高中物理 第七章 分子动理论 第1讲 物体是由大量分子组成的课件 新人教版选修33.ppt

第1讲物体是由大量分子组成的 目标定位1 知道物体是由大量分子组成的及分子的大小 2 能够用单分子油膜法估算出油酸分子的大小 3 知道阿伏加德罗常数 会用这个常数进行相关的计算或估算 预习导学梳理 识记 点拨 1 理想化 把很小的一滴油酸滴在水面上 水面上会形成一块油酸薄膜 薄膜是由的油酸分子组成的 2 模型化 在估测油酸分子大小的数量级时 可以把它简化为 认为油膜的就是油酸分子的直径 3 需要解决的两个问题 一是获得很小的一小滴油酸并测出其 二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜 一 用油膜法估测分子的大小 单层 球形 厚度 体积 面积 二 分子的大小除一些有机物质的大分子外 多数分子大小的数量级为m 三 阿伏加德罗常数1 定义 1mol的任何物质都含有相同的粒子数 这个数量用表示 值为 在粗略计算中可取 10 10 阿伏加德罗常数 6 02 1023mol 1 6 0 1023mol 1 2 意义 把摩尔质量 摩尔体积这些宏观物理量与 等微观物理量联系起来 分子 质量 分子大小 课堂讲义理解 深化 探究 一 油膜法估测分子的大小 实验原理把一滴油酸 事先测出其体积v 滴在水面上 在水面上形成油酸薄膜 认为是单分子层 且把分子看成球形 油膜的厚度就是油酸分子的直径d 测出油膜面积s 则分子直径d 实验器材配制好的油酸酒精溶液 浅盘 痱子粉 或细石膏粉 注射器 量筒 玻璃板 彩笔 坐标纸 实验步骤1 用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液 缓缓推动活塞 使溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒内增加一定体积v1时的滴数n 算出一滴油酸酒精溶液的体积v 再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度 算出一滴油酸酒精溶液中的油酸体积v v 2 在水平放置的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉 或细石膏粉 均匀地撒在水面上 再用注射器将配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 一会儿就在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜 3 待油酸薄膜稳定后 将玻璃板平放到浅盘上 然后用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上 4 将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上 算出油膜的面积s 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 计算轮廓内的正方形个数 不足半个的舍去 多于半个的算一个 5 根据测出的一滴油酸酒精溶液里油酸的体积v和油酸薄膜的面积s 可求出油膜的厚度d 则d可看作油酸分子的直径 即d 实验结论分析得到的实验数据 可得出这样的结论 油酸分子直径的数量级是10 10m 例1在做 用油膜法估测分子的大小 实验中 油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸6ml 用注射器测得1ml上述溶液中有液滴50滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 在玻璃板上描出油膜的轮廓 随后把玻璃板放在坐标纸上 其形状如图1所示 坐标纸中正方形小方格的边长为20mm 则 图1 1 油膜的面积是多少 解析油膜轮廓包围的方格数约58个 则油酸膜的面积s 58 20 10 3 2m2 2 32 10 2m2 答案2 32 10 2m2 2 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少 1 2 10 5ml 1 2 10 11m3 答案1 2 10 11m3 3 根据上述数据 估测出油酸分子的直径是多少 答案5 2 10 10m 借题发挥解答本题的关键是准确计算油膜所占的面积和纯油酸的体积 数方格数时 不足半个格的舍去 大于半个格的算一个 即 四舍五入 针对训练为了减小 用油膜法估测分子的大小 的误差 下列方法可行的是 a 用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升 记下滴数n 则1滴溶液含纯油酸的体积v mlb 把浅盘水平放置 在浅盘里倒入一些水 使水面离盘口距离小一些c 先在浅盘水中撒些痱子粉 再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上d 用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 解析a项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度 故a项错误 b项的做法是正确的 多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些 但多滴以后会使油膜面积增大 可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触 这样油膜就不是单分子油膜了 故c项错误 d项中的做法没有必要 并且牙签上沾有油酸 会使油酸体积测量误差增大 答案b 二 分子的两种模型与阿伏加德罗常数的应用 1 分子的两种模型 1 球体模型对固体和液体 分子间距比较小 可以认为分子是一个一个紧挨着的球 2 立方体模型由于气体分子间距比较大 是分子直径的10倍以上 此时常把分子占据的空间视为立方体 认为分子处于立方体的中心 如图2所示 从而计算出气体分子间的平均距离为a 图2 2 阿伏加德罗常数的应用 1 na的桥梁和纽带作用阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁 它把摩尔质量mmol 摩尔体积vmol 物体的质量m 物体的体积v 物体的密度 等宏观量 跟单个分子的质量m0 单个分子的体积v0等微观量联系起来 如图所示 2 常用的重要关系式 例2据统计 酒驾 是造成交通事故的主要原因之一 交警可以通过手持式酒精测试仪很方便地检测出驾驶员呼出的气体中的酒精含量 以此判断司机是否饮用了含酒精的饮料 当司机呼出的气体中酒精含量达2 4 10 4g l时 酒精测试仪开始报警 假设某司机呼出的气体刚好使酒精测试仪报警 并假设成人一次呼出的气体体积约为300ml 试求该司机一次呼出的气体中含有酒精分子的个数 已知酒精分子的摩尔质量为46g mol 1 na 6 02 1023mol 1 解析该司机一次呼出气体中酒精的质量为m 2 4 10 4 300 10 3g 7 2 10 5g一次呼出酒精分子的个数为 答案9 42 1017个 例3已知氧气分子的质量m 5 3 10 26kg 标准状况下氧气的密度 1 43kg m3 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 求 1 氧气的摩尔质量 解析氧气的摩尔质量为m nam 6 02 1023 5 3 10 26kg mol 3 2 10 2kg mol 答案3 2 10 2kg mol 2 标准状况下氧气分子间的平均距离 答案3 3 10 9m 3 标准状况下1cm3的氧气中含有的氧分子数 保留两位有效数字 解析1cm3氧气的质量为m v 1 43 1 10 6kg 1 43 10 6kg则1cm3氧气中含有的氧分子个数 答案2 7 1019个 对点练习巩固 应用 反馈 用油膜法估测分子的大小 1 用油膜法估测分子直径的理想条件是 a 将油酸分子看成球体b 考虑各油酸分子间的间隙c 认为油酸分子是紧密排列的d 将油膜看成单分子油膜 1 2 3 4 acd 2 在 用油膜法估测分子的大小 实验中 有下列实验步骤 往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上 待薄膜形状稳定 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上 计算出油膜的面积 根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小 1 2 3 4 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下量筒内每增加一定体积时的滴数 由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积 将玻璃板放在浅盘上 然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 完成下列填空 1 2 3 4 1 上述步骤中 正确的顺序是 填写步骤前面的数字 1 2 3 4 解析在 用油膜法估测分子的大小 实验中 应先配制油酸酒精溶液 再往盘中倒入水 并撒痱子粉 然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上 待油膜形状稳定后 再将玻璃板放于盘上 用彩笔描绘在玻璃板上 根据d 计算 2 将1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴 现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上 测得所形成的油膜的面积是0 13m2 由此估算出油酸分子的直径为 m 结果保留1位有效数字 1 2 3 4 5 10 10 阿伏加德罗常数的应用 3 铜的摩尔质量为m 密度为 若用na表示阿伏加德罗常数 则下列说法正确的是 1 2 3 4 1 2 3 4 答案bcd 4 已知水的摩尔质