2020届二轮复习专题七　选修3课件（29张）（江苏专用） 29页

专题七　选修 3-3 一、分子动理论、图像 1.分子动理论、内能   　　　　　　　　　　　　　　　       　　　　　　　　　　　　       2.两种微观模型 (1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积 V 0 =   π   =   π d 3 , d 为分子 的直径。 (2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间体积 V 0 = d 3 , d 为分子间 的距离。 例1     (2019江苏苏北三市联考)(1)下列说法正确的是 　　　     。 A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.温度是分子平均动能的标志 C.水的饱和汽压随温度的升高而增大 D.一定质量的理想气体,吸收热量后温度一定升高 (2)一定质量的理想气体状态变化如图所示,其中 a → b 是等温过程,气体对外 界做功100 J; b → c 是绝热过程,外界对气体做功150 J; c → a 是等容过程。则 b → c 的过程中气体温度 　　　     (选填“升高”“降低”或“不变”), a → b → c → a 的过程中气体放出的热量为 　　　     J。   (3)如图所示为一个防撞气包,包内气体在标准状况下体积为336 mL。已知气 体在标准状况下的摩尔体积 V 0 =22.4 L/mol,阿伏加德罗常数 N A =6.0 × 10 23 mol -1 , 求气包内:(结果均保留两位有效数字) ①气体的分子个数; ②气体在标准状况下每个分子所占的体积。 答案 　(1)BC　(2)升高　50　(3)见解析 解析 　(1)布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的反 映,不是分子的无规则运动,故A错误;温度是分子平均动能的标志,温度升高, 分子平均动能增大,故B正确;水的饱和汽压与温度有关,随温度的升高而增 大,故C正确;一定质量的理想气体从外界吸收热量,若同时对外做功,则内能 不一定增大,所以温度不一定升高,故D错误。 (2) a → b 是等温过程,则Δ U a → b =0,气体对外界做功100 J,则 W a → b =-100 J,根据热力 学第一定律有 Q a → b =100 J; b → c 是绝热过程,则 Q b → c =0,外界对气体做功150 J,则 W b → c =150 J,根据热力学第一定律有Δ U b → c =150 J;由于 c → a 是等容过程,外界对 气体不做功, W c → a =0,压强减小,则温度降低,放出热量,由于 a → b 是等温过程,所 以 c → a 过程放出的热量等于 b → c 过程增加的内能,即 Q c → a =-150 J,则根据热力 学第一定律有Δ U c → a =-150 J;综上所述, a → b → c → a 的过程中气体放出的热量 为 Q =-( Q a → b + Q b → c + Q c → a )=50 J。 (3)①气体分子个数 n =   N A =9.0 × 10 21 ②标准状况下,气体每个分子所占的体积 V '=   =   m 3 ≈ 3.7 × 10 -26 m 3 二、晶体和非晶体、气体实验定律 1.晶体和非晶体 ▶ 注意     液晶的性质 液晶是一种特殊的物质,可以像液体一样具有流动性,其光学性质与某些晶体 相似,具有各向异性。 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 形状 规则 不规则 不规则 熔点 固定 固定 不固定 特性 各向异性 各向同性 各向同性 2.理想气体分子除相互碰撞外分子间无作用力,无分子势能。   例2     (2019江苏盐城三模)(1)下列关于热运动的说法正确的是 　　　     。 A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈 B.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈 C.晶体微粒具有空间点阵,晶体分子的热运动停止 D.气体能够充满密闭容器,是因为气体分子做布朗运动 (2)一定质量的理想气体从初状态 A 分别经不同过程到达状态 B 、 C 、 D ,它们 的 p - V 图像如图所示。其中 AB 是等容过程, AC 是等温过程, AD 是等压过程,则 内能减小的过程是 　　　     (填“ AB ”“ AC ”或“ AD ”),气体从外界吸收 热量的过程是 　　　     (填“ AB ”“ AC ”或“ AD ”)。 (3) 如图所示 , 导热性能良好的汽缸开口向上 , 用轻质活塞封闭体积为 V 0 的理想 气体 , 外界大气压强为 p 0 , 轻质活塞横截面积为 S , 与汽缸之间的摩擦不计。现 在活塞上面加沙子 , 使活塞缓慢下移 , 当沙子总质量为 m 时。活塞静止在某一 位置 , 此过程中外界对气体做的总功为 W 。重力加速度为 g , 环境温度不变。求: ①该位置气体的体积; ②此过程中气体放出的热量。 答案 　(1)B　(2) AB      AC 和 AD 　(3)见解析 解析 　(1)水分子的热运动只与温度有关,温度越高,水分子的热运动越剧烈, 故A错误,B正确;晶体微粒具有空间点阵,但分子仍在进行无规则的热运动,故 C错误;布朗运动是颗粒的运动,不是分子的运动,气体分子之所以能够充满容 器,是由于气体分子在永不停息地做无规则运动,故D错误。 (2) AB 过程,体积不变,根据   =   可知,压强减小,温度降低,气体内能减小; AC 过程气体等温变化,内能不变,但体积增大,由热力学第一定律知,气体对外界 做功,气体要从外界吸收热量; AD 过程,气体压强不变,根据   = C 可知,体积增 大,温度升高,内能增大,气体对外界做功,由热力学第一定律可知,气体从外界 吸收热量。 (3)①对活塞受力分析,如图所示   p = p 0 +   整个过程是等温变化,根据玻意耳定律得 p 0 V 0 = pV 联立解得 V =   ②由热力学第一定律Δ U = W + Q 可知,汽缸导热性能良好,则Δ U =0,外界对气体 做功, W >0,可知 Q =- W ,即此过程中气体放出的热量为 W 。 三、统计分布规律、液体表面张力、理想气体的图像、热力学定律 1.气体分子运动的特点 (1)分子做无规则运动,速率有大有小,且时刻都在变化,大量分子的速率按 “中间多,两头少”的规律分布; (2)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率 将增大,但速率分布规律不变。 2.液体的表面张力使液体表面有收缩到表面积最小的趋势,表面张力的方向 跟液面相切。 图像名称 p - V 图像 p -   图像 p - T 图像 V - T 图像 图像特征         图像意义 如果图线是双曲线,表示等温变化 过原点的直线表示等温变化 过原点的直线表示等容变化 过原点的直线表示等压变化 3.理想气体的图像 4.热力学第一定律: 一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与 外界对它所做的功之和。 表达式:Δ U = W + Q 。 不消耗能量却可源源不断对外做功的机器叫永动机,称为第一类永动机。失 败原因:违背能量守恒定律。 例3     (2019江苏单科,13A,12分)(1)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 (2) 由于水的表面张力 , 荷叶上的小水滴总是球形的。在小水滴表面层中 , 水 分子之间的相互作用总体上表现为 　　　     ( 选填“引力”或“斥力” ) 。 分子势能 E p 和分子间距离 r 的关系图像如图甲所示 , 能总体上反映小水滴表面 层中水分子 E p 的是图甲中 　　　     (选填“ A ”“ B ”或“ C ”)的位置。   甲 (3) 如图乙所示 , 一定质量理想气体经历 A → B 的等压过程 , B → C 的绝热过程 ( 气 体与外界无热量交换 ), 其中 B → C 过程中内能减少 900 J 。求 A → B → C 过程中 气体对外界做的总功。   乙 答案 　(1)CD　(2)引力     C 　(3)1 500 J 解析 　 (1) 由分子动理论的基本内容可知 , 分子永不停息地做无规则运动 , 故 A 错误 ; 在无外界影响下 , 静置的理想气体温度不变 , 因此分子的平均动能不变 , 但每个分子的速度大小无法确定 , 故 B 错误 ,C 正确 ; 因静置足够长时间 , 分子无 规则运动在各个位置的概率相等 , 故分子的密集程度保持不变 , 故 D 正确。 (2) 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 , 则液体表面层分子间作 用力表现为分子间引力。当分子间引力和斥力相等时分子势能最小 , 而此时 分子力表现为引力 , 分子间距离应大于最小分子势能对应的距离 , 故应是题图 甲中 C 位置。 (3) A → B 过程 , W 1 =- p ( V B - V A ); B → C 过程 , 根据热力学第一定律 , W 2 =Δ U ; 则气体对 外界做的总功 W =-( W 1 + W 2 ),代入数据得 W =1 500 J。 四、分子热运动、饱和汽等 1.饱和汽压的特点 液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽 的体积无关。 2.相对湿度=   × 100%,人们感到潮湿是因为相对湿度大。 例4     (2018江苏单科,12A,12分)(1)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱 布,纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于 周围空气温度。当空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则      　　     。   A.空气的相对湿度减小 B.空气中水蒸气的压强增大 C.空气中水的饱和汽压减小 D.空气中水的饱和汽压增大 　　(2)一定量的氧气贮存在密封容器中,在 T 1 和 T 2 温度下其分子速率分布的 情况见表。则 T 1 　　     (选填“大于”“小于”或“等于”) T 2 。若约10%的 氧气从容器中泄漏,泄漏前后容器内温度均为 T 1 ,则在泄漏后的容器中,速率处 于400~500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比 　　     (选填“大于” “小于”或“等于”)18.6%。   各速率区间的分子数占总分子数的百分比/% 温度 T 1 温度 T 2 100以下 0.7 1.4 100~200 5.4 8.1 200~300 11.9 17.0 300~400 17.4 21.4 400~500 18.6 20.4 500~600 16.7 15.1 600~700 12.9 9.2 700~800 7.9 4.5 800~900 4.6 2.0 900以上 3.9 0.9 　　(3)如图所示,一定质量的理想气体在状态 A 时压强为2.0 × 10 5 Pa,经历 A → B → C → A 的过程,整个过程中对外界放出61.4 J热量。求该气体在 A → B 过程 中对外界所做的功。   答案 　(1)A　(2)大于　等于　(3)138.6 J 解析 　(1)温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发加快,说明空气中水蒸气的 实际压强减小,故B错误;饱和汽压与温度有关,空气温度不变,空气中的水的 饱和汽压不变,故C、D错误;由空气的相对湿度=   知,相对 湿度减小,故A正确。 (2)由分子速率分布情况与温度的关系知,当温度升高时,速率大的分子比例较大,由表知 T 1 时大速率分子占的百分比较大,故 T 1 大于 T 2 。当温度为 T 1 时从表中查得速率在400~500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比应等于18.6%。 (3)整个过程中,外界对气体做功 W = W AB + W CA ,且 W CA = p A ( V C - V A ) 由热力学第一定律Δ U = Q + W 得 W AB =-( Q + W CA ) 解得 W AB =-138.6 J,即气体对外界做的功为138.6 J