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第一章　分子動理論
1.1 物體是由大量分子組成的
一、物體是由大量分子組成的
萬物的本原是原子和虛空。原子是不可再分的物質微粒，虛空是原子運動的場所。世界萬物都是由在虛空中運動著的原子構成。
中國古代的自然觀，以老子為代表。
“道”是一種混沌未分的初始態，無為自化，清靜自正，是天地之始，萬物之母，為化生萬物的根源。道生一，一生二，二生三，三生萬物 ，世界萬物的都是由“道”組成。
西方古代的自然觀，以德謨克利特為代表。
現代認知：
化學中講的分子是：具有各種物質的化學性質的最小微粒。
實際上構成物質的單元是多種多樣的，或是原子（如金屬）或是離子（鹽類）或是分子（如有機物）。
在熱學中，由于原子、離子、分子這些微粒做熱運動時遵從相同的規律，通常統稱為分子。除了一些有機物質的大分子外，多數分子尺寸的數量級為10-10m。
1、物體是由大量分子組成的。
2、分子的大小
組成物質的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學顯微鏡也看不到它們。那怎么才能看到分子呢
掃描隧道顯微鏡
（能放大幾億倍！)
掃描隧道顯微鏡，1982年用此人類才觀測到物質表面原子的排列。
掃描隧道顯微鏡下的硅片表面原子的圖像。
分子的體積很小：分子直徑的數量級是10-10m；
分子的質量很小：分子質量的數量級是10-26kg。
我國科學家在1993年首次利用超真空掃描隧道顯微鏡技術，在一塊晶體硅的表面直接移動硅原子寫下了“中國” 兩字。
二、阿伏伽德羅常數
1、定義：1 mol的任何物質都含有相同的粒子數，這個數量用阿伏加德羅常數表示。
2、大小：NA＝6.02×1023 mol－1。
3、阿伏加德羅常數是聯系微觀世界和宏觀世界的橋梁
阿伏加德羅常數把摩爾質量Mmol、摩爾體積Vmol、物體的質量m、物體的體積V、物體的密度ρ等宏觀量，跟單個分子的質量m0、單個分子的體積V0等微觀量聯系起來。
宏觀量
微觀量
宏觀量
微觀量
（ 2 ）阿伏加德羅常數公式NA= ，只適用于固體、液體。對氣體不成立，固體和液體分子排列比較緊密，分子間距可以忽略，但氣體分子間距較大，分子間距不能忽略。
三、分子的兩種模型
1、球體模型
固體和液體可看作一個一個緊挨著的球形分子排列而成，忽略分子間空隙，如圖所示。
d
d
d
d
2、立方體模型
氣體分子間的空隙很大，把氣體分成若干個小立方體，氣體分子位于每個小立方體的中心，每個小立方體是位于中心的分子占有的活動空間，這時忽略氣體分子的大小。
【例1】NA代表阿伏加德羅常數，下列說法正確的是（ ）
A.在同溫同壓時，相同體積的任何氣體單質所含的原子數目相同
B.2 g氫氣所含原子數目為NA
C.在常溫常壓下，11.2 L氮氣所含的原子數目為NA
D.17 g氨氣所含質子數為10NA
D
【例2】（多選）僅利用下列某一組數據，可以求出阿伏加德羅常數的是（ ）
A.水的摩爾質量和水分子的體積
B.水的摩爾質量和水分子的質量
C.氧氣的摩爾質量和氧氣分子的質量
D.氧氣的摩爾體積和氧氣分子的體積
BC
【例3】（多選）阿伏加德羅常數是NA（單位為mol－1），銅的摩爾質量為M（單位為kg/mol），銅的密度為ρ（單位為kg/m3），則下列說法正確的是（ ）
ABC
【例4】某種液體的密度為ρ＝0.8×103 kg/m3，摩爾質量為M0＝4.0× 10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數為NA＝6.0×1023 mol－1，求：
（1）1 L此液體中分子的個數；
（2）若將液體分子視為球體，求此液體分子的直徑（保留一位有效數字）。
（1）1.2×1025
（2）5×10－10 m
【例5】估算法是根據生活和生產中的一些物理數據對所求物理量的數值和數量級大致推算的一種近似方法。在標準狀況下，水蒸氣的摩爾體積V＝22.4×10－3 m3/mol，NA＝6.02×1023 mol－1，水的摩爾質量M＝18 g/mol，水的密度ρ＝1×103 kg/m3，請進行下列估算（計算結果均保留1位有效數字）
（1）在標準狀況下，水蒸氣分子間的平均距離約為多少？
（2）水分子的直徑約為多少？
（1）3×10－9 m
≈4×10－10 m
課時精練
1、從下列哪一組物理量可以算出氧氣的摩爾質量（ ）
A.氧氣的密度和阿伏加德羅常數
B.氧氣分子的體積和阿伏加德羅常數
C.氧氣分子的質量和阿伏加德羅常數
D.氧氣分子的體積和氧氣分子的質量
C
2、用M表示液體或固體的摩爾質量，m表示分子質量，ρ表示物質密度，Vmol表示摩爾體積，V0表示分子體積。NA表示阿伏加德羅常數，下列關系式不正確的是（ ）
A
3、（多選）某氣體的摩爾質量為M，分子質量為m。若1 mol該氣體的體積為Vm，密度為ρ，則下列表示該氣體單位體積分子數的關系式中正確的是（ ）（阿伏加德羅常數為NA）
ABC
4、（多選）某種物質的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA，則關于該物質的說法正確的是（ ）
ABD
5、已知阿伏加德羅常數為NA，某物質的摩爾質量為M（g/mol），則該物質的分子質量和m kg水中所含氫原子數分別是（ ）
A
6、已知在標準狀況下，1 mol氫氣的體積為22.4 L，氫氣分子間距約為（ ）
A.10－9 m B.10－10 m
C.10－11 m D.10－8 m
A
7、已知水銀的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA，則水銀分子的直徑是（ ）
A
8、（多選）設某種液體的摩爾質量為μ，分子半徑或邊長為d，已知阿伏加德羅常數為NA，下列說法正確的是（ ）
BD
9、鐵的密度ρ＝7.8×103 kg/m3、摩爾質量M＝5.6×10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.0×1023 mol－1。可將鐵原子視為球體，試估算（結果保留一位有效數字）
（1）1 g鐵含有的原子數；
（2）鐵原子的直徑大小。
（1）1×1022個
（2）3×10－10 m
10、已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩爾質量M＝1.8×10－2 kg/mol，在標準狀況下，水蒸氣的摩爾體積Vmol＝22.4×10－3 m3/mol，水蒸氣分子的間距約是水分子直徑的（阿伏加德羅常數為6.02×1023 mol－1）（ ）
A.1倍 B.10倍 C.100倍 D.1 000倍
B
11、（多選）已知地球大氣層的厚度h遠小于地球半徑R，空氣平均摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為NA，地面大氣壓強是由大氣的重力產生的，大小為p0，重力加速度大小為g。由以上數據可估算（ ）
AC
12、已知氧氣分子的質量m＝5.3×10－26 kg，標準狀況下氧氣的密度ρ＝1.43 kg/m3，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023 mol－1，求：（計算結果均保留兩位有效數字）
（1）氧氣的摩爾質量；
（2）標準狀況下氧氣分子間的平均距離；
（3）標準狀況下1 cm3的氧氣中含有的氧氣分子數。
（1）3.2×10－2 kg/mol
（3）1 cm3氧氣的質量為
m′＝ρV′＝1.43×1×10－6 kg＝1.43×10－6 kg
則1 cm3氧氣中含有的氧氣分子個數
第一章　分子動理論
1.2 分子熱運動
和分子間的作用力
一、分子熱運動
1、擴散現象
（1）定義：不同種物質能夠彼此進入對方的現象。
（2）產生原因：擴散現象并不是外界作用引起的，也不是化學反應的結果，而是由物質分子的無規則運動產生的。
（3）意義：擴散現象是物質分子永不停息地做無規則運動的證據之一。
（4）應用：生產半導體器件時，在高溫條件下通過分子的擴散，在純凈半導體材料中摻入其他元素。
（5）影響擴散快慢的因素：
物態：氣態物質的擴散現象最容易發生，液態物質次之，固態物質的擴散現象在常溫下短時間內不明顯。
溫度：溫度越高，擴散現象越顯著。
濃度差：擴散現象發生的快慢程度還受到“已進入對方”的分子濃度的限制，當濃度差大時，擴散現象較為顯著。
（6）擴散現象說明：分子之間有空隙；分子永不停息地做無規則運動。
2、布朗運動
演示實驗：用顯微鏡追蹤炭粒的運動。
（1）定義：懸浮微粒的無規則運動。
微粒的大小：做布朗運動的微粒是由許多分子組成的固體顆粒而不是單個分子。其大小直接用人眼觀察不到，但在光學顯微鏡下可以看到（其大小在10－6 m的數量級）。
（2）布朗運動產生的原因：液體分子不停地做無規則運動，不斷地撞擊微粒。如圖，懸浮的微粒足夠小時，來自各個方向的液體分子撞擊作用力不平衡，在某一瞬間，微粒在某個方向受到的撞擊作用較強，在下一瞬間，微粒受到另一方向的撞擊作用較強，這樣，就引起了微粒的無規則運動。
（3）實質及意義：布朗運動既不是液體分子的運動，也不是固體小顆粒分子的運動，而是小顆粒的運動。布朗運動實質是由液體分子與懸浮微粒間相互作用引起的，反映了液體分子的無規則運動。
（4）影響因素：
①懸浮的微粒越小，布朗運動越明顯。
懸浮在液體中的微粒越小，在某一瞬間跟它相撞的液體分子數越少，撞擊作用的不平衡性表現得越明顯，并且微粒越小，它的質量越小，其運動狀態越容易被改變，布朗運動越明顯。
②溫度越高，布朗運動越劇烈。
（5）分子運動的特點：
①分子運動無規則性：布朗運動的無規則是由于液體分子對布朗粒子的撞擊無規則，即分子運動無規則。
②分子運動永不停息：布朗運動的永不停息是由于液體分子永不停息的撞擊，即分子運動永不停息。
③分子的運動隨溫度的升高而加劇：布朗運動隨溫度的升高而加快，是因為液體分子對粒子的碰撞越頻繁，即分子運動隨溫度升高而加劇。
3、熱運動
（1）熱現象：自然界中與物體冷熱程度（溫度）有關的現象稱為熱現象。如：擴散現象、布朗運動。
（2）熱運動：分子永不停息的無規則運動。
（3）熱運動的標志：溫度是分子熱運動劇烈程度的標志。
【思考】
1、追蹤一粒炭粒，每隔一段時間記下它們的位置，用折線分別依次連接這些點，折線是否為炭粒的運動徑跡？是否為水分子的運動徑跡？
2、懸浮在液體中較大的顆粒為何不做布朗運動？
在擴散現象中，溫度越高，擴散得越快。觀察布朗運動，溫度越高，懸浮微粒的運動就越明顯。
可見，分子的無規則運動與溫度有關系，溫度越高，這種運動越劇烈。因此，我們把分子這種永不停息的無規則運動叫作熱運動。
【思考】布朗運動是不是熱運動？
4、熱運動的特點：
（1）分子的“無規則運動”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個分子的運動速度無論是方向還是大小都在不斷地變化。
（2）熱運動是對于大量分子的整體而言的（具有統計意義），對個別分子無意義。
（3）分子熱運動的劇烈程度雖然受到溫度影響，溫度高分子熱運動快，溫度低分子熱運動慢，但分子熱運動永遠不會停息。
【例1】關于擴散現象，下列說法正確的是（ ）
A.只有氣體和液體才能發生擴散現象
B.擴散現象使人們直接看到了分子的運動
C.擴散現象說明分子是整體定向移動的
D.溫度越高，分子熱運動越劇烈，擴散現象越明顯
D
【例2】據研究發現，新冠病毒感染的肺炎傳播途徑之一是氣溶膠傳播。氣溶膠是指懸浮在氣體介質中的固態或液態顆粒所組成的氣態分散系統，這些固態或液態顆粒在氣體中做布朗運動。關于氣溶膠做的布朗運動，下列說法正確的是（ ）
A.氣溶膠分子的無規則運動是布朗運動
B.布朗運動反映了氣體分子之間存在著斥力
C.懸浮在氣體中的顆粒越小，布朗運動越明顯
D.當固態或液態顆粒很小時，能很長時間都懸浮在氣體中是因為氣體浮力作用
C
【例3】關于分子的熱運動，以下敘述正確的是（ ）
A.布朗運動就是分子的熱運動
B.同種物質的分子的熱運動劇烈程度相同
C.氣體分子的熱運動不一定比液體分子劇烈
D.物體運動的速度越大，其內部的分子熱運動就越劇烈
C
布朗運動與熱運動的區別與聯系
布朗運動 熱運動
不同點 研究對象 固體微粒 分子
觀察難易程度 可以在顯微鏡下看到，肉眼看不到 在顯微鏡下看不到
相同點 ①無規則　②永不停息　③溫度越高越劇烈 聯系 周圍液體（或氣體）分子的熱運動是布朗運動產生的原因，布朗運動反映了分子的熱運動 說明：分子無規則的運動，不是宏觀物體的機械運動，二者無關系。 二、分子間的作用力
【思考1】將活栓打開，讓水跟酒精混合，觀察混合后液體的體積。它說明了什么問題
固體、液體、氣體都能發生擴散現象，這表明分子之間有間隙。
（1）氣體分子間有空隙：氣體很容易被壓縮，說明氣體分子之間存在著很大的空隙。
（2）液體分子間有空隙：水和酒精混合后總體積變小，說明液體分子之間存在著空隙。
（3）固體分子間有空隙：壓在一起的金塊和鉛塊，各自的分子能擴散到對方的內部，說明固體分子之間也存在著空隙。
1、分子間有空隙
【思考2】如圖所示，把一塊洗凈的玻璃板吊在彈簧測力計下面，使玻璃板水平地接觸水面，若想使玻璃板離開水面，在拉出玻璃板時，彈簧測力計的示數與玻璃板的重力相等嗎？為什么？
不相等。此時液面分子對玻璃板有向下的引力，所以在使玻璃板離開水面時彈簧測力計的示數要大于玻璃板的重力。說明分子之間存在著相互作用力。
2、分子間的作用力
（1）分子力
①分子間同時存在著引力和斥力；
②分子間的作用力（分子力）是分子引力和分子斥力的合力；
③分子間的引力和斥力都隨著分子間的距離增大而減小，隨著分子間的距離減小而增大，但斥力比引力變化更快！
（2）分子間的作用力與分子間距離關系
①r=r0 = 10-10m時，引力等于斥力，分子力為零 ，為平衡位置；
②當r③當r0④當r>10r0時，引力、斥力都接近于零，分子力為零（理想氣體）；
⑤當rr0時，分子間作用力隨分子間距離的增大先增大后減小。
f斥
r=r0 = 10-10m
f引
f引
f斥
r＜r0
f斥
f引
f斥
f引
r0﹤r﹤10r0
f引
f斥
f引
f斥
F=0
F為斥力
F為引力
（3）分子力的特點：分子力是短程力，它們的作用范圍小于10-10m數量級。當分子間距離增大到10-9m數量級，分子力就減少到可以忽略不計的程度。
（4）分子力的產生原因：分子是由原子組成的。原子內部有帶正電的原子核和帶負電的電子。分子間的作用力就是原子內部帶電粒子的相互作用引起的。
【例4】當兩個分子間的距離為r0時，正好處于平衡狀態，下列關于分子間作用力與分子間距離的關系的說法正確的是（ ）
A.當分子間的距離rB.當分子間的距離r＝r0時，分子不受力
C.當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都在減小，且斥力比引力減小得快
D.當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間作用力的合力在逐漸減小
C
【例5】（多選）下列說法正確的是（ ）
A.水的體積很難被壓縮，這是分子間存在斥力的宏觀表現
B.氣體總是很容易充滿容器，這是分子間存在斥力的宏觀表現
C.兩個相同的半球殼吻合接觸，中間抽成真空（馬德堡半球），用力很難拉開，這就是分子間存在引力的宏觀表現
D.用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這就是分子間存在引力的宏觀表現
AD
外力作用下三種狀態表現不同的原因
1、外力作用下固體很難被壓縮→分子間存在斥力；很難被拉伸→分子間存在引力。
2、外力作用下液體很難被壓縮→分子間存在斥力。
3、外力作用下氣體很容易被壓縮→分子間有空隙；氣體壓縮到一定程度后較難再被壓縮，是氣體壓強的原因。
三、分子動理論
1、分子動理論
把物質的熱學性質和規律看作微觀粒子熱運動的宏觀表現而建立的理論。
2、基本內容
（1）物體是由大量分子組成的；
（2）分子在做永不停息的無規則運動；
（3）分子之間存在著相互作用力。
【思考3】為什么鋸斷的鋼筋不易直接接起？
鋼筋鋸斷后表面粗糙，無論怎樣加工打磨，凹凸情況總是遠大于分子直徑，因此能達到10-10m數量級的分子數總是極少數，相互吸引的力很微弱。
【思考4】一張干燥的紙不沾任何東西，根本不能貼穩在黑板上，但將紙打濕后很容易就能貼穩在黑板上，如何解釋
干燥的紙，由于黑板與紙都凹凸不平，不能使較多的分子達到10-10m數量級。當紙打濕后有水分子，由于水的流動性，會填補凹凸不平的空隙，使之達到10-10m數量級，所以容易貼住。
課時精練
1、（多選）在下列給出的四種現象中，屬于擴散現象的有（ ）
A.有風時，塵土飛揚到空中
B.將沙子倒入石塊中，沙子要進入石塊的空隙
C.把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后，緊緊地壓在一起，幾年后會發現鉛中有金
D.在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸
CD
2、兩個完全相同的透明的玻璃杯中，一杯盛有熱水，另一杯盛有等質量的冰水。現向兩個玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁，發現熱水比冰水更快全部變成黑色。造成這一現象的主要原因是（ ）
A.水分子間有間距 B.墨汁中的炭粒比水分子重
C.溫度越高水分子熱運動越劇烈，墨汁中炭粒的無規則運動也越劇烈
D.溫度越高分子間的作用力越大
C
3、對下列相關物理現象的解釋錯誤的是（ ）
A.高壓作用下的油會透過鋼管壁滲出，說明分子是不停運動著的
B.水和酒精混合后總體積減小，說明分子間有空隙
C.存放過煤的混凝土地面下一定深度內都有黑色顆粒，說明煤中的分子在做熱運動
D.在一杯熱水中放幾粒鹽，整杯水很快會變咸，這是鹽分子在高溫下無規則運動加劇的結果
A
4、（多選）把墨汁用水稀釋后取出一滴放在光學顯微鏡下觀察，如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A.在顯微鏡下既能看到水分子也能看到懸浮的小炭粒，且水分子不停地撞擊炭粒
B.小炭粒在不停地做無規則運動，即布朗運動
C.越小的炭粒，運動越明顯
D.在顯微鏡下看起來連成一片的液體，實際上就是由許許多多的靜止不動的水分子組成的
BC
5、做布朗運動實驗中得到某個觀測記錄如圖所示。圖中記錄的是（ ）
A.固體分子無規則運動的軌跡
B.某個微粒做布朗運動的軌跡
C.某個微粒做布朗運動的速度－時間圖線
D.按相等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線
D
6、下列關于分子熱運動的說法中正確的是（ ）
A.0 ℃的物體中的分子不做無規則運動
B.布朗運動就是液體分子的無規則運動
C.擴散現象表明分子在做永不停息的熱運動
D.微粒越大，液體溫度越高，布朗運動就越明顯
C
7、（多選）PM2.5是指空氣中直徑小于或等于2.5微米的懸浮顆粒物，可在顯微鏡下觀察到。礦物燃料燃燒時廢棄物的排放是形成PM2.5的主要原因。下列關于PM2.5的說法正確的是（ ）
A.PM2.5在空氣中的運動屬于布朗運動
B.溫度越高，PM2.5的無規則運動越劇烈
C.PM2.5的質量越大，其無規則運動越劇烈
D.由于周圍大量空氣分子對PM2.5碰撞的不平衡，使其在空氣中做無規則運動
ABD
8、“破鏡難圓”的原因是（ ）
A.玻璃分子間的斥力比引力大
B.玻璃分子間不存在相互作用力
C.一塊玻璃內部分子間的引力大于斥力，而兩塊碎玻璃片之間，分子引力和斥力大小相等，合力為零
D.兩片碎玻璃之間，絕大多數玻璃分子間距離太大，分子引力和斥力都可忽略
D
9、（多選）關于分子動理論，下列說法正確的是（ ）
A.分子永不停息地做無規則運動
B.酒精和水混合后，總體積減小，是因為分子間有空隙
C.鐵塊不易被壓縮是因為在擠壓鐵塊時，分子間只有斥力沒有引力
D.分子間距離增大時，分子間作用力也隨之增大
AB
10、（多選）如圖所示，是分子間相互作用力與分子間距離的關系，其中兩虛線分別表示分子間斥力和引力與分子間距離的關系，實線表示分子間作用力（斥力和引力的合力）與分子間距離的關系，由圖可知下列說法中正確的是（ ）
A.分子間距離為r0時，分子間沒有相互作用
B.分子間距離增大時，分子間斥力減小，引力增大
C.分子間距離大于r0時，分子間的引力總是大于斥力
D.分子間距離增大時，分子間作用力可能先減小后增大再減小
CD
11、兩分子間的作用力F與分子間距r的關系圖像如圖所示，下列說法中正確的是（ ）
A.rB.r1C.r＝r2時，兩分子間的引力最大
D.r>r2時，兩分子間的引力隨r的增大而增大，斥力為零
B
12、下列各種現象中運用分子動理論解釋正確的是（ ）
A.用手捏面包，面包體積會縮小，這是因為分子間有空隙
B.在教室里打掃衛生時，灰塵滿屋飛揚是因為分子無規則的運動
C.把一塊鉛和一塊金的表面磨光后緊壓在一起，在常溫下放置四五年，結果鉛和金互相會滲入，這是兩種金屬分別做布朗運動的結果
D.用透明膠帶粘貼作業紙上錯誤的字跡是分子間作用力的表現
D
13、如圖所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是（ ）
A.鉛分子做無規則運動
B.鉛柱受到大氣壓力作用
C.鉛柱間存在萬有引力作用
D.鉛柱間存在分子引力作用
D
14、（多選）質點甲固定在原點，質點乙可在x軸上運動，甲對乙的作用力F只與甲、乙之間的距離x有關，在2.2×10－10 m≤x≤5.0×10－10 m的范圍內，F與x的關系如圖所示。若乙自P點由靜止開始運動，且乙只受力F作用，規定力F沿＋x方向為正，下列說法正確的是（ ）
A.乙運動到R點時，速度最大
B.乙運動到Q點時，速度最大
C.乙運動到Q點后，靜止于該處
D.乙位于P點時，加速度最大
BD

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