高中物理 7.1 物體是由大量分子組成的 課件 新人教選修33

1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三111.實驗目的:用油膜法估測分子的大小.2.實驗原理把一定體積的油酸滴在水面上使其形成單分子油膜，如圖所示，不考慮分子間的間隙，把油酸分子看成球形模型，計算出1滴油酸中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S，通過計算求出油膜的厚度d，即 就是油酸分子的直徑.2021/8/11 星期三123.實

2、驗器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺水盤、玻璃板、坐標紙、彩筆、痱子粉或細石膏粉.4.實驗步驟(1)在淺盤中倒入約2 cm深的水，將痱子粉或細石膏粉均勻撒在水面上.(2)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液.(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(濃度已知)，記下滴入的滴數(shù)n，算出一滴油酸酒精溶液的體積 .(4)將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上.2021/8/11 星期三13(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆畫出油酸薄膜的形狀.(6)將玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S或者玻璃板上有邊長為1 cm的方格的個數(shù)，通過

3、數(shù)方格個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S.計算方格數(shù)時，不足半個的舍去，多于半個的算一個.(7)根據(jù)已配制好的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V.(8)計算油酸薄膜的厚度 ,即為油酸分子的大小. 2021/8/11 星期三145.注意事項(1)油酸酒精溶液配制好后，不要長時間放置，以免造成溶液濃度改變，產(chǎn)生誤差.油酸酒精溶液的濃度以小于0.001為宜.(2)實驗之前應練習好滴定方法，注射器針頭高出水面的高度應在1 cm之內(nèi).(3)待測油酸液面擴散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓.擴散后又收縮有兩個原因:第一,水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮.2021/8/11 星期三

4、15(4)當重做實驗時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔.(5)從盤的中央加痱子粉或細石膏粉，粉自動擴散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；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)本實驗只要求估算分子的大小，實驗結果的數(shù)量級符合要求即可. 2021/8/11 星期三166.數(shù)據(jù)處理計算方法：(1)一滴油酸溶液的平均體積(2)一滴油酸溶液中含純油酸的體積V= 油酸溶液的體積比2021/8/11 星期三17(3)油膜的面積S=n1 cm2(n為有效格數(shù)，

5、小方格的邊長為1 cm)(4)分子直徑 (代入數(shù)據(jù)時注意單位的統(tǒng)一)2021/8/11 星期三18 簡化處理是在一定場合、一定條件下，突出客觀事物的某種主要因素、忽略次要因素而建立的.將分子簡化成球形，并且緊密排列，有利于主要問題的解決.2021/8/11 星期三19【典例1】(2011大綱版全國卷)在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：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紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸

6、分子直徑的大小.2021/8/11 星期三20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，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計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彩筆描繪在玻璃板上.2021/8/11 星期三21完成下列填空：(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 m2.由此估算出油酸分子的直徑為_m.(結果保留1位有效數(shù)字)2021/8/11 星期三22 【解題

7、指導】2021/8/11 星期三23【標準解答】(1)實驗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.實驗操作時要在淺盤放水、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比濃度是 一滴溶液的體積是 cm3=210-8 m3，所以分子直徑答案：(1) (2)510-102021/8/11 星期三24【規(guī)律方法】 油膜法估測分子大小的解題技巧(1)首先要準確計算出純油酸的體積V.(2)其次計算出油膜的面積S.(3)最后利用公式 求出的數(shù)值就是分子直徑的大小.2021/

8、8/11 星期三25【變式訓練】(2011江蘇高考)某同學在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前，查閱數(shù)據(jù)手冊得知：油酸的摩爾質(zhì)量M0.283 kgmol-1，密度=0.895103 kgm-3.若100滴油酸的體積為1 mL，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA6.021023 mol-1，球的體積V與直徑D的關系為 結果保留一位有效數(shù)字)2021/8/11 星期三26【解析】一個油酸分子的體積分子直徑為最大面積代入數(shù)據(jù)得：S=10 m2.答案： 10 m22021/8/11 星期三27 【變式備選】油膜法粗略測定分子直徑的實驗基礎是( )A.把油酸分子視為球形，其直徑即

9、為油膜的厚度B.讓油酸在水面上充分散開，形成單分子油膜C.油滴擴散為油膜時體積不變D.油酸分子直徑的數(shù)量級是10-10 m【解析】選A、B、C.油酸分子可視為球形，油膜的厚度可看成分子直徑，油酸分子可看成一個挨一個排列，油滴擴散為油膜時體積不變，即V=Sd.D項本身是正確的，但此項不是本實驗的基礎，故不選D項.2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三291.橋梁和紐帶作用阿伏加德羅常數(shù)是宏觀世界和微觀世界之間的一座橋梁.它把摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、物質(zhì)的質(zhì)量m、物質(zhì)的體積V、物質(zhì)的密度等宏觀量，跟單個分子的質(zhì)量m0、單個分子的體積V0等微觀量聯(lián)系起來.下圖將這種關系

10、呈現(xiàn)得淋漓盡致.其中密度 但要切記 是沒有物理意義的.2021/8/11 星期三302.重要的關系式(1)分子的質(zhì)量： (2)分子的體積： (適用于固體和液體).(3)單位質(zhì)量中所含有的分子數(shù)： (4)單位體積中所含有的分子數(shù)：(5)氣體分子間的平均距離： (V0為氣體分子所占據(jù)空間的體積).(6)固體、液體分子直徑2021/8/11 星期三31 (1)固體、液體分子可視為球形,分子間緊密排列可忽略間隙.(2)可以近似認為氣體分子是均勻分布的，每個氣體分子占據(jù)一個正方體，其邊長即為氣體分子間的距離. 2021/8/11 星期三32【典例2】(2010江蘇高考)已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密

11、度分別為1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空氣的摩爾質(zhì)量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023 mol-1.若潛水員呼吸一次吸入2 L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù).(結果保留一位有效數(shù)字). 【解題指導】解答本題時可按以下思路進行：2021/8/11 星期三33【標準解答】設空氣的摩爾質(zhì)量為M，在海底和岸上的密度分別為海和岸，一次吸入空氣的體積為V，在海底吸入的分子數(shù) 在岸上吸入的分子數(shù)則有 代入數(shù)據(jù)得N=31022.2021/8/11 星期三34【規(guī)律方法】(1)求氣體分子數(shù)的方法計算氣體分子數(shù)一定要先計算物質(zhì)的量.氣體的分子數(shù)

12、等于物質(zhì)的量乘以阿伏加德羅常數(shù).(2)求物質(zhì)的量的方法利用物質(zhì)的量等于質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量.利用物質(zhì)的量等于標準狀況下體積除以標準狀況下的摩爾體積.2021/8/11 星期三35【變式訓練】試估算在標準狀態(tài)下空氣分子的平均距離.(取標準狀態(tài)下氣體的摩爾體積22.410-3 m3/mol)【解析】此題關鍵是建立氣體分子的立方體模型，將分子看做是一個質(zhì)點，并處在規(guī)則且均勻分布的正方體中心，小正方體的體積是分子平均占據(jù)空間的大小，如圖所示，設L為小正方體的邊長，d為分子間距，若取1 mol標準狀態(tài)下的氫氣，則：2021/8/11 星期三36答案：3.310-9 m2021/8/11 星期三37【典例】(

13、2011西城高二檢測)假如全世界60億人同時數(shù)1 g水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5 000個，不間斷地數(shù)，則完成任務所需時間最接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取61023 mol-1)( )A.10年 B.1千年 C.10萬年 D.1千萬年2021/8/11 星期三38【解題指導】解答本題應該把握以下三點：(1)利用阿伏加德羅常數(shù)計算出1 g水的分子個數(shù).(2)求出數(shù)完分子數(shù)所用的時間，用小時表示.(3)把時間單位由小時轉(zhuǎn)化為年.2021/8/11 星期三39【標準解答】選C.1 g水所包含的分子個數(shù)：60億人每小時可以數(shù)的分子數(shù)：不間斷數(shù)完所用的時間故所需時間最接近10萬年.2021/8/11 星

14、期三40一、選擇題1.已知某氣體的摩爾體積為22.4 L/mol,摩爾質(zhì)量為18 g/mol,阿伏加德羅常數(shù)為6.021023 mol-1,由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體( )A.每個分子的質(zhì)量B.每個分子的體積C.每個分子占據(jù)的空間D.分子之間的平均距離2021/8/11 星期三41【解析】選A、C、D.實際上氣體分子之間的距離遠比分子本身的線度大得多，即氣體分子之間有很大空隙，故不能根據(jù) 計算分子體積，這樣算得的應是該氣體每個分子所占據(jù)的空間，故C正確；可認為每個分子平均占據(jù)了一個小立方體空間， 即為相鄰分子之間的平均距離，D正確；每個分子的質(zhì)量顯然可由 估算，A正確.2021/8/11 星

15、期三422.關于分子，下列說法中正確的是( )A.分子是球形的，就像我們平時用的乒乓球有彈性，只不過分子非常非常小B.所有分子的直徑都相同C.不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致D.測定分子大小的方法只有油膜法一種方法2021/8/11 星期三43【解析】選C.分子的形狀非常復雜，為了研究和學習的方便，把分子簡化為球形，實際上其不是真正的球形，故A項錯誤.不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致，為10-10 m，故B錯，C對.油膜法只是測定分子大小的一種方法，還有其他方法，如掃描隧道顯微鏡觀察法等，故D項錯誤.2021/8/11 星期三443.下列說法中正確的是( )A.物體是由大量分子

16、組成的B.無論是無機物質(zhì)的分子，還是有機物質(zhì)的大分子，其分子大小的數(shù)量級都是10-10 mC.本節(jié)中所說的“分子”，只包含化學中的分子，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10-10 kg【解析】選A.物體是由大量分子組成的，故A項正確.一些有機物質(zhì)的大分子大小的數(shù)量級超過10-10 m，故B項錯誤.本節(jié)中把化學中的分子、原子、離子統(tǒng)稱為分子，故C項錯誤.分子質(zhì)量的數(shù)量級一般為10-26 kg，故D項錯誤.2021/8/11 星期三454.(2011深圳高二檢測)在用油膜法估測分子直徑大小的實驗中，若已知油滴的摩爾質(zhì)量為M，密度為，油滴質(zhì)量為m，油滴在水面上擴散后的最大面積為S，

17、阿伏加德羅常數(shù)為NA，以上各量均采用國際單位，那么( )A.油滴分子直徑B.油滴分子直徑C.油滴所含分子數(shù)D.油滴所含分子數(shù)2021/8/11 星期三46【解析】選B、D.用油膜法測分子直徑，認為油膜的厚度就為分子直徑，油滴的質(zhì)量為m，最大面積為S，則油滴的體積為 油滴分子直徑為 選項B對，A錯；油滴的物質(zhì)的量為 油滴所含分子數(shù)為 選項D對，C錯.2021/8/11 星期三475.從下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏加德羅常數(shù)( )A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量B.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C.水分子的體積和水分子的質(zhì)量D.水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量【解析】選D.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋

18、梁，有兩個主要公式求阿伏加德羅常數(shù)，分別為：和 對應可得D項正確，A、B、C均不能求出NA.2021/8/11 星期三486.最近發(fā)現(xiàn)的納米材料具有很多優(yōu)越性能，有著廣闊的應用前景.在材料科學中納米技術的應用日新月異，在1 nm的長度上可以排列的分子(其直徑約為10-10 m)個數(shù)最接近于( )A.1個 B.10個 C.100個 D.1 000個【解析】選B.納米是長度的單位，1 nm=10-9 m，即1 nm=1010-10 m，所以排列的分子個數(shù)接近于10個，B項正確.2021/8/11 星期三497.(2011濟南高二檢測)某同學在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，計算結果明顯偏大，可

19、能是由于( )A.油酸未完全散開B.油酸中含有大量的酒精C.計算油膜面積時不足1格的全部按1格計算D.求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴2021/8/11 星期三50【解析】選A.油酸分子直徑 計算結果明顯偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散開，所測S偏小，d偏大，A正確；油酸中含有大量的酒精，不影響結果，B錯；若計算油膜面積時不足1格的全部按1格計算，使S變大，d變小，C錯誤；若求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，使V變小，d變小，D不正確.2021/8/11 星期三518.已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，銅的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol),密度為(kg/m3),下面的結論中正確的是( )A.1 m3銅所含原子的數(shù)目為B.1個銅原子的質(zhì)量為C.1個銅原子的體積是D.1 kg銅所含原子的數(shù)目為NA2021/8/11 星期三52【解析】選B、C.固體與微觀量之間的關系為摩爾質(zhì)量=NA原子質(zhì)量摩爾體積=NA原子體積故1 m3銅所含原子數(shù)目為： 故A項錯誤.1個銅原子的質(zhì)量為 故B項正確.一個銅原子的體積是 故C項正確.1 kg銅所含原子的數(shù)目為 故D項錯誤.2021/8/11 星期三53 【方法技巧】 阿伏加德羅常數(shù)問題的兩大誤區(qū)誤區(qū)一，誤認為氣體分子體積等于氣體分子占有的體