物理新人教选修物体是由大量分子组成的学习教案

1、物理新人教物理新人教 选修物体选修物体(wt)是由大量分子是由大量分子组成的组成的第一页，共38页。第七章分子第七章分子(fnz)(fnz)动理论动理论第1页/共38页第二页，共38页。第2页/共38页第三页，共38页。第3页/共38页第四页，共38页。阅读课文,回答(hud)以下问题: 这里所说的分子这里所说的分子(fnz)与化学中所说的分与化学中所说的分子子(fnz)有何不同有何不同? 答答 化学中讲的分子是：具有化学中讲的分子是：具有(jyu)(jyu)物质的化学物质的化学性质的最小微粒性质的最小微粒物理中所说的分子指的是：做热运动时遵从相物理中所说的分子指的是：做热运动时遵从相同规律的

2、微粒，包括组成物质的原子、离子或同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。分子。 第4页/共38页第五页，共38页。一、分子一、分子(fnz)的大小的大小 组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学(gungxu)显微镜也看不到它们。 那怎么才能看到分子呢？ 我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布子的排布(pi b)图，图中的每个亮斑都是一个碳原图，图中的每个亮斑都是一个碳原子子. 用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）第5页/共38页第六页，共38页。（一）、扫描（一）、扫描(somi

3、o)隧道显微镜隧道显微镜第6页/共38页第七页，共38页。扫描隧道显微镜拍摄的石墨扫描隧道显微镜拍摄的石墨(shm)表面原子排布表面原子排布图图第7页/共38页第八页，共38页。分子分子(fnz)(fnz)的大小的大小 放大(fngd)上亿倍的蛋白质分子结构模型第8页/共38页第九页，共38页。怎样才能知道怎样才能知道(zh do)分子的大分子的大小呢？小呢？2.具体做法是：具体做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开(sn ki)形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子

4、油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径.1.有一种粗略有一种粗略(cl)测定分子大小的方法叫油测定分子大小的方法叫油膜法膜法.第9页/共38页第十页，共38页。那么如何才能那么如何才能(cinng)求出单分子油膜层的厚求出单分子油膜层的厚度度(即分子直径即分子直径)呢？呢？ 1.1.先测出油酸滴的体积先测出油酸滴的体积(tj)V(tj)V： 2.2.测出水面测出水面(shu min)(shu min)上漂浮的油膜上漂浮的油膜的表面积的表面积S S； 3.3.单分子油膜的厚度等于油滴体积单分子油膜的厚度等于油滴体积V V与油膜面积与油膜面积S S的比值：的比值：SVd 方法小结：方法小结：通过测量

5、较大量来研究较小量。通过测量较大量来研究较小量。第10页/共38页第十一页，共38页。在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理(chl)(chl)，请问：有哪些地方做了理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理(chl) (chl) ？ 把分子把分子(fnz)(fnz)看成球形看成球形. . 答：把滴在水面答：把滴在水面(shu min)(shu min)上的油酸层当作单上的油酸层当作单分子分子 油膜层油膜层. .(3)(3)油分子一个紧挨一个整齐排列油分子一个紧挨一个整齐排列; ;第11页/共38页第十二页，共38页。一些数据太大或很小

6、一些数据太大或很小,为了书写方便为了书写方便,习习惯上用科学记数法写成惯上用科学记数法写成10的乘方数的乘方数,如如 310-10m。我们。我们(w men)把把10的乘的乘方数叫做数量级方数叫做数量级, 110-10m和和 910-10m，数量级都是，数量级都是 10-10m。一般分子直径的数量级为一般分子直径的数量级为10-10m（除（除少数有机物大分子以外）少数有机物大分子以外）数量级数量级第12页/共38页第十三页，共38页。例例1 1、将、将1cm31cm3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精，制成200cm3200cm3的油酸酒精的油酸酒精溶液，已知溶液，已知1cm31cm3溶液有溶液有

7、5050滴，现取滴，现取1 1滴油酸酒精溶液滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成(xngchng)(xngchng)一单分子薄层，已测出这一薄层的面积一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为为0.2m20.2m2，由此可估测油酸分子直径是多少？，由此可估测油酸分子直径是多少？ 1滴油酸酒精的体积滴油酸酒精的体积(tj)为为1/50cm3其中含油酸体积其中含油酸体积(tj)为为10-10m3油酸膜的厚度为油酸膜的厚度为510-10m第13页/共38页第十四页，共38页。练习练习1 1、体积是、体积是10-4cm310-4cm3的油滴滴

8、的油滴滴(d d)(d d)于水中，若于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是 （ ）A A102cm2 B102cm2 B104cm2 104cm2 CC106cm2D106cm2D108cm2108cm2B第14页/共38页第十五页，共38页。dd固体固体(gt)、液体液体小球小球(xio qi)模型模型ddd气体气体(qt)立方体模型立方体模型dd第15页/共38页第十六页，共38页。分子分子(fnz)(fnz)分子分子(fnz)(fnz)模型：在计算固液体分子模型：在计算固液体分子(fnz)(fnz)大小时，大小时，作为一个近似的物理模

9、型，可把分子作为一个近似的物理模型，可把分子(fnz)(fnz)看成是看成是一小球一小球. .则：则： 3432Vd对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均方体的边长可以看作相当于分子间的平均(pngjn)(pngjn)距离距离. .即即 3Vd （以上（以上(yshng)(yshng)两式中两式中d d表示分子的直径，表示分子的直径，V V表示表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积. .） 第16页/共38页第十七页，共38页。二、阿伏加德罗常数二、阿伏加德罗常数

10、(chngsh) 1.回忆化学回忆化学(huxu)中学过的阿伏加德罗常数中学过的阿伏加德罗常数. 1 mol的任何物质都含有相同的粒子的任何物质都含有相同的粒子(lz)数，这个数就数，这个数就叫阿伏加德罗常数叫阿伏加德罗常数 。例例2 2：已知水的摩尔体积是：已知水的摩尔体积是1.81.81010-5 -5 mm3 3/mol/mol，每个水分，每个水分子的直径是子的直径是4 41010-10-10m m ，设想水分子是一个挨一个排列的，设想水分子是一个挨一个排列的，求求1 mol1 mol水中所含的水分子数水中所含的水分子数. . 2. 根据分子的大小，可以计算出阿伏加德罗常数根据分子的大小

11、，可以计算出阿伏加德罗常数 第17页/共38页第十八页，共38页。一个分子一个分子(fnz)的体积：的体积：3293100.3)2(34mdV1 mol1 mol水中所含的水分子数：水中所含的水分子数：. . 32935m100 . 3mol/m108 . 1=6.01023 mol-1N=1231002. 6molNA第18页/共38页第十九页，共38页。练习练习2.2.由油滴实验测得油酸分子由油滴实验测得油酸分子(fnz)(fnz)的直的直径为径为1.121.1210-9 m10-9 m，已知油酸的密度为，已知油酸的密度为6.376.37102 kg/m3102 kg/m3，已知油酸的摩尔

12、质量为，已知油酸的摩尔质量为282 g/mol282 g/mol，试求阿伏加德罗常数，试求阿伏加德罗常数. .第19页/共38页第二十页，共38页。 解：设想油酸分子一个挨一个排列(pili)，1 mol 油酸分子的质量为M，密度为，油酸分子的直径为d，把每个油酸分子当作小球.则其体积为: 36dV分子1 mol1 mol油酸的体积油酸的体积(tj) :(tj) :MV 1 mol1 mol油酸所含的微粒油酸所含的微粒(wil)(wil)数，即阿伏加德罗常数为数，即阿伏加德罗常数为NA .NA . 361dNMA3921)1012. 1 (614. 311037. 61082. 2ANNA=6

13、1023 mol-1 第20页/共38页第二十一页，共38页。应用(yngyng)：(1)已知物质的摩尔质量M，物体的密度p，阿伏加德罗常数NA，物质的质量 m 则 ：分子(fnz)的质量m分子(fnz)=M/NA 分子(fnz)的体积v分子(fnz)=V摩尔/ NA= ( M /p ) / NA 所含有的分子(fnz)数N=摩尔数NA =(m /M) NA标准状态下，1 mol气体的体积为22.4升。 v升气体含有的分子(fnz)数N=（ v/V摩尔）NA注意：上式对气体不适用，求得的分子(fnz)体积应是气体分子(fnz)占有的空间第21页/共38页第二十二页，共38页。（2 2）应用）应

14、用(yngyng)(yngyng)阿伏加德阿伏加德罗常数罗常数A A、计算物质、计算物质(wzh)(wzh)所含的粒所含的粒子数子数 例例3.3.求求:1cm3:1cm3水中含有水中含有(hn yu)(hn yu)的分子数的分子数(1mol(1mol水的质量水的质量是是0.018kg)0.018kg)(1034. 31002. 6108 . 1100 . 1NVVN222356A个摩微观微观 宏观宏观NA桥梁桥梁第22页/共38页第二十三页，共38页。B、计算分子(fnz)的质量kgNMmkgNMmAA2723326233103 . 31061021031061018摩氢摩水分子(fnz)质量

15、的数量级: 10-26-10-27kg例4.已知:水和氢气的摩尔(m r)质量分别是1.810-2kg/mol和210-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知NA=6.01023mol-1)第23页/共38页第二十四页，共38页。C、计算分子(fnz)的体积AmolAmol0NMNVNvv不适用于求气体分子不适用于求气体分子(fnz)的体积的体积但能计算气体分子但能计算气体分子(fnz)所占的空间体所占的空间体积积第24页/共38页第二十五页，共38页。329235103106108 . 1mNVvA摩水例5.已知：水的摩尔(m r)质量是1.810-2kg/mol，水的密度是1103k

16、g/m3，求水分子的体积（已知NA=6.01023mol-1）第25页/共38页第二十六页，共38页。例6.若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8103kg/m3，求：1）质量(zhling)是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）2）计算出铁原子的直径是多少米？个个0第26页/共38页第二十七页，共38页。例题例题(lt)(lt)：kg/mol10293AM已知空气的摩尔质量是已知空气的摩尔质量是，则空气中气体分子的平均，则空气中气体分子的平均(pngjn)(pngjn)质量多大？质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入成年人做一次深呼吸，约吸入450cm3450cm3的空气，的空气，则做

17、一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）第27页/共38页第二十八页，共38页。解析解析(ji (ji x) :x) :空气分子的平均空气分子的平均(pngjn)(pngjn)质量质量为：为： kg1082. 41002. 6102926233AANMm2 2成年人做一次深呼吸所吸入的空气成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量质量(kn q zh lin)(kn q zh lin)为：为： kg105.8kg1029104 .22104504336m所吸入的分子数为：所吸入的

18、分子数为： )(102 . 1kg1083. 4kg108 . 522264个mmN第28页/共38页第二十九页，共38页。随堂练习随堂练习(linx) 1 1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数加德罗常数 。 （ ） A A物质分子的质量和体积物质分子的质量和体积 B B物体的质量和它的摩尔物体的质量和它的摩尔(m r)(m r)质量质量 C C物体的质量、密度和它的分子体积物体的质量、密度和它的分子体积 D D物体的摩尔物体的摩尔(m r)(m r)体积、密度及其体积、密度及其分子质量分子质量 DD2 2、1 1克水中含有克水中含有(hn yu)(hn

19、 yu)的水分子个数的水分子个数为（为（ ） A 6.02 A 6.021023 B 3.011023 B 3.011023 1023 C 6.02 C 6.021022 D 3.341022 D 3.3410221022第29页/共38页第三十页，共38页。3.(20043.(2004年浙江高考年浙江高考) )若以若以表示水的摩尔表示水的摩尔(m r)(m r)质质量，量，表示在标准状态下水蒸气的摩尔表示在标准状态下水蒸气的摩尔(m r)(m r)体积，体积，为表示在标准状态下水蒸气的密度，为表示在标准状态下水蒸气的密度，NANA为阿伏加为阿伏加德罗常数，德罗常数，m m、分别表示每个水分子

20、的质量和体积，分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式下面是四个关系式 NA =/m NA =/m =/NA =/NA m = /NA m = /NA = /NA = /NA 其中其中A A和都是正确的；和都是正确的；B B和都是正确的；和都是正确的；C C和都是正确的；和都是正确的；D D和都是正确的。和都是正确的。答案答案(d (d n)n)：B B第30页/共38页第三十一页，共38页。4.4.已知阿伏加德罗常数为已知阿伏加德罗常数为NANA，铜的摩尔，铜的摩尔(m r)(m r)质量为质量为M M，密度为密度为（均为国际单位），则（均为国际单位），则（ ） A A1m31m3铜

21、原子含原子数目为铜原子含原子数目为NA/MNA/M B B1 1个铜原子质量是个铜原子质量是M /NAM /NA C C1 1个铜原子的体积是个铜原子的体积是M/NAM/NA D D1kg1kg铜所含原子的数目是铜所含原子的数目是NANAABC 第31页/共38页第三十二页，共38页。5.5.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子的平均距离的平均距离（ ） A A阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量(zhling)(zhling)和和质量质量(zhling)(zhling) B B阿伏加德罗常数、该气体的摩尔

22、质量阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量(zhling)(zhling)和和密度密度 C C阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量(zhling)(zhling)和和体积体积 D D该气体的密度、体积和摩尔质量该气体的密度、体积和摩尔质量(zhling)(zhling)B第32页/共38页第三十三页，共38页。6.6.下列数据能求出阿伏加德罗常数的下列数据能求出阿伏加德罗常数的是（）是（）A.A.水的密度水的密度(md)(md)和水的摩尔质量和水的摩尔质量B.B.水的摩尔质量和水分子的体积水的摩尔质量和水分子的体积C.C.水分子的体积和水分子的质量水分子的体积和水分子的质量D.D.水分子的质量和水的摩尔质量水分子的质量和水的摩尔质量D第33页/共38页第三十四页，共38页。7.7.水的分子量水的分子量1818，水的密度，水的密度(md)(md)为为103kg/m3,103kg/m3,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为NA=6.02NA=6.0210231023个个/ mol/ mol，则：，则：（1 1）水