高考物理 7.1 物体是由大量分子组成的课件 新人教版选修33.ppt

1物体是由大量分子组成的 1 知道物体是由大量分子组成的 2 理解油膜法估测分子直径的原理 并能进行测量和计算 3 知道分子的球形模型及分子直径的数量级 4 知道阿伏加德罗常数的物理意义 数值和单位 会用这个常数进行有关的计算和估算 重点 1 用油膜法估测分子的大小 2 阿伏加德罗常数及应用 难点 1 用油膜法估测分子的大小 2 分子质量和分子直径的计算 基础知识是形成学科能力的源头 本栏目根据课标要求 精准梳理 清晰呈现主要知识及内在关系 关键处合理挖空 易错处及时提醒 多策并举 夯实基础 请以此为载体 安排学生课前预习 以便打造高效课堂 一 分子的大小1 油膜法估测分子的大小 1 方法 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 的油酸分子组成的 并把油酸分子简化成 如图所示 油膜的 认为是油酸分子的直径 单层 球形 厚度 2 计算 如果油滴的体积为v 单分子油膜的面积为s 则分子的直径d 忽略分子间的空隙 2 分子的大小除了一些有机物质的大分子外 多数分子大小的数量级为 m 10 10 想一想 油酸分子的形状真的是球形的吗 排列时会一个紧挨一个吗 提示 实际分子的结构很复杂 分子间有间隙 认为分子是球形且一个紧挨一个排列 是一种理想模型 是对问题的简化处理 简化处理在物理学的研究和学习方面是很有用的 二 阿伏加德罗常数1 定义 1mol的任何物质都含有 的粒子数 这个数量用阿伏加德罗常数表示 2 数值 阿伏加德罗常数通常取na mol 1 在粗略计算中可取na mol 1 3 意义 阿伏加德罗常数是一个重要的常数 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 相同 6 02 1023 6 0 1023 摩尔质量 分子大小 判一判 1 分子间距离等于分子的直径 2 密度等于分子质量除以分子体积 3 油酸分子直径的数量级是10 10m 提示 1 固体和液体分子是紧密排列的 分子间距可看成分子直径 而气体分子间的距离远大于分子直径 1 错 2 密度是质量 摩尔质量 跟体积 摩尔体积 的比值 分子质量除以分子体积没有实际意义 2 错 3 除有机物质的大分子外 多数分子直径的数量级为10 10m 3 对 核心要点是提升学科素养的关键 本栏目突破核心要点 讲练结合 提醒认知误区 点拨规律技巧 循序渐进 培养主动思考意识 提升自主探究能力 请根据授课情况有选择地讲解 帮助学生理解突破重难点 用油膜法估测分子的大小 探究导引 在做 用油膜法估测分子的大小 的实验时 把一滴油酸酒精溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里 待水面稳定后 形成的油膜如图所示 请思考以下问题 1 怎样估测油膜的面积 2 油膜的厚度等于油酸分子的直径吗 要点整合 1 实验目的用油膜法估测分子的大小 2 实验原理把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜 如图所示 不考虑分子间的间隙 把油酸分子看成球形模型 计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积v并测出油膜面积s 求出油膜的厚度d 即就是油酸分子的直径 3 实验器材油酸 酒精 注射器或滴管 量筒 浅盘 玻璃板 坐标纸 彩笔 痱子粉或细石膏粉 4 实验步骤 1 在浅盘中倒入约2cm深的水 将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上 2 取1毫升 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200ml的油酸酒精溶液 3 用注射器往量筒中滴入1ml配制好的油酸酒精溶液 浓度已知 记下滴入的滴数n 算出一滴油酸酒精溶液的体积v 4 将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上 5 待油酸薄膜形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔画出油酸薄膜的形状 6 将玻璃板放在坐标纸上 算出油酸薄膜的面积s或者玻璃板上有边长为1cm的方格的个数 通过数方格个数 算出油酸薄膜的面积s 计算方格数时 不足半个的舍去 多于半个的算一个 7 根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度 算出一滴溶液中纯油酸的体积v 8 计算油酸薄膜的厚度即为油酸分子直径的大小 5 注意事项 1 油酸酒精溶液配制后不要长时间放置 以免改变浓度 造成较大的实验误差 2 实验前应注意 浅盘是否干净 否则难以形成油膜 3 浅盘中的水应保持平衡 痱子粉应均匀撒在水面上 4 向水面滴油酸酒精溶液时 应靠近水面 不能离水面太高 否则油膜难以形成 5 待测油酸液面扩散后又收缩 要在稳定后再画轮廓 6 数据处理在实验中由计算分子直径 v是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 各物理量的计算方法如下 1 一滴油酸酒精溶液的体积 n为滴数 vn为n滴油酸酒精溶液的体积 2 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积v v 为油酸的浓度 3 油酸薄膜的面积s na2 n为小正方形的有效个数 a为小正方形的边长 特别提醒 1 使用的坐标纸的方格要小一些 液面稳定后再测面积 2 在计算油滴体积时 要弄清油酸和酒精的比例 单位体积油酸酒精溶液所含的滴数 典例1 2011 大纲版全国卷 在 油膜法估测油酸分子的大小 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一滴在水面上 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 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 上述步骤中 正确的顺序是 填写步骤前面的数字 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 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 关键点 1 先明确油膜法测分子直径的原理 2 根据原理确定实验步骤 3 根据纯油酸的体积和油膜面积计算分子直径 规范解答 1 实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液 确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积 所以步骤 放在首位 实验操作时要在浅盘放水 痱子粉 为油膜形成创造条件 然后是滴入油酸 测量油膜面积 计算油膜厚度 即油酸分子直径 所以接下来的步骤是 2 油酸溶液的体积百分比浓度是一滴溶液的体积是所以分子直径答案 1 2 5 10 10 总结提升 油膜法估测分子大小的解题思路 1 首先要按比例关系计算出纯油酸的体积v 2 其次采用 互补法 计算出油膜的面积s 3 最后利用公式求出的数值就是分子直径的大小 变式训练 用油膜法测量油酸分子的大小 实验的简要步骤如下 a 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 再根据方格的边长求出油膜的面积s b 将一滴酒精油酸溶液滴在水面上 待油酸薄膜的形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上 c 用浅盘装入约2cm深的水 d 用公式求出薄膜的厚度 即油酸分子的直径 e 根据酒精油酸溶液的浓度 算出一滴溶液中纯油酸的体积v 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整之处 请指出 1 2 上述实验步骤的合理顺序是 解析 在将溶液滴入水面之前 应在水面上均匀撒上一层痱子粉或细石膏粉 这样可以清楚地看出油膜的轮廓 在实验过程中 还必须量出一滴油酸溶液的体积 答案 1 c步骤中 缺少在水面上撒痱子粉 2 遗漏的步骤 f 用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒增加一定体积时的滴数cfbaed或fcbaed 阿伏加德罗常数及应用 探究导引 一滴露水的体积大约是6 0 10 7cm3 如果一只极小的虫子来喝水 请思考以下两个问题 1 你能知道这滴露水含有多少个水分子吗 2 要知道这滴露水所含水分子数 需要哪些物理量 3 若要计算虫子喝完这一滴水的时间 需要知道哪些物理量 要点整合 阿伏加德罗常数把摩尔质量 摩尔体积这些宏观物理量与分子质量 分子大小等微观物理量联系起来 如摩尔质量mmol 摩尔体积vmol 物质的质量m 物质的体积v 物质的密度 分子质量m0 分子的体积v0 1 分子的质量 2 分子的体积 适用于固体和液体 3 单位体积所含有的分子数 4 气体分子间的平均距离 v0为气体分子所占据空间的体积 5 固体 液体分子直径 特别提醒 1 固体 液体分子可视为球形 分子间紧密排列可忽略间隙 2 摩尔体积除以阿伏加德罗常数得到一个分子占据周围空间的体积 而不是分子体积 其正方体的边长即为气体分子间的距离 典例2 2012 济宁高二检测 已知铜的摩尔质量m 6 4 10 2kg mol 铜的密度 8 9 103kg m3 阿伏加德罗常数na 6 0 1023mol 1 试估算 计算结果保留两位有效数字 1 一个铜原子的质量 2 若每个铜原子可提供两个自由电子 则3 0 10 5m3的铜导体中有多少个自由电子 思路点拨 解答本题时应掌握以下两点 关键点 1 阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的纽带 2 由质量和摩尔质量确定物质的量 规范解答 1 一个铜原子的质量 2 铜导体的物质的量铜导体中含有的自由电子数n 2nna 5 0 1024 个 答案 1 1 1 10 25kg 2 5 0 1024个 变式训练 2012 徐州高二检测 很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全 轿车在发生一定强度的碰撞时 利用叠氮化钠 nan3 爆炸产生的气体 假设都是n2 充入气囊 若氮气充入后安全气囊的容积v 56l 囊中氮气的密度 2 5kg m3 氮气的摩尔质量m 0 028kg mol 阿伏加德罗常数na 6 1023mol 1 试估算 1 囊中氮气分子的总个数n 2 囊中氮气分子间的平均距离 结果保留一位有效数字 解析 1 设n2的物质的量为n 则氮气的分子总数代入数据得n 3 1024个 2 每个分子所占的空间为设分子间平均距离为a 则有v0 a3 即代入数据得a 3 10 9m答案 1 3 1024个 2 3 10 9m 变式备选 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 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 呼吸一次吸入空气的体积为v 在海底呼吸一次吸入的分子数在岸上呼吸一次吸入的分子数n岸 则有代入数据得 n 3 1022个 答案 3 1022个 温馨提示 微观量的计算是本节的重点 也是高考的常考内容 常结合阿伏加德罗常数考查估算能力 典例 假如全世界70亿人同时数1g水的分子个数 每人每小时可以数5000个 不间断地数 则完成任务所需时间最接近 阿伏加德罗常数na取6 1023mol 1 a 10年b 1千年c 10万年d 1千万年 思路点拨 解答本题应该把握以下三点 关键点 1 利用阿伏加德罗常数计算出1g水的分子个数 2 求出数完分子数所用的时间 用小时表示 3 把时间单位由小时转化为年 规范解答 选c 1g水所包含的分子个数 个 70亿人每小时可以数的分子数 n 70 108 5000 3 5 1013 个 不间断数完所用的时间小时 9 4 108小时 1 105年故所需时间最接近10万年 掌握解题技能是提升成绩的有效途径 本栏目探寻知识内涵 积累解题技巧 剖析疑难知识 分析常见模型 提升应考能力 获取高分 关键在此 请引导学生认真揣摩体会 分子的两种模型固体 液体分子间的距离较小 可以认为分子是一个个紧挨着的 设分子的体积为v 则球体模型分子直径气体分子间距离比较大 处理方法是建立立方体模型 从而可计算气体分子间的平均距离而不是气体分子的直径 案例展示 如果用m表示某物质的摩尔质量 m表示分子质