高二物理 选修3-3 7.1-物体是由大量分子组成的

ABoyAndHisAtom教学目标：1、知道一般分子直径和质量的数量级；2、知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；3、知道用单分子油膜方法估算分子的直径。一、分子的大小约翰·道尔顿：1766年9月6日－1844年7月27日1、有多少种不同的化学元素，就有多少种不同的原子；2、同一种元素的原子在质量、形态等方面完全相同；3、每个原子在牛顿万有引力作用下，简单地排在一起×××理查德·费曼：1918年5月11日—1988年2月15日，美籍犹太裔物理学家，加州理工学院物理学教授，1965年诺贝尔物理奖得主如果世界即将毁灭，人类只能留给后代一句话：世界是由分子构成的扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图⇓物体是由大量分子组成的分子的大小放大上亿倍的蛋白质分子结构模型分子的大小怎样才能知道分子的大小呢？思考1.为什么选择油酸做为实验材料思考2.如何测量油酸分子的大小(直径)？思考3.如何测量油膜的面积？1．分子大小的估测——单分子层油膜法1.先测出油酸滴的体积V：2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S；3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值：SVd方法小结：通过测量较大量来研究较小量。在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，有哪些地方做了理想化处理？②把分子看成球形.①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层.③油分子一个紧挨一个整齐排列;注意事项(1)实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验无法完成.(2)方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间.痱子粉均匀撒在水面上.(3)向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜.最好在1cm左右.滴酒精油酸溶液时要注意控制好，只滴1滴.注意事项(4)计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算(边长1cm).不足半个的舍去，多于半个的算1个.82S0训练将1cm3的油酸溶于酒精，制成500cm3的酒精油酸溶液.该酒精油酸溶液40滴的体积为1cm3，现取1滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成单分子油膜层，油膜面积0.4m2,由此估算油酸分子直径。1.25X10-10m1、一般分子直径的数量级为10-10m（除少数有机物大分子以外）2、一般分子质量的数量级为10-27kg到10-26kg数量级•注意：除一些有机物质的大分子外，一般分子的质量数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子质量的数量级．二、阿伏加德罗常数1．阿伏加德罗常数NA：1摩尔（mol）任何物质所含的微粒数叫做阿伏加德罗常数.123mol1002.6AN（1）已知物质的摩尔质量MA，可求出分子质量m0AAAANVNMm0（2）已知物质的量（摩尔数）n，可求出物体所含分子的数目N．AnNN2、有关计算：（3）已知物质的摩尔体积VA，可求出分子的体积V0AANVV0固体、液体小球模型dddd3、分子模型的建立①分子模型：在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球.则：3432Vddd气体立方体模型d②对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离.即3Vd（以上两式中d表示分子的直径，V表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积.）设NA为阿伏加德罗常数，VA为物质的摩尔体积（1）球体模型把分子视为紧密排列的球形分子，可估算分子直径为36AAVdN（2）立方体模型把分子所占有空间视为立方体，可估算分子间平均距离为3AAVLN一般用于固体、液体一般用于气体对于固体、液体对于气体5.阿伏加德罗常数NA:(2)微观量：单分子体积V0单分子质量m0分子的直径d分子数n(1)宏观量：物质的体积V物质的质量m物质的密度ρ物质的摩尔数N物质的摩尔质量mmol物质的摩尔体积Vmol分分vmvmvmmolmol…③0mmNnNA…②nmNmmAmol0…①(3)宏观量与微观量的关系：分mmNmolA分VVmolNvNvvAmol0…⑥用于固体、液体：v0为单个分子球模型的体积30dv…⑤[立方体模型]6234330ddv…④[球模型]用于气体：v0为每个立方体模型的体积注：因为固体、液体分子间距较小,可认为是一个个的小球，且是一个紧挨一个排列的，估算时，可忽略分子间的空隙。估算分子直径的数量级，一般建立两种模型：球模型、立方体模型。球模型适用于估算固体和液体分子直径大小;而立方体模型计算出来的是气体分子间的平均间距。有时，也可把固体、液体分子看成一个紧挨一个的正方体来处理.所以从而简化计算。dd30vd例1.已知铜的密度是8.9103kg/m3，相对原子质量64，通过估算可知每个铜原子所占的体积为()A.710-6m3B.110-29m3C.110-26m3D.810-24m3[范例精讲]/molm107/molm109.8106436333molmolmv铜的摩尔体积32932360m101m106107ANvv一个铜原子所占体积解析：铜的相对原子质量是64，意思是铜的摩尔质量是：mmol=64g/mol=64×10-3kg/molB注：此题若要进一步估算铜原子的直径，则可用球模型：6234330ddv.630进行估算vd例2.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离?()A.阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B.阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C.阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D.该气体的密度、体积和摩尔质量,30vd所以B正确...molmolmol0mVNVvA而则解析：要估算分子间平均距离，先要计算出单个气体分子所占平均空间v0，再利用立方体模型：求d.若能求出摩尔体积Vmol，又知道阿伏加德罗常数NA，例3.用油膜法估测分子大小的实验中，配制的油酸酒精溶液的浓度为每5000ml溶液中有纯油酸2ml，用注射器测得1ml上述溶液有60滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，等水面稳定以后，用玻璃板放在浅盘上，在玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如右图所示，坐标纸中正方形小格的边长为1cm，根据以上数据和测量结果，估测出油酸分子的大小是多少?s=83×1cm2=83cm2=8.3×10-3m2解析：(1)先数整数个小方格，再数不足一格的.方法是大于半格的记为1格，小于半格的舍去，一共数得小方格总数为83，则一滴油酸溶液含纯油酸为一滴溶液的体积即油酸浓度为,ml601,2500150002)2(3cm1500001ml60125001Vm102.8m103.8m10150001)3(10336sVd1.若以μ表示水的摩尔质量，v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、v0表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：(1)NA=vρ/m(2)ρ=μ/(NAv0)(3)m=μ/NA(4)v0=v/NA其中（）A．（1）和（2）都是正确的B.（1）和（3）都是正确的C.（3）和（4）都是正确的D.（1）和（4）都是正确的B练习2．下面关于分子数量的说法中正确的是（）Ａ．１g的氢气和１g的氦气含有相同的分子数Ｂ．体积相等的固体和液体相比较，固体中的分子数多Ｃ．无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数Ｄ．无论什么物质，只要它们的体积相同就含有相同的分子数Ｃ3．关于分子质量，下列说法正确的是（）Ａ．质量相同的任何物质，分子数相同Ｂ．摩尔质量相同的物体，分子质量一定相同Ｃ．分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比Ｄ．密度大的物质，分子质量一定大4．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离？（）A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔体积D．该气体的密度、体积和质量BCＢＣ5、（2008年全国卷I）19.已知地球半径约为6.4×106m，空气的摩尔质量约为29×10-3kg/mol,一个标准大气压约为1.0×105Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为（）A.4×1016m3B.4×1018m3C.4×1020m3D.4×1022m3答案：B［小结］1.一般物体中的分子数目是很大的.2.一般分子的质量也是很小的.一般分子质量数量级是10-26Kg3.阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，通过该常数把摩尔质量、摩尔体积跟分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了.一般分子直径的数量级为10-10m分子的模型：把分子看成球形或正方体模型。