2015-2016高中物理-第七章-第一節(jié)-物體是由大量分子組成的學(xué)案-新人教版選修3-3

1、物理選修3-3人教版物體是由大量分子組成的嗣斥前專篠1 知道物體是由大量分子組成的.2 知道油膜法測分子大小的原理，并能進(jìn)行測量和計(jì)算通過油膜法實(shí)驗(yàn)使學(xué)生知道 科學(xué)研究中的一種方法：利用宏觀量求微觀量.3. 知道分子的球形模型， 知道分子直徑的數(shù)量級. 初步認(rèn)識到微觀世界是可以認(rèn)知的, 人類探究微觀世界經(jīng)歷了漫長的過程，而且意識到這種探索還將持續(xù)下去.4 知道阿伏加德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單位.L分子直徑有機(jī)物質(zhì)的大分子除外的數(shù)量級 為：匹匸說明分子的體積極其微小.2, 一般分子的質(zhì)址的數(shù)抗級為：1嚴(yán) 10一跡 kg.3. 分子間有間隙.4阿伏加德羅常數(shù)J mol的任何物質(zhì)都含有相 同的粒子

2、數(shù)，其測量值3、= 6. 02X10空 咖1-阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微現(xiàn)物 理量的橋梁.3知識科知識點(diǎn)一分子的大小1 分子.分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒.實(shí)際上，構(gòu)成物質(zhì)的單元是多種多樣的， 或是原子如金屬或是離子如鹽類或是分子如有機(jī)物在熱學(xué)中，由于這些微粒做熱運(yùn)動時(shí)遵 從相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子.2 分子大小.1分子的大小可以從以下幾個(gè)方面來認(rèn)識. 從分子幾何尺寸的大小來感受一般地，分子直檜數(shù)械級為10-'°分子體積的數(shù)斌級為 W59啟. 從一個(gè)分子的質(zhì)量的多少來體會“大雖的含 意二般分子質(zhì)量的數(shù)量級為16一斃kg. 從阿伏加德羅常數(shù)Na = 6. 02 X

3、 102J nmrL來感更2分子模型.物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種情況，不同物態(tài)下應(yīng)將分子看成不同的模型.固體、液體分子一個(gè)一個(gè)緊密排列，可將分子看成球形或立方體形，如下列圖，分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長，所以d =、/6V球體模型或d= 3V立方體模型氣體分子不是一個(gè)一個(gè)緊密排列的，它們之間的距離很大，所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間.如下列圖，此時(shí)每個(gè)分子占有的空間視為棱長為d的立方體，所以d= 3;V.氣體分子模型3 油膜法測分子大小.1原理：把一滴油酸事先測出其體積 V滴在水面上，在水面上形成油膜認(rèn)為是單層分子油膜，且把分子看成球形，油膜的厚度認(rèn)為是油酸分子的直徑d.

4、測出油膜面積S,那么分子直徑d = S(類比：取一定量的小米，測出其體積V將米平攤在桌面上，上下不重疊，一粒緊挨一粒，量出米粒占據(jù)桌面的面積S,得d= V .(2) 方法：取1 mL的油酸，并精確地測出它的體積，用無水酒精按 1 : 200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淺盤中裝入約為2cm深的蒸餾水，為便于觀測油膜的面積，可在水面上輕撒上一層痱子粉，在淺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(kuò)大時(shí)，在一塊玻璃蓋上描出油膜的輪廓圖，如以下列圖左所示，把這塊玻璃放在方格紙上，數(shù)出油膜所占的格數(shù)，然

5、后計(jì)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(qiáng)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 即等于油酸分子的長度.假設(shè)把分子當(dāng)成小球，油膜的厚度也就等于分子的直徑如下列圖右所示其線度的數(shù)竝級為io-】。m浮在水面上的郴子粉油栽分子水面上形成一塊油膜水面上分子油膜的示意圖注：分子并不是球形的，但這里把它們當(dāng)做球形處理，是一種估算的方法，估算在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究方面都是很有用的.盡管用不同方法測量分子直徑結(jié)果有差異，但除了一些高分子有機(jī)物外，一般測得的數(shù)量級一致，分

6、子直徑的數(shù)量級為101° m.4. 實(shí)驗(yàn)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中，記下量筒增 加一定體積(例如1 mL)時(shí)的滴數(shù).(2) 實(shí)驗(yàn)時(shí)先往邊長為 3040 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上，再用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如右欄上圖所示的形狀，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板(或有機(jī)玻璃板) 放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上.(3) 將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積 S求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位，計(jì)算

7、輪廓正方形的個(gè)數(shù)，缺乏半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè).(4) 根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V根據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度 d= V，即油酸分子的大小.5. 須知.(1) 油酸溶液配制后不要長時(shí)間放置，以免改變濃度產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差.(2) 實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)練習(xí)好滴法.(3) 待測油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：一是 水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后液面收縮.(4) 當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)面會殘留油酸，可用少量酒精清洗,并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持淺盤的清潔.(5) 在淺盤的中央加

8、痱子粉，使其自動擴(kuò)散至均勻，比在水面上撒粉的效果好.(6) 本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級符合要求即可.?嘗試應(yīng)用1在“用油膜法估測油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中，有以下實(shí)驗(yàn)步驟：往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約 2 cm深的水待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定.將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小. 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積.將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用

9、彩筆描繪在玻璃板上.完成以下填空：(1) 上述步驟中，正確的順序是 (填寫步驟前面的數(shù)字).(2) 將1 cm3的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；測得 1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13 m3.由此估算出油酸分子的直徑為 m .(結(jié)果保存1位有效數(shù)字)解析：(1)實(shí)驗(yàn)操作開始之前要先配制油酸酒精溶液，確定每一滴溶液中含有純油酸的 體積，所以步驟放在首位.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要在淺盤放水、痱子粉，為油膜形成創(chuàng)造條件，然 后是滴入油酸，測量油膜面積，計(jì)算油膜厚度(即油酸分子直徑)，所以接下來的步驟是.(2)油酸溶液的體積百分

10、比濃度是1300，一滴溶液的體積是1 28 350cm = 2X 10 m12 X 10 8 X30010所以分子直徑 d=m= 5X 10 m.0.13答案：(1)(2)5 X 1010知識點(diǎn)二阿伏加德羅常數(shù)匕阿伏加德羅常數(shù),VA=6.02X10n mol"1.阿伏加徳羅常數(shù)的含義J摩爾的任何物質(zhì)含冇 的微粒數(shù)相同這個(gè)數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù).其值是 6.O2X1O23 mo*1,這個(gè)數(shù)常用 心 表示是微觀世界 的亠個(gè)重冬常數(shù)泉聯(lián)系微觀物理磧和宏規(guī)物理H：的 橋梁.Z估算分子體積、分子質(zhì)雖和分子數(shù)的方法.阿伏加徳羅常數(shù)是一個(gè)聯(lián)系宏觀與徽觀的橋 梁如作為宏觀量的摩爾質(zhì)量摩爾體積九補(bǔ)密度卩

11、和作為微觀量的分子宜徑譏分子質(zhì)量協(xié)、每個(gè)分子的 體積*等都是通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來的.1一個(gè)分子的質(zhì)MA空一個(gè)分子的體積= VO = 一摩爾物質(zhì)的體積e通二夕4單位質(zhì)量中所含分子數(shù)沖=善5單位體積中所舎分子數(shù)訂.Na6氣休分子間的距離皿二7分子間的距離球休模型"=注；求毎個(gè)分子的體積葉-公式*=飛廠只適用 于固體和液體.因?yàn)榻M成固體、液體的分子間隙比擬 小亍可近似認(rèn)為分子緊密排列紡即忽略分子間隙丫但此 公式不能用于求氣體分子的恢積因?yàn)闅庖婪肿娱g距 離較大用此公式求出的是每個(gè)氣體分子平均占有的 體枳3不再指氣體分子直徑大小，而是相鄰兩氣體 分孑的問竝.?嘗試應(yīng)用2.某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)

12、量為M(kg/mol)-密度為p(kg/m5) * 假設(shè)用.VA表示阿伏加德羅常數(shù)"那么：(1) 每個(gè)分子的質(zhì)量是 kg；(2) 1 nrc的這種物質(zhì)中包含的分子數(shù)目是;C3)l nwl的這種物質(zhì)的體積罡m3：(4)平均每個(gè)分子所占有的空間是ml析Ml)每個(gè)分子的質(zhì)董等于摩爾質(zhì)壺與阿伏加德羅常就的比值即21 m'1的旳質(zhì)中含有的分子的物質(zhì)的量為tj =n?的揚(yáng)質(zhì)中含有的分子敦為C3l mol物質(zhì)的體積即摩爾體積Vm = ,P4平均每個(gè)分子所占有的空間是摩爾條積與阿伏亍"F加德羅常數(shù)的比值即 叫=*=欝N 掩 pN A答案：器害巴爭NaMppNA總知能厲條基地也匹1.

13、 多項(xiàng)選擇用油膜法測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，做了科學(xué)的近似的有ABA. 把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜B. 把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子C. 將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙D. 將油酸分子視為立方體模型解析：用油膜法估測分子的大小，要由公式d= V求解，必須有：1將分子視為球體模型，且不考慮分子間隙；2水面上的油膜為油酸單分子層.2. 以下說法中正確的選項(xiàng)是 AA. 物體是由大量分子組成的B. 無論是無機(jī)物質(zhì)的分子，還是有機(jī)物質(zhì)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，只包含化學(xué)中的分子，不包括原子和離子D. 分子的質(zhì)量是很小的，其數(shù)量級為10

14、T°kg解析：物體是由大量分子組成的，故A項(xiàng)正確.一些有機(jī)物質(zhì)的大分子其分子大小的數(shù)量級超過1010m故B項(xiàng)錯(cuò)誤.本節(jié)中把化學(xué)中的分子、原子、離子統(tǒng)稱為分子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤分子質(zhì)量的數(shù)量級一般為1010 kg，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.3.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol氫氣的體積為A.一 910 mB10.10 mC.一 1110 mD.108m22.4 L，氫氣分子直徑的數(shù)量級為B解析：分子直徑的數(shù)量級為1010 m,故B項(xiàng)正確.4阿伏加德羅常數(shù)所表示的是DA. 1 g物質(zhì)所含的分子數(shù)B. 1 kg物質(zhì)所含的分子數(shù)C. 單位體積的物質(zhì)所含的分子數(shù)D. 1 mol任何物質(zhì)所含的分子數(shù)解析：1 mol任何物質(zhì)

15、所含的分子數(shù)均為6.02 x 1023個(gè)，這一數(shù)值稱為阿伏加德羅常數(shù),因此，A、B C錯(cuò)誤，D正確.5.多項(xiàng)選擇銅的摩爾質(zhì)量為 M密度為p，假設(shè)用M表示阿伏加德羅常數(shù)，那么以下說確的是BD九1個(gè)銅原子的質(zhì)量是彳111個(gè)銅原子占有的體積是等Cl n?銅所仟原子的數(shù)目是角y11灶銅所育原子的數(shù)目是寸解析J個(gè)銅原子的質(zhì)量應(yīng)是皿=阪人錯(cuò)門個(gè)銅原子的體積Vft * 扌正餉J m銅舍銅的原子個(gè)數(shù)2=心=存執(zhí)=令1錯(cuò).1 kg銅含銅原子數(shù)叫=寺7嚴(yán)善小正確6.假設(shè)U M表示水的摩爾質(zhì)眩.匸點(diǎn)表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)E水蒸氣的摩爾體積叩為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)F水蒸氣的密 度為為阿伏加徳羅常數(shù)仁卩分別表示每個(gè)水 分子的質(zhì)最和體積F

16、面是四個(gè)關(guān)系式 fflArx = 尸耗"尸磐®V= 朋guNaNA.和都是正確的&和都是止確的C和都是正確的11和都是正確的解析：對于氣體宏觀量站罰屮之間的關(guān)系式仍 適用有M=pVn根據(jù)宏觀量與微觀量之間的關(guān) 系式可得川=真所以犬正確、1 =巴=匕理N A山m所以式正確而對于氣體分子來說'由于其兩鄰V E近分干間距離太大斗求出的是相押兩分子 間的平均距帚希不是單個(gè)氣體分子的體枳其體 積遠(yuǎn)小于該值八所以0式不正桶.而式是將式代入式得出的也是不正確的.故B選項(xiàng)正確.7.(多項(xiàng)選擇)某氣體的摩爾體積為22. 4 L/moU摩 爾質(zhì)量為18 g/mol.阿伏力II徳

17、羅常數(shù)為6. 02 X 10£3 mZT,由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體(AC) 九每個(gè)分子的質(zhì)量&每個(gè)分子的體積C每個(gè)分子占據(jù)的空間 D分子的直徑解析：實(shí)際上氣體分子之間的距離遠(yuǎn)比分子本身的 線度大得冬異卩氣休分子之間有很大空隙故不能 根據(jù)W二冷計(jì)算分予體積*這樣算得的應(yīng)是該氣 體每個(gè)分子所占據(jù)的空問故C正確；可認(rèn)為毎個(gè) 分子平均占據(jù)了一個(gè)小立方體空間"產(chǎn)即為相鄰 分子之間的平均距瘠.D錯(cuò)誤；每個(gè)分子的質(zhì)量顯 M然可由亦=尋估算.A正確.8. 1 mol銅的質(zhì)量為53. 5銅的密度為8. 9X 10a kg/m試估算一個(gè)銅原子的質(zhì)量和體積已 知 Na = 6X1O3

18、? nwrJ解析半銅的摩爾質(zhì)±：M = 63. 5 g/nml = 6. 35 X 10-2 kg/mol»1 mol 銅有 NA = 6 X 1023 個(gè)原子，一個(gè)原子的質(zhì)量為注5 = (-= 1. 06 X IO- r k口銅的 “ Aiftuu 丄 _ M_6. 35X IO-2 s摩爾體機(jī)為:VOb g gxjq3 mVmol7, 13X10- nf /mol，所以一個(gè)銅嵐子的體積：百二于 =7. 13X 1066X 10MTn3 = L19X10_Z9 m答案:L06X IO-35 kg E 19X10£ft n?址在眾用油膜法估測分子大小和實(shí)驗(yàn)中所用的油酸酒 精溶液的濃度為1 OOO mb溶液中冇純油酸0.6 mb.用注射器測得1 mL±述溶液為8Q滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)辻汕膜在水面上盡 可能散開勒測得油酸薄膜的輪邯形狀和尺寸如圖所 示*圖中每一小方格的邊獲為1 w試求，/、-廠/JIJJ:V：:/Jr一 、*JL-(1) 油酸薄膜的面積是emS(2) 實(shí)驗(yàn)測出油酸分子的