第1讲 分子动理论 内能 固体和液体 情境导思 1.如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体,图乙是生活中常见的几种非晶体,请在图片基础上思考以下问题: (1)晶体与非晶体在外观上有什么不同 如何区分晶体与非晶体 (2)没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗 该怎么区分 2.在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡,然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面,石蜡熔化,如图所示,那么你看到的现象及得出的结论是什么 【答案】 10-10 6.02×1023 快 无规则 液体(或气体) 无规则 明显 明显 无规则 剧烈 斥力 引力 热平衡 t+273.15 K 考点一 微观量的估算 对于固体和液体而言,我们认为分子紧密排列,物质的总体积等于所有分子的体积之和,即V=N·V0;而物质的质量等于所有分子质量之和,即m=N·m0。那么对于固体和液体而言,我们能不能用一个分子的质量除以一个分子的体积来表示和计算物质的密度,即ρ=,为什么 提示:密度是物质的密度而不是分子的密度,是宏观量,不能用微观量计算,而且组成物质的分子之间还有间隙,所以不能用一个分子的质量除以一个分子的体积表示和计算物质的密度。 1.两种分子模型 (1)固体和液体:固体、液体分子一个一个紧密排列,可将分子看成球体或立方体,如图所示。分子间距等于小球的直径或立方体的棱长,球体分子模型直径d=,立方体分子模型棱长d=。 (2)气体: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.微观量与宏观量 (1)微观量:分子质量m0、分子体积V0、分子直径d等。 (2)宏观量:物体的质量m、摩尔质量Mmol、物体的密度ρ、物体的体积V、摩尔体积Vmol等。 (3)微观量与宏观量的关系。 ①一个分子的质量:m0=。 ②一个分子的体积:V0=(对于气体,V0表示一个气体分子占有的空间体积)。 ③物体所含的分子数:N=·NA=·NA, 或N=·NA=·NA。 注意:阿伏加德罗常数是联系宏观量(摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、密度ρ等)与微观量(分子直径d、分子质量m0、分子体积V0等)的“桥梁”。如图所示。 [例1] 【微观量估算的球体模型】 (2024·湖南湘潭阶段练习)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1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Vmol== m3/mol=1.8×10-5 m3/mol, 水分子总数为N==≈3×1025(个)。 (2)建立水分子的球体模型,则一个水分子的体积V0==πd3, 可得水分子直径d== m≈4×10-10 m。 [例2] 【微观量估算的立方体模型】 (2024·河北石家庄阶段练习)拒绝烟草,洁身自好,是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。燃烧一支烟产生的烟气中含一氧化碳和二氧化碳,假设最终进入空气中的一氧化碳约为84 mg。在一个空间约为30 m3的房间内燃烧一支烟,烟气在房间中均匀分布,试估算:(一氧化碳的摩尔质量为28 g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm3) (1)房间空气中一氧化碳分子间的平均距离; (2)一个人进入此房间,呼吸一次吸入的一氧化碳分子数。(结果均保留2位有效数字) 【答案】 (1)2.6×10-7 m (2)1.8×1016 个 【解析】 (1)燃烧一支烟进入空气中的一氧化碳的物质的量n== mol=3×10-3 mol, 一氧化碳分子个数N=nNA≈1.8×1021个, 每个一氧化碳分子所占空间的体积V0= m3≈1.7×10-20 m3, 分子间的平均距离d=≈2.6×10-7 m。 (2)一个人进入此房间呼吸一次 ... ...
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