高中物理 第七章 分子動理論 第一節(jié) 物體是由大量分子組成的名師導航學案 新人教版選修3-3.doc

第一節(jié) 物體是由大量分子組成的名師導航知識梳理1.分子的大小(1)一切物體是由_組成的，分子的質量和體積都非常小，分子的直徑數(shù)量級大約是_，分子的質量數(shù)量級大約是_.(2)通常采用_估測分子直徑的大小 .2._任何物質所含有的分子數(shù)都是_，數(shù)值大小約為_.3.在用油膜法估測分子的直徑的時候，我們通常把分子看作_，稱作分子的簡化模型，實際上分子有著復雜的內部結構.疑難突破1.關于用油膜法測分子的直徑的理解剖析：估測分子的大小通常采用油膜法，取1 ml的油酸，并精確地測出它的體積，用無水酒精按1200的體積比稀釋油酸，使油酸在酒精中充分溶解，用滴管提取1 ml稀釋后的油酸，并測算出滴管中滴出一滴的體積，在盛水盤中裝入約1 cm深的蒸餾水，為便于觀測油膜的面積，可在水面上輕撒一層痱子粉，在水盤中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散開，到油膜面積不再擴大時，用一塊玻璃蓋在盤緣上描出油膜的輪廓圖，把這塊玻璃放在方格紙上，數(shù)出油膜面積所占的格數(shù)，然后計算出油膜的面積，于是，油膜的厚度(d=)便可測算出來. 油酸在水面上形成單分子層油膜，油酸分子的一端對水有很強的親和力，被水吸引在水中，另一端對水沒有親和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水中的，單分子油膜的厚度等于油酸分子的長度，若把分子當成小球，油膜的厚度也就等于分子的直徑，其線度的數(shù)量級為10-10m.測量誤差分析：(1)誤把油酸溶液液滴當成純油酸液滴；(2)方格數(shù)不準或面積計算出現(xiàn)差錯；(3)油滴體積過大同時水面面積過小，不能形成單分子油膜；(4)痱子粉沒有均勻地浮在水面上；(5)計算分子直徑時，注意滴加的不是純油酸，而是酒精油酸溶液，應用一滴溶液的體積乘以溶液的體積百分比濃度.測量步驟：(1)用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內增加一定體積時的滴數(shù).(2)根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積v.(3)用淺盤裝入2 cm深的水，然后將痱子粉或石松粉均勻地撒在水面.(4)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上.(5)將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據(jù)方格的格數(shù)求出油膜的面積s.(6)用公式d=，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.2.對于阿伏加德羅常數(shù)及有關量的正確理解剖析：1 mol任何物質所含有的微粒數(shù)都是na=6.021023 mol-1. 阿伏加德羅常數(shù)na是一個聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁.如作為宏觀量的摩爾質量m、摩爾體積v、密度和作為微觀量的分子直徑d、分子質量m、每個分子的體積v0等就可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來.(1)一個分子的質量：m=(2)一個分子的體積：v=(3)一摩爾物質的體積：vmol=(4)單位質量中所含分子數(shù)：n=(5)單位體積中所含分子數(shù)：n=(6)分子間的距離球形模型d=立方體模型d=問題探究問題:用實驗檢驗液體分子之間是否有間隙？探究：實驗器材：量筒兩個、水、酒精.實驗步驟：在量筒中各倒入2 ml酒精和水;把量筒中的水倒入酒精中;觀察發(fā)現(xiàn)兩者的總體積小于4 ml.探究結論：液體的分子之間存在間隙.典題精講【例1】 阿伏加德羅常數(shù)是na，銅的摩爾質量為m，銅的密度為，則下列說法中正確的是( )a.1 m3銅所含的原子數(shù)目是b.1個銅原子的質量是c.1個銅原子占有的體積是d.1 kg銅所含有的原子數(shù)目是na思路解析：1 m3銅含有的原子數(shù)為，根據(jù)=，得=.選項a正確. 1個銅原子的質量為m=，故選項b也正確. 1個銅原子占有的體積為，因為=，所以=，選項c正確. 1 kg銅所含有的原子數(shù)目為na，故d選項不正確.答案：abc【例2】 已知氧氣分子的質量是5.310-26 kg，標準狀況下氧氣的密度是=1.43 kg/m3，求在標準狀況下，1 cm3的氧氣中含有多少個氧氣分子？每個氧氣分子的平均占有體積是多大？思路解析：氧氣的密度不能理解為氧分子的密度，這是因為氧分子間的距離較大，所有氧分子的體積總和比氧氣的體積小.如果用氧氣分子的質量5.310-26 kg去除以氧氣的密度1.43 kg/m3，結果是3.710-26 m3，這正是氧氣分子的平均占有體積，而不是氧氣分子的體積.在標準狀況下，1 cm3氧氣的質量是m=v=1.43110-6 kg=1.4310-6 kg含有氧氣分子個數(shù)為n=2.71019(個)每個氧氣分子平均占有體積為 m3=3.710-26 m3.答案：2.71019個 3.710-26 m3【例3】 已知水的密度=1.0103 kgm-3，水的摩爾質量m=1.810-2 kgmol-1.求：(1)1 g水中含有多少水分子？(2)水分子的質量是多少？(3)估算水分子的直徑(取二位有效數(shù)字).思路解析：(1)因為1 mol任何物質中含有的分子數(shù)都是na，所以只要知道了1 g水的摩爾數(shù)n就可求得其水分子的總數(shù)n.n=nna=6.021023=3.31022(個).(2)水分子的質量m分子= kg=3.010-26 kg.(3)水的摩爾體積v=m/，設水分子是一個挨一個緊密排列的，則一個水分子的體積v1=，將水分子視為球形，則v1=d3，所以應有d3=于是有d= m=3.910-10 m答案：(1)n=3.31022個 (2)m分子=3.010-26 kg (3)d=3.910-10 m知識導學 回憶初中學過的分子動理論內容：分子、原子、離子.因為這些微粒遵循相同的熱運動規(guī)律，所以沒有必要細分. 本節(jié)的重點是對“物體是由大量分子組成的”概念的理解，難點是分子直徑的測量方法，可以用這樣一個小實驗來幫助你對油膜法測分子直徑的理解. 給你一袋小白菜菜籽，一個10 ml量筒，一把塑料尺，如何測出菜籽直徑.(提示：量取3 ml菜籽，在桌面上把菜籽平攤成矩形，計算菜籽直徑的關系是：d=)疑難導析1.要解決這個問題我們可以這樣去思考理解： 把一滴油滴在水面上，油在水面上充分散開形成單分子油膜，通常把分子看成是球形，這樣油膜的厚度就等于油分子的直徑，而油分子又是一個挨一個地排列的，實驗時測出油滴的體積v，再測出油膜的面積s，就可估算出油分子的直徑d=. 把分子看作小球是一個近似模型，是簡化處理問題的方法，實際上分子結構是很復雜的，分子并不是一個真正的球，分子間也存在空隙，所估算出的分子直徑、分子大小，只是一個粗略的數(shù)量級.實驗注意事項(1)油酸溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度，而使實驗誤差增大.(2)注射器針頭高出水面的高度應為1 cm 之內，當針頭靠近水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果.(3)實驗之前要訓練好滴法.(4)待測油酸擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓.擴散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸滴的沖擊凹陷后又恢復；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮.(5)當重做實驗時，水從盤的一側邊緣倒出，在這一側邊緣會殘留少許油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔.(6)從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥.這樣做，比將粉撒在水面上實驗效果好.(7)本實驗只要求估算分子大小，實驗結果數(shù)量級符合要求即可.2.要理解這個問題，必須從阿伏加德羅常數(shù)入手. 阿伏加德羅常數(shù) na=6.021023 mol-1 阿伏加德羅常數(shù)的含義：1 mol的任何物質含有的粒子數(shù)相同，這個數(shù)常稱為阿伏加德羅常數(shù)，其值是na=6.021023 mol-1，這個數(shù)常用na表示，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁. 估算分子體積、分子質量和分子數(shù)的方法.利用阿伏加德羅常數(shù)na這個聯(lián)系微觀世界與宏觀世界的橋梁，設物質的摩爾質量為m(kg/mol)，摩爾體積為v(m3/mol)，物體的質量m0(kg)，體積為v0(m3)，該物質1個分子的體積為v1(m3)，一個分子的質量為m1(kg)，則有 分子體積v1= 分子質量m1= 分子數(shù)n=na或n= na.問題導思 要理解這個問題，我們可以用日常生活中常見的事物進行類比，以幫助我們對此現(xiàn)象進行理解，比如把一筐籃球和一筐乒乓球混合，由于乒乓球的體積較小，而籃球之間又有間隙，從而使兩者的體積小于兩個筐的體積之和.典題導考綠色通道：阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁，具有代表性的關系式有：設分子的質量為m，則m=nam；設物質的摩爾體積為v，則每個分子占有的體積為v1= (此式僅對固體和液體近似適用，對氣體不適用).另外，物質的密度=.利用這些關系式，對本題的各個選項可逐一判斷其正確與否.【典題變式1】 某物質的摩爾質量為m，密度是，阿伏加德羅常數(shù)為na，則每個分子的質量和單位體積所含分子數(shù)分別是( )a., b.,c., d. ,黑色陷阱：解此類題時，同學們往往不能正確理解密度的含義，容易把用分子的質量除以密度所得結果理解為分子的體積，這是本題的主要誤區(qū)之一.綠色通道：解此類題的關鍵是要抓住質量與密度和體積的關系，再從原子的質量入手，利用原子個數(shù)等于氣體總質量除以分子質量和原子體積等于氣體體積除以原子個數(shù)這兩個方面入手，即可求解本題.【典題變式2】 已知銅的密度為8.9103 kg/m3，相對原子質量為64，通過估算求銅中每個原子所占的體積.綠色通道：在已知一定質量的物質時，若要求其中所含的分子數(shù)，應先求其物質的量，然后應用阿伏加德羅定律(n=nna)求出其分子數(shù).【典題變式3】 已知水的密度=1.0103 kg/m3，水的摩爾質量mmol=1.810-2 kg/mol，求1 cm3的分子數(shù)是多少？【典題變式4】 物質是由大量分子組成的，那么一滴水中含有的水分子數(shù)約為( )a.100萬個 b.10億個 c.1千億個 d.1020個【典題變式5】 (2006全國統(tǒng)考江蘇卷,1)從下列哪一組物理量可以算出氧氣的摩爾質量( )a.氧氣的密度和阿伏加德羅常數(shù) b.氧氣分子的體積和阿伏加德羅常數(shù)c.氧氣分子的質量和阿伏加德羅常數(shù) d.氧氣分子的體積和氧氣分子的質量典題變式答案【典題變式1】 答案：d【典題變式2】 答案：1.010-27 m3【典題變式3】 思路