第一節(jié)物體是由大量分子組成的

第一節(jié)物體是由大量分子組成的第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日教材解讀第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日物理與生活 如圖11—1所示，一艘油輪裝載著密度為的原油在海上航行，由于某種事故使原油發(fā)生部分泄露，設(shè)共泄露9t．

[思考討論]這次事故造成的最大可能的污染面積為多少?第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日知識詳解第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日知識點1分子的大小 分子動理論的基本內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的；分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子之間存在著相互作用力． 為了給物體是由大量分子組成的這一理論提供實驗依據(jù)，應(yīng)從測量分子的大小入手．第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.微觀量的測量必須借助適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ? 在初中我們學(xué)習(xí)過了用分度值為毫米的刻度尺測量一頁紙的厚度，采用的辦法是先測出一疊紙的厚度，數(shù)出紙的頁數(shù)，再求平均值，這個平均值就是一頁紙的厚度．分子看不見、摸不著，怎樣才能用這種“測出總量求平均”的方法去測呢?

用宏觀的方法去測微觀量，必須建立必要的物理模型．實際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，我們可以把單個分子看成是一個立方體，也可以看成是一個小球，這樣就把分子當(dāng)成了宏觀的理想模型，使其具體化，形象化．通常情況下把分子當(dāng)作一個小球來處理(氣體分子所占的空間往往當(dāng)作一個立方體)．第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.用油膜法估測分子的直徑

用油膜法測分子的直徑實際上也是一種理想化的方法，也類似于測一頁紙的厚度“測出總量求平均”的方法，只是這里的“總量”不是若干個分子排列起來的總長度． 測量的原理： 油酸分子和水分子之間有很強的親和力(分子力)，當(dāng)一滴油酸分子浮在水面上時，在這種親和力的作用下，油酸分子在水面上能夠形成一個單分子薄膜．如果事先測出這滴油酸體積V，并測出由它在水面上所形成的單分子油膜的面積S，那么，這個油膜的厚度l就是分子的直徑d．

即第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日

【注意】1．單分子油膜是理想他的模型，實際情況較復(fù)雜．

2．此方法類似“測總量求平均”，這里的平均值是“厚度”，把“厚度”當(dāng)成分予“直徑”又是一個理想化． 例如：滴一滴 油酸液滴在水面上，經(jīng)一段時間后在水面上形成一個0.13m2的單分子油膜，以此估測油酸分子的大?。? 分析設(shè)單分子油膜的厚度為l，面積為S，一滴油酸的體積為V，由lS=V，得第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

3.用掃描隧道顯微鏡測量分子的大小 現(xiàn)在可以用放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡測量分子的直徑．

4.分子直徑的數(shù)量級 用各種不同的方法測出分子直徑的數(shù)量級是一致的，除一些高分子有機物外，一般分子直徑的數(shù)量級約為10-10m．

【注意】我們本章所說的“分子”是指組成物質(zhì)的原子、離子或分子。第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日知識點2阿伏加德羅常數(shù)

1.阿伏加德羅常數(shù)的含義

1mol任何物質(zhì)中含有的分子(微粒)數(shù)都相同，這個數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)，用NA表示．

2.阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用 阿伏加德羅常數(shù)是微觀量和宏觀量聯(lián)系的橋梁，可以利用阿伏加德羅常數(shù)：

(1)求分子的質(zhì)量 為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量．某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，如果用做單位，在數(shù)值上等于該物質(zhì)的分子量，如水的摩爾質(zhì)量第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日 例如：求水分子的質(zhì)量． 分析求水分子的質(zhì)量m，要先知道水的摩爾質(zhì)量． 解：水的摩爾質(zhì)量 所以一個水分子的質(zhì)量 (2)求分子的體積(或氣體分子所占的空間) V1為物質(zhì)的摩爾體積，摩爾體積可用摩爾質(zhì)量除以密度ρ求得．則有第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日 氣體的摩爾體積：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下任何氣體的體積都是22.4L，即氣體的摩爾體積為 例如：求1個銅原子的體積，已知銅的原子量為63．6，密度為 分析要求銅原子的體積，必須先求出1mol銅的體積V1． 解：銅的分子量為63．6，那么銅的摩爾質(zhì)量為 所以，銅的摩爾體積 則一個銅原子的體積第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日 又如：求在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1個空氣分子所占的空間． 解：1mol任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積都是22．4L，所以一個空氣分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所占的空間為

【注意】氣體分子所占的空間、氣體分子間的距離，并不是氣體分子的大?。畾怏w分子不是緊密排列的，它們之間有很大的距離，這個距離約為分子直徑的10倍． 由求出的分子體積可求出分子間的距離d，球模型： ，立方體模型：第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

(3)求物體所含總分子數(shù)N=NA，n為物體的摩爾數(shù)．

n可從兩個途徑求得： 其一，知道這個物體的質(zhì)量m和這種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M1，那么 ，則總分子數(shù) 例如：求1gNaCl里所含的總分子數(shù)． 分析要求1gNaCl里所含的總分子數(shù)，必須先求出1gNaCl的摩爾數(shù)n． 解：NaCl的分子量是58．5，可知其摩爾質(zhì)量Ml=58．5g／mol．第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日

1gNaCl的摩爾數(shù) 則1gNaCl所含的分子總數(shù) 個． 其二，知道這種物質(zhì)的體積V和這種物質(zhì)的摩爾體積V1，那么 ，則總分子數(shù)第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日 又如：求在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，一間長4．5m，寬3．0m，高2．8m的房間里空氣分子的總數(shù)． 分析要求分子總數(shù)，首先應(yīng)求出房間里空氣的摩爾數(shù)． 解：房間里空氣的體積 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的摩爾體積 故房間里空氣的摩爾數(shù) 得出房間里空氣的總分子數(shù) 個．第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日

【注意】根據(jù)體積來求物質(zhì)的摩爾數(shù)，一般是氣體用這種方法，對于固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)，大多通過密度ρ和體積V求出質(zhì)量m=ρV，再根據(jù)第一種方法零出摩爾數(shù)第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日典例剖析第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日利用阿伏加德羅常數(shù)估算微觀量 例1已知金剛石的密度為 ，在一塊體積為 的金剛石內(nèi)含有多少個碳原子?一個碳原子的直徑大約是多少?(保留兩位有效數(shù)字)

解析 金剛石的摩爾質(zhì)量 這塊金剛石的質(zhì)量為 因此金剛石內(nèi)含的碳原子數(shù)為： 個． 把碳原子看作是球體模型，則一個碳原子的體積為： ，又第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日 則 答案： 點撥：實際分子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，并不是小球，且分子間存在空隙．但在估算分子大小時，對于固體和液體，可將分子視為球體，認為分子緊密排列，分子間沒有空隙．第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日 例2只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出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 解析 設(shè)該氣體的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，則氣體的摩爾體積為V=M／ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA．每個氣體分子占據(jù)的體積為v=V/NA．氣體分子占據(jù)的空間可看作一個邊長第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日 為d的正方體，則分子間的平均距離為 由此可知，氣體分子間的平均距離與阿伏加德羅常數(shù)NA、氣體的摩爾質(zhì)量M和密度ρ(或氣體的體積和質(zhì)量)有關(guān)． 答案：B

點撥：要掌握摩爾質(zhì)量、摩爾體積和物體的質(zhì)量、物體的體積及分子的質(zhì)量、分子的體積的區(qū)別和聯(lián)系，以及質(zhì)量、體積、密度三者之間的關(guān)系．第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日易錯點和易忽略點導(dǎo)析第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日易錯點：對理想模型的應(yīng)用 易錯點導(dǎo)析：對理想模型的應(yīng)用范圍模糊，是本節(jié)解題過程中的常見錯誤．

【例3】若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和摩爾體積，則可以算出()．

A．固態(tài)物質(zhì)的分子質(zhì)量和體積

B．液態(tài)物質(zhì)的分子質(zhì)量和體積

C．氣態(tài)物質(zhì)的分子質(zhì)量和體積

D．氣態(tài)物質(zhì)的分子質(zhì)量 錯解：C錯解分析：錯選C是因為不清楚氣體與固體和液體具有不同的微觀模型．第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日創(chuàng)新講解第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、學(xué)科綜合思維專題點撥 學(xué)科綜合思維導(dǎo)析：本部分知識常與物質(zhì)密度公式及原子量等知識結(jié)合，進行物質(zhì)微觀量的估算．解決此類問題時要注意兩個問題：一是分子模型；二是每個分子所占的體積．

【例l】如圖11—1—3所示，食鹽(NaCl)是由鈉離子和氯離子組成的，這兩種離子在空間中三個互相垂直的方向上等距離地交錯排列著．已知食鹽的摩爾質(zhì)量是58．5g／mol，食鹽的密度是2．2g／cm3，阿伏加德羅常數(shù)為6．02×1023mol－1，在食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子的中心距離為多少?第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日 解：食鹽的摩爾體積為

由于一個食鹽分子中包含一個鈉離子和一個氯離子，因此1mol食鹽中包含的離子數(shù)目應(yīng)是2NA．故一個離子所占的體積為 小正方形的邊長為：

兩個距離最近的鈉離子中心間的距離：第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日 點撥：本題主要考查固體分子直徑或固體分子間距離的估算．認清食鹽晶體的立方結(jié)構(gòu)，找準(zhǔn)每摩爾食鹽所含離子數(shù)及找出幾何關(guān)系是解決此題的關(guān)鍵．第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、實際應(yīng)用思維專題點撥 實際應(yīng)用思維導(dǎo)析：環(huán)境污染日益嚴(yán)重，尤其是水污染．局部海域的水污染主要是由大型油輪發(fā)生泄漏造成的，危害極大．本節(jié)知識可為研究人員估測污染海面的面積提供計算方法．

【例2】2006年8月11日，一艘載有200萬升原油的油輪在吉馬拉斯島附近沉沒，泄漏的原油污染了吉馬拉斯島200多公里長的海岸線，并嚴(yán)重影響島上4萬人的正常生活，危害極大．試估算在海中泄漏l噸原油造成的最大污染面積是多少?(設(shè)原油的密度為0.91×103kg/m3，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日 解：1噸原油的體積為 ，因為估算最大面積，所以可視油膜是單分子排列的，其厚度的數(shù)量級為 點撥：明確估算最大污染面積時可視油膜為單分子排列，其厚度即為分子直徑的數(shù)量級，這是解此題的關(guān)鍵．第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、研究性學(xué)習(xí)思維專題點撥 類比性思維專題點撥 類比性思維導(dǎo)析；在物理問題中常用類比來處理問題，如萬有引力場類比質(zhì)點電荷形成的電場，水流類比電流，重力勢能類比電勢能，通過類比有利于理解較抽象的物理概念和規(guī)律．【例3】已知地球的表面積 ，空氣分子的平均摩爾質(zhì)量 個／mol，大氣壓強 則地球大氣層的空氣分子數(shù)為多少個?(保留兩位有效數(shù)字，g取10N／kg)第三十二頁，共三十六頁，