物理人教版選修3-3名師導(dǎo)航第七章第一節(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名師導(dǎo)航知識梳理(1)一切物體是由__________組成的，分子的質(zhì)量和體積都非常小，分子的直徑數(shù)量級大約是__________，分子的質(zhì)量數(shù)量級大約是__________.(2)通常采用__________估測分子直徑的大小.2.__________任何物質(zhì)所含有的分子數(shù)都是__________，數(shù)值大小約為__________.3.在用油膜法估測分子的直徑的時(shí)候，我們通常把分子看作__________，稱作分子的簡化模型，實(shí)際上分子有著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu).疑難突破剖析：估測分子的大小通常采用油膜法，取1mL的油酸，并精確地測出它的體積，用無水酒精按1∶200的體積比稀釋油酸，使油酸在酒精中充分溶解，用滴管提取1mL稀釋后的油酸，并測算出滴管中滴出一滴的體積，在盛水盤中裝入約1cm深的蒸餾水，為便于觀測油膜的面積，可在水面上輕撒一層痱子粉，在水盤中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散開，到油膜面積不再擴(kuò)大時(shí)，用一塊玻璃蓋在盤緣上描出油膜的輪廓圖，把這塊玻璃放在方格紙上，數(shù)出油膜面積所占的格數(shù)，然后計(jì)算出油膜的面積，于是，油膜的厚度(D=)便可測算出來.油酸在水面上形成單分子層油膜，油酸分子的一端對水有很強(qiáng)的親和力，被水吸引在水中，另一端對水沒有親和力，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度，若把分子當(dāng)成小球，油膜的厚度也就等于分子的直徑，其線度的數(shù)量級為10-10m測量誤差分析：(1)誤把油酸溶液液滴當(dāng)成純油酸液滴；(2)方格數(shù)不準(zhǔn)或面積計(jì)算出現(xiàn)差錯(cuò)；(3)油滴體積過大同時(shí)水面面積過小，不能形成單分子油膜；(4)痱子粉沒有均勻地浮在水面上；(5)計(jì)算分子直徑時(shí)，注意滴加的不是純油酸，而是酒精油酸溶液，應(yīng)用一滴溶液的體積乘以溶液的體積百分比濃度.測量步驟：(1)用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時(shí)的滴數(shù).(2)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.(3)用淺盤裝入2cm深的水，然后將痱子粉或石松粉均勻地撒在水面.(4)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上.(5)將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))，再根據(jù)方格的格數(shù)求出油膜的面積S.(6)用公式d=，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.剖析：1mol任何物質(zhì)所含有的微粒數(shù)都是NA×1023mol1.阿伏加德羅常數(shù)NA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M、摩爾體積V、密度ρ和作為微觀量的分子直徑d、分子質(zhì)量m、每個(gè)分子的體積V0等就可通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來.(1)一個(gè)分子的質(zhì)量：m=(2)一個(gè)分子的體積：V==(3)一摩爾物質(zhì)的體積：Vmol=(4)單位質(zhì)量中所含分子數(shù)：n=(5)單位體積中所含分子數(shù)：n′=(6)分子間的距離球形模型d=立方體模型d=問題探究問題:用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)液體分子之間是否有間隙？探究：實(shí)驗(yàn)器材：量筒兩個(gè)、水、酒精.實(shí)驗(yàn)步驟：①在量筒中各倒入2mL酒精和水;②把量筒中的水倒入酒精中;③觀察發(fā)現(xiàn)兩者的總體積小于4mL.探究結(jié)論：液體的分子之間存在間隙.典題精講【例1】阿伏加德羅常數(shù)是NA，銅的摩爾質(zhì)量為M，銅的密度為ρ，則下列說法中正確的是()A.1m3銅所含的原子數(shù)目是D.1kg銅所含有的原子數(shù)目是ρNA思路解析：1m3銅含有的原子數(shù)為，根據(jù)ρ=，得=.選項(xiàng)A正確.1個(gè)銅原子的質(zhì)量為m=，故選項(xiàng)B也正確.1個(gè)銅原子占有的體積為，因?yàn)棣?，所以=，選項(xiàng)C正確.1kg銅所含有的原子數(shù)目為≠ρNA，故D選項(xiàng)不正確.答案：ABC×10-26kg，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度是ρ=1.43kg/m3，求在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1cm3思路解析：×10-26kg去除以氧氣的密度1.43kg/m3×10-26在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1cm3氧氣的質(zhì)量是m=ρ×1×10-6kg×10含有氧氣分子個(gè)數(shù)為N=×1019(個(gè))每個(gè)氧氣分子平均占有體積為m3×10-26m3答案：×1019×10-26【例3】已知水的密度ρ×103kg·m3×10-2kg·(1)1g水中含有多少水分子？(2)水分子的質(zhì)量是多少？(3)估算水分子的直徑(取二位有效數(shù)字).思路解析：(1)因?yàn)?mol任何物質(zhì)中含有的分子數(shù)都是NA，所以只要知道了1g水的摩爾數(shù)n就可求得其水分子的總數(shù)N.N=nNA=××1023×1022(個(gè)).(2)水分子的質(zhì)量m分子==×10-26kg.(3)水的摩爾體積V=M/ρ，設(shè)水分子是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的，則一個(gè)水分子的體積V1==，將水分子視為球形，則V1=πd3，所以應(yīng)有πd3=于是有d=×10-10m答案：×1022個(gè)(2)m分子×10-26kg×10知識導(dǎo)學(xué)回憶初中學(xué)過的分子動理論內(nèi)容：分子、原子、離子.因?yàn)檫@些微粒遵循相同的熱運(yùn)動規(guī)律，所以沒有必要細(xì)分.本節(jié)的重點(diǎn)是對“物體是由大量分子組成的”概念的理解，難點(diǎn)是分子直徑的測量方法，可以用這樣一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來幫助你對油膜法測分子直徑的理解.給你一袋小白菜菜籽，一個(gè)10mL量筒，一把塑料尺，如何測出菜籽直徑.(提示：量取3mL菜籽，在桌面上把菜籽平攤成矩形，計(jì)算菜籽直徑的關(guān)系是：d=)疑難導(dǎo)析1.要解決這個(gè)問題我們可以這樣去思考理解：把一滴油滴在水面上，油在水面上充分散開形成單分子油膜，通常把分子看成是球形，這樣油膜的厚度就等于油分子的直徑，而油分子又是一個(gè)挨一個(gè)地排列的，實(shí)驗(yàn)時(shí)測出油滴的體積V，再測出油膜的面積S，就可估算出油分子的直徑d=.把分子看作小球是一個(gè)近似模型，是簡化處理問題的方法，實(shí)際上分子結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，分子并不是一個(gè)真正的球，分子間也存在空隙，所估算出的分子直徑、分子大小，只是一個(gè)粗略的數(shù)量級.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)油酸溶液配制后不要長時(shí)間放置，以免改變濃度，而使實(shí)驗(yàn)誤差增大.(2)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)為1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠近水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果.(3)實(shí)驗(yàn)之前要訓(xùn)練好滴法.(4)待測油酸擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓.擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸滴的沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮.(5)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這一側(cè)邊緣會殘留少許油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持盤的清潔.(6)從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴(kuò)散均勻，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，比將粉撒在水面上實(shí)驗(yàn)效果好.(7)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級符合要求即可.2.要理解這個(gè)問題，必須從阿伏加德羅常數(shù)入手.阿伏加德羅常數(shù)NA×1023mol1阿伏加德羅常數(shù)的含義：1mol的任何物質(zhì)含有的粒子數(shù)相同，這個(gè)數(shù)常稱為阿伏加德羅常數(shù)，其值是NA×1023mol1，這個(gè)數(shù)常用NA表示，是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁.估算分子體積、分子質(zhì)量和分子數(shù)的方法.利用阿伏加德羅常數(shù)NA這個(gè)聯(lián)系微觀世界與宏觀世界的橋梁，設(shè)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，摩爾體積為V(m3/mol)，物體的質(zhì)量m0(kg)，體積為V0(m3)，該物質(zhì)1個(gè)分子的體積為V1(m3)，一個(gè)分子的質(zhì)量為m1(kg)，則有分子體積V1=分子質(zhì)量m1=分子數(shù)N=NA或N=NA.問題導(dǎo)思要理解這個(gè)問題，我們可以用日常生活中常見的事物進(jìn)行類比，以幫助我們對此現(xiàn)象進(jìn)行理解，比如把一筐籃球和一筐乒乓球混合，由于乒乓球的體積較小，而籃球之間又有間隙，從而使兩者的體積小于兩個(gè)筐的體積之和.典題導(dǎo)考綠色通道：阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁，具有代表性的關(guān)系式有：設(shè)分子的質(zhì)量為m，則M=NA·m；設(shè)物質(zhì)的摩爾體積為V，則每個(gè)分子占有的體積為V1=(此式僅對固體和液體近似適用，對氣體不適用).另外，物質(zhì)的密度ρ=.利用這些關(guān)系式，對本題的各個(gè)選項(xiàng)可逐一判斷其正確與否.【典題變式1】某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，密度是ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則每個(gè)分子的質(zhì)量和單位體積所含分子數(shù)分別是()A.,B.,C.,D.,黑色陷阱：解此類題時(shí)，同學(xué)們往往不能正確理解密度的含義，容易把用分子的質(zhì)量除以密度所得結(jié)果理解為分子的體積，這是本題的主要誤區(qū)之一.綠色通道：解此類題的關(guān)鍵是要抓住質(zhì)量與密度和體積的關(guān)系，再從原子的質(zhì)量入手，利用原子個(gè)數(shù)等于氣體總質(zhì)量除以分子質(zhì)量和原子體積等于氣體體積除以原子個(gè)數(shù)這兩個(gè)方面入手，即可求解本題.×103kg/m綠色通道：在已知一定質(zhì)量的物質(zhì)時(shí)，若要求其中所含的分子數(shù)，應(yīng)先求其物質(zhì)的量，然后應(yīng)用阿伏加德羅定律(N=nNA)求出其分子數(shù).【典題變式3】已知水的密度ρ×103kg/m3，水的摩爾質(zhì)量Mmol×10-2kg/mol，求【典題變式4】物質(zhì)是由大量分子組成的，那么一滴水中含有的水分子數(shù)約為()20個(gè)【典題變式5】(2006全國統(tǒng)考江蘇卷,1)從下列哪一組物理量可以算出氧氣的摩爾質(zhì)量()典題變式答案【典題變式1】答案：D【典題變式2】答案：×10-27【典題變式3】思路解