高中物理 第7章 第1节物体是由大量分子组成的课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 分子动理论 第七章 第一节物体是由大量分子组成的 第七章 我们喝一口水大约喝下6 0 1023个水分子 如果动用全世界60亿人来数这些分子 每人每秒数一个 300万年也数不完 可见 分子是极小的 这么小的分子我们可以通过什么途径估测它的大小呢 1 油膜法估测分子直径 1 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上 在水面上形成油酸薄膜 认为薄膜是由 油酸分子组成的 并把油酸分子简化成 油膜的 认为是油酸分子的直径 分子的大小 单层的 球形 厚度 2 分子的大小一般分子直径的数量级为10 10m 物理学中用各种不同的方法测定分子的大小 用不同方法测出的分子大小 但数量级 不同 相同 1 概念1mol的任何物质都含有 粒子数 这个数量用 常数表示 2 数值阿伏加德罗常数通常可取na 在粗略计算中可取na 阿伏加德罗常数 相同的 阿伏加德罗 6 02 1023mol 1 6 0 1023mol 1 3 意义阿伏加德罗常数是一个重要的常数 是联系宏观量与微观量的桥梁 它把 摩尔体积这些宏观物理量与分子质量 等微观物理量联系起来 摩尔质量 分子大小 一 用油膜法估测分子的直径1 实验目的 1 估测油酸分子的大小 2 学习间接测量微观量的原理和方法 2 实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时 油酸就在水面上散开 其中的酒精溶于水 并很快挥发 在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜 如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积 即可算出油酸分子的大小 3 实验器材盛水的容器 有溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落的滴管或注射器 一个量筒 按一定的比例 一般为1 200 稀释了的油酸溶液 带有坐标方格的透明有机玻璃盖板 面积略大于容器的上表面积 少量痱子粉或石膏粉 彩笔 4 实验步骤 1 用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒内增加一定体积的滴数 求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积v 2 向容器中倒入约2cm深的水 将痱子粉均匀地撒在水面上 3 小心地将一滴油酸溶液滴到水面上 让它在水面上自由地扩展为油酸膜 式中的s是滴入水中后纯油酸形成的油膜面积 其大小用数坐标纸上对应的格数来计算 以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格 其面积就是多少平方厘米 数格时 不足半个格的舍去 多于半格的算1个格 这样就可粗略地计算出油酸分子的直径 6 注意事项 1 痱子粉不要撒得太多 只要能够帮助看清油膜边界即可 2 滴入油酸溶液时 一定要细心 不要一下滴得太多 使油膜的面积过大 3 待测油酸面扩散后又收缩 要在稳定后再画轮廊 扩散后又收缩有两个原因 第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复 第二是酒精挥发后液面收缩 4 利用坐标纸求油膜面积时 以边长1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数时 大于半个的均算一个 5 当重做实验时 水从盘的一侧边缘倒出 在这侧面会残留油酸 用少量酒精清洗 并用脱脂棉擦去再用清水冲洗 这样可保持盘的清洁 7 误差分析 1 由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径 实验室中配制的酒精溶液的浓度 油酸在水面展开的程度 油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度 2 虽然分子直径的数量级应在10 10m 但中学阶段 对于本实验只要能测出油酸分子直径的数量级在10 10m左右即可认为是成功的 油酸分子的形状真的是球形吗 排列时会一个紧挨一个吗 答案 实际分子的结构很复杂 分子间有空隙 认为分子是球形 且一个紧挨一个排列 是一种近似模型 是对问题的简化处理 二 宏观量与微观量及相互关系1 微观量分子体积v0 分子直径d 分子质量m2 宏观量物体体积v 摩尔体积vmol 物体的质量m 摩尔质量mmol 物体的密度 特别提醒 1 阿伏加德罗常数na是微观世界的一个重要常数 是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁 2 固体 液体分子可视为球形 分子间紧密排列可忽略间隙 3 可以近似认为气体分子是均匀分布的 每个气体分子占据一个正方体 其边长即为气体分子间的距离 海岳中学2013 2014学年高二下学期期末 某种物质的摩尔质量为m 密度为 阿伏加德罗常数为n 则关于该物质的说法中 不正确的是 a 分子的质量是m nb 单位体积内分子的个数是 n mc 分子的体积一定是m n d 平均每个分子占据的空间是m n 答案 c解析 m n 是平均每个分子占据的空间并不一定是一个分子的体积 c选项错 在 用油膜法估测分子大小 的实验中 所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000ml溶液中有纯油酸0 6ml 用注射器测得1ml上述溶液为80滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内 让油膜在水面上尽可能散开 测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示 图中正方形方格的边长为1cm 油膜法估测分子的大小 1 实验中为什么要让油膜尽可能散开 2 实验测出油酸分子的直径是多少 结果保留两位有效数字 3 如果已知体积为v的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为s 这种油的密度为 摩尔质量为m 试写出阿伏加德罗常数的表达式 答案 1 1 10 9m 2 10m2 某种物质的摩尔质量为m kg mol 密度为 kg m3 若用na表示阿伏加德罗常数 则 1 每个分子的质量是 kg 2 1m3的这种物质中包含的分子数目是 3 1mol的这种物质的体积是 m3 4 平均每个分子所占据的空间是 m3 阿伏加德罗常数的应用与估算 点评 本题所用的是利用宏观量 摩尔质量 摩尔体积和阿伏加德罗常数 求微观量 分子质量 分子体积 的典型计算方法 在计算过程中注意利用密度建立摩尔质量和摩尔体积的联系 这种计算必须要熟练掌握 还要注意计算结果是否与分子质量的数量级 10 26kg 及直径的数量级 10 10m 相近 从下列数据组可以算出阿伏加德罗常数的是 a 水的密度和水的摩尔质量b 水的摩尔质量和水分子的体积c 水分子的体积和水分子的质量d 水分子的质量和水的摩尔质量答案 d 随着 嫦娥三号 的成功发射 中国探月工程顺利进行 假设未来在月球建一间实验室 长a 8m 宽b 7m 高c 4m 实验室里的空气处于标准状态 为了估算出实验室里空气分子的数目 有两位同学各提出一