辽宁省大连市高中物理 第7章 分子动理论 7.1 物体是由大量分子组成的课件 新人教版选修33.ppt

德谟克利特 第七章分子动理论 第一节物体是由大量分子组成的 1 知识与能力 知道物体是由大量分子组成的 知道油膜法测分子大小的原理 并能估测出分子的大小 知道分子的球型结构和分子尺度的数量级 知道阿伏加德罗常数的物理意义 数值和单位 并掌握与之有关的计算或估算方法 掌握油膜法测分子的大小的方法 理解阿伏加德罗常数在微观与宏观量中的桥梁作用 注意观察与欣赏身边的各种事物 领略其美好的一面 通过实验总结规律 以便更好的解决生活中存在的问题 2 过程与方法 3 情感态度与价值观 重点 理解和学会用单分子油膜法估测分子大小 直径 的方法 分子大小的数量级 用阿伏加德罗常数进行有关计算或估测的方法 难点 理解和学会用单分子油膜法估测分子大小 直径 的方法 1 油膜法测分子直径2 分子的大小3 阿伏加德罗常数 讨论 之前我们已经接触过分子 就平时的知识也知道分子是很微小的 那么如何测出分子直径呢 1 油膜法测分子直径 怎样估算油酸分子的大小 实验 油膜的厚度等于这一滴油酸的体积与它形成的面积的比 如何获得一滴油酸 怎样测量它的体积 如何测量油膜的面积 怎样才能看清无色透明的油酸薄膜 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 计算轮廓范围内的正方形个数 不足半个的舍去 多余半个的按一个计算从而计算出油膜的面积 因此 根据1滴油酸的体积v和油膜面积s就可以算出油膜厚度d 即油膜分子的大小 实验误差 油酸酒精溶液的实际浓度和计算值有差别 1滴油酸酒精溶液的实际浓度和计算值有差别 油酸分子在水面上不一定是均匀单层分布 在数方格计算油膜面积的时候出现误差 油膜法测分子大小是早期测定分子大小的一种方法 本实验是利用宏观量的测定求出微观量的大小 2 分子的大小 热学中提到的 分子 是指组成物质的原子 分子或离子等 因为它们都遵循相同的热运动规律 自然界中所有物质都是由大量的 不连续的分子组成的 和细菌差不多1 m大小的水珠中含有地球人口的好几倍那么多的分子 这么小的一滴水中就有如此庞大的分子 可以想象分子是多么小 可见我们接下来需要研究的是极小的分子 我们身边到处都存在着各种各样无穷多的分子 但是我们用肉眼是看不到的 需要借助显微镜 组成物质的分子那么小 不但用肉眼无法直接看到 就使用高倍的光学显微镜也看不到 只有放大几亿倍的扫面隧道显微镜才能观察到物质表面原子的排列 扫描隧道显微镜下的原子 dna分子 蛋白质分子 水分子 微生物分子 上面几幅图片便是显微镜下观察到的分子 我们可以看出分子并不是一个小球 但是我们习惯把它看做小球 目的是对分子建立一种简化模型 以方便我们理解和计算 用不同方法测出的分子大小有差异 但是数量级是相同的 除了一些有机物质大分子外 分子直径的数量级为10 10m 液体 固体的分子排列比较紧密 我们一般把它们看做小球 即认为固体 液体分子是紧密挨在一起的小球 因此 小球的直径就是该物体的分子直径 下图即为实例 气体分子的分子间距很大 因此我们就不能认为它们是紧密挨在一起的了 但可以把每个分子所占的空间体积看做一个正方形 那么正方体棱长也就等于分子间的平均距离 气体分子 固体 液体分子 3 阿伏加德罗常数 在化学课中我们已经学过 1mol任何物质都含有相同的分子数 用阿伏加德罗常数na表示 正式的定义是0 012千克碳12中包含的碳12的原子的数量 直到19世纪中叶 阿伏伽德罗常量 的概念才正式由法国科学家让 贝汉提出 而在1865年 na的值才首次通过科学的方法由德国人约翰 洛施米特测定出 na 6 0221367 1023mol 1 通常取na 6 02 1023mol 1 粗略计算时取na 6 0 1023mol 1 阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁 所以涉及分子动理论中有关分子大小的计算时 常常用到该常量及相关公式 各符号所代表的物理量 m 物质质量m 摩尔质量m0 分子质量v 物质体积vm 摩尔体积na 阿伏加德罗常数v0 分子体积或气体分子所占据的平均空间n 物质的量n 分子总个数d 分子直径或气体分子之间的平均距离 物质的密度 通过以上公式不难看出 不论是估算分子的质量 估算分子的数目 估算分子的体积 估算分子的直径还是估算分子的平均距离 都离不开阿伏加德罗常数 足以见得阿伏加德罗常数对宏观量和微观量的重要作用 我们都知道分子的体积和质量都非常的小 而na 6 02 1023mol 1 阿伏加德罗常数这个非常重要的数字又是联系宏观与微观的桥梁 从而说明了物质是由大量分子组成的 既然阿伏加德罗常数如此重要 那么关于它的计算我们应该重点来掌握 记忆思路 na是联系宏观量和微观量的桥梁 是联系质量和体积的关键 在记忆中起枢纽作用 1 单分子油膜法测定分子大小是把分子想象成小球 利用球体的球直径方法测得的 实验过程中应注意减小不必要的误差的产生 2 分子大小的数量级是10 10m 分子其实很小但结构却相当复杂 我们要学会建立分子结构模型 3 阿伏加德罗常数是联系微观和宏观的桥梁 我们知道怎么运用其做相应计算 1 2005 江苏 某气体的摩尔质量为m 摩尔体积为v 密度为 每个分子的质量和体积分别为m和v0 则阿伏加德罗常数na可表示为 a b c d bc 解析 a中 用物质的体积除以分子占据的平均空间得到的是分子的总个数 故a错 d中 用分子的摩尔质量除以物质质量 是物质的量的倒数 故d错 5 10 10 1 某学生在用油膜法测分子直径试验中 计算结果明显偏大 可能是由于 a 油酸未完全散开b 油酸中含有大量酒精c 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格d 求每滴体积时 1ml的溶液的滴数误多记了10滴 ac 解析 如果油酸未完全散开 则不能形成单分子油膜 油膜厚度大于分子直径 测量结果偏大 a正确 油膜酒精溶液中酒精易溶解挥发 故不影响实验结果 b错误 计算油膜面积时 方格数不足半个的舍去 多余半个按一个计算 现舍去所有不足一个的 则油膜面积偏小 由计算出分子直径偏大 c正确 求每滴体积 误多记了10滴 则每滴体积测量结果偏小 分子直径计算结果偏小 d错误 2 若已知阿伏加德罗常数 物质的摩尔质量 摩尔体积 则可以计算出 a 固体物质分子的大小和质量b 液体分子的大小和质量c 气体分子的大小和质量d 气体分子的质量和分子间的平均距离 abd 3 房间地面表面积15m2 高3m 空气平均密度 1 29kg m3 空气平均摩尔质量m 2 9 10 2kg mol 则该房间内空气的质量为 kg 空气分子间的平均距离为 m 58 3 3 10 9 4 已知铜的摩尔质量是6 4 10 2kg mol 密度为8 9 103kg m3 阿伏加德罗常数为6 0 1023mol 1 估算铜原子的直径为 m 要求一位有效数字 解析 铜原子的直径 3 10 10 5 已知水的密度 1 0 103kg m3 水的摩尔质量m 1 8 10 2kg mol 求 1g水中含多少水分子 水分子的质量是多少 估算水分子的直径 取二位有效数字 解析 个 分子的质量kg 一个水分子的体积 将水分子视为球型 则 所以得到 于是 6 已知金刚石的密度是3500kg m3 有一小块金刚石 体积是5 7 10 8m3 此小块金刚石中含有多少个碳原子 设想金刚石中碳原子是紧密堆在一起的 估算碳原子的直径 解析 碳原子个数 碳原子直径 1 设薄膜的质量为m 密度为 1 面积为s 厚度为d 盐水的密度为 2 薄膜在盐水中悬浮 表明薄膜和盐水的密度相等 1 2 又因为 1 所以d 1 5 10 3m2 1 设一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为v 则v 8 10 6ml 2 由题可知 油酸大约占108个小格 故油酸面积s 108 10 4m2 1 08 10 2m2 3 油酸分子