第1章 1.1　一種新的研究方法+1.2　走進(jìn)分子世界

1、.11一種新的研究方法12走進(jìn)分子世界學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律對(duì)于研究問(wèn)題的意義重點(diǎn)、難點(diǎn)2知道油酸分子模型及大小的計(jì)算方法重點(diǎn)3掌握油膜法測(cè)分子大小的方法并熟悉實(shí)驗(yàn)操作4掌握從實(shí)驗(yàn)中獲取數(shù)據(jù)的方法，并會(huì)進(jìn)展誤差分析難點(diǎn)一種新的研究方法，分子何其小 1概率1定義：在數(shù)學(xué)上，把發(fā)生某一隨機(jī)事件的可能性的定量描繪叫概率2意義：概率反映的不是一種必然結(jié)果，它是在大量資料的根底上，對(duì)不確定事件做出的一種估計(jì)2統(tǒng)計(jì)規(guī)律1定義：在大量的隨機(jī)偶爾事件的集合中起作用的規(guī)律2特點(diǎn)：提醒的是大量事件在整體上的性質(zhì)及必然聯(lián)絡(luò)其可靠性跟統(tǒng)計(jì)事件的數(shù)量有關(guān)，事件數(shù)量越多，統(tǒng)計(jì)規(guī)律就顯示的越明顯被統(tǒng)計(jì)

2、的事件數(shù)量越多，漲落的現(xiàn)象越不顯著3實(shí)驗(yàn)探究用油膜法估測(cè)分子直徑4設(shè)計(jì)思路當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開(kāi)，其中的酒精溶于水中并很快揮發(fā)，在水面上形成一層純油酸的單分子層薄膜，如圖1­1­1所示假如把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可以認(rèn)為等于油酸分子的直徑圖1­1­1實(shí)驗(yàn)中假如算出一定體積V的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積S，即可算出油酸分子直徑的大小，即d.5進(jìn)展實(shí)驗(yàn)1配制油酸酒精溶液，體積比2用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積如1 mL時(shí)的滴數(shù)，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均體積.

3、3向淺水盤(pán)中倒入清水，在水面上輕輕而均勻地撒一層痱子粉，在水面上用滴管滴一滴油酸酒精溶液當(dāng)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將玻璃板蓋在淺水盤(pán)上，用彩筆將油膜的形狀描繪在玻璃板上5將描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(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)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)6實(shí)驗(yàn)結(jié)論根據(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)油酸的體積V和油膜的面積S算出油酸分子的直徑一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為1010 m.1單分子油膜的厚度可認(rèn)為與油酸分子的直徑大小相等2為了便于研究，我們通常把固體和液體分子看作球

4、形3在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接用純油酸溶液更準(zhǔn)確些×對(duì)固體、液體、氣體的分子大小估算時(shí)，其模型有何不同？【提示】估算分子大小時(shí)，既可以把分子占據(jù)的空間看做立方體，也可以看做球體對(duì)于固體、液體分子，一般視為球體，分子直徑的數(shù)量級(jí)為1010 m .而對(duì)于氣體只能看成立方體，計(jì)算其占有體積的大小一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算方法：1一滴油酸溶液的平均體積2一滴溶液中含純油酸的體積VV×油酸溶液的體積比體積比3油膜的面積Sn×1 cm2n為有效格數(shù)，小方格的邊長(zhǎng)為1 cm4分子直徑d代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位的統(tǒng)一二、實(shí)驗(yàn)誤差分析用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)誤差可有以下幾種情況：

5、1未形成單分子油膜由于痱子粉在水面上撒得不均勻，油酸酒精溶液滴到水面上之后未能形成單分子油膜2油酸的體積V不夠準(zhǔn)確在配制油酸酒精溶液時(shí)濃度不準(zhǔn)確或用累積法測(cè)油滴的體積時(shí)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確3油膜的面積S不夠準(zhǔn)確在坐標(biāo)紙上關(guān)于缺乏一個(gè)方格的取舍不符合要求三、實(shí)驗(yàn)本卷須知1油酸酒精溶液配制好后，不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差油酸酒精溶液的濃度以小于為宜2注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭離水面很近油酸未滴下之前時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開(kāi)，這是由于針頭中的酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果3待測(cè)油酸液面擴(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，水面受油酸液滴沖擊凹陷后

6、又恢復(fù)；第二，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)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，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的外表張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開(kāi)；第二，粉粒之間的排斥這樣做比將粉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)符合要求即可四、分子大小的兩種模型實(shí)際分子的構(gòu)造是很復(fù)雜的，可以把單個(gè)分子看做一個(gè)立方體，也可以看做一個(gè)小球，一般與物體的物質(zhì)形態(tài)有關(guān)1球形模型固體和液體可以看做一個(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1­

7、;1­2甲所示圖1­1­22立方體模型氣體分子的空隙很大，把氣體分成假設(shè)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)小立方體是每個(gè)分子平均占有的活動(dòng)空間，忽略氣體分子的大小，如圖1­1­2乙所示3分子大小的估算1對(duì)于固體和液體，分子間間隔 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V0，那么分子直徑d球形模型或d立方體模型2對(duì)于氣體，分子間間隔 比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計(jì)算出兩氣體分子間的平均間距d.1為了減小“油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)誤差，以下方法可行的是【導(dǎo)學(xué)號(hào)：35500001】A用注射器向量筒中滴入100

8、滴油酸酒精溶液，并讀出量筒里這些溶液的體積恰為整數(shù)V1，那么每滴溶液的體積為V2B把淺盤(pán)程度放置，在淺盤(pán)里倒入一些水，使水面離盤(pán)口間隔 小些C先在淺盤(pán)內(nèi)的水中撒入一些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴1滴在水面上D用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成規(guī)那么形狀E計(jì)算油膜面積時(shí)舍去所有缺乏一個(gè)的方格【解析】測(cè)量多滴溶液的體積和溶液的滴數(shù)，以減小讀數(shù)誤差，A正確；水面離盤(pán)口間隔 小些，可減小畫(huà)油膜輪廓時(shí)的誤差，B正確；滴入1滴液滴形成單分子油膜，C正確；用牙簽撥弄油膜，會(huì)使油膜間有空隙，還會(huì)帶走一部分油酸，D錯(cuò)誤；舍去所有缺乏一個(gè)的方格，結(jié)果偏大，E錯(cuò)誤【答案】ABC2在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，

9、油酸酒精溶液的濃度約為每104 mL溶液中有純油酸6 mL.用注射器測(cè)得1 mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖1­1­3所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm.試求：圖1­1­31油酸膜的面積是多少？2每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積？3按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑【解析】1根據(jù)圖中的輪廓可知，油膜面積S106×1 cm2106 cm2.2由1 mL溶液為75滴可知1滴溶液的體積為 mL，又每104 mL溶液中有

10、純油酸6 mL.那么1滴溶液中含純油酸的體積為V× mL8×106 mL8×106 cm3.3油酸分子直徑d cm7.5×108 cm7.5×1010 m.【答案】1106 cm228×106 cm337.5×1010 m誤差分析1油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和理論值間存在偏向；2一滴油酸酒精溶液的實(shí)際體積和理論值間存在偏向；3油酸在水面上的實(shí)際分布情況和理想中的“均勻“單分子純油酸層間存在偏向；4采用“互補(bǔ)法即缺乏半個(gè)舍去，大于半個(gè)的算一個(gè)計(jì)算獲得的油膜面積與實(shí)際的油膜面積間存在偏向分子何其多 1阿伏伽德羅常量1 mol任何物質(zhì)

11、所包含粒子的數(shù)目都相等，這個(gè)數(shù)目叫做阿伏伽德羅常量符號(hào)NA.2數(shù)值阿伏伽德羅常量通常取NA6.02×1023 mol1，粗略計(jì)算中可取NA6.0×1023 mol1.3意義阿伏伽德羅常量是一個(gè)重要的常數(shù)，是聯(lián)絡(luò)宏觀量與微觀量的橋梁，它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質(zhì)量、分子體積等微觀物理量聯(lián)絡(luò)起來(lái)11 mol任何物質(zhì)都含有NA個(gè)粒子2阿伏伽德羅常量可以把微觀量與宏觀量聯(lián)絡(luò)在一起3知道氧氣的摩爾質(zhì)量、氧氣的密度及氧氣分子的直徑可以算出阿伏伽德羅常量×VmolNA×分子體積，對(duì)任何物質(zhì)都成立嗎？【提示】不都成立固體和液體分子排列比較嚴(yán)密，分子間距可

12、以忽略，但氣體分子間距較大，分子間距不能忽略，故公式只對(duì)固體和液體近似成立，對(duì)氣體不成立對(duì)氣體而言應(yīng)為摩爾體積NA×分子平均占據(jù)的體積阿伏伽德羅常量NA的應(yīng)用假設(shè)用M表示摩爾質(zhì)量，V表示摩爾體積，表示密度m、V0、d分別表示每個(gè)分子的質(zhì)量、體積和直徑，那么：1一個(gè)分子的質(zhì)量：m.2一個(gè)分子的體積：V0適用于固體和液體3單位質(zhì)量所含有的分子數(shù)：N.4單位體積所含有的分子數(shù)：N.5摩爾質(zhì)量M、摩爾體積V和密度的關(guān)系：MV.3假設(shè)以表示水的摩爾質(zhì)量，V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸汽的摩爾體積，為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸汽的密度，NA為阿伏伽德羅常量，m、分別表示每個(gè)水分子的質(zhì)量和體積，下面四個(gè)關(guān)系式表示正確

13、的選項(xiàng)是ANABCm DEV【解析】NA，A對(duì)；NA，所以m，C對(duì)；而對(duì)于氣體分子來(lái)說(shuō)，由于其兩鄰近分子間間隔 太大，求出的是一個(gè)氣體分子占據(jù)的空間，而不是單個(gè)氣體分子的體積其體積遠(yuǎn)小于該值，所以D錯(cuò)；而B(niǎo)式是將D式代入A式和C式得出的，故B錯(cuò)；由于，故E正確【答案】ACE4很多轎車中設(shè)有平安氣囊以保障駕乘人員的平安轎車在發(fā)生一定強(qiáng)度的碰撞時(shí)，利用疊氮化鈉NaN3爆炸產(chǎn)生氣體假設(shè)都是N2充入氣囊假設(shè)氮?dú)獬淙牒笃桨矚饽业娜莘eV56 L，囊中氮?dú)饷芏?.5 kg/m3，氮?dú)饽栙|(zhì)量M0.028 kg/mol，阿伏伽德羅常量NA6×1023 mol1.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的平均間隔 結(jié)果