高中物理第七章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的名师导航学案新人教选修.docx

第一节 物体是由大量分子组成的名师导航知识梳理1.分子的大小(1)一切物体是由_组成的，分子的质量和体积都非常小，分子的直径数量级大约是_，分子的质量数量级大约是_.(2)通常采用_估测分子直径的大小 .2._任何物质所含有的分子数都是_，数值大小约为_.3.在用油膜法估测分子的直径的时候，我们通常把分子看作_，称作分子的简化模型，实际上分子有着复杂的内部结构.疑难突破1.关于用油膜法测分子的直径的理解剖析：估测分子的大小通常采用油膜法，取1 mL的油酸，并精确地测出它的体积，用无水酒精按1200的体积比稀释油酸，使油酸在酒精中充分溶解，用滴管提取1 mL稀释后的油酸，并测算出滴管中滴出一滴的体积，在盛水盘中装入约1 cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒一层痱子粉，在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，到油膜面积不再扩大时，用一块玻璃盖在盘缘上描出油膜的轮廓图，把这块玻璃放在方格纸上，数出油膜面积所占的格数，然后计算出油膜的面积，于是，油膜的厚度(D=)便可测算出来. 油酸在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水中的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度，若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径，其线度的数量级为10-10m.测量误差分析：(1)误把油酸溶液液滴当成纯油酸液滴；(2)方格数不准或面积计算出现差错；(3)油滴体积过大同时水面面积过小，不能形成单分子油膜；(4)痱子粉没有均匀地浮在水面上；(5)计算分子直径时，注意滴加的不是纯油酸，而是酒精油酸溶液，应用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓度.测量步骤：(1)用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数.(2)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(3)用浅盘装入2 cm深的水，然后将痱子粉或石松粉均匀地撒在水面.(4)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上.(5)将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的格数求出油膜的面积S.(6)用公式d=，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.2.对于阿伏加德罗常数及有关量的正确理解剖析：1 mol任何物质所含有的微粒数都是NA=6.021023 mol-1. 阿伏加德罗常数NA是一个联系宏观与微观的桥梁.如作为宏观量的摩尔质量M、摩尔体积V、密度和作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0等就可通过阿伏加德罗常数联系起来.(1)一个分子的质量：m=(2)一个分子的体积：V=(3)一摩尔物质的体积：Vmol=(4)单位质量中所含分子数：n=(5)单位体积中所含分子数：n=(6)分子间的距离球形模型d=立方体模型d=问题探究问题:用实验检验液体分子之间是否有间隙？探究：实验器材：量筒两个、水、酒精.实验步骤：在量筒中各倒入2 mL酒精和水;把量筒中的水倒入酒精中;观察发现两者的总体积小于4 mL.探究结论：液体的分子之间存在间隙.典题精讲【例1】 阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度为，则下列说法中正确的是( )A.1 m3铜所含的原子数目是B.1个铜原子的质量是C.1个铜原子占有的体积是D.1 kg铜所含有的原子数目是NA思路解析：1 m3铜含有的原子数为，根据=，得=.选项A正确. 1个铜原子的质量为m=，故选项B也正确. 1个铜原子占有的体积为，因为=，所以=，选项C正确. 1 kg铜所含有的原子数目为NA，故D选项不正确.答案：ABC【例2】 已知氧气分子的质量是5.310-26 kg，标准状况下氧气的密度是=1.43 kg/m3，求在标准状况下，1 cm3的氧气中含有多少个氧气分子？每个氧气分子的平均占有体积是多大？思路解析：氧气的密度不能理解为氧分子的密度，这是因为氧分子间的距离较大，所有氧分子的体积总和比氧气的体积小.如果用氧气分子的质量5.310-26 kg去除以氧气的密度1.43 kg/m3，结果是3.710-26 m3，这正是氧气分子的平均占有体积，而不是氧气分子的体积.在标准状况下，1 cm3氧气的质量是m=V=1.43110-6 kg=1.4310-6 kg含有氧气分子个数为N=2.71019(个)每个氧气分子平均占有体积为 m3=3.710-26 m3.答案：2.71019个 3.710-26 m3【例3】 已知水的密度=1.0103 kgm-3，水的摩尔质量M=1.810-2 kgmol-1.求：(1)1 g水中含有多少水分子？(2)水分子的质量是多少？(3)估算水分子的直径(取二位有效数字).思路解析：(1)因为1 mol任何物质中含有的分子数都是NA，所以只要知道了1 g水的摩尔数n就可求得其水分子的总数N.N=nNA=6.021023=3.31022(个).(2)水分子的质量m分子= kg=3.010-26 kg.(3)水的摩尔体积V=M/，设水分子是一个挨一个紧密排列的，则一个水分子的体积V1=，将水分子视为球形，则V1=d3，所以应有d3=于是有d= m=3.910-10 m答案：(1)N=3.31022个 (2)m分子=3.010-26 kg (3)d=3.910-10 m知识导学 回忆初中学过的分子动理论内容：分子、原子、离子.因为这些微粒遵循相同的热运动规律，所以没有必要细分. 本节的重点是对“物体是由大量分子组成的”概念的理解，难点是分子直径的测量方法，可以用这样一个小实验来帮助你对油膜法测分子直径的理解. 给你一袋小白菜菜籽，一个10 mL量筒，一把塑料尺，如何测出菜籽直径.(提示：量取3 mL菜籽，在桌面上把菜籽平摊成矩形，计算菜籽直径的关系是：d=)疑难导析1.要解决这个问题我们可以这样去思考理解： 把一滴油滴在水面上，油在水面上充分散开形成单分子油膜，通常把分子看成是球形，这样油膜的厚度就等于油分子的直径，而油分子又是一个挨一个地排列的，实验时测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S，就可估算出油分子的直径d=. 把分子看作小球是一个近似模型，是简化处理问题的方法，实际上分子结构是很复杂的，分子并不是一个真正的球，分子间也存在空隙，所估算出的分子直径、分子大小，只是一个粗略的数量级.实验注意事项(1)油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，而使实验误差增大.(2)注射器针头高出水面的高度应为1 cm 之内，当针头靠近水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果.(3)实验之前要训练好滴法.(4)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓.扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴的冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩.(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这一侧边缘会残留少许油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁.(6)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥.这样做，比将粉撒在水面上实验效果好.(7)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可.2.要理解这个问题，必须从阿伏加德罗常数入手. 阿伏加德罗常数 NA=6.021023 mol-1 阿伏加德罗常数的含义：1 mol的任何物质含有的粒子数相同，这个数常称为阿伏加德罗常数，其值是NA=6.021023 mol-1，这个数常用NA表示，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁. 估算分子体积、分子质量和分子数的方法.利用阿伏加德罗常数NA这个联系微观世界与宏观世界的桥梁，设物质的摩尔质量为M(kg/mol)，摩尔体积为V(m3/mol)，物体的质量m0(kg)，体积为V0(m3)，该物质1个分子的体积为V1(m3)，一个分子的质量为m1(kg)，则有 分子体积V1= 分子质量m1= 分子数N=NA或N= NA.问题导思 要理解这个问题，我们可以用日常生活中常见的事物进行类比，以帮助我们对此现象进行理解，比如把一筐篮球和一筐乒乓球混合，由于乒乓球的体积较小，而篮球之间又有间隙，从而使两者的体积小于两个筐的体积之和.典题导考绿色通道：阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁，具有代表性的关系式有：设分子的质量为m，则M=NAm；设物质的摩尔体积为V，则每个分子占有的体积为V1= (此式仅对固体和液体近似适用，对气体不适用).另外，物质的密度=.利用这些关系式，对本题的各个选项可逐一判断其正确与否.【典题变式1】 某物质的摩尔质量为M，密度是，阿伏加德罗常数为NA，则每个分子的质量和单位体积所含分子数分别是( )A., B.,C., D. ,黑色陷阱：解此类题时，同学们往往不能正确理解密度的含义，容易把用分子的质量除以密度所得结果理解为分子的体积，这是本题的主要误区之一.绿色通道：解此类题的关键是要抓住质量与密度和体积的关系，再从原子的质量入手，利用原子个数等于气体总质量除以分子质量和原子体积等于气体体积除以原子个数这两个方面入手，即可求解本题.【典题变式2】 已知铜的密度为8.9103 kg/m3，相对原子质量为64，通过估算求铜中每个原子所占的体积.绿色通道：在已知一定质量的物质时，若要求其中所含的分子数，应先求其物质的量，然后应用阿伏加德罗定律(N=nNA)求出其分子数.【典题变式3】 已知水的密度=1.0103 kg/m3，水的摩尔质量Mmol=1.810-2 kg/mol，求1 cm3的分子数是多少？【典题变式4】 物质是由大量分子组成的，那么一滴水中含有的水分子数约为( )A.100万个 B.10亿个 C.1千亿个 D.1020个【典题变式5】 (2006全国统考江苏卷,1)从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量( )A.氧气的密度和阿伏加德罗常数 B.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D.氧气分子的体积和氧气分子的质量典题变式答案【典题变式1】 答案：D【典题变式2】 答案：1.010-27 m3【典题变式3】 思