高中物理选修3-3全套ppt课件

选修3-3·物理人教版·选修3-3分子动理论第七章第一节物体是由大量分子组成的第七章学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课时作业7易错案例剖析6学习目标定位※知道分子的大小，知道分子直径的数量级※知道阿伏加德罗常数，知道物体是由大量分子组成的※※掌握“油膜法测分子大小”的实验原理，操作及实验数据的处理方法课堂情景切入•我们喝一口水大约喝下6.0×1023个水分子，如果动用全世界60亿人来数这些分子，每人每秒数一个，300万年也数不完，可见，分子是极小的，这么小的分子我们可以通过什么途径估测它的大小呢？知识自主梳理分子的大小•1．分子•物体是由__________组成的，在热学中，组成物质的微观粒子统称为________。•2．油膜法估测分子直径•(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为薄膜是由________油酸分子组成的，并把油酸分子简化成________，油膜的________认为是油酸分子的直径。大量分子分子单层的球形厚度•(2)计算：如果油酸的体积为V，油膜的面积为S，则分子的直径d＝__________。(忽略分子间的空隙)•3．分子的大小•除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为________m。VS10－10阿伏加德罗常数•1．概念•1mol的任何物质都含有________粒子数，这个数量用____________常数表示。•2．数值•阿伏加德罗常数通常可取NA＝_________________，在粗略计算中可取NA＝______________。相同的阿伏加德罗6.02×1023mol－16.0×1023mol－1•3．意义•阿伏加德罗常数是一个重要的常数，是联系宏观量与微观量的桥梁，它把________、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量，________等微观物理量联系起来。摩尔质量分子大小重点难点突破•一、用油膜法估测分子的直径•1．实验目的•(1)估测油酸分子的大小。•(2)学习间接测量微观量的原理和方法。2．实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如下图，则：d＝VS。•3．实验器材•盛水的容器，有溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落的滴管或注射器，一个量筒，按一定的比例(一般为1200)稀释了的油酸溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积)，少量痱子粉或石膏粉，彩笔。•4．实验步骤•(1)用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积的滴数，求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V。(2)向容器中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上。(3)小心地将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜。(4)轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上。(5)利用坐标方格计算出油膜的面积S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度d＝VS，即为所测分子的直径。5．数据处理计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式d＝VS计算时，式中的V不是溶液的体积，而应该进行换算，计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。方法是：设n滴油酸酒精溶液是1mL，则每1滴的油酸酒精溶液的体积是1nmL，事先知道配制溶液的比例是1M，则1滴溶液中的纯油酸体积V＝1n·1MmL。•式中的S是滴入水中后纯油酸形成的油膜面积，其大小用数坐标纸上对应的格数来计算，以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格。这样就可粗略地计算出油酸分子的直径。•6．注意事项•(1)痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。•(2)滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。•(3)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廊，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。•(4)利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，大于半个的均算一个。•(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。•7．误差分析•(1)由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径，实验室中配制的酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度。•(2)虽然分子直径的数量级应在10－10m。但中学阶段，对于本实验只要能测出油酸分子直径的数量级在10－10m左右即可认为是成功的。•(1)本实验中，在水面上撒痱子粉的作用是什么？•(2)油酸分子的形状真的是球形吗？排列时会一个紧挨一个吗？•答案：(1)使油膜的轮廓更清楚。•(2)实际分子的结构很复杂，分子间有空隙，认为分子是球形，且一个紧挨一个排列，是一种近似模型，是对问题的简化处理。•二、宏观量与微观量及相互关系•1．微观量•分子体积V0、分子直径d、分子质量m•2．宏观量•物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量M、摩尔质量Mmol、物体的密度ρ3．关系(1)分子的质量：m＝MmolNA＝ρVmolNA(2)分子的体积：V0＝VmolNA＝MmolρNA(适用于固体和液体)(3)物体所含的分子数：n＝VVmol·NA＝MρVmol·NA或n＝MMmol·NA＝ρVMmol·NA(4)阿伏加德罗常数：NA＝Vmolmρ；NA＝MmolρV0(只适用于固体、液体)。(5)气体分子间的平均距离：d＝3V0＝3VmolNA(V0为气体分子所占据空间的体积)。(6)固体、液体分子直径d＝36V0π＝36VmoLπNA•特别提醒：•(1)阿伏加德罗常数NA是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。•(2)固体、液体分子可视为球形，分子间紧密排列可忽略间隙。•(3)可以近似认为气体分子是均匀分布的，每个气体分子占据一个正方体，其边长即为气体分子间的距离。•(1)摩尔体积＝NA×分子体积，对于任何物质都成立吗？•(2)为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁？•答案：(1)不都成立。固体和液体分子排列比较紧密，分子间距可以忽略，但气体分子间距较大，分子间距不能忽略，故公式只对固体和液体成立，对气体不成立。对气体而言应为摩尔体积＝NA×分子占据的体积。•(2)阿伏加德罗常数把摩尔质量和摩尔体积这些宏观量与分子质量和分子体积这些微观量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁。考点题型设计•(烟台市2014～2015学年高二下学期期中)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL，上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：油膜法估测分子的大小•(1)油酸膜的面积是________________cm2；•(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______________mL；•(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径________________m。[(2)，(3)两问答案保留一位有效数字]解析：(1)由图示可知，油酸薄膜轮廓内的正方形个数为110个，则油酸膜的面积是S＝110×1×1cm2＝110cm2；(2)1mL溶液中含有纯油酸的体积为6104mL，则1滴该液中含有纯油酸的体积为V＝175×6104mL＝8×10－6mL；(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径d＝VS＝8×10－6×10－3×10－3110×10－4m≈7×10－10m。答案：(1)110(2)8×10－6(3)7×10－10点评：油膜法测分子直径，关键是获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积，再就是用数格子法(对外围小格“四舍五入”)求出油膜面积，再由公式d＝VS计算结果。•(河南南阳市2014～2015学年高二下学期期中)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()•A．油酸未完全散开•B．油酸中含有大量的酒精•C．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算•D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了10滴•答案：AD解析：油酸分子直径d＝VS。计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S变大，d变小，C错误；若求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了10滴，使V变大，d变大，D正确。•某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏加德罗常数，则•(1)每个分子的质量是________________kg；•(2)1m3的这种物质中包含的分子数目是________________；•(3)1mol的这种物质的体积是________________m3；•(4)平均每个分子所占据的空间是________________m3。阿伏加德罗常数的应用与估算解析：(1)每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即m0＝MNA(2)1m3的物质中含有的分子的物质的量为：n＝1Mρ＝ρM故1m3的物质中含有的分子数为：n·NA＝ρNAM(3)1mol物质的体积，即摩尔体积Vmol＝Mρ(4)平均每个分子所占据的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值。即V0＝VmolNA＝MρNA•点评：本题所用的是利用宏观量(摩尔质量、摩尔体积和阿伏加德罗常数)求微观量(分子质量、分子体积)的典型计算方法，在计算过程中注意利用密度建立摩尔质量和摩尔体积的联系。这种计算必须要熟练掌握，还要注意计算结果是否与分子质量的数量级(10－26kg)及直径的数量级(10－10m)相近。答案：(1)MNA(2)ρNAM(3)Mρ(4)MρNA•(海岳中学2014～2015学年高二下学期期末)能根据下列一组数据算出阿伏加德罗常数的是()•A．氧气的摩尔质量、氧气分子的质量•B．水的摩尔质量、水的密度及水分子的直径•C．氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径•D．水分子的质量和一杯水的质量、体积•答案：AB解析：阿伏加德罗常数NA＝MAm0＝VAρm0，NA＝MAρV0(只适用于固体、液体)，所以A、B正确，C、D错误。•随着“嫦娥三号”的成功发射，中国探月工程顺利进行。假设未来在月球建一间实验室，长a＝8m，宽b＝7m，高c＝4m，实验室里的空气处于标准状态。为了估算出实验室里空气分子的数目，有两位同学各提出一个方案：探究·应用方案1取分子直径D＝1×10－10m，算出分子体积V1＝16πD3，根据实验室内空气的体积V＝abc，算得空气分子数为：n＝VV1＝6abcπD3。方案2根据化学知识，1mol空气在标准状态下的体积V0＝22.4L＝22.4×10－3m3。由实验室内空气的体积，可算出实验室内空气的摩尔数nmol＝VV0＝abcV0；再根据阿伏加德罗常数，算得空气分子数为：n＝nmolNA＝abcV0NA。请对这两种方案做一评价，并估算出实验室里空气分子的数目。解析：方案1把实验室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起的，没有考虑空气分子之间的空隙，不符合实际情况。通常情况下气体分子间距的数量级为10－9m，因此分子本身体积只是气体所占空间的极小一部分，常常可以忽略不计，方案1错误；方案2的计算方法是正确的，根据方案2计算结果