《物體是由大量分子組成的》素養(yǎng)課件

第1節(jié)物體是由大量分子組成的【思考】一、油膜法估測分子的大小問題1:把分子看成什么樣的形狀比較簡單、直觀?問題2:油膜最薄時,分子是如何排列的?厚度與分子的大小有什么關(guān)系?提示:問題1:把分子看成小球比較簡便、直觀。問題2:油膜最薄時分子是單個排列的,厚度即為分子的直徑。1.簡化處理:(1)理想化:認(rèn)為油酸薄膜是由_________緊密排列組成的,則油膜的_____即為油酸分子的直徑。(2)模型化:把油酸分子簡化成_____。單個分子厚度球形2.估算方法:實(shí)驗(yàn)時測出一滴油酸的體積V,再測出油膜的面積S,估算出油膜的厚度,認(rèn)為就是油酸分子的直徑d=。二、分子的大小1.分子模型:(1)固、液分子可視為_____,且分子間緊密排列沒有空隙。(2)氣體分子可視為一個_______,設(shè)立方體邊長即為氣體分子間的_________。球形立方體平均距離2.分子的數(shù)量級:(1)多數(shù)分子直徑的數(shù)量級為_____m。(2)一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為___________kg。10-1010-26～10-27三、阿伏加德羅常數(shù)1.定義:1mol的任何物質(zhì)都含有_____________,這個數(shù)量可以用__來表示。2.數(shù)值:阿伏加德羅常數(shù)通常取NA=__________mol-1,粗略計算中可取NA=_________mol-1。相同的粒子數(shù)NA6.02×10236.0×10233.意義:阿伏加德羅常數(shù)是一個重要常數(shù)。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積這些宏觀物理量與_________、________等微觀物理量聯(lián)系起來,即阿伏加德羅常數(shù)NA是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁。分子質(zhì)量分子大小1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用油膜法估測分子的大小。知識點(diǎn)一用油膜法估測分子的大小2.實(shí)驗(yàn)原理:把一定體積的油酸酒精溶液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滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S,求出油膜的厚度d,即d=就是油酸分子的直徑。3.實(shí)驗(yàn)器材:油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺盤、玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆、痱子粉或細(xì)石膏粉。4.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)在淺盤中倒入約2cm深的水,將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻撒在水面上。(2)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成200mL的油酸酒精溶液。(3)用注射器往量筒中滴入1mL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V′。(4)將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。(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(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S或者玻璃板上有邊長為1cm的方格的個數(shù),通過數(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。5.數(shù)據(jù)處理:根據(jù)油酸酒精溶液的濃度,算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V,并代入公式d=算出油酸薄膜的厚度d,即為油酸分子直徑的大小。6.注意事項:(1)油酸酒精溶液配制好后不要長時間放置,以免改變濃度,造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意,淺盤是否干凈,否則難以形成油膜。(3)淺盤中的水應(yīng)保持平衡,痱子粉應(yīng)均勻撒在水面上。(4)向水面滴油酸酒精溶液時,應(yīng)靠近水面,不能離水面太高,否則油膜難以形成。(5)待測油酸液面擴(kuò)散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓?！舅伎肌び懻摗壳榫?在用油膜法測分子大小的實(shí)驗(yàn)中:討論:(1)為什么不直接用純油酸而是用被稀釋過的油酸酒精溶液?(科學(xué)探究)(2)為什么在水面上撒痱子粉(或細(xì)石膏粉)?(科學(xué)探究)提示:(1)如果往水面上直接滴純油酸,一是體積太大,形成的油膜面積太大,不便于在實(shí)驗(yàn)室中測量,二是純油酸在水面上不易散開形成單分子油膜,而油酸酒精溶液更有利于油酸在水面上形成單分子油膜,同時酒精易揮發(fā),不影響測量結(jié)果。(2)撒痱子粉(或細(xì)石膏粉)的目的是方便觀察、描繪所形成的油膜輪廓?！镜淅痉丁俊坝糜湍しü罍y分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下:①向體積V油=1mL的油酸中加酒精,直至總量達(dá)到V總=500mL;②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳雗=100滴時,測得其體積恰好是V0=1mL;③先往邊長為30～40cm的淺盤里倒入2cm深的水,然后將___________均勻地撒在水面上;

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描下油酸膜的形狀;⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個數(shù)N,小方格的邊長l=20mm。根據(jù)以上信息,回答下列問題:(1)步驟③中應(yīng)填寫:

。

(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′是______mL。(3)油酸分子直徑是

m。

【思維·建?！俊窘馕觥?1)為了顯示單分子油膜的形狀,需要在水面上撒痱子粉或石膏粉。(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′==mL=2×10-5mL。(3)根據(jù)大于半個方格的算一個,小于半個方格的舍去,油膜形狀占據(jù)的方格數(shù)大約為115個,故面積S=115×20×20mm2=4.6×104mm2油酸分子直徑

mm≈4.3×10-7mm=4.3×10-10m。答案:(1)痱子粉或石膏粉

(2)2×10-5(3)4.3×10-10【定向訓(xùn)練】1.(多選)“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是(

)A.將油酸形成的膜看成單分子油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.考慮了各油酸分子間的間隙D.將油酸分子看成球形【解析】選A、B、D。實(shí)驗(yàn)中油酸的直徑是用油酸的體積除以油膜的面積來計算,所以實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是將油膜看成單分子油膜,不考慮油酸分子間的間隙,并把油酸分子看成球形,所以A、B、D正確,C錯誤。2.一艘油輪裝載著密度為9×102kg/m3的原油在海上航行,由于故障而發(fā)生原油泄漏。如果泄漏的原油有9t,海面上風(fēng)平浪靜時,這些原油造成的污染面積最大可達(dá)到(

)A.108m2 B.109m2C.1010m2 D.1011m2【解析】選D。泄漏的原油的體積為V==10m3,而油分子直徑的數(shù)量級為10-10m,所以這些原油造成的污染總面積最大為S==1011m2,故D正確。3.(2019·全國卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是______________。實(shí)驗(yàn)中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以____________。為得到油酸分子的直徑,還需測量的物理量是_______________?！窘馕觥肯♂尩哪康氖鞘褂退嵩跍\盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜;為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù),就能得到一滴溶液中純油酸的體積。為得到油酸分子的直徑,我們還需測量出單分子層油膜的面積。答案:見解析【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,計算結(jié)果明顯偏大,則可能是由于 (

)A.油酸未完全散開B.油酸中含有大量的酒精C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D.求每滴體積時,記1mL的溶液的滴數(shù)時多記了10滴【解析】選A、C。油酸分子的直徑d=,計算結(jié)果明顯偏大,可能是V取大了或S取小了。油酸未完全散開,舍去了所有不足一格的方格,則所測S偏小,A、C正確;油酸中含有酒精,不影響測量結(jié)果,B錯誤;求每滴體積時,記1mL的溶液的滴數(shù)時多記了10滴,則所測V減小,D錯誤。知識點(diǎn)二

阿伏加德羅常數(shù)的理解及應(yīng)用1.分子的簡化模型:實(shí)際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,且形狀各異。但如果我們只關(guān)心分子的大小,而不涉及分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動時,既可以把分子看成球形,也可以看成立方體。具體分析如下:(1)固體和液體分子模型:對于固體和液體,可認(rèn)為分子緊密排列,分子間沒有空隙,則VA=NAV0(V0為一個分子的體積,VA為摩爾體積)。①球形分子模型:如圖a所示,則直徑d==。②立方體分子模型:認(rèn)為每個分子占據(jù)一個相同的立方體空間,該立方體的邊長即為分子間的平均距離,邊長d=,如圖b所示。(2)氣體分子模型:對于氣體來說,由于氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于氣體分子的直徑,故通過立方體分子模型(不采用球形分子模型),可以估算得到每個氣體分子平均占有的空間,而無法得到每個氣體分子的實(shí)際體積。設(shè)每個氣體分子占據(jù)的空間可看成一個邊長為d、體積為V的正方體。氣體分子間距離l=d==,如圖c所示。(圖中黑點(diǎn)代表氣體分子所在的位置)2.阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用:(1)微觀量:分子質(zhì)量m0,分子體積V0,分子直徑d。(2)宏觀量:物質(zhì)的質(zhì)量M、體積V、密度ρ、摩爾質(zhì)量MA、摩爾體積VA。(3)微觀量與宏觀量的關(guān)系。①分子質(zhì)量:m0==。②分子體積:V0==(適用于固體和液體)。③物質(zhì)所含的分子數(shù):N=nNA=NA=NA。④阿伏加德羅常數(shù):NA==(只適用于固體、液體)。⑤氣體分子間的平均距離:d==(V0為氣體分子所占據(jù)空間的體積)。⑥固體、液體分子直徑:d==(V0為分子體積)?！舅伎肌び懻摗壳榫?阿伏加德羅常數(shù)是一個重要的常數(shù),通?？扇A=6.02×1023mol-1,粗略時可取NA=6.0×1023mol-1。討論:(1)為什么說阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁?(物理觀念)(2)摩爾體積=NA×分子體積,對于任何物質(zhì)都成立嗎?(科學(xué)思維)提示:(1)阿伏加德羅常數(shù)把摩爾質(zhì)量和摩爾體積這些宏觀量與分子質(zhì)量和分子體積這些微觀量聯(lián)系起來了,所以說阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀物理量和微觀物理量的橋梁。(2)不都成立。固體和液體分子排列比較緊密,分子間距可以忽略,但氣體分子間距較大,分子間距不能忽略,故公式只對固體和液體成立,對氣體不成立。對氣體而言應(yīng)為摩爾體積=NA×分子占據(jù)的體積。【典例示范】(2017·江蘇高考)科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66kg/mol①,其分子可視為半徑為3×10-9m的球②,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1③。請估算該蛋白的密度。(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【審題關(guān)鍵】序號信息提取①66kg/mol為某種蛋白的摩爾質(zhì)量②3×10-9m為分子半徑③6.0×1023mol-1為阿伏加德羅常數(shù)【解析】摩爾體積V=πr3NA由ρ=,解得ρ=代入數(shù)據(jù)得ρ=1×103kg/m3答案:1×103kg/m3

【定向訓(xùn)練】1.某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為N,則關(guān)于該物質(zhì)的說法中,不正確的是 (

)A.分子的質(zhì)量是B.單位體積內(nèi)分子的個數(shù)是C.分子的體積一定是D.平均每個分子占據(jù)的空間是【解析】選C。是平均每個分子占據(jù)的空間,并不一定是一個分子的體積,C選項錯誤,選項A、B、D的說法正確。2.