中，势能________(填“减小”“不变”或“增大”)；在间距等于r 处，势能
2 1 1________(填“大于”“等于”或“小于”)零。
【答案】 减小 减小 小于
【解析】 若一分子固定于原点O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r 的过程
2
中，分子力做正功，势能减小；由r 减小到r 的过程中，分子力仍做正功，势能减小；在间距为r 处，势
2 1 1
能小于零。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【规律方法】分子力及分子势能图象
分子力F 分子势能E
p
图象
rr r增大，F做负功，E 增大
0 p
离的变化情 为引力
况 r＝r F ＝F ，F＝0 E 最小，但不为零
0 引 斥 p
r>10r 引力和斥力都很微弱，F＝0 E＝0
0 p
【变式训练1】(多选) (2021·山东济南市5月高考模拟)(多选)两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离
r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始
0
相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是( )
A．在r>r 阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
0
B．在rr 阶段，当r减小时F做正功，分子势能减小，分子动能增加，故A正确；
p 0
在r
