扩散作用

CIE IGCSE 化学· 1.2· 12 分钟阅读

1. 核心：扩散的定义★☆☆☆☆⏱ 3 min

📘 定义

扩散

粒子由于自身的无规则运动，从高浓度区域向低浓度区域沿浓度梯度发生的净移动。

扩散是动力学粒子理论的直接推论：气体、液体以及（运动极慢的）固体中的所有粒子都在进行持续的无规则运动，因此无需外力作用就会扩散开来，填满所有可占据的空间。

📐 例题

一名学生在教室前方喷洒除臭剂，10秒后教室后排的学生就可以闻到除臭剂的气味。请使用扩散原理解释该现象。

1
识别运动粒子：喷洒释放出的除臭剂气体粒子。
2
说明浓度梯度：除臭剂在喷洒点附近浓度高，在教室后排浓度低。
3
联系无规则运动：气体粒子做无规则运动，因此会从高浓度区域扩散到低浓度区域，直到分布均匀。

Exam tip:

在解答扩散相关问题时，解释过程中务必提及粒子的无规则运动和浓度梯度，才能拿到全部分数。

2. 核心：气体和液体中存在扩散的证据★★☆☆☆⏱ 4 min

在使用有色或气味强烈的物质开展的实验中，可以直观观察到扩散现象，这些实验为肉眼无法单独分辨的微小粒子的运动提供了明确证据。

气体示例：将装有红棕色溴蒸气的玻璃瓶倒扣在装有空气的玻璃瓶上方，数分钟后棕色会均匀扩散到两个瓶中，证明气体粒子可以自由扩散。
液体示例：将一小粒紫色高锰酸钾(VII)晶体投入盛水的烧杯中，即使不搅拌，晶体也会慢慢扩散，最终整杯水变为紫色，证明液体中存在扩散现象。

📐 例题

解释为什么扩散在气体中比在液体中快得多。

1
对比粒子排列和能量：气体粒子的动能远高于液体粒子，粒子之间间距大，几乎不存在吸引力。
2
对比运动状态：气体粒子可以高速自由运动，而液体粒子间距更小，碰撞更频繁，因此净运动速度更慢。

Exam tip:

你不需要背诵特定实验的细节，但必须能够根据给出的实验现象解释扩散过程。

3. 拓展内容：扩散速率与相对分子质量★★★☆☆Extended 专属⏱ 4 min

📘 定义

相对分子质量

$M_{r}$

一个分子中所有原子的相对原子质量之和。分子越轻，其 $M_{r}$ 值越小。

在相同温度下，相对分子质量更小的气体粒子平均运动速度更高，因此比相对分子质量更大的气体粒子扩散更快。这仅为定性比较：质量更小的气体粒子比质量更大的扩散更快。

📐 例题

将氯化氢（ $H C l$ ， $M_{r} = 36.5$ ）和氨气（ $N H_{3}$ ， $M_{r} = 17$ ）两种气体从长玻璃管的两端同时释放，两种气体相遇的位置会生成白色的氯化铵环。解释为什么该白色环更靠近玻璃管放置氯化氢的一端。

1
对比 $M_{r}$ 值： $N H_{3}$ 的 $M_{r}$ 小于 $H C l$ ，因此 $N H_{3}$ 分子质量更小。
2
联系扩散速率：相同温度下，质量更小的 $N H_{3}$ 粒子比质量更大的 $H C l$ 粒子扩散更快。
3
解释位置：运动速度更快的 $N H_{3}$ 在相同时间内可以沿玻璃管运动更远的距离，因此反应发生在更靠近 $H C l$ 的一端。

Exam tip:

拓展类题目通常会给出气体的分子式，要求你预测哪种气体扩散更快：首先计算每种气体的 $M_{r}$ ，然后说明质量更小的气体扩散更快即可。

4. 结构化考试作答练习★★★☆☆⏱ 3 min

本主题的考试题通常要求你将扩散相关概念应用到陌生场景中，而不仅仅是背诵定义。作答时请合理组织内容，覆盖所有得分点。

✓ 快速检测

一名学生将一滴蓝色食用色素滴入盛有温水的烧杯，另一滴滴入盛有冷水的烧杯，食用色素在温水中扩散的速度更快。请解释该现象。
显示答案
温水中的粒子比冷水中的粒子动能更高，运动速度更快，因此食用色素粒子在温水中会沿浓度梯度以更快的速度扩散。

5. 常见陷阱

错误做法:

声称扩散是粒子“移动到有空余空间的地方”，而非沿浓度梯度移动。

原因:

得分点要求提及浓度梯度，而非仅仅提到空余空间。

正确做法:

始终说明粒子是沿浓度梯度从高浓度区域移动到低浓度区域。

错误做法:

认为固体中的扩散速度和液体或气体中的一样快。

原因:

固体中的扩散极其缓慢，因为粒子排列紧密，仅能在固定位置振动。

正确做法:

明确说明可观测的扩散现象仅发生在气体和液体中。

错误做法:

（拓展内容）认为更重的分子扩散更快，因为它们动量更大。

原因:

相同温度下，所有气体粒子的平均动能相同，因此质量更小的分子运动速度更快。

正确做法:

将扩散速率直接与相对分子质量关联： $M_{r}$ 越小，扩散越快。

错误做法:

在解释扩散现象时忘记提及粒子的无规则运动。

原因:

粒子的无规则运动是扩散发生的根本原因，因此在绝大多数分值为2分及以上的题目中，这是一个必填得分点。

正确做法:

在所有扩散相关的解释中都加入“粒子的无规则运动”这一表述。

错误做法:

声称扩散需要细胞或外界来源输入能量。

原因:

扩散是被动过程，由粒子的运动自发发生。

正确做法:

明确说明扩散是被动过程，不需要外界输入能量。

6. 速查表

概念	仅核心内容要求	仅拓展内容要求
扩散作用定义	粒子由于无规则运动，沿浓度梯度从高浓度向低浓度发生的净移动	与核心内容一致，额外要求掌握更小的 $M_{r}$ 意味着扩散更快（定性描述）
速率比较	气体 > 液体 >> 固体	相同温度下， $M_{r}$ 越小，气体扩散越快
核心得分点	浓度梯度、粒子无规则运动	所有核心内容得分点，加上 $M_{r}$ 比较
常见实验场景	溴气扩散、高锰酸钾(VII)在水中的扩散	氨气+氯化氢玻璃管实验

7. 常见问题

扩散作用是被动过程还是主动过程？

扩散是被动过程：它由粒子的无规则随机运动自发发生，不需要外界输入能量。

考试中我需要背诵特定的扩散实验细节吗？

你不需要记忆实验的具体细节，但必须能够运用扩散相关概念解释给出的实验现象。

深入阅读

syllabusCIE IGCSE 化学 0620 2026-2028 考纲说明

下一步

在掌握CIE IGCSE化学0620考纲中扩散相关的知识点后，你就可以继续学习物质状态单元的后续主题，包括物态变化以及固体、液体、气体的详细性质。理解扩散作用也有助于后续学习其他主题，比如（参加综合科学考试的学习者需要掌握的）物质进出细胞的运动，以及定量化学单元中的气体性质。请务必练习扩散相关题目的结构化作答，这类题目在第3卷（核心）和第4卷（拓展）理论考试中都十分常见，每题分值为2-3分。考前请回顾常见误区部分，避免不必要的失分。