第一节物体是由大量分子组成的

第一节物体是由大量分子组成的黄冈中学网校达州分校第1页，课件共36页，创作于2023年2月教材解读黄冈中学网校达州分校第2页，课件共36页，创作于2023年2月物理与生活 如图11—1所示，一艘油轮装载着密度为的原油在海上航行，由于某种事故使原油发生部分泄露，设共泄露9t． [思考讨论]这次事故造成的最大可能的污染面积为多少?黄冈中学网校达州分校第3页，课件共36页，创作于2023年2月知识详解黄冈中学网校达州分校第4页，课件共36页，创作于2023年2月知识点1分子的大小 分子动理论的基本内容是：物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子之间存在着相互作用力． 为了给物体是由大量分子组成的这一理论提供实验依据，应从测量分子的大小入手．黄冈中学网校达州分校第5页，课件共36页，创作于2023年2月1.微观量的测量必须借助适当的物理模型 在初中我们学习过了用分度值为毫米的刻度尺测量一页纸的厚度，采用的办法是先测出一叠纸的厚度，数出纸的页数，再求平均值，这个平均值就是一页纸的厚度．分子看不见、摸不着，怎样才能用这种“测出总量求平均”的方法去测呢?

用宏观的方法去测微观量，必须建立必要的物理模型．实际分子的结构是很复杂的，我们可以把单个分子看成是一个立方体，也可以看成是一个小球，这样就把分子当成了宏观的理想模型，使其具体化，形象化．通常情况下把分子当作一个小球来处理(气体分子所占的空间往往当作一个立方体)．黄冈中学网校达州分校第6页，课件共36页，创作于2023年2月2.用油膜法估测分子的直径

用油膜法测分子的直径实际上也是一种理想化的方法，也类似于测一页纸的厚度“测出总量求平均”的方法，只是这里的“总量”不是若干个分子排列起来的总长度． 测量的原理： 油酸分子和水分子之间有很强的亲和力(分子力)，当一滴油酸分子浮在水面上时，在这种亲和力的作用下，油酸分子在水面上能够形成一个单分子薄膜．如果事先测出这滴油酸体积V，并测出由它在水面上所形成的单分子油膜的面积S，那么，这个油膜的厚度l就是分子的直径d．

即黄冈中学网校达州分校第7页，课件共36页，创作于2023年2月

【注意】1．单分子油膜是理想他的模型，实际情况较复杂．

2．此方法类似“测总量求平均”，这里的平均值是“厚度”，把“厚度”当成分予“直径”又是一个理想化． 例如：滴一滴 油酸液滴在水面上，经一段时间后在水面上形成一个0.13m2的单分子油膜，以此估测油酸分子的大小． 分析设单分子油膜的厚度为l，面积为S，一滴油酸的体积为V，由lS=V，得黄冈中学网校达州分校第8页，课件共36页，创作于2023年2月

3.用扫描隧道显微镜测量分子的大小 现在可以用放大几亿倍的扫描隧道显微镜测量分子的直径．

4.分子直径的数量级 用各种不同的方法测出分子直径的数量级是一致的，除一些高分子有机物外，一般分子直径的数量级约为10-10m．

【注意】我们本章所说的“分子”是指组成物质的原子、离子或分子。黄冈中学网校达州分校第9页，课件共36页，创作于2023年2月知识点2阿伏加德罗常数

1.阿伏加德罗常数的含义

1mol任何物质中含有的分子(微粒)数都相同，这个数叫阿伏加德罗常数，用NA表示．

2.阿伏加德罗常数的应用 阿伏加德罗常数是微观量和宏观量联系的桥梁，可以利用阿伏加德罗常数：

(1)求分子的质量 为物质的摩尔质量．某物质的摩尔质量，如果用做单位，在数值上等于该物质的分子量，如水的摩尔质量黄冈中学网校达州分校第10页，课件共36页，创作于2023年2月 例如：求水分子的质量． 分析求水分子的质量m，要先知道水的摩尔质量． 解：水的摩尔质量 所以一个水分子的质量 (2)求分子的体积(或气体分子所占的空间) V1为物质的摩尔体积，摩尔体积可用摩尔质量除以密度ρ求得．则有黄冈中学网校达州分校第11页，课件共36页，创作于2023年2月 气体的摩尔体积：在标准状态下任何气体的体积都是22.4L，即气体的摩尔体积为 例如：求1个铜原子的体积，已知铜的原子量为63．6，密度为 分析要求铜原子的体积，必须先求出1mol铜的体积V1． 解：铜的分子量为63．6，那么铜的摩尔质量为 所以，铜的摩尔体积 则一个铜原子的体积黄冈中学网校达州分校第12页，课件共36页，创作于2023年2月 又如：求在标准状态下，1个空气分子所占的空间． 解：1mol任何气体在标准状态下的体积都是22．4L，所以一个空气分子在标准状态下所占的空间为

【注意】气体分子所占的空间、气体分子间的距离，并不是气体分子的大小．气体分子不是紧密排列的，它们之间有很大的距离，这个距离约为分子直径的10倍． 由求出的分子体积可求出分子间的距离d，球模型： ，立方体模型：黄冈中学网校达州分校第13页，课件共36页，创作于2023年2月

(3)求物体所含总分子数N=NA，n为物体的摩尔数．

n可从两个途径求得： 其一，知道这个物体的质量m和这种物质的摩尔质量M1，那么 ，则总分子数 例如：求1gNaCl里所含的总分子数． 分析要求1gNaCl里所含的总分子数，必须先求出1gNaCl的摩尔数n． 解：NaCl的分子量是58．5，可知其摩尔质量Ml=58．5g／mol．黄冈中学网校达州分校第14页，课件共36页，创作于2023年2月

1gNaCl的摩尔数 则1gNaCl所含的分子总数 个． 其二，知道这种物质的体积V和这种物质的摩尔体积V1，那么 ，则总分子数黄冈中学网校达州分校第15页，课件共36页，创作于2023年2月 又如：求在标准状态下，一间长4．5m，宽3．0m，高2．8m的房间里空气分子的总数． 分析要求分子总数，首先应求出房间里空气的摩尔数． 解：房间里空气的体积 标准状态下空气的摩尔体积 故房间里空气的摩尔数 得出房间里空气的总分子数 个．黄冈中学网校达州分校第16页，课件共36页，创作于2023年2月 【注意】根据体积来求物质的摩尔数，一般是气体用这种方法，对于固态或液态物质，大多通过密度ρ和体积V求出质量m=ρV，再根据第一种方法零出摩尔数黄冈中学网校达州分校第17页，课件共36页，创作于2023年2月典例剖析黄冈中学网校达州分校第18页，课件共36页，创作于2023年2月利用阿伏加德罗常数估算微观量 例1已知金刚石的密度为 ，在一块体积为 的金刚石内含有多少个碳原子?一个碳原子的直径大约是多少?(保留两位有效数字)

解析 金刚石的摩尔质量 这块金刚石的质量为 因此金刚石内含的碳原子数为： 个． 把碳原子看作是球体模型，则一个碳原子的体积为： ，又黄冈中学网校达州分校第19页，课件共36页，创作于2023年2月 则 答案： 点拨：实际分子的结构很复杂，并不是小球，且分子间存在空隙．但在估算分子大小时，对于固体和液体，可将分子视为球体，认为分子紧密排列，分子间没有空隙．黄冈中学网校达州分校第20页，课件共36页，创作于2023年2月 例2只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离?() A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量

B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度

C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积

D．该气体的密度、体积和摩尔质量 解析 设该气体的摩尔质量为M，密度为ρ，则气体的摩尔体积为V=M／ρ，阿伏加德罗常数为NA．每个气体分子占据的体积为v=V/NA．气体分子占据的空间可看作一个边长黄冈中学网校达州分校第21页，课件共36页，创作于2023年2月 为d的正方体，则分子间的平均距离为 由此可知，气体分子间的平均距离与阿伏加德罗常数NA、气体的摩尔质量M和密度ρ(或气体的体积和质量)有关． 答案：B

点拨：要掌握摩尔质量、摩尔体积和物体的质量、物体的体积及分子的质量、分子的体积的区别和联系，以及质量、体积、密度三者之间的关系．黄冈中学网校达州分校第22页，课件共36页，创作于2023年2月易错点和易忽略点导析黄冈中学网校达州分校第23页，课件共36页，创作于2023年2月易错点：对理想模型的应用 易错点导析：对理想模型的应用范围模糊，是本节解题过程中的常见错误．

【例3】若已知阿伏加德罗常数，物质的摩尔质量和摩尔体积，则可以算出()．

A．固态物质的分子质量和体积

B．液态物质的分子质量和体积

C．气态物质的分子质量和体积

D．气态物质的分子质量 错解：C错解分析：错选C是因为不清楚气体与固体和液体具有不同的微观模型．黄冈中学网校达州分校第24页，课件共36页，创作于2023年2月黄冈中学网校达州分校第25页，课件共36页，创作于2023年2月创新讲解黄冈中学网校达州分校第26页，课件共36页，创作于2023年2月一、学科综合思维专题点拨 学科综合思维导析：本部分知识常与物质密度公式及原子量等知识结合，进行物质微观量的估算．解决此类问题时要注意两个问题：一是分子模型；二是每个分子所占的体积．

【例l】如图11—1—3所示，食盐(NaCl)是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上等距离地交错排列着．已知食盐的摩尔质量是58．5g／mol，食盐的密度是2．2g／cm3，阿伏加德罗常数为6．02×1023mol－1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子的中心距离为多少?黄冈中学网校达州分校第27页，课件共36页，创作于2023年2月 解：食盐的摩尔体积为

由于一个食盐分子中包含一个钠离子和一个氯离子，因此1mol食盐中包含的离子数目应是2NA．故一个离子所占的体积为 小正方形的边长为：

两个距离最近的钠离子中心间的距离：黄冈中学网校达州分校第28页，课件共36页，创作于2023年2月 点拨：本题主要考查固体分子直径或固体分子间距离的估算．认清食盐晶体的立方结构，找准每摩尔食盐所含离子数及找出几何关系是解决此题的关键．黄冈中学网校达州分校第29页，课件共36页，创作于2023年2月二、实际应用思维专题点拨 实际应用思维导析：环境污染日益严重，尤其是水污染．局部海域的水污染主要是由大型油轮发生泄漏造成的，危害极大．本节知识可为研究人员估测污染海面的面积提供计算方法．

【例2】2006年8月11日，一艘载有200万升原油的油轮在吉马拉斯岛附近沉没，泄漏的原油污染了吉马拉斯岛200多公里长的海岸线，并严重影响岛上4万人的正常生活，危害极大．试估算在海中泄漏l吨原油造成的最大污染面积是多少?(设原油的密度为0.91×103kg/m3，结果保留一位有效数字)黄冈中学网校达州分校第30页，课件共36页，创作于2023年2月 解：1吨原油的体积为 ，因为估算最大面积，所以可视油膜是单分子排列的，其厚度的数量级为 点拨：明确估算最大污染面积时可视油膜为单分子排列，其厚度即为分子直径的数量级，这是解此题的关键．黄冈中学网校达州分校第31页，课件共36页，创作于2023年2月三、研究性学习思维专题点拨 类比性思维专题点拨 类比性思维导析；在物理问题中常用类比来处理问题，如万有引力场类比质点电荷形成的电场，水流类比电流，重力势能类比电势能，通过类比有利于理解较抽象的物理概念和规律．【例3】已知地球的表面积 ，空气分子的平均摩尔质量 个／mol，大气压强 则地球大气层的空气分子数为多少个?(保留两位有效数字，g取10N／kg)黄冈中学网校达州分校第32页，课件共36页，创作于2023年2月 解：大气层的质量为