第一節(jié) 物質(zhì)是由大量分子組成的

第一章

分子動(dòng)理論第一節(jié)物質(zhì)是由大量分子組成的核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)知道物體是由大量分子組成的。(2)學(xué)會(huì)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小。(3)知道阿伏伽德羅常量的意義和應(yīng)用?？茖W(xué)思維應(yīng)用阿伏伽德羅常量進(jìn)行微觀量的估算?？茖W(xué)探究利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任在原子—分子水平上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，知道微觀領(lǐng)域的探索對(duì)自然科學(xué)發(fā)展的意義。一、分子的大小1．分子的大?。悍肿雍苄?，用肉眼無(wú)法直接看到，用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到，可以用能放大上億倍的掃描隧道顯微鏡觀察到。2．分子直徑的數(shù)量級(jí)通常是_________。10－10m2．實(shí)驗(yàn)器材清水、_____、油酸、淺盤(pán)(邊長(zhǎng)約為30～40cm)、滴管(或注射器)、燒杯、______________、彩筆、________、坐標(biāo)紙、容量瓶(500mL)。酒精透明塑料蓋板痱子粉(3)向淺水盤(pán)中倒入清水，在水面上輕輕而均勻地撒一層_______，用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液。待油層不再擴(kuò)散、形狀穩(wěn)定時(shí)，就近似形成了單分子油膜。(4)將透明塑料蓋板蓋在淺水盤(pán)上，用彩筆描繪出____________。(5)將描有油酸薄膜輪廓的塑料蓋板放在_______上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))。(6)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，根據(jù)純油酸的________和油膜的________算出油酸分子的直徑。痱子粉油膜的輪廓坐標(biāo)紙?bào)w積V面積S三、阿伏伽德羅常量1．定義：1mol的任何物質(zhì)所含的分子(或原子)數(shù)目都_____，這個(gè)數(shù)目稱為阿伏伽德羅常量。2．?dāng)?shù)值：NA＝__________

mol－1。3．意義：阿伏伽德羅常量是一個(gè)重要的常量，它是聯(lián)系____________、__________等宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子_____等微觀物理量的橋梁，在定量研究熱現(xiàn)象時(shí)常會(huì)用到它。相同6.02×1023摩爾質(zhì)量摩爾體積大小1.如圖所示，是一片葉子在放大不同倍數(shù)的照片。(1)放大700倍看到的是葉片分子嗎？(2)放大50000000倍看到的是葉片分子嗎？提示：(1)不是。(2)不是。2．如圖是“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)裝置，判斷以下說(shuō)法的正誤：(1)用油膜法可以精確測(cè)量油酸分子的大小。

()(2)油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜面積。

()(3)計(jì)算油酸膜面積時(shí)，應(yīng)舍去所有不足一格的方格。

(

)×√×3．摩爾是物質(zhì)的量的單位，每摩爾含有阿伏伽德羅常量個(gè)微粒。摩爾在古希臘叫作“堆量”，摩爾就是“一堆”的意思。不過(guò)1摩爾比一堆土豆、一堆石塊的數(shù)量大得多。(1)阿伏伽德羅常量是一個(gè)很大的數(shù)值，它究竟有多大呢？提示：6.02×1023mol－1。(2)阿伏伽德羅常量有什么重要作用？提示：它把物體的質(zhì)量、體積這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子大小這些微觀量聯(lián)系起來(lái)了。(3)為什么用這么大的數(shù)值來(lái)聯(lián)系宏觀量和微觀量呢？提示：因?yàn)閱蝹€(gè)分子的質(zhì)量和體積太小了。新知學(xué)習(xí)(一)|分子的大小及估算方法[任務(wù)驅(qū)動(dòng)](1)為什么說(shuō)阿伏伽德羅常量是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁？提示：阿伏伽德羅常量把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積這些微觀量聯(lián)系起來(lái)了，所以說(shuō)阿伏伽德羅常量是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。(2)摩爾體積等于阿伏伽德羅常量乘以分子體積，對(duì)于任何物質(zhì)都成立嗎？為什么？提示：不一定都成立。固體和液體可忽略分子間隙，故摩爾體積等于阿伏伽德羅常量乘以分子體積只對(duì)固體和液體成立，對(duì)氣體不成立。

[重點(diǎn)釋解]1．分子的大小(1)分子直徑的數(shù)量級(jí)一般為10－10m。(2)分子體積的數(shù)量級(jí)一般為10－29m3。(3)分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)一般為10－26kg。(4)分子如此微小，用高倍光學(xué)顯微鏡也看不到，直到1982年人們研制了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡，才觀察到物質(zhì)表面原子的排列。[典例體驗(yàn)][典例]很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全，轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，利用三氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊。若氮?dú)獬淙牒蟀踩珰饽业娜莘eV＝56L，囊中氮?dú)饷芏圈眩?.5kg/m3，已知氮?dú)饽栙|(zhì)量M＝0.028kg/mol，阿伏伽德羅常量NA＝6×1023mol－1，試估算：(1)囊中氮?dú)夥肿拥目倐€(gè)數(shù)N；(2)囊中氮?dú)夥肿娱g的平均距離。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)/方法技巧/微觀量的求解方法(1)阿伏伽德羅常量是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁和紐帶。(2)建立合適的物理模型，通常把固體、液體分子模擬為球體或小立方體，氣體分子所占據(jù)的空間則建立立方體模型。[針對(duì)訓(xùn)練]1．由下列物理量可以算出氧氣的摩爾質(zhì)量的是

(

)A．氧氣分子的質(zhì)量和阿伏伽德羅常量B．氧氣分子的體積和氧氣分子的質(zhì)量C．氧氣的密度和阿伏伽德羅常量D．氧氣分子的體積和氧氣的密度解析：1mol氧氣分子的質(zhì)量是摩爾質(zhì)量，1mol氧氣含有6.02×1023(阿伏伽德羅常量)個(gè)分子，已知氧氣分子的質(zhì)量和阿伏伽德羅常量，可以求出氧氣的摩爾質(zhì)量，故A正確；其余三項(xiàng)所給物理量均不能求出氧氣的摩爾質(zhì)量，故B、C、D錯(cuò)誤。答案：A

2．誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測(cè)量油膜面積不準(zhǔn)確使用的坐標(biāo)紙的方格要小一些，待液面穩(wěn)定后再測(cè)量面積系統(tǒng)誤差油膜的厚度不是單分子排列使油酸酒精溶液的濃度小一些(4)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤(pán)的清潔。(5)從盤(pán)的中央加痱子粉，粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這主要是由于加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開(kāi)。這樣做比將粉直接撒在水面上的效果好。(6)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可。[典例體驗(yàn)][典例]某小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下：①向體積V油＝1mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500mL；②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積為V0＝1mL，把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)n＝100滴；③往邊長(zhǎng)為30～40cm的淺盤(pán)里倒入2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤(pán)上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；⑤將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)的小方格的個(gè)數(shù)，小方格的邊長(zhǎng)l＝20mm。根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題：(1)該同學(xué)有遺漏的實(shí)驗(yàn)步驟是________，其正確做法是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′是______________mL。(3)油酸分子的直徑d＝______m(保留一位有效數(shù)字)。(4)若爽身粉撒得過(guò)厚，則會(huì)使分子直徑的測(cè)量結(jié)果偏______(填“大”或“小”)。[答案]

(1)④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸膜形狀穩(wěn)定后，再將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤(pán)上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀(2)2×10－5

(3)5×10－10

(4)大

[針對(duì)訓(xùn)練]1．在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，以下給出的是可能的操作步驟，把你認(rèn)為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫(xiě)在橫線上________，并請(qǐng)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟D中的計(jì)算式。A．將畫(huà)有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)1cm的正方形為單位，計(jì)算出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)n。B．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。C．用淺盤(pán)裝入約2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上。D．用測(cè)量的物理量估算出油酸分子的直徑d＝______。E．用注射器將事先配好的體積濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入燒杯，記下滴入的溶液體積V0與滴數(shù)N。F．將玻璃板放在淺盤(pán)上，用筆將薄膜的外圍形狀描畫(huà)在玻璃板上。2．某同學(xué)做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中所用油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有純油酸0.6mL，用注射器向燒杯內(nèi)滴50滴上述溶液，注射器中的溶液體積減少1mL，若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。(1)若每一小方格的邊長(zhǎng)為20mm，則油酸薄膜的面積約為_(kāi)_______m2；(2)一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為_(kāi)_____________m3；(3)由以上數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑d＝________m(保留一位有效數(shù)字)。一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——分子質(zhì)量和直徑的估算1．(選自魯科版教材“物理聊吧”)根據(jù)水分子的分子量、阿伏伽德羅常量和水的密度，可估算水分子的質(zhì)量和直徑。用這種方法能否估算氫氣中氫分子的質(zhì)量和直徑？

科學(xué)探究——薄膜厚度的測(cè)量2．(選自人教版教材課后練習(xí))把一片很薄的均勻塑料薄膜放在鹽水中，調(diào)節(jié)鹽水的密度，使薄膜能在鹽水中懸浮，此時(shí)鹽水的密度為1.2×103kg/m3。用天平測(cè)出尺寸為10cm×20cm的這種塑料薄膜的質(zhì)量是36g，請(qǐng)計(jì)算薄膜的厚度。二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．如圖所示，科學(xué)家在銅表面將48個(gè)鐵原子排成圓圈，形成半徑為7.13nm的“原子圍欄”，相鄰鐵原子間有間隙。估算鐵原子平均間隙的大小，結(jié)果保留一位有效數(shù)字。(已知鐵的密度是7.8×103kg/m3，摩爾質(zhì)量是5.6×10－2kg/mol，阿伏伽德羅常量NA＝6.02×1023mol－1)2．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，已知每1×104mL油酸酒精溶液中有純油酸6mL，用注射器抽得上述溶液2mL，現(xiàn)緩慢地滴出1mL溶液，共有液滴數(shù)為50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)中，在刻有小正方形方格的玻璃板上描出油膜的輪廓如圖所示，小正方形方格的邊長(zhǎng)為