2017屆高中物理第一章分子動理論第一講物體是由大量分子組成的教案粵教版選修.docx

第一講物體是由大量分子組成的目標(biāo)定位1.知道物體是由大量分子組成的.2.知道分子的簡化模型，即球形模型或立方體模型，知道分子直徑的數(shù)量級.3.知道阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁，記住它的物理意義、數(shù)值和單位，會用這個(gè)常數(shù)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算和估算. 一、分子的大小1.分子：物體是由大量分子組成的，分子是構(gòu)成物質(zhì)并保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒.2.除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子尺寸的數(shù)量級為1010m.二、阿伏加德羅常數(shù)1.定義：1mol物質(zhì)所含有的粒子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)，用符號NA表示.2.數(shù)值：阿伏加德羅常數(shù)通常取NA6.021023mol1，粗略計(jì)算中可取NA6.01023mol1.3.意義：阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)重要的常數(shù)，它是聯(lián)系微觀量和宏觀量的橋梁，阿伏加德羅常數(shù)把物體的體積V、摩爾體積Vm、物質(zhì)的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物質(zhì)的密度等宏觀物理量和分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0等微觀物理量都聯(lián)系起來了.一、分子的兩種模型1.球體模型對固體和液體，分子間距比較小，可以認(rèn)為分子是一個(gè)一個(gè)緊挨著的球.設(shè)分子的體積為V，由V3，可得分子直徑d.2.立方體模型圖1由于氣體分子間距比較大，是分子直徑的10倍以上，此時(shí)常把分子占據(jù)的空間視為立方體，認(rèn)為分子處于立方體的中心(如圖1所示)，從而計(jì)算出氣體分子間的平均距離為a.例1現(xiàn)在已經(jīng)有能放大數(shù)億倍的非光學(xué)顯微鏡(如電子顯微鏡、場離子顯微鏡等)，使得人們觀察某些物質(zhì)內(nèi)的分子排列成為可能.如圖2所示是放大倍數(shù)為3107倍的電子顯微鏡拍攝的二硫化鐵晶體的照片.據(jù)圖可以粗略地測出二硫化鐵分子體積的數(shù)量級為m3，(照片下方是用最小刻度為毫米的刻度尺測量的照片情況)圖2答案1029解析由題圖可知，將每個(gè)二硫化鐵分子看做一個(gè)立方體，四個(gè)小立方體并排邊長之和為4d4cm，所以平均每個(gè)小立方體的邊長d1cm.又因?yàn)轭}圖是將實(shí)際大小放大了3107倍拍攝的照片，所以二硫化鐵分子的小立方體邊長為：dm3.331010m.所以測出的二硫化鐵分子的體積為：Vd3(3.331010m)33.71029m3.故二硫化鐵分子體積的數(shù)量級為1029m3.二、阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用1.NA的橋梁和紐帶作用阿伏加德羅常數(shù)是宏觀世界和微觀世界之間的一座橋梁.它把摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的質(zhì)量m、物質(zhì)的體積V、物體的密度等宏觀量，跟單個(gè)分子的質(zhì)量m0、單個(gè)分子的體積V0等微觀量聯(lián)系起來.下圖將這種關(guān)系呈現(xiàn)得淋漓盡致.其中密度，但要切記對單個(gè)分子是沒有物理意義的.2.常用的重要關(guān)系式(1)分子的質(zhì)量：m0.(2)分子的體積：V0(適用于固體和液體).注意：對于氣體分子只表示每個(gè)分子所占據(jù)的空間.(3)質(zhì)量為m的物質(zhì)中所含有的分子數(shù)：n.(4)體積為V的物質(zhì)所含有的分子數(shù)：n.例2據(jù)統(tǒng)計(jì)“酒駕”是造成交通事故的主要原因之一，交警可以通過手持式酒精測試儀很方便地檢測出駕駛員呼出的氣體中的酒精含量，以此判斷司機(jī)是否飲用了含酒精的飲料.當(dāng)司機(jī)呼出的氣體中酒精含量達(dá)2.4104g/L時(shí)，酒精測試儀開始報(bào)警.假設(shè)某司機(jī)呼出的氣體剛好使儀器報(bào)警，并假設(shè)成人一次呼出的氣體體積約為300mL，試求該司機(jī)一次呼出的氣體中含有酒精分子的個(gè)數(shù)(已知酒精分子量為46gmol1，NA6.021023mol1).答案9.421017個(gè)解析該司機(jī)一次呼出氣體中酒精的質(zhì)量為m2.4104300103g7.2105g一次呼出酒精分子數(shù)目為NNA6.0210239.421017個(gè)例3已知氧氣分子的質(zhì)量m5.31026kg，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度1.43kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023mol1，求：(1)氧氣的摩爾質(zhì)量；(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣分子間的平均距離；(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下1cm3的氧氣中含有的氧分子數(shù).(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)3.2102kg/mol(2)3.3109m(3)2.71019個(gè)解析(1)氧氣的摩爾質(zhì)量為MNAm6.0210235.31026kg/mol3.2102 kg/mol.(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的摩爾體積V，所以每個(gè)氧分子所占空間V0.而每個(gè)氧分子占有的體積可以看成是棱長為a的立方體，即V0a3，則a3，am3.3109m.(3)1cm3氧氣的質(zhì)量為mV1.431106kg1.43106kg則1cm3氧氣中含有的氧分子個(gè)數(shù)N個(gè)2.71019個(gè).分子模型1.登陸月球是每個(gè)天文愛好者的夢想，天文愛好者小明設(shè)想將鐵分子一個(gè)接一個(gè)地排列起來，筑成從地球通往月球的“分子大道”，已知地球到月球的平均距離為384400km，試問，這條“大道”需要多少個(gè)分子？這些分子的總質(zhì)量為多少？(設(shè)鐵分子的直徑為3.01010m，鐵的摩爾質(zhì)量為5.60102kg/mol)答案1.281018個(gè)1.2107kg解析“分子大道”需要的鐵分子的個(gè)數(shù)為n個(gè)1.281018個(gè)，這些分子的總質(zhì)量為M5.6102kg1.2107kg.阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用2.銅的摩爾質(zhì)量為M，密度為，若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列說法正確的是()A.1個(gè)銅原子的質(zhì)量是/NAB.1個(gè)銅原子占有的體積是C.1m3銅所含原子的數(shù)目是/MD.1kg銅所含原子的數(shù)目是NA/M答案BD解析1個(gè)銅原子的質(zhì)量應(yīng)是m，A錯(cuò)；1個(gè)銅原子的體積V0，B正確；1m3銅所含原子個(gè)數(shù)NnNANA，C錯(cuò)；1kg銅所含原子個(gè)數(shù)NnNANA，D正確.3.已知水的摩爾質(zhì)量MA18103kg/mol,1mol水中含有6.01023個(gè)水分子，試估算水分子的質(zhì)量和直徑.答案3.01026kg4.01010m解析水分子的質(zhì)量m0kg3.01026kg由水的摩爾質(zhì)量MA和密度，可得水的摩爾體積VA把水分子看做是一個(gè)挨一個(gè)緊密地排列的小球，1個(gè)水分子的體積為V0m33.01029m3每個(gè)水分子的直徑為dm4.01010m.(時(shí)間：60分鐘)題組一分子模型及微觀量的估算1.下列說法中正確的是()A.物體是由大量分子組成的B.無論是無機(jī)物的分子，還是有機(jī)物的分子，其分子大小的數(shù)量級都是1010mC.本節(jié)中所說的“分子”，包含了分子、原子、離子等多種含義D.分子的質(zhì)量是很小的，其數(shù)量級為1019kg答案AC2.納米材料具有很多優(yōu)越性，有著廣闊的應(yīng)用前景.邊長為1nm的立方體，可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為1010m)的個(gè)數(shù)最接近于()A.102個(gè)B.103個(gè)C.106個(gè)D.109個(gè)答案B解析1nm109m，則邊長為1nm的立方體的體積V(109)3m31027m3；將液態(tài)氫分子看作邊長為1010m的小立方體，則每個(gè)氫分子的體積V0(1010)3m31030m3，所以可容納的液態(tài)氫分子的個(gè)數(shù)N103(個(gè)).液態(tài)氫分子可認(rèn)為分子是緊挨著的，其空隙可忽略，對此題而言，建立立方體模型比球形模型運(yùn)算更簡潔.3.已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol氫氣的體積為22.4L，氫氣分子間距約為()A.109mB.1010mC.1011mD.108m答案A解析在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol氫氣的體積為22.4L，則每個(gè)氫氣分子占據(jù)的體積Vm33.721026m3.按立方體估算，占據(jù)體積的邊長：Lm3.3109m.故選A.4.有一種花卉叫“滴水觀音”，在清晨時(shí)，其葉尖部往往會有一滴水，體積約為0.1cm3，則這滴水中含有水分子的個(gè)數(shù)最接近(已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023mol1，水的摩爾體積Vm18cm3/mol)()A.61023個(gè)B.31021個(gè)C.61019個(gè)D.31017個(gè)答案B題組二阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用5.若已知阿伏加德羅常數(shù)、物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、摩爾體積，則可以計(jì)算出()A.固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量B.液體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量C.氣體分子的大小和質(zhì)量D.氣體分子的質(zhì)量和分子的大小答案AB6.從下列數(shù)據(jù)組可以算出阿伏加德羅常數(shù)的是()A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量B.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C.水分子的體積和水分子的質(zhì)量D.水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量答案D解析阿伏加德羅常數(shù)是指1mol任何物質(zhì)所含的粒子數(shù)，對固體和液體，阿伏加德羅常數(shù)NA，或NA.因此，正確的選項(xiàng)是D.7.NA代表阿伏加德羅常數(shù)，下列說法正確的是()A.在同溫同壓時(shí)，相同體積的任何氣體單質(zhì)所含的原子數(shù)目相同B.2g氫氣所含原子數(shù)目為NAC.在常溫常壓下，11.2L氮?dú)馑脑訑?shù)目為NAD.17g氨氣所含電子數(shù)目為10NA答案D解析由于構(gòu)成單質(zhì)分子的原子數(shù)目不同，所以同溫同壓下，同體積單質(zhì)氣體所含原子數(shù)目不一定相同，A錯(cuò)；2 g氫氣所含原子數(shù)目為2NA，B錯(cuò)；只有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L氮?dú)馑脑訑?shù)目才為NA，而常溫常壓下，原子數(shù)目不能確定，C錯(cuò)；17 g氨氣即1 mol氨氣，其所含電子數(shù)目為(73)NA，即10NA，D正確.8.2008年北京奧運(yùn)會上，美麗的“水立方”游泳館簡直成了破世界紀(jì)錄的搖籃，但“水立方”同時(shí)也是公認(rèn)的耗水大戶，因此，“水立方”專門設(shè)計(jì)了雨水回收系統(tǒng)，平均每年可以回收雨水10500m3，相當(dāng)于100戶居民一年的用水量，請你根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算一戶居民一天的平均用水量與下面哪個(gè)水分子數(shù)目最接近(設(shè)水分子的摩爾質(zhì)量為M1.8102kg/mol)()A.31031個(gè)B.31028個(gè)C.91027個(gè)D.91030個(gè)答案C解析每戶居民一天所用水的體積V m30.29 m3，該體積所包含的水分子數(shù)目nNA9.71027個(gè)，選項(xiàng)C正確.9.1mol銅的質(zhì)量為63.5g，銅的密度為8.9103kg/m3，試估算一個(gè)銅原子的質(zhì)量和體積.(已知NA6.021023mol1)答案1.051025kg1.181029m3解析銅的摩爾質(zhì)量M63.5g/mol6.35102 kg/mol，1mol銅有NA6.021023個(gè)原子，一個(gè)原子的質(zhì)量為：m01.051025kg銅的摩爾體積為：Vmm3/mol7.13106 m3/mol所以，一個(gè)銅原子的體積：V0m31.181029m3.10.某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，密度為(kg/m3)，若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則：(1)每個(gè)分子的質(zhì)量是kg；(2)1m3的這種物質(zhì)中包含的分子數(shù)目是；(3)1mol的這種物質(zhì)的體積是m3；(4)平均每個(gè)分子所占有的空間是m3.答案(1)(2)(3)(4)解析(1)每個(gè)分子的質(zhì)量等于摩爾質(zhì)量與阿伏加德羅常數(shù)的比值，即m0.(2)1m3的物質(zhì)中含有的分子的物質(zhì)的量為n，故1m3的物質(zhì)中含有的分子數(shù)為nNA.(3)1mol物質(zhì)的體積，即摩爾體積Vm.(4)平均每個(gè)分子所占有的空間是摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值，即