高中物理 第一章 分子动理论 第一节 物体是由大量分子组成的课件 粤教版选修33.pptVIP

第一章 第一节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 2 知道分子的球体模形和立方体模型 知道分子直径的数量级 3 知道阿伏加德罗常数 会用它进行相关的计算和估算 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 一 分子的大小 1 我们知道组成物体的分子是很小的 成年人做一次深呼吸 大约能吸入1 2 1022个分子 那么分子到底有多小 答案 答案多数分子大小的数量级为10 10m 2 组成物体的分子真的是球形吗 答案不是 分子实际的结构很复杂 不同物体的分子形状各异 1 热学中的分子与化学上讲的不同 它是构成物质的分子 原子 离子等微粒的统称 因为这些微粒在热运动时遵从相同的规律 2 一般分子直径的数量级是m 3 分子的两种模型 1 球体模型 固体 液体中分子间距较小 可认为分子是一个挨着一个紧密排列的球体 分子体积v0和直径d的关系为v0 10 10 2 立方体模型 气体中分子间距很大 一般建立立方体模型 如图1所示 将每个气体分子看成一个质点 气体分子位于立方体中心 每个分子占据的空间v0和分子间距d的关系为v0 图1 d3 二 阿伏加德罗常数及微观量的估算 1毫升水的质量是1g 大约有24滴 请结合化学知识估算 1 每滴水中含有多少个水分子 答案 答案每滴水的质量为m g 水的摩尔质量m 18g mol 1 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 则每滴水中水分子个数n 1 4 1021个 2 每个水分子质量为多少 答案 答案每个水分子的质量m0 3 0 10 26kg 3 每个水分子体积为多少 每个水分子的直径为多少 答案水的摩尔体积vm 则每个水分子的体积v0 3 0 10 29m3 代入球的体积公式v0 可解得 d 3 9 10 10m 阿伏加德罗常数 na 6 02 1023mol 1它是联系宏观世界和微观世界的桥梁 它把摩尔质量m 摩尔体积vm 物质的质量m 物质的体积v 物质的密度 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2所示 其中密度 但要切记对单个分子 是没有物理意义的 图2 1 分子的质量 m0 2 固体 液体中分子的体积 v0 气体中分子所占的空间 v0 3 质量为m的物体所含分子数 n 4 体积为v的物体所含分子数 n 题型探究 例1关于分子 下列说法中正确的是a 分子看作小球是分子的简化模型 实际上 分子的形状并不真的都是小球b 所有分子大小的数量级都是10 10mc 物体是由大量分子组成的 其中 分子 只包含分子 不包括原子和离子d 分子的质量是很小的 其数量级一般为10 10kg 一 分子的大小 答案 解析 解析将分子看作小球是为研究问题方便而建立的简化模型 故a选项正确 一些有机物质的分子大小的数量级超过10 10m 故b选项错误 物体是由大量分子组成的 其中 分子 是分子 原子 离子的统称 故c选项错误 分子质量的数量级一般为10 26kg 故d选项错误 例2现在已经有能放大数亿倍的非光学显微镜 如电子显微镜 场离子显微镜等 使得人们观察某些物质内的分子排列成为可能 如图3所示是放大倍数为3 107倍的电子显微镜拍摄的二硫化铁晶体的照片 据图可以粗略地测出二硫化铁分子体积的数量级为 m3 照片下方是用最小刻度为毫米的刻度尺测量的照片情况 答案 解析 图3 10 29 解析由题图可知 将每个二硫化铁分子看作一个小球 四个小球并排直径之和为4d 4cm 所以平均每个小球的直径d 1cm 又因为题图是将实际大小放大了3 107倍拍摄的照片 所以二硫化铁分子的小球直径为 d m 3 33 10 10m 所以测出的二硫化铁分子的体积为 v d3 3 14 3 33 10 10m 3 1 9 10 29m3 二 阿伏加德罗常数的应用 例3水的分子量是18 水的密度 1 0 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 则 1 水的摩尔质量m g mol 1或m kg mol 1 水的摩尔体积vm m3 mol 1 18 1 8 10 2 1 8 10 5 解析某种物质的摩尔质量用 g mol 1 作单位时 其数值与该种物质的分子量相同 所以水的摩尔质量m 18g mol 1 如果摩尔质量用国际单位制的单位 kg mol 1 就要换算成m 1 8 10 2kg mol 1 水的摩尔体积vm m3 mol 1 1 8 10 5m3 mol 1 答案 解析 2 水分子的质量m0 kg 水分子的体积v m3 保留一位有效数字 答案 解析 3 10 26 3 10 29 解析水分子的质量m0 kg 3 10 26kg 水分子的体积v m3 3 10 29m3 3 将水分子看作球体 其直径d m 保留一位有效数字 一般分子直径的数量级是 m 答案 解析 4 10 10 10 10 解析将水分子看作球体就有 3 v 水分子直径d m 4 10 10m 这里的 10 10 称为数量级 一般分子直径的数量级就是这个值 4 36g水中所含水分子个数n 个 答案 解析 1 2 1024 解析36g水中所含水分子个数n na 6 02 1023个 1 2 1024个 5 1cm3的水中所含水分子个数n 个 答案 解析 3 3 1022 解析1cm3水中水分子的个数n na 个 3 3 1022个 针对训练已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1 3kg m3和2 1kg m3 空气的摩尔质量为0 029kg mol 阿伏加德罗常数na 6 02 1023mol 1 若潜水员呼吸一次吸入2l空气 试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数 结果保留一位有效数字 答案 解析 答案3 1022个 解析设空气的摩尔质量为m 在海底和岸上的密度分别为 海和 岸 一次吸入空气的体积为v 在海底吸入的分子数n海 na 在岸上吸入的分子数n岸 na 则有 n n海 n岸 na 代入数据得 n 3 1022个 达标检测 1 分子的大小 纳米材料具有很多优越性 有着广阔的应用前景 边长为1nm的立方体 可容纳液态氢分子 其直径约为10 10m 的个数最接近于a 102个b 103个c 106个d 109个 答案 解析 1 2 3 解析1nm 10 9m 则边长为1nm的立方体的体积v 10 9 3m3 10 27m3 将液态氢分子看作边长为10 10m的小立方体 则每个氢分子的体积v0 10 10 3m3 10 30m3 所以可容纳的液态氢分子的个数n 103 个 液态氢分子可认为分子是紧挨着的 其空隙可忽略 对此题而言 建立立方体模型比球形模型运算更简洁 1 2 3 2 分子的大小与模型 关于分子 下列说法中正确的是a 分子的形状要么是球形 要么是立方体b 所有分子的直径都相同c 不同分子的直径一般不同 但数量级基本一致d 密度大的物质 分子质量一定大 答案 解析 1 2 3 解析分子的结构非常复杂 它的形状并不真的都是小球 分子的直径不可能都相同 但数量级是一致的 所以c正确 a b错误 密度大指相同体积质量大 但分子个数不确定 无法比较分子质量大小 d错误 3 阿伏加德罗常数的应用 已知某气体的摩尔体积为22 4l mol 摩尔质量为18g mol 阿伏加德罗常数为6 02 1023mol 1 由以上数据不可以估算出在标准状态下这种气体a 每个分子的质量b 每个分子的体积c 每个分子占据的空间