遼寧省大連市高中物理 第7章 分子動理論 7.1 物體是由大量分子組成的課件 新人教版選修3-3

1、導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課 鮮花爛漫的季節(jié)，我們?yōu)槭蝉r花爛漫的季節(jié)，我們?yōu)槭裁茨苈劦角呷诵钠⒌南銡饽?？么能聞到沁人心脾的香氣呢？思考思?為什么我們在很遠的地為什么我們在很遠的地方就能聞到食物的香氣？方就能聞到食物的香氣？想一想想一想 古希臘學(xué)者德謨克利古希臘學(xué)者德謨克利特早就對此作了解釋，他特早就對此作了解釋，他認為這是由于物質(zhì)原子飄認為這是由于物質(zhì)原子飄到了人們的鼻子里。到了人們的鼻子里。德謨克利特德謨克利特 他認為，只有原子和他認為，只有原子和虛空是真實的。虛空是真實的。第七章第七章 分子動理論分子動理論 第一節(jié)第一節(jié)物體是由大量分子組成的物體是由大量分子組成的教學(xué)目標教學(xué)目標1.知識與能力知識與

2、能力知道物體是由知道物體是由大量分子大量分子組成的。組成的。知道知道油膜法油膜法測分子大小的原理，并能估測出測分子大小的原理，并能估測出分子的大小。分子的大小。知道分子的知道分子的球型結(jié)構(gòu)球型結(jié)構(gòu)和分子尺度的和分子尺度的數(shù)量級數(shù)量級。知道知道阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單的物理意義、數(shù)值和單位，并掌握與之有關(guān)的位，并掌握與之有關(guān)的計算或估算計算或估算方法。方法。掌握油膜法測分子的大小的方法。掌握油膜法測分子的大小的方法。理解阿伏加德羅常數(shù)在微觀與宏觀量中的橋理解阿伏加德羅常數(shù)在微觀與宏觀量中的橋梁作用。梁作用。注意觀察與欣賞身邊的各種事物，領(lǐng)略其美注意觀察與欣賞身邊的各種事物

3、，領(lǐng)略其美好的一面。好的一面。通過實驗總結(jié)規(guī)律，以便更好的解決生活中通過實驗總結(jié)規(guī)律，以便更好的解決生活中存在的問題。存在的問題。2.過程與方法過程與方法3.情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀教學(xué)重難點教學(xué)重難點重點重點理解和學(xué)會用單分子油膜法估測分子大小理解和學(xué)會用單分子油膜法估測分子大小（直徑）的方法。（直徑）的方法。分子大小的數(shù)量級。分子大小的數(shù)量級。用阿伏加德羅常數(shù)進行有關(guān)計算或估測的方用阿伏加德羅常數(shù)進行有關(guān)計算或估測的方法。法。難點難點理解和學(xué)會用單分子油膜法估測分子大小理解和學(xué)會用單分子油膜法估測分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?。（直徑）的方法。本節(jié)導(dǎo)航本節(jié)導(dǎo)航1. 油膜法測分子直徑油膜法測

4、分子直徑2. 分子的大小分子的大小3. 阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)討論討論 之前我們已經(jīng)接觸過分子，就平時的知之前我們已經(jīng)接觸過分子，就平時的知識也知道分子是很微小的，那么如何測出分識也知道分子是很微小的，那么如何測出分子直徑呢？子直徑呢？1. 油膜法測分子直徑油膜法測分子直徑 請同學(xué)們展開豐富的想請同學(xué)們展開豐富的想象力，我們可以聯(lián)想一下象力，我們可以聯(lián)想一下古代曹沖稱象的故事，也古代曹沖稱象的故事，也可以聯(lián)系一下身邊的事物，可以聯(lián)系一下身邊的事物，想一想，如何間接地測出想一想，如何間接地測出分子直徑？分子直徑？曹沖稱象曹沖稱象怎樣估算油酸分子的大?。吭鯓庸浪阌退岱肿拥拇笮。?分子并不是球

5、分子并不是球形的，但為了方便形的，但為了方便估算，我們把它看估算，我們把它看做球形處理。做球形處理。注意注意油酸分子d水面上單分子油膜的示意圖 把把1 1滴油酸滴在水面滴油酸滴在水面上，水面上形成一塊單層上，水面上形成一塊單層油酸分子薄膜，我們把它油酸分子薄膜，我們把它看做球形，測出油膜厚度看做球形，測出油膜厚度d，即油酸分子的直徑。，即油酸分子的直徑。實驗實驗 油膜的厚度等于這一滴油酸的體積與它形成的面積的比。如何獲得一滴油酸？怎樣測量它的體積？如何獲得一滴油酸？怎樣測量它的體積？ 配制一定濃度的的油酸酒精溶液，向配制一定濃度的的油酸酒精溶液，向1ml油油酸中加無水酒精得到酸中加無水酒精得到

6、500ml的油酸酒精溶液。的油酸酒精溶液。 用注射器吸取配制好的溶液，把它一滴一滴用注射器吸取配制好的溶液，把它一滴一滴地滴入量筒中，記錄地滴入量筒中，記錄100滴溶液的體積，求出一滴溶液的體積，求出一滴溶液的體積。滴溶液的體積。 這樣就可以根據(jù)溶液的濃度求出一滴溶液中這樣就可以根據(jù)溶液的濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。純油酸的體積。 如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液如果把一滴配制好的溶液滴在水面上，溶液中酒精會溶于水并很快揮發(fā)，油膜便是純油酸形中酒精會溶于水并很快揮發(fā)，油膜便是純油酸形成的。成的。如何測量油膜的面積？如何測量油膜的面積？浮在水面上的痱子粉油酸膜水面上形成一塊油膜 怎樣才

7、能看清無色透怎樣才能看清無色透明的油酸薄膜？明的油酸薄膜？ 先往淺盤中倒入水，然后先往淺盤中倒入水，然后將痱子粉或細石膏粉均勻的撒將痱子粉或細石膏粉均勻的撒在水面上。在水面上。 用注射器往水面上滴用注射器往水面上滴1滴滴油酸酒精溶液。油酸酒精溶液。 待油酸薄膜穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在待油酸薄膜穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下油酸膜的形狀。玻璃板上描下油酸膜的形狀。 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，計算輪廓范圍內(nèi)的正方形個數(shù)，不足半上，計算輪廓范圍內(nèi)的正方形個數(shù)，不足半個的舍去，多余半個的按一個計算從而計算個的舍去，多余半個的按一個計算從而

8、計算出油膜的面積。出油膜的面積。注意注意 油酸酒精溶液配比要合理；滴數(shù)時每滴油酸酒精溶液配比要合理；滴數(shù)時每滴大小相同；撒痱子粉或石灰粉時要均勻；等大小相同；撒痱子粉或石灰粉時要均勻；等溶液穩(wěn)定后畫輪廓；計算方格時要細心。溶液穩(wěn)定后畫輪廓；計算方格時要細心。 因此，根據(jù)因此，根據(jù)1滴油酸的體積滴油酸的體積V和油膜面積和油膜面積S就可以算出油膜厚度就可以算出油膜厚度d= ，即油膜分子，即油膜分子的大小。的大小。SV實驗誤差：實驗誤差： 油酸酒精溶液的實際濃度和計算值有差別。油酸酒精溶液的實際濃度和計算值有差別。 1滴滴油酸酒精溶液的實際濃度和計算值有差別。油酸酒精溶液的實際濃度和計算值有差別。

9、油酸分子在水面上不一定是均勻單層分布。油酸分子在水面上不一定是均勻單層分布。 在數(shù)方格計算油膜面積的時候出現(xiàn)誤差。在數(shù)方格計算油膜面積的時候出現(xiàn)誤差。 油膜法測分子大小是早期測定分子大油膜法測分子大小是早期測定分子大小的一種方法，本實驗是利用宏觀量的測小的一種方法，本實驗是利用宏觀量的測定求出微觀量的大小。定求出微觀量的大小。2. 分子的大小 熱學(xué)中提到的熱學(xué)中提到的“分子分子”是指是指，因為它們，因為它們都遵循相同的熱運動規(guī)律。自然界中所都遵循相同的熱運動規(guī)律。自然界中所有物質(zhì)都是由大量的、不連續(xù)的分子組有物質(zhì)都是由大量的、不連續(xù)的分子組成的。成的。名詞解釋名詞解釋 和細菌差不多和細菌差不多

10、1m大小的水珠中含大小的水珠中含有地球人口的好幾倍那么多的分子，這有地球人口的好幾倍那么多的分子，這么小的一滴水中就有如此龐大的分子，么小的一滴水中就有如此龐大的分子，可以想象分子是多么小。可以想象分子是多么小。 可見我們接下來需要研究的是極小可見我們接下來需要研究的是極小的分子。的分子。 我們身邊到處都存在著各種各樣無窮多的分子，但是我們用肉眼是看不到的，需要借助顯微鏡。 組成物質(zhì)的分子那么小，不但用肉眼無組成物質(zhì)的分子那么小，不但用肉眼無法直接看到，就使用高倍的光學(xué)顯微鏡也看法直接看到，就使用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到，只有放大幾億倍的掃面隧道顯微鏡才不到，只有放大幾億倍的掃面隧道顯微鏡才能

11、觀察到物質(zhì)表面原子的排列。能觀察到物質(zhì)表面原子的排列。掃描隧道顯微鏡下的原子掃描隧道顯微鏡下的原子DNA分子分子蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子水分子水分子微生物分子微生物分子 上面幾幅圖片便是顯微鏡下觀察到的分上面幾幅圖片便是顯微鏡下觀察到的分子，我們可以看出分子并不是一個小球，但子，我們可以看出分子并不是一個小球，但是我們習慣把它看做小球，目的是對分子建是我們習慣把它看做小球，目的是對分子建立一種簡化模型，以方便我們理解和計算。立一種簡化模型，以方便我們理解和計算。 用不同方法測出的分子大小有差異，但用不同方法測出的分子大小有差異，但是數(shù)量級是相同的，除了一些有機物質(zhì)大分是數(shù)量級是相同的，除了一些有機

12、物質(zhì)大分子外，分子直徑的數(shù)量級為子外，分子直徑的數(shù)量級為10-10m。 液體、固體的分子排列比較緊密，我們液體、固體的分子排列比較緊密，我們一般把它們看做小球，即認為固體、液體分一般把它們看做小球，即認為固體、液體分子是緊密挨在一起的小球，因此，小球的直子是緊密挨在一起的小球，因此，小球的直徑就是該物體的分子直徑，下圖即為實例。徑就是該物體的分子直徑，下圖即為實例。 氣體分子的分子間距很大，因此我們就氣體分子的分子間距很大，因此我們就不能認為它們是緊密挨在一起的了，但可以不能認為它們是緊密挨在一起的了，但可以把每個分子所占的空間體積看做一個正方形，把每個分子所占的空間體積看做一個正方形，那么正

13、方體棱長也就等于分子間的平均距離。那么正方體棱長也就等于分子間的平均距離。氣體分子氣體分子固體、液體固體、液體分子分子dd3. 阿伏加德羅常數(shù) 在化學(xué)課中我們已經(jīng)學(xué)過，在化學(xué)課中我們已經(jīng)學(xué)過，1mol任何物質(zhì)任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，用阿伏加德羅常數(shù)都含有相同的分子數(shù)，用阿伏加德羅常數(shù)NA表表示，正式的定義是示，正式的定義是0.012千克碳千克碳12中包含的碳中包含的碳12的原子的數(shù)量。的原子的數(shù)量。 直到直到19世紀中葉，世紀中葉，“阿伏伽德羅常量阿伏伽德羅常量”的的概念才正式由法國科學(xué)家讓概念才正式由法國科學(xué)家讓貝漢提出，而在貝漢提出，而在1865年，年，NA的值才首次通過科學(xué)的方法由德

14、國的值才首次通過科學(xué)的方法由德國人約翰人約翰洛施米特測定出，洛施米特測定出，NA=6.02213671023mol-1 。 通常取通常取NA=6.021023mol-1，粗略計算時取，粗略計算時取NA=6.01023mol-1 。 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物理量的橋梁，所以涉及分子動理論中有關(guān)分子大理量的橋梁，所以涉及分子動理論中有關(guān)分子大小的計算時，常常用到該常量及相關(guān)公式。小的計算時，常常用到該常量及相關(guān)公式。1.2.3.4.5.6.MVMVm00VVmmMmNnNNAAMAVVMmNNnNmNMmA0NVNVVAM030306VVd公式集

15、錦公式集錦各符號所代表的物理量各符號所代表的物理量m物質(zhì)質(zhì)量物質(zhì)質(zhì)量 M摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量m0分子質(zhì)量分子質(zhì)量 V物質(zhì)體積物質(zhì)體積VM摩爾體積摩爾體積 NA阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)V0分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間n物質(zhì)的量物質(zhì)的量 N分子總個數(shù)分子總個數(shù) d分子直徑或氣體分子之間的平均距離分子直徑或氣體分子之間的平均距離物質(zhì)的密度物質(zhì)的密度 通過以上公式不難看出，不論是估算通過以上公式不難看出，不論是估算分子的質(zhì)量、估算分子的數(shù)目、估算分子分子的質(zhì)量、估算分子的數(shù)目、估算分子的體積、估算分子的直徑還是估算分子的的體積、估算分子的直徑還是估算分子的平均距

16、離，都離不開阿伏加德羅常數(shù)，足平均距離，都離不開阿伏加德羅常數(shù)，足以見得阿伏加德羅常數(shù)對宏觀量和微觀量以見得阿伏加德羅常數(shù)對宏觀量和微觀量的重要作用。的重要作用。 我們都知道分子的體積和質(zhì)量都非我們都知道分子的體積和質(zhì)量都非常的小，而常的小，而 NA=6.021023mol-1阿阿伏加德羅常數(shù)這個非常重要的數(shù)字又是伏加德羅常數(shù)這個非常重要的數(shù)字又是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，從而說明了聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，從而說明了物物質(zhì)是由大量分子組成的質(zhì)是由大量分子組成的。 既然阿伏加德羅常數(shù)如此重要，那既然阿伏加德羅常數(shù)如此重要，那么關(guān)于它的計算我們應(yīng)該重點來掌握。么關(guān)于它的計算我們應(yīng)該重點來掌握。記憶思路記

17、憶思路NA是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。是聯(lián)系質(zhì)量和體積的關(guān)鍵。是聯(lián)系質(zhì)量和體積的關(guān)鍵。 在記憶中起樞紐作用。在記憶中起樞紐作用。nNNA課堂小結(jié)課堂小結(jié) 1. 單分子油膜法測定分子大小是把分子想象成單分子油膜法測定分子大小是把分子想象成小球，利用球體的球直徑方法測得的，實驗過程中小球，利用球體的球直徑方法測得的，實驗過程中應(yīng)注意減小不必要的誤差的產(chǎn)生。應(yīng)注意減小不必要的誤差的產(chǎn)生。 2. 分子大小的數(shù)量級是分子大小的數(shù)量級是10-10m，分子其實很小，分子其實很小但結(jié)構(gòu)卻相當復(fù)雜，我們要學(xué)會建立分子結(jié)構(gòu)模型。但結(jié)構(gòu)卻相當復(fù)雜，我們要學(xué)會建立分子結(jié)構(gòu)模型。 3.阿伏加

18、德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁，阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁，我們知道怎么運用其做相應(yīng)計算。我們知道怎么運用其做相應(yīng)計算。高考鏈接高考鏈接 1.（2005-江蘇）某氣體的摩爾質(zhì)量為江蘇）某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾，摩爾體積為體積為V，密度為，密度為，每個分子的質(zhì)量和體積分別為，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和和V0，則阿伏加德羅常數(shù)，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為（可表示為（ ） A. B. C. D.0VVNAmVNAmMNA0VMNA BC解析解析 A中，用物質(zhì)的體積除以分子占據(jù)的平均中，用物質(zhì)的體積除以分子占據(jù)的平均空間得到的是分子的總個數(shù)，故空間得到的是分子的總個數(shù)，故A錯。錯。

19、D中，用分子的摩爾質(zhì)量除以物質(zhì)質(zhì)量，中，用分子的摩爾質(zhì)量除以物質(zhì)質(zhì)量，是物質(zhì)的量的倒數(shù)，故是物質(zhì)的量的倒數(shù)，故D錯。錯。 2.（2004-鄭州）將鄭州）將1cm3的油酸溶于酒精，的油酸溶于酒精，制成制成200cm3的油酸酒精溶液，已知的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液的溶液有有50滴，現(xiàn)取滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液到水面上，隨著滴油酸酒精溶液到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一層單分子薄酒精溶于水，油酸在水面上形成一層單分子薄膜，已測出這一薄層的面積是膜，已測出這一薄層的面積是0.2m2，由此可估，由此可估測油酸分子的直徑為測油酸分子的直徑為 m。 510-10解析解析每滴油酸酒精溶液中

20、油酸體積每滴油酸酒精溶液中油酸體積 油酸分子直徑油酸分子直徑mSVd10101052010.310610105012001mV課堂練習課堂練習 1. 某學(xué)生在用油膜法測分子直徑試驗中，計算結(jié)果某學(xué)生在用油膜法測分子直徑試驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（明顯偏大，可能是由于（ ） A. 油酸未完全散開油酸未完全散開 B. 油酸中含有大量酒精油酸中含有大量酒精 C. 計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格 D. 求每滴體積時，求每滴體積時，1ml的溶液的滴數(shù)誤多記了的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴滴AC解析解析 如果油酸未完全散開，則不能形成單分子油膜，如果油酸

21、未完全散開，則不能形成單分子油膜，油膜厚度大于分子直徑，測量結(jié)果偏大，油膜厚度大于分子直徑，測量結(jié)果偏大，A正確。正確。 油膜酒精溶液中酒精易溶解揮發(fā)，故不影響實驗油膜酒精溶液中酒精易溶解揮發(fā)，故不影響實驗結(jié)果，結(jié)果，B錯誤。錯誤。 計算油膜面積時，方格數(shù)不足半個的舍去，多余計算油膜面積時，方格數(shù)不足半個的舍去，多余半個按一個計算，現(xiàn)舍去所有不足一個的，則油膜面半個按一個計算，現(xiàn)舍去所有不足一個的，則油膜面積偏小，由積偏小，由 計算出分子直徑偏大，計算出分子直徑偏大，C正確。正確。 求每滴體積，誤多記了求每滴體積，誤多記了10滴，則每滴體積測量結(jié)滴，則每滴體積測量結(jié)果偏小，分子直徑計算結(jié)果偏小

22、，果偏小，分子直徑計算結(jié)果偏小，D錯誤。錯誤。SVd 2. 若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，摩爾體積，則可以計算出（摩爾體積，則可以計算出（ ） A. 固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量 B. 液體分子的大小和質(zhì)量液體分子的大小和質(zhì)量 C. 氣體分子的大小和質(zhì)量氣體分子的大小和質(zhì)量 D. 氣體分子的質(zhì)量和分子間的平均距離氣體分子的質(zhì)量和分子間的平均距離ABD解析解析根據(jù)之前羅列的六個基本公式即可解出。根據(jù)之前羅列的六個基本公式即可解出。 3. 房間地面表面積房間地面表面積15m2，高，高3m，空氣，空氣平均密度平均密度=1.29kg/m

23、3,空氣平均摩爾質(zhì)量空氣平均摩爾質(zhì)量M=2.910-2kg/mol，則該房間內(nèi)空氣的質(zhì)，則該房間內(nèi)空氣的質(zhì)量為量為_kg，空氣分子間的平均距離為，空氣分子間的平均距離為_ m。解析解析房間內(nèi)體積房間內(nèi)體積房間內(nèi)空氣質(zhì)量房間內(nèi)空氣質(zhì)量房間內(nèi)空氣分子分數(shù)房間內(nèi)空氣分子分數(shù)每個空氣分子占空間體積每個空氣分子占空間體積空氣分子間平均距離空氣分子間平均距離33045315mmShVkgkgVm584529100.27223010211092100658.MNmnNNAA3273270110537102145mmNVV.mmVL932731103310537.583.310-9 4. 已知銅的摩爾質(zhì)量是已

24、知銅的摩爾質(zhì)量是6.410-2kg/mol,密度為密度為8.9103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mol-1，估算，估算銅原子的直徑為銅原子的直徑為_m（要求一位有效數(shù)字）。（要求一位有效數(shù)字）。解析解析銅原子的直徑銅原子的直徑mmNMdA1032332310310061098143104666.310-10 5. 已知水的密度已知水的密度=1.0103kg/m3，水的摩爾質(zhì)，水的摩爾質(zhì)量量M=1.810-2kg/mol。 求求1g水中含多少水分子？水分子的質(zhì)量是水中含多少水分子？水分子的質(zhì)量是多少？估算水分子的直徑（取二位有效數(shù)字）多少？估算水分子的直徑（取二位有

25、效數(shù)字）解析解析 個個分子的質(zhì)量分子的質(zhì)量 kg一個水分子的體積一個水分子的體積 ，將水分子視為球，將水分子視為球型，則型，則 ，所以得到，所以得到 ，于是，于是ANMV2223231033100261081101.AANMmnNN262321003100261081.kgNMmA8343dVANMd361mNMdA103233231093100261001143108166. 6. 已知金剛石的密度是已知金剛石的密度是3500kg/m3,有一小有一小塊金剛石，體積是塊金剛石，體積是5.710-8m3，此小塊金剛石，此小塊金剛石中含有多少個碳原子？設(shè)想金剛石中碳原子是中含有多少個碳原子？設(shè)想金剛石中碳原子是緊密堆在一起的，估算碳原子的直徑。緊密堆在一起的，估算碳原子的直徑。解析解析碳原子