物體是由分子組成

第十一章分子熱運(yùn)動(dòng)能量守恒一、物體是由大量分子組成的

7.1物體是由大量分子組成的閱讀課文,回答以下問(wèn)題:這里所說(shuō)的分子與化學(xué)中所說(shuō)的分子有何不同?[答]化學(xué)中講的分子是：具有物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒物理中所說(shuō)的分子指的是：做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)遵從相同規(guī)律的微粒，包括組成物質(zhì)的原子、離子或分子。

一、分子的大小組成物質(zhì)的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它們，就是用光學(xué)顯微鏡也看不到它們。那怎么才能看到分子呢？我國(guó)科學(xué)家用掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子的排布圖，圖中的每個(gè)亮斑都是一個(gè)碳原子.

用掃描隧道顯微鏡（能有放大幾億倍）（一）、掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡拍攝的石墨表面原子排布圖分子的大小放大上億倍的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)模型怎樣才能知道分子的大小呢？2.具體做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散開(kāi)形成單分子油膜，如果把分子看成球形，單分子油膜的厚度就可認(rèn)為等于油膜分子的直徑.1.有一種粗略測(cè)定分子大小的方法叫油膜法.那么如何才能求出單分子油膜層的厚度(即分子直徑)呢？

1.先測(cè)出油酸滴的體積V：

2.測(cè)出水面上漂浮的油膜的表面積S；

3.單分子油膜的厚度等于油滴體積V與油膜面積S的比值：方法小結(jié)：通過(guò)測(cè)量較大量來(lái)研究較小量。在用油膜法測(cè)定分子的直徑時(shí)，實(shí)際上做了理想化處理，請(qǐng)問(wèn)：有哪些地方做了理想化處理？

②把分子看成球形.

答：①把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層.(3)油分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列;一些數(shù)據(jù)太大或很小,為了書(shū)寫(xiě)方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫(xiě)成10的乘方數(shù),如3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí),1×10-10m和9×10-10m，數(shù)量級(jí)都是10-10m。一般分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m（除少數(shù)有機(jī)物大分子以外）數(shù)量級(jí)例1、將1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，現(xiàn)取1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0.2m2，由此可估測(cè)油酸分子直徑是多少？

1滴油酸酒精的體積為1/50cm3其中含油酸體積為10-10m3油酸膜的厚度為5×10-10m練習(xí)1、體積是10-4cm3的油滴滴于水中，若展開(kāi)成一單分子油膜，則油膜面積的數(shù)量級(jí)是

（）A．102cm2

B．104cm2

C．106cm2

D．108cm2Bdd固體、液體小球模型ddd氣體立方體模型dd分子①分子模型：在計(jì)算固液體分子大小時(shí)，作為一個(gè)近似的物理模型，可把分子看成是一小球.則：

②對(duì)氣體可以把分子當(dāng)作是一個(gè)小立方體，這個(gè)小立方體的邊長(zhǎng)可以看作相當(dāng)于分子間的平均距離.即（以上兩式中d表示分子的直徑，V表示固液體分子的體積或氣體分子所占的空間體積.）

2、阿伏伽德羅常數(shù)及其應(yīng)用問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義？數(shù)值是多少？意義:1mol任何物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù),分子數(shù),離子數(shù)……）都相同,此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù),可用符號(hào)NA表示此常數(shù).數(shù)值:1986年X射線(xiàn)法

NA=6.0221367×1023個(gè)/mol一般計(jì)算時(shí)記作NA

=6.02×1023/mol,粗略的計(jì)算可用6×1023/mol.阿伏伽德羅常數(shù)是個(gè)非常大的數(shù)字例如：1cm3水中含有3.35×1022個(gè)水分子。設(shè)想有一個(gè)人，每秒鐘移去1萬(wàn)個(gè)水分子，要把這1cm3的水移完，將用1011年，即1000億年，超過(guò)地球的年齡（45億年）二十多倍！所以說(shuō)，物體是由大量分子組成的。例1：下列敘述中正確的是：(D)A、1cm3的氧氣中所含有的氧分子數(shù)為6.02×1023個(gè)B、2克氫氣中所含有的氫分子數(shù)為6×1023個(gè)；C、1升氧氣中含氧分子數(shù)是6×1023個(gè)；D、1mol氧氣中所含有的氧分子數(shù)是6×1023個(gè)意義:

1mol任何物質(zhì)中含有的微粒數(shù)例2：已知水的摩爾體積是1.8×10-5m3/mol，每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m，設(shè)想水分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的，求1mol水中所含的水分子數(shù).

一個(gè)分子的體積：1mol水中所含的水分子數(shù)N：.=6.0×1023個(gè)N=例3.由油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得油酸分子的直徑為1.12×10-9m，已知油酸的密度為6.37×102kg/m3，已知油酸的摩爾質(zhì)量為282g/mol，試求阿伏加德羅常數(shù).

解：設(shè)想油酸分子一個(gè)挨一個(gè)排列，1mol油酸分子的質(zhì)量為M，密度為ρ，油酸分子的直徑為d，把每個(gè)油酸分子當(dāng)作小球.則其體積為:

1mol油酸的體積:1mol油酸所含的微粒數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)為NA.∴NA=6×1023mol-1阿伏加德羅常數(shù)應(yīng)用微觀宏觀NA橋梁3、分子體積的計(jì)算：1、分子質(zhì)量的計(jì)算:4、分子大小的計(jì)算:2、分子數(shù)目的計(jì)算:（1）已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MA，可求出分子質(zhì)量m0

（其中，VA為摩爾體積,為物質(zhì)的密度）

（2）已知物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）n，可求出物體所含分子的數(shù)目N．

（3）已知物質(zhì)（固體和液體）的摩爾體積VA

，可求出分子的體積

V0（4）分子模型：固體液體分子:球體模型氣體分子：立方體模型例4、設(shè)某鐵的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為mmol,質(zhì)量為M，體積為V，分子總數(shù)為N，阿伏伽德羅常數(shù)為NA,則1、一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為：2、一個(gè)鐵原子占有的體積為：計(jì)算分子的質(zhì)量計(jì)算分子占有的體積計(jì)算分子的質(zhì)量分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí):10-26--10-27kg例5.已知:水和氫氣的摩爾質(zhì)量分別是1.8×10-2kg/mol和2×10-3kg/mol，求水分子和氫分子的質(zhì)量（已知NA=6.0×1023mol-1)例6.求:1cm3水中含有的分子數(shù)(1mol水的質(zhì)量是0.018kg)計(jì)算分子數(shù)目計(jì)算分子占有的體積不適用于求氣體分子的體積（球體體積）但能計(jì)算氣體分子所占的空間體積例7.若已知鐵的原子量是56，鐵的密度是7.8×103kg/m3，求：1）質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目（取1位有效數(shù)字）2）計(jì)算出鐵原子的直徑是多少米？個(gè)0例8.已知：水的摩爾質(zhì)量是1.8×10-2kg/mol，水的密度是1×103kg/m3，求水分子的體積（已知NA=6.0×1023mol-1）例9：已知空氣的摩爾質(zhì)量是，則空氣中氣體分子的平均質(zhì)量多大？成年人做一次深呼吸，約吸入450cm3的空氣，則做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是多少？所吸入的氣體分子數(shù)量是多少？（按標(biāo)準(zhǔn)狀況估算）解析:１．空氣分子的平均質(zhì)量為：2．成年人做一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量為：

３．所吸入的分子數(shù)為：例10

水的分子量18，水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6×1023個(gè)/mol，則：（1）水的摩爾質(zhì)量Mmol=__________1.8×10-2Kg/mol（2）水的摩爾體積Vmol=__________1.8×10-5m3/mol（3）一個(gè)水分子的質(zhì)量m0=_____________3×10-26kg（4）一個(gè)水分子的體積V0=_____________3

×10-29

m3（5）將水分子看作球體，分子直徑d=

_____________（6）10g水中含有的分子數(shù)N=___________________3.3×1021個(gè)※可見(jiàn)阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁

4×10-10m

小結(jié)小結(jié)一種思路：油膜法測(cè)分子大小一種模型：把分子看作球形或正方體一座橋梁：阿伏伽德羅常數(shù)分子動(dòng)理論認(rèn)為物質(zhì)是由大量的分子組成的

1、分子的大?、贉y(cè)量方法：?jiǎn)畏肿佑湍し?。②分子大小?shù)量級(jí)：10-10m2、分子的質(zhì)量①數(shù)量級(jí)：10-26Kg②計(jì)算方法：3、阿伏伽德羅常數(shù)

1摩爾物質(zhì)含有的分子數(shù)NA=6.02×1023 計(jì)算方法作用：是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。MA為摩爾質(zhì)量；VA為摩爾體積；M為物體質(zhì)量；V為物體體積；V0單個(gè)分子占空間的體積（立方體的體積）為物質(zhì)的密度；N為物體的分子數(shù)隨堂練習(xí)1、下列哪一組已知數(shù)據(jù)中能求出阿伏加德羅常數(shù)。（）

A物質(zhì)分子的質(zhì)量和體積

B物體的質(zhì)量和它的摩爾質(zhì)量

C物體的質(zhì)量、密度和它的分子體積

D物體的摩爾體積、密度及其分子質(zhì)量

DD2、1克水中含有的水分子個(gè)數(shù)為（）

A6.02×1023B3.01×1023

C6.02×1022D3.34×10224.已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，銅的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ（均為國(guó)際單位），則（）

A．1m3銅原子含原子數(shù)目為ρNA/MB．1個(gè)銅原子質(zhì)量是M/NAC．1個(gè)銅原子的體積是M/ρNAD．1kg銅所含原子的數(shù)目是ρNAABC

5.只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體中分子的平均距離 （）

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)、該氣體的摩爾質(zhì)量和體積

D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量B6.下列數(shù)據(jù)能求出阿伏加德羅常數(shù)的是（）

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D7.水的分子量18，水的密度為103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為NA=6.02×1023個(gè)/mol，則：（1）水的摩爾質(zhì)量M=__________18g/mol（2）水的摩爾體積V=__________M/ρ=18/1=18g/cm3

（3）一個(gè)水分子的質(zhì)量m0=_____________M/NA=18/6.02×1023=2.99

×10-26kg（4）一個(gè)水分子的體積V0=_____________V/NA=2.99×10-23

cm3（5）10g水中含有的分子數(shù)目N=___________________mNA/M=3.344×10218.估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體分子間的距離。解：將每個(gè)空氣分子所占據(jù)的空間設(shè)為小立方體，則小立方體的邊長(zhǎng)為氣體分子間的距離。(V摩爾=22.4×10-3m3)NA×d3=V