物理人教版選修3-3問題導學第七章第1節(jié)物體是由大量分子組成的

第1節(jié)物體是由大量分子組成的課堂合作探究問題導學一、油膜法估測分子的大小活動與探究11．為什么用單分子油膜法可測分子直徑？2．怎樣測量一滴油酸溶液中所含油酸的體積？3．如何測量油膜的面積？遷移與應用1在做用油膜法估測分子大小的實驗中，油酸酒精溶液的配比約為每104mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標中正方形方格的邊長為1cm。試求：（1）油酸膜的面積；（2）每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；（3）按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑。1．誤差分析（1）油酸酒精溶液的實際濃度和理論值間存在偏差；（2）一滴油酸酒精溶液的實際體積和理論值間存在偏差；（3）油酸在水面上的實際分布情況和理想中的“均勻”“單分子純油酸層”間存在偏差；（4）采用“互補法（即不足半個舍去，大于半個的算一個）”計算獲得的油膜面積與實際的油膜面積間存在偏差。2．分子的兩種模型對于固體和液體，分子間距離比較小，可以認為分子是一個個緊挨著的，設分子體積為V0，則分子直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))（球模型）。對于氣體，設每個氣體分子所占空間體積為V0，分子間距離比較大，處理方法是建立立方體模型，從而可計算出兩氣體分子之間的平均距離d＝eq\r(3,V0)。二、阿伏加德羅常數(shù)的應用活動與探究21．摩爾質量與分子質量的關系是什么？2．摩爾體積＝阿伏加德羅常數(shù)乘以分子體積，對于任何物質都成立嗎？遷移與應用2某種物質的摩爾質量為M，密度為ρ，若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則：（1）每個分子的質量是______；（2）1m3（3）1mol的這種物質的體積是______；（4）平均每個分子所占據(jù)的空間是______。1．從阿伏加德羅常數(shù)上可以看出物體是由大量分子組成的。根據(jù)該常數(shù)可以計算出分子體積的數(shù)量級是10－29m3，分子質量的數(shù)量級約為10－2．結合阿伏加德羅常數(shù)可求一些微觀量。（1）一個分子的質量：m0＝eq\f(M,NA)（2）一個分子的體積：V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)（3）一摩爾物質的體積：V＝eq\f(M,ρ)（4）單位質量中所含分子數(shù)：n＝eq\f(NA,M)（5）單位體積中所含分子數(shù)：n′＝eq\f(ρNA,M)（6）分子間的距離（球模型）d＝eq\r(3,\f(6V,πNA))當堂檢測1．用油膜法估測分子直徑實驗的科學依據(jù)是（）A．將油膜看成單分子油膜B．不考慮油酸分子間的間隙C．考慮了油酸分子間的間隙D．將油酸分子看成球形2．采用油膜法估測分子的大小，需要測量的物理量是（）A．1滴油的質量和它的密度B．1滴油的體積和它的密度C．1滴油的體積和它散成油膜穩(wěn)定時的面積D．所散成的油膜的厚度和它的密度3．已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的納米材料具有很多優(yōu)越性能，有著廣闊的應用前景。棱長為1nm的立方體可容納液態(tài)氫分子（其直徑為10－10mA．102個B．103個C．106個D．109個4．已知水的摩爾質量M＝18×10－3kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)取NA×1023mol－15．用油膜法估測分子大小的實驗步驟如下：①向體積為V1的純油酸中不斷加入酒精，直到油酸酒精溶液總體積為V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當?shù)稳雗滴時體積為V0；③先往邊長為30～40cm的淺盤里倒入約2cm深的水；④用注射器往水面上滴一滴上述油酸酒精溶液；⑤等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓；⑥將畫有油膜輪廓的玻璃板放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標紙上，計算出油膜面積為Na2；⑦整理器材。上述實驗操作過程中遺漏了一個什么步驟？油酸分子的直徑d是多少？答案：課堂·合作探究【問題導學】活動與探究1：1．答案：一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上充分散開形成單分子油膜。通常把分子看成是球形，這樣油膜的厚度就等于油酸分子的直徑，而油酸分子可理想化成一個挨一個地排列的。實驗時測出油滴的體積V，再測出油膜的面積S，就可估算出油酸分子的直徑d＝V/S。2．答案：先配制一定濃度的油酸酒精溶液，用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積（例如1mL）時的滴數(shù)，從而可算出一滴溶液的體積，再結合溶液的濃度就可以計算出一滴溶液中所含純油酸的體積。3．答案：（1）在淺盤中裝入2cm深的水，然后將痱子粉或細石膏粉均勻地撒在水面上。（2）將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上。（3）將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)（不足半個的舍去，多于半個的算一個），再根據(jù)方格的個數(shù)求出油膜的面積S。遷移與應用1：答案：（1）106cm2（2）8×10－6mL×10－10解析：（1）由題圖知，其中正方形方格87個，補償法近似處理，可補19個整小方格，實際占小方格（87＋19）個＝106個，那么油膜面積S＝106×1cm2＝106cm2。（2）由1mL溶液中有75滴，1滴溶液的體積為eq\f(1,75)mL，又每104mL溶液中有純油酸6mL，eq\f(1,75)mL溶液中純油酸的體積V＝eq\f(6×\f(1,75),104)mL＝8×10－6mL。（3）油酸分子直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6,106)×10－8cm×10－10m?；顒优c探究2：1．答案：摩爾質量＝阿伏加德羅常數(shù)乘以一個分子質量。2．答案：不是。因為固體和液體可忽略分子間隙，故公式只對固體和液體成立，對氣體不成立。對氣體而言應為摩爾體積＝阿伏加德羅常數(shù)乘以一個分子占有體積。遷移與應用2：答案：（1）eq\f(M,NA)（2）eq\f(ρNA,M)（3）eq\f(M,ρ)（4）eq\f(M,ρNA)解析：（1）每個分子的質量等于摩爾質量與阿伏加德羅常數(shù)的比值，即m0＝eq\f(M,NA)。（2）1m3的物質中含有的分子的物質的量為：n＝eq\f(1,\f(M,ρ))＝eq\f(ρ,M)，故1m3的物質中含有的分子數(shù)為：n·NA＝eq\f(ρNA,M)。（3）1mol物質的體積，即摩爾體積V＝eq\f(M,ρ)。（4）平均每個分子所占據(jù)的空間是摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)的比值，即V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)?！井斕脵z測】1．ABD解析：該實驗的原理就是把油酸分子視為球形，且認為是一個一個緊挨著單層分布，不考慮分子間隙，故A、B、D選項正確。2．C解析：油膜法估測分子大小的原理為：d＝eq\f(V,S)，只需測量1滴油的體積和它散成油膜穩(wěn)定時的面積（單分子油膜）。3．B解析：1nm＝10－9m，則棱長為1nm的立方體的體積為V＝（10－9）3m3＝10－27m3。估算時，可將液態(tài)氫分子看做棱長為10－10m的小立方體，則每個氫分子的體積V0＝（10－10）3m3＝10－30m3，所以可容納的液態(tài)氫分子個數(shù)N＝eq\4．答案：×10－26kg×10－解析：水分子的質量m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(18×10－3,×1023)×10－26kg由水的摩爾質量M和密度ρ，可得水的摩爾體積V＝eq\f(M,ρ)把水分子看做是一個緊挨一個排列的小球，1個水分子的體積為V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)＝eq\f(18×10－3,×103××1023)m3×10－29m3每個水分子的直徑為d＝eq\r(3,\f(6V0,