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1、物體是由大量分子組成的【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、分子 1分子 分子是具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小粒子實(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(lèi))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(dòng)時(shí)遵從相同的規(guī)律,所以統(tǒng)稱(chēng)分子 2分子大小 (1)分子的大小可以從以下幾個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí) 從分子幾何尺寸的大小來(lái)感受,一般地,分子直徑數(shù)量級(jí)為 從分子的體積的數(shù)量級(jí)來(lái)感受: 從一個(gè)分子的質(zhì)量的多少來(lái)體會(huì)“大量”的含意:一般分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)為 分子如此微小,用肉眼根本無(wú)法直接看到它們,就是用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到直到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

2、(2)分子模型 實(shí)際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,可以把單個(gè)分子看做一個(gè)立方體,也可以看做是一個(gè)小球,通常情況下把分子當(dāng)作一個(gè)球形處理球的體積,為球半徑 球形模型:固體和液體可看做一個(gè)緊挨著一個(gè)的球形分子排列而成的,忽略分子間空隙,如圖甲所示 立方體模型:氣體分子間的空隙很大,把氣體分成若干個(gè)小立方體,氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心,每個(gè)小立方體是平均每個(gè)分子占有的活動(dòng)空間,忽略氣體分子的大小,如圖乙所示 (3)分子大小的估算 對(duì)于固體和液體,分子間距離比較小,可以認(rèn)為分子是一個(gè)個(gè)緊挨著的,設(shè)分子體積為,則分子直徑,或(立方體模型) 對(duì)于氣體,分子間距離比較大,處理方法是建立立方體模型,從而可計(jì)算出兩

3、氣體分子之間的平均間距 要點(diǎn)詮釋?zhuān)翰徽摪逊肿涌醋銮蛐危€是看做立方體,都只是一種簡(jiǎn)化的模型,是一種近似處理的方法由于建立的模型不同,得出的結(jié)果稍有不同,但數(shù)量級(jí)都是一般在估算固體或液體分子直徑或分子間距離時(shí)采用球形模型,在估算氣體分子間的距離時(shí)采用立方體模型 3油膜法測(cè)分子大小 詳見(jiàn)試驗(yàn)。 4阿伏加德羅常數(shù) 阿伏加德羅常數(shù)反映了一條重要規(guī)律:任何一摩爾的物質(zhì)所含有的微粒數(shù)都相同,都是個(gè)阿伏加德羅常數(shù)是連接宏觀世界與微觀世界的橋梁,阿伏加德羅常數(shù)之大,具體地說(shuō)明了物體是由大量分子組成的 任何物質(zhì)含有分子的數(shù)目都相同,為常數(shù),這個(gè)常數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù) 任何物質(zhì)包含粒子的數(shù)目相等,這個(gè)數(shù)目叫做阿伏

4、加德羅常數(shù) 阿伏加德羅常數(shù)以是一個(gè)聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁如作為宏觀量的摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度和作為微觀量的分子直徑、分子質(zhì)量、每個(gè)分子的體積等,是通過(guò)阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來(lái)的 (1)一個(gè)分子的質(zhì)量: (2)一個(gè)分子的體積: (3)一摩爾物質(zhì)的體積: (4)單位質(zhì)量中所含分子數(shù): (5)單位體積中所含分子數(shù): (6)氣體分子間的距離: (7)分子球體模型: 注意:求每個(gè)分子的體積時(shí)用公式,只適用于固體和液體因?yàn)榻M成固體、液體的分子間隙比較小,可近似認(rèn)為分子緊密排列,即忽略分子間隙,但此公式不能用于求氣體分子的體積,因?yàn)闅怏w分子間距離較大,用此公式求出的是每個(gè)氣體分子平均占有的體積 5分子間有間隙

5、 水和酒精混合時(shí)總體積減小,說(shuō)明分子間有間隙注意:對(duì)于固體、液體來(lái)說(shuō),分子間隙較小,可近似認(rèn)為為分子體積的大??;而對(duì)于氣體來(lái)說(shuō),分子間隙較大。那么不再等于氣體分子體積,而是分子所占空間的體積不再指氣體分子線度大小,而是相鄰兩氣體分子的間距要點(diǎn)二、方法及運(yùn)用1抓住主要矛盾建立理想模型是物理學(xué)中的研究方法 例如在估算分子的大小和推算阿伏加德羅常數(shù)時(shí),就必須建立理想模型,即將分子視為彈性小球,并略去分子之間的間隙,將物體內(nèi)的分子視為相互緊密排列著于是才出現(xiàn)了分子直徑的說(shuō)法以及應(yīng)用球體公式計(jì)算分子體積的估算法當(dāng)然分子的形狀絕非是理想的球形,分子間有空隙也是客觀事實(shí)那么,在什么條件下必須,也允許建立理想

6、模型呢?就上述問(wèn)題而言,物質(zhì)是由分子組成的,而分子又屬于微觀實(shí)體,不可能直接量度它的體積分子之間雖然存在空隙,但它們的平均間距在固體和液體的狀態(tài)下與分子的直徑相差并不懸殊,因此可以略去分子間距這一次要矛盾進(jìn)行估算,同時(shí)也必須懂得理想模型不能到處亂套,例如后面要學(xué)習(xí)的分子力問(wèn)題,若還沿用這個(gè)理想模型,顯然就是無(wú)的放矢了 2聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用 (1)已知物體的摩爾質(zhì)量,借助于阿伏如德羅常數(shù),可以求得分子的質(zhì)量 (2)已知物體的摩爾體積,借助于阿伏加德羅常數(shù),可以求出一個(gè)分子所占據(jù)的空間 (3)對(duì)于液體和固體,常把分子視為緊密排列的球形分子,由球的體積公式,可估算出分子的直

7、徑 (4)對(duì)于氣體,每個(gè)分子不是緊密排列,在不同的狀態(tài)下,一定質(zhì)量的氣體可以有不同的體積,一般氣體分子所占據(jù)的空間數(shù)倍于氣體分子體積所以,一般情況下我們把氣體分子所占據(jù)的空間視為立方體模型,由此我們可以估算出氣體分子間的平均距離,式中是氣體的摩爾體積,是阿伏加德羅常數(shù)要點(diǎn)三、估算阿伏加德羅常數(shù) 以水分子為例子,知道水分子的大小,不難估算阿伏加德羅常數(shù) (1)如果知道每個(gè)水分子的直徑是,那么每個(gè)水分子的體積約為多少? (2)我們還知道水的摩爾體積是如果水分子是一個(gè)挨一個(gè)地排列的,那么水所含水分子數(shù)是多少? 把你的估算結(jié)果和化學(xué)課本中的阿伏加德羅常數(shù)相比較直徑數(shù)量級(jí):質(zhì)量數(shù)量級(jí):2本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分子

8、的大小阿伏加德羅常數(shù)物體是由大量分子組成的分子體積分子質(zhì)量分子數(shù)或宏觀量與微觀量的聯(lián)系測(cè)量原理:?jiǎn)畏肿佑湍ず穸葘?shí)驗(yàn)器材選擇油膜面積的估算、數(shù)方格數(shù)乘以每格面積油膜法測(cè)分子大小要點(diǎn)四、 實(shí)驗(yàn):油膜法測(cè)分子大小 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用單分子油膜法測(cè)分子大小 2實(shí)驗(yàn)原理 估測(cè)分子的大小通常采用油膜法取的油酸,并精確地測(cè)出它的體積。用無(wú)水酒精按的體積比稀釋油酸,使油酸在酒精中充分溶解用滴管提取稀釋后的油酸,并測(cè)算出滴管中滴出一滴溶液的體積在盛水盤(pán)中裝入約深的蒸餾水,為便于觀測(cè)油膜的面積,可在水面上輕撒上一層痱子粉,在水盤(pán)中央滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散開(kāi)到油膜面積不再擴(kuò)大時(shí),用一塊玻璃蓋在盤(pán)緣上

9、描出油膜的輪廓圖。如圖甲所示,把這塊玻璃放在方格紙上,數(shù)出油膜所占的格數(shù),然后計(jì)算出油膜的面積于是,油膜的厚度()便可測(cè)算出來(lái) 油酸在水面上形成單分子層油膜油酸分子的一端對(duì)水有很強(qiáng)的親和力,被吸引在水中,另一端對(duì)水沒(méi)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(zhǎng)度若把分子當(dāng)成小球,油膜的厚度也就等于分子的直徑,如圖乙所示,其線度的數(shù)量級(jí)為 特別提示:(1)分子并不是球形的,但這里把它們當(dāng)作球形處理,是一種估算的方法估算在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究中都是很有用的 (2)盡管用不同方法測(cè)量分子直徑結(jié)果有差異,但除一些高分子有機(jī)物外,一般測(cè)得數(shù)量級(jí)一致,分子直徑的數(shù)量級(jí)為 3

10、實(shí)驗(yàn)器材序號(hào)器材名稱(chēng)備注1已稀釋的油酸若干毫升體積比為2淺盤(pán)1只3注射器(或滴管)1支4帶方格的透明塑料蓋板1塊5量筒1個(gè)6彩色水筆1支7痱子粉(或石膏粉)帶紗網(wǎng)或粉撲 4實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用注射器或滴管將老師先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如)時(shí)的滴數(shù) 計(jì)算出每滴油酸酒精溶液體積的平均值,如圖甲 (2)如圖乙所示,在水平放置的淺盤(pán)倒入約深的水,用紗網(wǎng)(或粉撲)將適量痱子粉輕輕撒在水面上 (3)如圖丙所示,用滴管將一滴油酸酒精溶液輕輕滴入水面中央,待油膜形狀穩(wěn)定后,在淺盤(pán)上蓋上塑料蓋板,用彩筆描出油膜的邊緣輪廓,如圖丁所示 (4)將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的塑料蓋板

11、放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(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) (5)根據(jù)老師配制的酒精油酸溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積,根據(jù)一滴油酸的體積 和薄膜的面積即可算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小 5注意事項(xiàng) (1)油酸溶液配制后不要長(zhǎng)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(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因:第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù);第二是酒精揮發(fā)后液面收縮 (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)面會(huì)殘留油酸,可用少量酒精清洗,并用脫棉擦法,

12、再用清水沖洗,這樣可保持盤(pán)的清潔 (5)從盤(pán)的中央加痱子粉,使粉自動(dòng)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(jí)符合要求即可要點(diǎn)五、相關(guān)計(jì)算 1各物理量的計(jì)算方法 在實(shí)驗(yàn)中由計(jì)算分子的直徑,是經(jīng)過(guò)換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的總體積各物理量的計(jì)算方法如下: (1)一滴油酸酒精溶液的體積 (為滴數(shù),為滴油酸酒精溶液的體積) (2)一滴油酸酒精溶液中純油酸所占體積 (為純油酸體積,為油酸酒精溶液的總體積) (3)油酸薄層的面積(為有效格數(shù),為小格的邊長(zhǎng)) (4)分子直徑 (5)注意單位的統(tǒng)一2例題分析:利用單分子油膜法可以粗略測(cè)定分子的大小和阿伏加德羅常數(shù),

13、如果已知體積為的一個(gè)油滴在水面上散開(kāi)形成的單分子油膜的面積為,求這種油分子的直徑表達(dá)式;如果這種油摩爾質(zhì)量為,密度為,再寫(xiě)出阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式【典型例題】類(lèi)型一、分子的大小 例1已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氫氣的體積為,氫氣分子直徑的數(shù)量級(jí)為( )A B C D 舉一反三:【變式】已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的納米材料具有很多優(yōu)越性能,有著廣闊的應(yīng)用前景邊長(zhǎng)為的立方體可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為)的個(gè)數(shù)最接近于( ) A個(gè) B個(gè) C個(gè) D個(gè)舉一反三:【變式1】只要知道下列哪一組物理量,就可以估算出氣體中分子間的平均距離?A阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量B阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度C阿伏伽德羅常數(shù)、該

14、氣體的質(zhì)量和體積D該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量【變式2】體積是的一滴油,滴在水面上,最終擴(kuò)展成面積為的油膜,由此可以估算出該種油分子直徑的大小是_m(保留一位有效數(shù)字)類(lèi)型二、與阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)計(jì)算 例3代表阿伏加德羅常數(shù),下列說(shuō)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氫氣所含原子數(shù)目為 C在常溫常壓下,氮?dú)馑脑訑?shù)目為 D氨氣所含質(zhì)子數(shù)目為舉一反三:【變式1】 假如全世界億人同時(shí)數(shù)水的分子個(gè)數(shù),每人每小時(shí)可以數(shù)個(gè),不間斷地?cái)?shù),則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近(阿伏加德羅常數(shù)?。?A年B千年C萬(wàn)年D千萬(wàn)年【變式2】若以表示水的摩爾質(zhì)量,表示在標(biāo)準(zhǔn)狀

15、態(tài)下水蒸氣的摩爾體積,為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度,為阿伏加德羅常數(shù),、分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積,下面是四個(gè)關(guān)系式: ; ; ; 其中正確的是( ) A B C D例4已知水的密度,水的摩爾質(zhì)量,求: (1)1 cm3水中有多少個(gè)分子?(2)估算一個(gè)水分子的直徑多大? 舉一反三:【變式】只要知道下列哪一組物理量,就可以估算氣體分子間的平均距離?( ) A阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量 B阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度 C阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的質(zhì)量和體積 D該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量 例5已知氯化銫的摩爾質(zhì)量為,其分子結(jié)構(gòu)如圖所示,氯原子(白色)位于立方體的中心,銫原子(

16、黑色)位于立方體的八個(gè)頂角上,這樣的立方體緊密地排列成氯化銫晶體,已知兩個(gè)氯原子的最近距離為,則氯化銫的密度為多少? 舉一反三:【變式】一個(gè)油輪裝載著密度為的原油在海上航行,由于某種事故而使原油發(fā)生部分泄漏導(dǎo)致的原油流人大海,則這次事故造成的最大可能污染面積約為( ) A B C D 類(lèi)型三、對(duì)油膜法測(cè)分子直徑的理解 例6某大型油輪在某一海域發(fā)生泄漏,為估測(cè)污染的海面面積,必須知道油分子的直徑,于是,研究人員做了如下實(shí)驗(yàn):把體積為的石油滴在水面上,石油在水面上形成的單分子油膜,試估算石油分子的直徑舉一反三:【變式1】在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,已知滴入水中的油酸溶液中所含的純油酸的體

17、積為,將玻璃板放在淺盤(pán)上描出油膜輪廓,再將玻璃板放在邊長(zhǎng)為的方格紙上,所看到的圖形如圖。那么該油膜的面積約為(保留兩位有效數(shù)字)。由此可估計(jì)出油酸分子的直徑約為(保留一位有效數(shù)字)?!咀兪?】將的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液已知油酸酒精溶液有滴,現(xiàn)取滴油酸酒精溶液滴到水面上,隨著酒精溶于水,油酸在水面上形成一單分子薄層,已測(cè)出這一薄層的面積為由此可估算油酸分子的直徑為多大? 例7油酸酒精溶液的濃度為每油酸酒精溶液中有油酸,用滴管向量筒內(nèi)滴滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加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,則油酸薄膜的面積為_(kāi); (2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為_(kāi); (3)

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