物理粵教版選修3-3學案第一章第一節(jié)物體是由大量分子組成的Word版含答案

第一節(jié)物體是由大量分子組成的1.知道物體是由大量分子組成的．2.知道分子的球形模型，知道分子直徑的數(shù)量級，初步認識到微觀世界是可以認知的．3.知道阿伏加德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單位．一、分子的大小1．分子：構成物質(zhì)并保持物質(zhì)化學性質(zhì)的___________最小微粒．2．分子直徑的數(shù)量級：一般來說除有機物質(zhì)的大分子外，分子直徑的數(shù)量級為______10－10m.二、阿伏加德羅常數(shù)1．定義：1mol物質(zhì)所含有的粒子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)，用符號NA表示．NA＝___________6.02×1023mol－1．2．阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁(1)已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M，可求出分子質(zhì)量m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVm,NA)(Vm為摩爾體積，ρ為物質(zhì)的密度)，分子質(zhì)量的數(shù)量級為10－27～10－26kg.(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，N＝___________nNA．(3)已知物質(zhì)的摩爾體積Vm，可求出分子的體積V0，V0＝___________eq\f(Vm,NA)．(1)1mol的固態(tài)物質(zhì)(如鐵)和1mol的氣態(tài)物質(zhì)(如氧氣)所含分子數(shù)不同．()(2)所有分子的直徑都相同．()提示：(1)×(2)×如何認識“物體是由大量分子組成的”1．分子的認識：分子是具有各種物質(zhì)的化學性質(zhì)的最小粒子．實際上，構成物質(zhì)的單元是多種多樣的，或是原子(如金屬)或是離子(如鹽類)或是分子(如有機物)，在熱學中，由于這些微粒做熱運動時遵循相同的規(guī)律，所以統(tǒng)稱為分子．2．對“物體是由大量分子組成的”理解(1)分子數(shù)之多1mol任何物質(zhì)中所含有的分子數(shù)都為6.02×1023，可見物體內(nèi)含有大量的分子．(2)分子之?、購姆肿訋缀纬叽鐏碚f，多數(shù)分子尺寸的數(shù)量級為10－10m.②從分子的體積的數(shù)量級來說，多數(shù)分子的體積的數(shù)量級為10－29m3.③從一個分子的質(zhì)量的多少來體會“大量”的含義：一般一個分子質(zhì)量的數(shù)量級為10－26kg.3．分子的兩種模型：對于固體和液體，分子間距離比較小，可以認為分子是一個個緊挨著的球體模型，設分子體積為V，則分子直徑：d＝eq\r(3,\f(6V,π)).對于氣體，分子間距離比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計算出兩氣體分子之間的平均間距d＝eq\r(3,V).已知氧氣分子的質(zhì)量m＝5.3×10－26kg，標準狀況下氧氣的密度ρ＝1.43kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，求：(1)氧氣的摩爾質(zhì)量；(2)標準狀況下氧氣分子間的平均距離；(保留兩位有效數(shù)字)(3)標準狀況下1cm3的氧氣中含有的氧分子數(shù)．[解析](1)氧氣的摩爾質(zhì)量為M＝NA·m＝6.02×1023×5.3×10－26kg/mol＝3.2×10－2kg/mol.(2)標準狀況下氧氣的摩爾體積V＝eq\f(M,ρ)，所以每個氧分子所占空間V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA).而每個氧分子占有的體積可以看成是棱長為a的立方體，即V0＝a3，則a3＝eq\f(M,ρNA)，a＝eq\r(3,\f(M,ρNA))＝eq\r(3,\f(3.2×10－2,1.43×6.02×1023))m＝3.3×10－9m.(3)1cm3氧氣的質(zhì)量m′＝ρV′＝1.43×1×10－6kg＝1.43×10－6kg，則1cm3氧氣中含有的氧分子個數(shù)n＝eq\f(m′,m)＝eq\f(1.43×10－6,5.3×10－26)個＝2.7×1019個．[答案](1)3.2×10－2kg/mol(2)3.3×10－9m(3)2.7×1019個eq\a\vs4\al()氣體分子不是一個個緊密排列的，它們分子間的距離很大，所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間，此時每個分子占有的體積視為棱長為a的立方體，所以體積為a3，而不能再把它視為球體模型，用eq\f(4,3)πR3來求體積．把冰分子看成球體，不計冰分子間空隙，則由冰的密度ρ＝9×102kg/m3可估算冰分子直徑的數(shù)量級是()A．10－8m B．10－10mC．10－12m D．10－14m解析：選B.冰的摩爾質(zhì)量與水的摩爾質(zhì)量相同，根據(jù)V＝eq\f(M,ρ)＝eq\f(0.018,9×102)m3·mol－1＝2×10－5m3·mol－1一個冰分子的體積V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(2×10－5,6.02×1023)m3＝eq\f(1,3)×10－28m3冰分子的直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))＝eq\r(3,\f(6×\f(1,3)×10－28,π))m≈10－10m，故B對．對“阿伏加德羅常數(shù)”的理解1．阿伏加德羅常數(shù)1mol的任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，這個數(shù)量可以用阿伏加德羅常數(shù)來表示.1986年用X射線測得的阿伏加德羅常數(shù)是NA＝6.0221367×1023mol－1，通常取NA＝6.02×1023mol－1.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁．在此所指的微觀量為：分子體積V0、分子的直徑d、分子的質(zhì)量m0等．宏觀物理量為：物體的體積V、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物質(zhì)的密度ρ等．2．阿伏加德羅常數(shù)的應用(1)計算分子的質(zhì)量：m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρVmol,NA).(2)計算分子的體積：V0＝eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA).進而還可以估算分子的直徑(線度)d——把分子看成小球，由V0＝eq\f(4,3)πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(3)得d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).(3)計算物質(zhì)所含的分子數(shù)：N＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(ρV,M)NA或N＝eq\f(V,Vmol)NA＝eq\f(m,ρVmol)NA.(4)對于氣體，每個分子不是緊密排列的，在不同的狀態(tài)下，一定質(zhì)量的氣體可以有不同的體積，一般氣體分子所占據(jù)的空間數(shù)倍于氣體分子體積．所以，一般情況下我們把氣體分子所占據(jù)的空間視為立方體模型，由此我們可以估算出氣體分子間的平均距離L＝eq\a\vs4\al(\r(3,\f(Vmol,NA)).)式中Vmol是氣體的摩爾體積，NA是阿伏加德羅常數(shù)．(1)任何物質(zhì)在任何狀態(tài)下阿伏加德羅常數(shù)相同；(2)在標準狀況下，1mol氣體的體積為22.4L；(3)氣體分子的體積與它所占的空間體積是不同的，顯然后者遠大于前者．命題視角1微觀量與宏觀量關系的判斷已知阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol－1)，某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，該物質(zhì)的密度為ρ(kg/m3)，則下列敘述中正確的是()A．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是ρNAB．1kg該物質(zhì)所含的分子個數(shù)是eq\f(ρNA,M)C．該物質(zhì)1個分子的質(zhì)量是eq\f(ρ,NA)(kg)D．該物質(zhì)1個分子占有的空間是eq\f(M,ρNA)(m3)[解析]1kg該物質(zhì)的物質(zhì)的量為eq\f(1,M)；所含分子數(shù)目為NA×eq\f(1,M)＝eq\f(NA,M)，故A、B錯誤；每個分子的質(zhì)量為m0＝eq\f(M,NA)kg，故C錯誤；每個分子所占體積為V0＝eq\f(m0,ρ)＝eq\f(M,ρNA)m3，故D正確．[答案]D命題視角2微觀量的估算已知銅的摩爾質(zhì)量M＝6.4×10－2kg/mol，銅的密度ρ＝8.9×103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1.試估算：(計算結果保留兩位有效數(shù)字)(1)一個銅原子的質(zhì)量；(2)若每個銅原子可提供兩個自由電子，則3.0×10－5m3的銅導體中有多少個自由電子？[解題探究](1)銅原子的質(zhì)量太小，怎樣用宏觀量M和NA去求解這個微觀量？(2)怎樣求解3×10－5m3的銅導體中銅原子的個數(shù)？[解析](1)一個銅原子的質(zhì)量m＝eq\f(M,NA)＝eq\f(6.4×10－2,6.0×1023)kg≈1.1×10－25kg.(2)銅導體的物質(zhì)的量n＝eq\f(ρV,M)＝eq\f(8.9×103×3.0×10－5,6.4×10－2)mol≈4.2mol銅導體中含有的自由電子數(shù)N＝2nNA≈5.0×1024(個)．[答案](1)1.1×10－25kg(2)5.0×1024個eq\a\vs4\al()(1)分子體積V0的意義：V0＝eq\f(VA,NA)，對于固體和液體指分子的體積，對于氣體則指每個分子所占據(jù)空間的體積．(2)物體的密度ρ的計算：ρ＝eq\f(M,V)＝eq\f(MA,VA)，但要切記ρ＝eq\f(m0,V0)是沒有物理意義的．【通關練習】1．(多選)關于阿伏加德羅常數(shù)NA，下列說法正確的是()A．標準狀況下，相同體積的任何氣體所含的分子數(shù)目相同B．2g氫氣所含原子數(shù)目為NAC．常溫常壓下，11.2L氮氣所含的分子數(shù)目為eq\f(1,2)NAD．17g氨氣所含電子數(shù)目為10NA解析：選AD.標準狀況下，相同體積的任何氣體含有的分子數(shù)目相同，選項A正確；2gH2所含原子數(shù)目為2NA，選項B錯誤；在常溫常壓下，11.2L氮氣的物質(zhì)的量不能確定，則所含分子數(shù)目不能確定，選項C錯誤；17g氨氣即1mol氨氣，其所含電子數(shù)為(7＋3)mol，即10NA，選項D正確．2．據(jù)統(tǒng)計“酒駕”是造成交通事故的主要原因之一，交警可以通過手持式酒精測試儀很方便地檢測出駕駛員呼出的氣體中的酒精含量，以此判斷司機是否飲用了含酒精的飲料．當司機呼出的氣體中酒精含量達2.4×10－4g/L時，酒精測試儀開始報警．假設某司機呼出的氣體剛好使酒精測試儀報警，并假設成