高二物理課件 7.1 《物體是由大量分子組成的》 （人教選修3-3）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用油膜法估測(cè)分子的大小 2 實(shí)驗(yàn)原理把一定體積的油酸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(jì)算出1滴油酸中含有純油酸的體積V并測(cè)出油膜面積S 通過(guò)計(jì)算求出油膜的厚度d 即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 淺水盤(pán) 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(pán)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1毫升 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 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 4 將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤(pán)的液面上 5 待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤(pán)上 用彩筆畫(huà)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(zhǎng)為1cm的方格的個(gè)數(shù) 通過(guò)數(shù)方格個(gè)數(shù) 算出油酸薄膜的面積S 計(jì)算方格數(shù)時(shí) 不足半個(gè)的舍去 多于半個(gè)的算一個(gè) 7 根據(jù)已配制好的油酸酒精溶液的濃度 算出一滴溶液中純油酸的體積V 8 計(jì)算油酸薄膜的厚度 即為油酸分子的大小 5 注意事項(xiàng) 1 油酸酒精溶液配制好后 不要長(zhǎng)時(shí)間放置 以免造成溶液濃度改變 產(chǎn)生誤差 油酸酒精溶液的濃度以小于0 001為宜 2 實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)練習(xí)好滴定方法 注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi) 3 待測(cè)油酸液面擴(kuò)散后又收縮 要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓 擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因 第一 水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù) 第二 酒精揮發(fā)后液面收縮 4 當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí) 水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出 在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸 可用少量酒精清洗 并用脫脂棉擦拭 再用清水沖洗 這樣做可保持盤(pán)的清潔 5 從盤(pán)的中央加痱子粉或細(xì)石膏粉 粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻 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(kāi) 第二 粉粒之間的排斥 這樣做比將粉撒在水面上的效果好 6 本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可 6 數(shù)據(jù)處理計(jì)算方法 1 一滴油酸溶液的平均體積 2 一滴油酸溶液中含純油酸的體積V 油酸溶液的體積比 3 油膜的面積S n 1cm2 n為有效格數(shù) 小方格的邊長(zhǎng)為1cm 4 分子直徑 代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位的統(tǒng)一 簡(jiǎn)化處理是在一定場(chǎng)合 一定條件下 突出客觀事物的某種主要因素 忽略次要因素而建立的 將分子簡(jiǎn)化成球形 并且緊密排列 有利于主要問(wèn)題的解決 典例1 2011 大綱版全國(guó)卷 在 油膜法估測(cè)油酸分子的大小 實(shí)驗(yàn)中 有下列實(shí)驗(yàn)步驟 往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤(pán)里倒入約2cm深的水 待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上 計(jì)算出油膜的面積 根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù) 由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤(pán)上 然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步驟中 正確的順序是 填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字 2 將1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 測(cè)得1cm3的油酸酒精溶液有50滴 現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上 測(cè)得所形成的油膜的面積是0 13m2 由此估算出油酸分子的直徑為 m 結(jié)果保留1位有效數(shù)字 解題指導(dǎo) 標(biāo)準(zhǔn)解答 1 實(shí)驗(yàn)操作開(kāi)始之前要先配制油酸酒精溶液 確定每一滴溶液中含有純油酸的體積 所以步驟 放在首位 實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要在淺盤(pán)放水 痱子粉 為油膜形成創(chuàng)造條件 然后是滴入油酸 測(cè)量油膜面積 計(jì)算油膜厚度 即油酸分子直徑 所以接下來(lái)的步驟是 2 油酸溶液的體積百分比濃度是一滴溶液的體積是cm3 2 10 8m3 所以分子直徑答案 1 2 5 10 10 規(guī)律方法 油膜法估測(cè)分子大小的解題技巧 1 首先要準(zhǔn)確計(jì)算出純油酸的體積V 2 其次計(jì)算出油膜的面積S 3 最后利用公式求出的數(shù)值就是分子直徑的大小 變式訓(xùn)練 2011 江蘇高考 某同學(xué)在進(jìn)行 用油膜法估測(cè)分子的大小 的實(shí)驗(yàn)前 查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得知 油酸的摩爾質(zhì)量M 0 283kg mol 1 密度 0 895 103kg m 3 若100滴油酸的體積為1mL 則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少 取NA 6 02 1023mol 1 球的體積V與直徑D的關(guān)系為結(jié)果保留一位有效數(shù)字 解析 一個(gè)油酸分子的體積分子直徑為最大面積代入數(shù)據(jù)得 S 10m2 答案 10m2 變式備選 油膜法粗略測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是 A 把油酸分子視為球形 其直徑即為油膜的厚度B 讓油酸在水面上充分散開(kāi) 形成單分子油膜C 油滴擴(kuò)散為油膜時(shí)體積不變D 油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)是10 10m 解析 選A B C 油酸分子可視為球形 油膜的厚度可看成分子直徑 油酸分子可看成一個(gè)挨一個(gè)排列 油滴擴(kuò)散為油膜時(shí)體積不變 即V Sd D項(xiàng)本身是正確的 但此項(xiàng)不是本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ) 故不選D項(xiàng) 1 橋梁和紐帶作用阿伏加德羅常數(shù)是宏觀世界和微觀世界之間的一座橋梁 它把摩爾質(zhì)量Mmol 摩爾體積Vmol 物質(zhì)的質(zhì)量m 物質(zhì)的體積V 物質(zhì)的密度 等宏觀量 跟單個(gè)分子的質(zhì)量m0 單個(gè)分子的體積V0等微觀量聯(lián)系起來(lái) 下圖將這種關(guān)系呈現(xiàn)得淋漓盡致 其中密度但要切記是沒(méi)有物理意義的 2 重要的關(guān)系式 1 分子的質(zhì)量 2 分子的體積 適用于固體和液體 3 單位質(zhì)量中所含有的分子數(shù) 4 單位體積中所含有的分子數(shù) 5 氣體分子間的平均距離 V0為氣體分子所占據(jù)空間的體積 6 固體 液體分子直徑 1 固體 液體分子可視為球形 分子間緊密排列可忽略間隙 2 可以近似認(rèn)為氣體分子是均勻分布的 每個(gè)氣體分子占據(jù)一個(gè)正方體 其邊長(zhǎng)即為氣體分子間的距離 典例2 2010 江蘇高考 已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1 3kg m3和2 1kg m3 空氣的摩爾質(zhì)量為0 029kg mol 阿伏加德羅常數(shù)NA 6 02 1023mol 1 若潛水員呼吸一次吸入2L空氣 試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數(shù) 結(jié)果保留一位有效數(shù)字 解題指導(dǎo) 解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)解答 設(shè)空氣的摩爾質(zhì)量為M 在海底和岸上的密度分別為 海和 岸 一次吸入空氣的體積為V 在海底吸入的分子數(shù)在岸上吸入的分子數(shù)則有代入數(shù)據(jù)得 N 3 1022 規(guī)律方法 1 求氣體分子數(shù)的方法 計(jì)算氣體分子數(shù)一定要先計(jì)算物質(zhì)的量 氣體的分子數(shù)等于物質(zhì)的量乘以阿伏加德羅常數(shù) 2 求物質(zhì)的量的方法 利用物質(zhì)的量等于質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量 利用物質(zhì)的量等于標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積除以標(biāo)準(zhǔn)狀況下的摩爾體積 變式訓(xùn)練 試估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣分子的平均距離 取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的摩爾體積22 4 10 3m3 mol 解析 此題關(guān)鍵是建立氣體分子的立方體模型 將分子看做是一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 并處在規(guī)則且均勻分布的正方體中心 小正方體的體積是分子平均占據(jù)空間的大小 如圖所示 設(shè)L為小正方體的邊長(zhǎng) d為分子間距 若取1mol標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氫氣 則 答案 3 3 10 9m 典例 2011 西城高二檢測(cè) 假如全世界60億人同時(shí)數(shù)1g水的分子個(gè)數(shù) 每人每小時(shí)可以數(shù)5000個(gè) 不間斷地?cái)?shù) 則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近 阿伏加德羅常數(shù)NA取6 1023mol 1 A 10年B 1千年C 10萬(wàn)年D 1千萬(wàn)年 解題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)該把握以下三點(diǎn) 1 利用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算出1g水的分子個(gè)數(shù) 2 求出數(shù)完分子數(shù)所用的時(shí)間 用小時(shí)表示 3 把時(shí)間單位由小時(shí)轉(zhuǎn)化為年 標(biāo)準(zhǔn)解答 選C 1g水所包含的分子個(gè)數(shù) 60億人每小時(shí)可以數(shù)的分子數(shù) 不間斷數(shù)完所用的時(shí)間故所需時(shí)間最接近10萬(wàn)年 一 選擇題1 已知某氣體的摩爾體積為22 4L mol 摩爾質(zhì)量為18g mol 阿伏加德羅常數(shù)為6 02 1023mol 1 由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體 A 每個(gè)分子的質(zhì)量B 每個(gè)分子的體積C 每個(gè)分子占據(jù)的空間D 分子之間的平均距離 解析 選A C D 實(shí)際上氣體分子之間的距離遠(yuǎn)比分子本身的線度大得多 即氣體分子之間有很大空隙 故不能根據(jù)計(jì)算分子體積 這樣算得的應(yīng)是該氣體每個(gè)分子所占據(jù)的空間 故C正確 可認(rèn)為每個(gè)分子平均占據(jù)了一個(gè)小立方體空間 即為相鄰分子之間的平均距離 D正確 每個(gè)分子的質(zhì)量顯然可由估算 A正確 2 關(guān)于分子 下列說(shuō)法中正確的是 A 分子是球形的 就像我們平時(shí)用的乒乓球有彈性 只不過(guò)分子非常非常小B 所有分子的直徑都相同C 不同分子的直徑一般不同 但數(shù)量級(jí)基本一致D 測(cè)定分子大小的方法只有油膜法一種方法 解析 選C 分子的形狀非常復(fù)雜 為了研究和學(xué)習(xí)的方便 把分子簡(jiǎn)化為球形 實(shí)際上其不是真正的球形 故A項(xiàng)錯(cuò)誤 不同分子的直徑一般不同 但數(shù)量級(jí)基本一致 為10 10m 故B錯(cuò) C對(duì) 油膜法只是測(cè)定分子大小的一種方法 還有其他方法 如掃描隧道顯微鏡觀察法等 故D項(xiàng)錯(cuò)誤 3 下列說(shuō)法中正確的是 A 物體是由大量分子組成的B 無(wú)論是無(wú)機(jī)物質(zhì)的分子 還是有機(jī)物質(zhì)的大分子 其分子大小的數(shù)量級(jí)都是10 10mC 本節(jié)中所說(shuō)的 分子 只包含化學(xué)中的分子 不包括原子和離子D 分子的質(zhì)量是很小的 其數(shù)量級(jí)為10 10kg 解析 選A 物體是由大量分子組成的 故A項(xiàng)正確 一些有機(jī)物質(zhì)的大分子大小的數(shù)量級(jí)超過(guò)10 10m 故B項(xiàng)錯(cuò)誤 本節(jié)中把化學(xué)中的分子 原子 離子統(tǒng)稱(chēng)為分子 故C項(xiàng)錯(cuò)誤 分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)一般為10 26kg 故D項(xiàng)錯(cuò)誤 4 2011 深圳高二檢測(cè) 在用油膜法估測(cè)分子直徑大小的實(shí)驗(yàn)中 若已知油滴的摩爾質(zhì)量為M 密度為 油滴質(zhì)量為m 油滴在水面上擴(kuò)散后的最大面積為S 阿伏加德羅常數(shù)為NA 以上各量均采用國(guó)際單位 那么 A 油滴分子直徑B 油滴分子直徑C 油滴所含分子數(shù)D 油滴所含分子數(shù) 解析 選B D 用油膜法測(cè)分子直徑 認(rèn)為油膜的厚度就為分子直徑 油滴的質(zhì)量為m 最大面積為S 則油滴的體積為油滴分子直徑為選項(xiàng)B對(duì) A錯(cuò) 油滴的物質(zhì)的量為油滴所含分子數(shù)為選項(xiàng)D對(duì) C錯(cuò) 5 從下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏加德羅常數(shù) 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 解析 選D 阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁 有兩個(gè)主要公式求阿伏加德羅常數(shù) 分別為 和對(duì)應(yīng)可得D項(xiàng)正確 A B C均不能求出NA 6 最近發(fā)現(xiàn)的納米材料具有很多優(yōu)越性能 有著廣闊的應(yīng)用前景 在材料科學(xué)中納米技術(shù)的應(yīng)用日新月異 在1nm的長(zhǎng)度上可以排列的分子 其直徑約為10 10m 個(gè)數(shù)最接近于 A 1個(gè)B 10個(gè)C 100個(gè)D 1000個(gè) 解析 選B 納米是長(zhǎng)度的單位 1nm 10 9m 即1nm 10 10 10m 所以排列的分子個(gè)數(shù)接近于10個(gè) B項(xiàng)正確 7 2011 濟(jì)南高二檢測(cè) 某同學(xué)在 用油膜法估測(cè)分子的大小 的實(shí)驗(yàn)中 計(jì)算結(jié)果明顯偏大 可能是由于 A 油酸未完全散開(kāi)B 油酸中含有大量的酒精C 計(jì)算油膜面積時(shí)不足1格的全部按1格計(jì)算D 求每滴溶液的體積時(shí) 1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴 解析 選A 油酸分子直徑計(jì)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(kāi) 所測(cè)S偏小 d偏大 A正確 油酸中含有大量的酒精 不影響結(jié)果 B錯(cuò) 若計(jì)算油膜面積時(shí)不足1格的全部按1格計(jì)算 使S變大 d變小 C錯(cuò)誤 若求每滴溶液的體積時(shí) 1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴 使V變小 d變小 D不正確 8 已知阿伏加德羅常數(shù)為NA 銅的摩爾質(zhì)量為M kg mol 密度為 kg m3 下面的結(jié)論中正確的是 A 1m3銅所含原子的數(shù)目為B 1個(gè)銅原子的質(zhì)量為C 1個(gè)銅原子的體積是D 1kg銅所含原子的數(shù)目為NA 解析 選B C 固體與微觀量之間的關(guān)系為摩爾質(zhì)量 NA 原子質(zhì)量摩爾體積 NA 原子體積故1m3銅所含原子數(shù)目為 故A項(xiàng)錯(cuò)誤 1個(gè)銅原子的質(zhì)量為故B項(xiàng)正確 一個(gè)銅原子的體積是故C項(xiàng)正確 1kg銅所含原子的數(shù)目為故D項(xiàng)錯(cuò)誤 方法技巧 阿伏加德羅常數(shù)問(wèn)題的兩大誤區(qū)誤區(qū)一 誤認(rèn)為氣體分子體積等于氣體分子占有的體積 殊不知二者差距在1000倍左右 將會(huì)導(dǎo)致驚人的錯(cuò)誤 誤區(qū)二 誤認(rèn)為宏觀密度等于分子質(zhì)量除以分子體積 雖然利用阿伏加德羅常數(shù)可以推導(dǎo)出宏觀密度等于分子質(zhì)量除以分子體積 但此式?jīng)]有物理意義 只是一個(gè)數(shù)學(xué)推導(dǎo)式 二 非選擇題9 2011 南京高二檢測(cè) 為保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡 在各種生產(chǎn)活動(dòng)中都應(yīng)嚴(yán)禁污染水源 在某一水庫(kù)中 一艘年久失修的快艇在水面上違規(guī)快速行駛 速度為8m s 導(dǎo)致油箱突然破裂 柴油迅速流入水中 從漏油開(kāi)始到船員堵住漏油處共用1 5分鐘 測(cè)量時(shí) 漏出的油已在水面上形成寬約為a 100m的長(zhǎng)方形厚油層 已知快艇勻速運(yùn)動(dòng) 漏出油的體積V 1 44 10 3m3 1 該厚油層的平均厚度D為多少 2 該厚油層的厚度D約為分子直徑d的多少倍 已知油分子的直徑約為10 10m 解析 1 油層長(zhǎng)度L vt 8 90m 720m油層厚度 2 答案 1 2 10 8m 2 200倍 10 已知水的摩爾質(zhì)量MA 18 10 3kg mol 1mol水中含有6 0 1023個(gè)水分子 試估算水分子的質(zhì)量和直徑 解析 水分子的質(zhì)量由水的摩爾質(zhì)量MA和密度 可得水的摩爾體積 把水分子看做是一個(gè)挨一個(gè)緊密排列的小球 1個(gè)水分子的體積為每個(gè)水分子的直徑為答案 3 0 10 26kg3 9 10 10m Thankyou 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全