2015-2016高中物理-第七章-第一节-物体是由大量分子组成的学案-新人教版选修3-3

1、物理选修3-3人教版物体是由大量分子组成的嗣斥前專篠1 知道物体是由大量分子组成的.2 知道油膜法测分子大小的原理，并能进行测量和计算通过油膜法实验使学生知道 科学研究中的一种方法：利用宏观量求微观量.3. 知道分子的球形模型， 知道分子直径的数量级. 初步认识到微观世界是可以认知的, 人类探究微观世界经历了漫长的过程，而且意识到这种探索还将持续下去.4 知道阿伏加德罗常数的物理意义、数值和单位.L分子直径有机物质的大分子除外的数量级 为：匹匸说明分子的体积极其微小.2, 一般分子的质址的数抗级为：1严 10一跡 kg.3. 分子间有间隙.4阿伏加德罗常数J mol的任何物质都含有相 同的粒子

2、数，其测量值3、= 6. 02X10空 咖1-阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微现物 理量的桥梁.3知识科知识点一分子的大小1 分子.分子是保持物质化学性质的最小微粒.实际上，构成物质的单元是多种多样的， 或是原子如金属或是离子如盐类或是分子如有机物在热学中，由于这些微粒做热运动时遵 从相同的规律，所以统称为分子.2 分子大小.1分子的大小可以从以下几个方面来认识. 从分子几何尺寸的大小来感受一般地，分子直桧数械级为10-'°分子体积的数斌级为 W59启. 从一个分子的质量的多少来体会“大虽的含 意二般分子质量的数量级为16一毙kg. 从阿伏加德罗常数Na = 6. 02 X

3、 102J nmrL来感更2分子模型.物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型.固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如下列图，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d =、/6V球体模型或d= 3V立方体模型气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间.如下列图，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d= 3;V.气体分子模型3 油膜法测分子大小.1原理：把一滴油酸事先测出其体积 V滴在水面上，在水面上形成油膜认为是单层分子油膜，且把分子看成球形，油膜的厚度认为是油酸分子的直径d.

4、测出油膜面积S,那么分子直径d = S(类比：取一定量的小米，测出其体积V将米平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出米粒占据桌面的面积S,得d= V .(2) 方法：取1 mL的油酸，并精确地测出它的体积，用无水酒精按 1 : 200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浅盘中装入约为2cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒上一层痱子粉，在浅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，在一块玻璃盖上描出油膜的轮廓图，如以下列图左所示，把这块玻璃放在方格纸上，数出油膜所占的格数，然

5、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 即等于油酸分子的长度.假设把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径如下列图右所示其线度的数竝级为io-】。m浮在水面上的郴子粉油栽分子水面上形成一块油膜水面上分子油膜的示意图注：分子并不是球形的，但这里把它们当做球形处理，是一种估算的方法，估算在物理学的学习和研究方面都是很有用的.尽管用不同方法测量分子直径结果有差异，但除了一些高分子有机物外，一般测得的数量级一致，分

6、子直径的数量级为101° m.4. 实验步骤.(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中，记下量筒增 加一定体积(例如1 mL)时的滴数.(2) 实验时先往边长为 3040 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上，再用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如右栏上图所示的形状，待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的玻璃板(或有机玻璃板) 放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.(3) 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积 S求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算

7、轮廓正方形的个数，缺乏半个的舍去，多于半个的算一个.(4) 根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度 d= V，即油酸分子的大小.5. 须知.(1) 油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差.(2) 实验之前应练习好滴法.(3) 待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是 水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；二是酒精挥发后液面收缩.(4) 当重做实验时，从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持浅盘的清洁.(5) 在浅盘的中央加

8、痱子粉，使其自动扩散至均匀，比在水面上撒粉的效果好.(6) 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.?尝试应用1在“用油膜法估测油酸分子的大小实验中，有以下实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约 2 cm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

9、彩笔描绘在玻璃板上.完成以下填空：(1) 上述步骤中，正确的顺序是 (填写步骤前面的数字).(2) 将1 cm3的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；测得 1 cm3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0.13 m3.由此估算出油酸分子的直径为 m .(结果保存1位有效数字)解析：(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

10、比浓度是1300，一滴溶液的体积是1 28 350cm = 2X 10 m12 X 10 8 X30010所以分子直径 d=m= 5X 10 m.0.13答案：(1)(2)5 X 1010知识点二阿伏加德罗常数匕阿伏加德罗常数,VA=6.02X10n mol"1.阿伏加徳罗常数的含义J摩尔的任何物质含冇 的微粒数相同这个数叫阿伏加德罗常数.其值是 6.O2X1O23 mo*1,这个数常用 心 表示是微观世界 的亠个重冬常数泉联系微观物理磧和宏规物理H：的 桥梁.Z估算分子体积、分子质虽和分子数的方法.阿伏加徳罗常数是一个联系宏观与徽观的桥 梁如作为宏观量的摩尔质量摩尔体积九补密度卩

11、和作为微观量的分子宜径讥分子质量协、每个分子的 体积*等都是通过阿伏加德罗常数联系起来的.1一个分子的质MA空一个分子的体积= VO = 一摩尔物质的体积e通二夕4单位质量中所含分子数沖=善5单位体积中所舎分子数订.Na6气休分子间的距离皿二7分子间的距离球休模型"=注；求毎个分子的体积叶-公式*=飞厂只适用 于固体和液体.因为组成固体、液体的分子间隙比拟 小亍可近似认为分子紧密排列纺即忽略分子间隙丫但此 公式不能用于求气体分子的恢积因为气依分子间距 离较大用此公式求出的是每个气体分子平均占有的 体枳3不再指气体分子直径大小，而是相邻两气体 分孑的问竝.?尝试应用2.某种物质的摩尔质

12、量为M(kg/mol)-密度为p(kg/m5) * 假设用.VA表示阿伏加德罗常数"那么：(1) 每个分子的质量是 kg；(2) 1 nrc的这种物质中包含的分子数目是;C3)l nwl的这种物质的体积罡m3：(4)平均每个分子所占有的空间是ml析Ml)每个分子的质董等于摩尔质壺与阿伏加德罗常就的比值即21 m'1的旳质中含有的分子的物质的量为tj =n?的扬质中含有的分子敦为C3l mol物质的体积即摩尔体积Vm = ,P4平均每个分子所占有的空间是摩尔條积与阿伏亍"F加德罗常数的比值即 叫=*=欝N 掩 pN A答案：器害巴爭NaMppNA总知能厲條基地也匹1.

13、 多项选择用油膜法测分子直径的实验中，做了科学的近似的有ABA. 把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜B. 把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子C. 将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙D. 将油酸分子视为立方体模型解析：用油膜法估测分子的大小，要由公式d= V求解，必须有：1将分子视为球体模型，且不考虑分子间隙；2水面上的油膜为油酸单分子层.2. 以下说法中正确的选项是 AA. 物体是由大量分子组成的B. 无论是无机物质的分子，还是有机物质的分子，其分子大小的数量级都是1010mC. 本节中所说的“分子，只包含化学中的分子，不包括原子和离子D. 分子的质量是很小的，其数量级为10

14、T°kg解析：物体是由大量分子组成的，故A项正确.一些有机物质的大分子其分子大小的数量级超过1010m故B项错误.本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分子，故C项错误分子质量的数量级一般为1010 kg，故D项错误.3.在标准状况下，1 mol氢气的体积为A.一 910 mB10.10 mC.一 1110 mD.108m22.4 L，氢气分子直径的数量级为B解析：分子直径的数量级为1010 m,故B项正确.4阿伏加德罗常数所表示的是DA. 1 g物质所含的分子数B. 1 kg物质所含的分子数C. 单位体积的物质所含的分子数D. 1 mol任何物质所含的分子数解析：1 mol任何物质

15、所含的分子数均为6.02 x 1023个，这一数值称为阿伏加德罗常数,因此，A、B C错误，D正确.5.多项选择铜的摩尔质量为 M密度为p，假设用M表示阿伏加德罗常数，那么以下说确的是BD九1个铜原子的质量是彳111个铜原子占有的体积是等Cl n?铜所仟原子的数目是角y11灶铜所育原子的数目是寸解析J个铜原子的质量应是皿=阪人錯门个铜原子的体积Vft * 扌正餉J m铜舍铜的原子个数2=心=存执=令1错.1 kg铜含铜原子數叫=寺7严善小正确6.假设U M表示水的摩尔质眩.匸点表示在标准状态E水蒸气的摩尔体积叩为在标准状态F水蒸气的密 度為为阿伏加徳罗常数仁卩分别表示每个水 分子的质最和体积F

16、面是四个关系式 fflArx = 尸耗"尸磐®V= 朋guNaNA.和都是正确的&和都是止确的C和都是正确的11和都是正确的解析：对于气体宏观量站罰屮之间的关系式仍 适用有M=pVn根据宏观量与微观量之间的关 系式可得川=真所以犬正确、1 =巴=匕理N A山m所以式正确而对于气体分子来说'由于其两邻V E近分干间距离太大斗求出的是相押两分子 间的平均距帚希不是单个气体分子的体枳其体 积远小于该值八所以0式不正桶.而式是将式代入式得出的也是不正确的.故B选项正确.7.(多项选择)某气体的摩尔体积为22. 4 L/moU摩 尔质量为18 g/mol.阿伏力II徳

17、罗常数为6. 02 X 10£3 mZT,由以上数据可以估算出这种气体(AC) 九每个分子的质量&每个分子的体积C每个分子占据的空间 D分子的直径解析：实际上气体分子之间的距离远比分子本身的 线度大得冬异卩气休分子之间有很大空隙故不能 根据W二冷计算分予体积*这样算得的应是该气 体每个分子所占据的空问故C正确；可认为毎个 分子平均占据了一个小立方体空间"产即为相邻 分子之间的平均距瘠.D错误；每个分子的质量显 M然可由亦=寻估算.A正确.8. 1 mol铜的质量为53. 5铜的密度为8. 9X 10a kg/m试估算一个铜原子的质量和体积已 知 Na = 6X1O3

18、? nwrJ解析半铜的摩尔质±：M = 63. 5 g/nml = 6. 35 X 10-2 kg/mol»1 mol 铜有 NA = 6 X 1023 个原子，一个原子的质量为注5 = (-= 1. 06 X IO- r k口铜的 “ Aiftuu 丄 _ M_6. 35X IO-2 s摩尔体机为:VOb g gxjq3 mVmol7, 13X10- nf /mol，所以一个铜嵐子的体积：百二于 =7. 13X 1066X 10MTn3 = L19X10_Z9 m答案:L06X IO-35 kg E 19X10£ft n?址在眾用油膜法估测分子大小和实验中所用的油酸酒 精溶液的浓度为1 OOO mb溶液中冇纯油酸0.6 mb.用注射器测得1 mL±述溶液为8Q滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内辻汕膜在水面上尽 可能散开勒测得油酸薄膜的轮邯形状和尺寸如图所 示*图中每一小方格的边获为1 w试求，/、-厂/JIJJ:V：:/Jr一 、*JL-(1) 油酸薄膜的面积是emS(2) 实验测出油酸分子的