高中物理人教版选修3-3课件：7.1物体是由大量分子组成的

\n1．物体是由大量分子组成的\n\n\n\n一、分子的大小1．用油膜法估测分子的大小\n(1)实验原理①理想化：认为油酸薄膜是由紧密排列组成．如图所示．②模型化：把油酸分子简化成．③估算：油膜的厚度就等于油酸分子的，即d＝.单层油酸分子小球直径\n(2)实验器材：注射器(或滴管)、、浅盘、、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、．(3)由实验得到油酸分子大小的数量级是m.小量筒玻璃板坐标纸10－10\n【特别提醒】用油膜法估测油酸分子的大小时，在水面上滴上一滴油酸酒精溶液，形成的油膜面积会先变大；随着酒精的挥发，油膜面积又会变小，所以要等油膜面积变化稳定后再测油膜面积．\n2．分子的大小(1)除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量约为m.(2)分子的质量的数量级一般为10－26kg.(3)分子的数目很多，1mol物质含有个分子．10－10阿伏加德罗常数\n二、阿伏加德罗常数1．定义：1mol的任何物质都含有，这个数量可以用来表示．2．数值：阿伏加德罗常数通常取NA＝，粗略计算中可取NA＝.3．意义：阿伏加德罗常数是一个重要常数．它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与、等微观物理量联系起来了，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的桥梁.相同的粒子数阿伏加德罗常数6.02×1023mol－16.0×1023mol－1分子质量分子大小\n\n一、用油膜法估测分子的大小1．实验目的：用油膜法估测油酸分子的大小．初步学会用统计的方法求物理量．2．实验原理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，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径．\n\n3．实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约为30cm～40cm)、注射器(或滴管)、玻璃板、彩笔、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500mL)．4．实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差；\n(2)配制油酸酒精溶液：取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液；(3)用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积时的滴数；(4)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上；(5)用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴；\n\n\n6．注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差．(2)实验前应练习好滴法．(3)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受到油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．\n(4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面上会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱棉擦干，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．(5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉效果好．(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可．\n(2011·大纲全国卷·22)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．\n④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：\n(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为________m．(结果保留1位有效数字)\n\n二、分子模型分子的实际结构是很复杂的，可以把单个分子看成一个立方体，也可以看成是一个个小球.分子模型意义分子大小图例球形模型固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙立方体模型气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是平均每个分子占有的活动空间，这时忽略空气分子的大小\n试估算氢气分子在标准状态下的平均距离．(保留一位有效数字)\n答案：7×10－10m\n三、阿伏加德罗常数的应用1．宏观物理量：物质的质量M，体积V，密度ρ，摩尔质量MA，摩尔体积VA.2．微观物理量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d.3．宏观量与微观量的桥梁：阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁．根据油膜法测出分子的直径，可算出阿伏加德罗常数；反过来，已知阿伏加德罗常数，根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积)．\n\n\n\n(2010·江苏高考)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)．\n答案：3×1022个\n◎教材资料分析〔思考与讨论〕——教材P4以水分子为例，知道水分子的大小，不难估算阿伏加德罗常数．(1)如果知道每个水分子的直径是4×10－10m，那么每个水分子的体积约为多少？(2)我们还知道水的摩尔体积是1.8×10－5m3/mol.如果水分子是一个挨一个地排列的，那么1mol水所含水分子数是多少？把你的估算结果和化学课本中的阿伏加德罗常数相比较．\n\n\n\n油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示：\n(1)若每一小方格的边长为30mm，则油酸薄膜的面积为________m2；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________m2；(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m.思路点拨：\n\n答案：(1)4.95×10－2(2)1.2×10－11(3)2.4×10－10\n【跟踪发散】1－1：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2.由此可估算油酸分子的直径为多大？\n\n\n1mol铜的质量为63.5g，铜的密度为8.9×103kg/m3，试估算一个铜原子的质量和体积．\n答案：1.05×10－25kg1.18×10－29m3\n【反思总结】估算法是解答物理问题的一种常用方法，不要求精确的求解，但要求合理的近似．由其特点是：(1)建立必要的理想模型(如把分子看成球体)；(2)寻找估算依据，建立估算式；(3)对数值进行合理取舍(如π≈3，重力加速度g取10m/s2等)．\n【跟踪发散】2－1：钻石是首饰和高强度的钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ，(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA，请写出a克拉钻石所含有的分子数和每个钻石分子直径的表达式．(1克拉＝0.2克)\n\n\n\n1．关于分子，下列说法中正确的是()A．把分子看做球形是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是球形B．所有分子的直径都相同C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D．不同分子的质量一般不同，但数量级基本一致解析：把分子看做球形是将实际问题的理想化，A对．不同分子直径大小不同，但数量级除有机物的大分子外，一般都是10－10m，B错，C对．同理知D对．答案：ACD\n2．采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是()A．1滴油酸的质量和它的密度B．1滴油酸的体积和它的密度C．1滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积D．所散成的油膜的厚度和它的密度答案：C\n3．2010年4月20日夜间，位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸，造成大量原油泄漏．假设密度为9×102kg/m3的原油泄漏出9t，则这9t原油造成的最大可能污染面积约为()A．1011m2B．1012m2C．108m2D．109m2解析：在最大污染面积的情况下，泄漏的原油在海面形成单分子油膜，油分子直径约为10－10m，所以10－10m×S×9×102kg/m3＝9×103kg，解得S＝1011m2.答案：A\n4．(2011·上海单科，27)在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．\n改正其中的错误：________________________________________________________________________(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.\n解析：(1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差．③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．答案：(1)②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×10－9\n\n\n\n练考题、验能力、轻巧夺冠