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2 液 体
上一章的学习我们知道分子之间存在着相互作用的引力和斥力，分子之间的距离为r0时分子间的引力和斥力相等，分子力表现为零，大于r0时表现为引力，小于r0时表现为斥力．这一节我们就是通过分子力探究叶面上的露珠和玻璃上的小水银滴为什么呈球形，水黾为什么能在水面上蹦来蹦去，甚至会停在水面上．
一、液体的微观结构
1．液体分子密集在一起，分子之间的距离________，不易被压缩．
【答案】很小
2．液体分子间的相互作用比固体分子间的作用力要____．液体分子的移动比固体分子的移动更容易．
【答案】小
3．液体分子的热运动虽然与固体分子类似，但无长期固定的平衡位置，可在液体中移动，因而显示出________性，且扩散比固体__________．
【答案】流动 快
二、液体的表面张力
1．实验表明：液体表面具有________的趋势，这是因为在液体内部分子引力和斥力可以认为相等，而在表面层里的分子间距________，分子间的相互作用力表现为________的缘故．液面各部分间的相互吸引的力叫作________．
【答案】收缩 较大 引力 表面张力
2．液体和气体相接触的一个薄层叫________，液体和固体相接触的一个薄层叫________．
【答案】表面层 附着层
三、浸润和不浸润
1．浸润：一种液体会________某种固体并附着在固体的表面上．这种现象叫做浸润．
【答案】润湿
2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体也就不会______在固体上．这种现象叫做不浸润．
【答案】附着
3．附着层中分子的特点是：附着层中的分子同时受到固体分子和液体内部分子的________．
【答案】作用力
四、毛细现象
1．浸润液体在细管中________的现象，以及不浸润液体在细管中________的现象，称为毛细现象．
【答案】上升 下降
2．浸润液体在毛细管里上升后，形成____面，不浸润液体在毛细管里下降后形成____面．
【答案】凹 凸
3．毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越____．
【答案】大
4．应用实例：植物的根输送水，下雨时砖墙渗水，农民铧锄土壤．
五、液晶
1．液晶的概念：像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．
2．液晶分子的微观结构
从某个方向分子排列整齐________，从另一方向分子排列________．
【答案】有规则 杂乱无章
3．液晶的用途
液晶可以用作________元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用．
【答案】显示
1．液体的微观结构
液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子只在很小的区域内有规则地排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成．液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着．
液体的微观结构和宏观特性
2．液体的宏观特性
(1)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性．
(2)一定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积．
(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因．
(4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产生的，分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快．
1．关于液体，下列说法不正确的是( )
A．液体的性质介于气体和固体之间
B．液体都表现出各向异性
C．液体分子的热运动表现为在平衡位置附近做微小振动和移动
D．相同温度下，液体的扩散比固体的扩散快
【答案】B
1．表面张力的形成
(1)分子分布：液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏．
(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层里分子之间距离较大，分子力表现为引力．
液体表面张力的形成及作用
(3)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，液体表面好像绷紧的膜．
(4)表面张力的方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图所示．
2．表面张力的作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．
例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形．(由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形)
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．
(3)液体内部的分子所具有的分子势能比表面层内的分子所具有的分子势能小．
2．(2019大庆名校期末)对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示，对此有下列几种解释，其中正确的是( )
①Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏
②Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密
③Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密
④Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏
A．只有①对
B．只有③④对
C．只有①②④对
D．全对
【答案】C
解析：液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，因为液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，密度较小，且液面分子间表现为引力，故表面层Ⅰ、Ⅱ内分子的分布比液体内部疏，故①正确，③错误；附着层Ⅰ内分子与容器壁间引力大于内部液体分子引力，附着层分子距离小，密度大，故②正确；附着层Ⅱ内分子与容器壁间吸引力小于内部液体分子引力，附着层分子距离大，密度小，故④正确．故C正确，A、B、D错误．
1．附着层
液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引．
2．浸润的成因
当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力．具有扩张的趋势，这时表现为液体浸润固体．
浸润和不浸润的成因是什么
3．不浸润的成因
当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力．具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体．
3．(2019兰州名校期末)关于浸润和不浸润，下面说法正确的是( )
A．水是浸润液体，水银是不浸润液体
B．在内径小的容器里，如果液体能浸润器壁，液面呈凸形
C．如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱，就会形成浸润现象
D．鸭的羽毛上有一层很薄的脂肪，使羽毛不被水浸润
【答案】D
解析：浸润与不浸润是相对的，对玻璃来说水银是不浸润液体，对铅来说水银是浸润液体，故A错误；在玻璃试管中，如果液体能够浸润器壁，液面呈凹形，故B错误；如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱，就会形成不浸润现象，故C错误；鸭子的羽毛上有一层油脂，使水不能浸润羽毛，故D正确．
1．液晶具有液体的流动性．
2．液晶具有晶体的光学各向异性．
3．液晶分子的排列特点：从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的．
4．液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度)下发生改变．
液晶具有怎样的特性
4．(2019南通名校期中)下列关于液晶的说法中正确的是( )
A．液晶在电压作用下的光学性质不会改变
B．液晶的状态不会受温度的影响
C．液晶和液体没有区别
D．在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向
【答案】D
解析：温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，故A错误；液晶的状态受温度的影响，故B错误；液晶具有液体和晶体的性质，与一般的液体并不相同，故C错误；液晶由于受电压等因素的影响可以改变其光学性质，所以目前在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向，故D正确．
例1 下列叙述中正确的是( )
A．液体表面张力随温度升高而增大
B．液体尽可能在收缩它们的表面积
C．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些
液体表面张力
解析：这是有关液体表面分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小，而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，当r＝r0时，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．
答案：BC
反思领悟：表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小．
1．(2019潍坊期中)关于液体的表面张力，下面说法中正确的是( )
A．表面张力是液体内部各部分间的相互作用
B．表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部
C．表面张力的方向总是与液面平行
D．因液体表面层分子分布比液体内部密集，分子间相互作用表现为引力
【答案】C
解析：表面张力是液体表面层分子间的相互作用，而不是液体各部分间的相互作用，故A错误．表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故B错误，C正确．与气体接触的液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，故D错误．
例2 将不同材料制成的甲、乙细管插入相同的液体中，甲管内液面比管外液面低，乙管内液面比管外液面高，则( )
A．液体对甲材料是浸润的
B．液体对乙材料是浸润的
C．甲管中发生的不是毛细现象，而乙管中发生的是毛细现象
D．若甲、乙两管的内径变小，则甲管内液面更低，乙管内液面更高
浸润、不浸润与毛细现象
解析：液体对固体浸润的情况下，在附着层分子的排斥力和表面层分子的吸引力的共同作用下，液面将上升，所以A错B对；毛细现象是指浸润液体在细管中上升，以及不浸润的液体在细管中下降的现象，所以C错；在液体和毛细管材料一定的情况下，管越细毛细现象越明显，所以D正确．
答案：BD
反思领悟：浸润是固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更密，使液体跟固体的接触面有扩大的趋势．不浸润是固体分子对液体分子的引力小于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更稀疏，由于表面张力使液体跟固体的接触面有收缩的趋势．毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润的液体在细管中下降的现象．
2．关于浸润与不浸润现象，下列几种说法正确的是( )
A．水是浸润液体
B．水银是不浸润液体
C．同一种液体对不同的固体，可能浸润，也可能不浸润
D．只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象
【答案】C
【解析】浸润或不浸润，是指一种液体对某一种固体来说的．孤立地说某种液体浸润或不浸润都没有意义．同一种液体对不同的固体，可能浸润，也可能不浸润；例如水对玻璃浸润，而对荷叶不浸润．浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，都属于毛细现象，只有选项C正确．
例3 关于液晶，下列说法中正确的有( )
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
关于液晶的理解
解析：液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．如温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质．
答案：CD
反思领悟：解此类题的关键是对液晶的特性以及产生这些特性的原因即分子结构有所了解．
3．下列叙述中不正确的是( )
A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点
【答案】A
【解析】通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态．第九章 2
基础达标
1．液体表面具有收缩趋势的原因是( )
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C．与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有吸引力
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离
【答案】D
解析：由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子的距离，所以表面层分子间的相互作用力表现为引力．这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力)．表面张力使液体表面具有收缩的趋势．
2．关于液体和固体，以下说法不正确的是( )
A．液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强
B．液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的
C．液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置
D．液体的扩散比固体的扩散快
【答案】A
解析：液体具有一定的体积，是液体分子密集在一起的缘故，但液体分子间的相互作用不像固体微粒那样强；液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动；也正是因为液体分子在液体里移动比固体容易，所以其扩散也比固体扩散快．
3．(2019南通一模)下列现象与液体表面张力无关的是( )
A．透过布制的伞面可以看见纱线缝隙，而伞面不漏雨水
B．在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形
C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝
D．把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起难以分开
【答案】D
解析：A中由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞有孔，但不漏水，故与表面张力有关；B中在绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，是水滴表面的分子间的距离比内部分子距离大，分子间表现为引力产生的，故与表面张力有关；C中把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝，是由于液态的玻璃表面的分子间的距离比内部分子距离大，分子间表现为引力产生的，故与表面张力有关；D中把两块纯净的铅压紧，它们会“粘”在一起难以分开，是扩散现象，是分子无规则热运动产生的，故与表面张力无关．本题选与表面张力无关的，故选D．
4．(多选)(2019江苏一模)把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态．将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的，如图所示．用烧热的针刺破某侧的薄膜，观察到棉线的形状变化方向，图中所标的箭头方向合理的是( )
A B C D
【答案】AD
解析：先把棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂液里浸一下，使环上布满肥皂液薄膜．膜中分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以产生收缩效果．用烧热的针刺破一侧的薄膜，另一侧的水膜具有收缩趋势，能使其面积最小，故A正确，C错误，D正确．题目已经说明用烧热的针刺破某侧的薄膜，故不可能出现B这种情况．
5．(多选)下列现象中，主要是表面张力起了作用的是( )
A．足球漂浮在水面上
B．木船漂浮在水面上
C．荷叶上的小水珠呈球形
D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来
【答案】CD
解析：表面张力和液体浮力不同，表面张力形成的原因是液体表面层的分子力，而浮力产生的原因是浸入液体内部的物体上、下表面的压强差造成的．小船、足球漂浮在水面上，受到的是水的浮力，A、B错误；表面张力的作用效果可以使液面收缩，C、D正确．
6．(多选)把极细的玻璃管插入水中与水银中，如下图所示，正确表示毛细现象的是( )
A
B
C
D
【答案】AC
解析：因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误．水银不浸润玻璃，C正确．D中外面浸润，里面不浸润，所以是不可能的，故正确的为A、C．
能力提升
7．玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在烧杯中呈怎样的形状( )
A B C D
【答案】D
解析：因为水银不浸润玻璃，所以在完全失重的情况下，水银的形状只由表面张力决定．因为表面张力作用下水银的表面要收缩至最小，所以最终水银成球形．
8．(多选)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如下图所示，正确的现象应是( )
A
B
C
D
【答案】AD
解析：浸润液体在细管中上升或不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象，管子越细，现象越明显，A、D对，B、C错．
9．关于液晶的下列说法中正确的是( )
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质在一定条件下都能成为液晶
【答案】B
解析：由液晶的定义知，A错；液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规则，在某些方向上排列杂乱无章，B对，D错；液晶本身不能发光，所以选项C错．
10．(多选)(2019银川模拟)下列说法正确的有( )
A．固体可分为晶体和非晶体，而晶体都具有确定的几何形状
B．液晶的光学性质会随所加电场的变化而变化
C．物质的光学性质具有各向同性时，可能是晶体
D．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质具有各向异性
E．液体表面具有收缩的趋势，说明液体表面层的分子之间只存在引力作用
【答案】BCD
解析：凡是晶体，不一定具有确定的几何外形，比如多晶体则没有，单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体的物理性质具有各向同性，A错误，C正确；液晶最主要的特点是具有电光效应：液晶的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质具有各向异性，B、D正确；分子之间引力和斥力是同时存在的，E错误．
11．(2019宁城一模)下列说法正确的是
________．
A．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动
B．碎玻璃不能拼在一起，是由于分子间存在着斥力
C．物体做加速运动时速度越来越大，物体内分子的平均动能也越来越大
D．液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性
E．在完全失重的情况下，熔化的金属能够收缩成标准的球形
【答案】ADE
解析：分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动，故A正确；碎玻璃不能拼在一起，是由于分子力是短程力，无法使玻璃达到分子力的作用范围内，故B错误；平均动能由温度决定，与机械运动的速度无关，故C错误；液晶既有液体的流动性，又具有光学各向异性，故D正确；在完全失重的情况下，在液体表面张力的作用下，熔化的金属能够收缩成标准的球形，故E正确；故选ADE．
12．为什么把地面的土壤表面锄松，可以保存土壤水分？
【答案】土壤里形成许多毛细管，地下水分可以沿着它们上升到地面蒸发，将地面的土壤表面锄松，破坏了土壤表面的毛细管，这样就可以保存土壤的水分．
