2018版高中物理 第七章 分子動理論 1 物體是由大量分子組成的學(xué)案(新人教版)選修3-3

1、1物體是由大量分子組成的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道物體是由大量分子組成的.2.知道分子的大小，能夠用油膜法估測油酸分子的大小.3.知道阿伏加德羅常數(shù)，會用它進行相關(guān)的計算或估算一、用油膜法估測分子的大小導(dǎo)學(xué)探究如圖1是用油膜法估測分子的大小時在水面上形成的油酸膜的形狀圖1(1)實驗中為什么不直接用純油酸而是用被稀釋過的油酸酒精溶液？(2)實驗中為什么在水面上撒痱子粉(或細石膏粉)?(3)實驗中可以采用什么方法測量油膜的面積？答案(1)用酒精對油酸進行稀釋有利于獲取更小體積的純油酸，這樣更有利于油酸在水面上形成單分子油膜同時酒精易揮發(fā)，不影響測量結(jié)果(2)撒痱子粉(或細石膏粉)后，便于觀察所形成的油膜的

2、輪廓(3)運用數(shù)格子法測油膜面積多于半個的算一個，少于半個的舍去這種方法所取方格的單位越小，計算的面積誤差越小知識梳理(1)實驗原理把一滴油酸(事先測出其體積V)滴在水面上，油酸在水面上形成油酸薄膜，將其認為是單分子層，且把分子看成球形油膜的厚度就是油酸分子的直徑d，測出油膜面積S，則油酸分子直徑 d.(2)實驗器材配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、痱子粉(或細石膏粉)、注射器、量筒、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙(3)實驗步驟用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液，緩緩?fù)苿踊钊谷芤阂坏我坏蔚氐稳肓客仓?，記下量筒?nèi)增加一定體積V1時的滴數(shù)n，算出一滴油酸酒精溶液的體積V.再根據(jù)油酸酒精溶液中

3、油酸的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中的油酸體積VV.在水平放置的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉(或細石膏粉)均勻地撒在水面上，再用注射器將配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板平放到淺盤上，然后用彩筆將油酸膜的形狀畫在玻璃板上將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油膜的面積S(以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位，計算輪廓范圍內(nèi)的正方形個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)油膜的厚度d可看做油酸分子的直徑，即d.二、阿伏加德羅常數(shù)導(dǎo)學(xué)探究(1)1 mol的物質(zhì)內(nèi)含有多少個分子？用什么表示？(2)若某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，則一個

4、分子的質(zhì)量為多大？假設(shè)分子緊密排列，一個分子的體積為多大？(已知阿伏加德羅常數(shù)為NA)答案(1)6.021023個NA(2)知識梳理(1)定義：1 mol的任何物質(zhì)所含有的粒子數(shù)(2)大小：在通常情況下取NA6.021023 mol1，在粗略計算中可以取NA6.01023 mol1.(3)應(yīng)用NA的橋梁和紐帶作用阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的一座橋梁它把摩爾質(zhì)量Mmol、摩爾體積Vmol、物體的質(zhì)量m、物體的體積V、物體的密度等宏觀量，跟單個分子的質(zhì)量m0、單個分子的體積V0等微觀量聯(lián)系起來，如圖2所示圖2其中密度，但要切記對單個分子是沒有物理意義的常用的重要關(guān)系式a分子的質(zhì)量：m0

5、.b分子的體積(或分子所占的空間)對固體和液體，因為分子間距很小，可認為分子緊密排列，摩爾體積VmolNAV0，則單個分子的體積V0.對氣體，因分子間距比較大，故V0表示每個分子所占有的空間質(zhì)量為m的物體中所含有的分子數(shù)：N.體積為V的物體中所含有的分子數(shù)：N.一、用油膜法估測分子的大小例1某實驗小組用油膜法估測油酸分子的大小，實驗用油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中含有純油酸1 mL，1 mL上述溶液有50滴，實驗中用滴管吸取該油酸酒精溶液，向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液(1)實驗描出油酸薄膜的輪廓如圖3所示，已知每一個小正方形的邊長為2 cm，則該油酸薄膜的面積為 m

6、2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖3(2)經(jīng)計算，油膜分子的直徑為 m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，原因是 答案(1)2.4102 m(2)81010 m(3)水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮解析(1)由于每一個小正方形的邊長為2 cm，則每一個小正方形的面積就是4 cm2，估算油膜面積以“超過半個按一個計算，小于半個就舍去”的原則，估算出有60個小正方形，則油酸薄膜面積為：604 cm2240 cm22.4102 m.(3)1滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積：V mL2105 mL，油膜分子直徑為：d m81010 m

7、.(3)實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，原因是：水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮(1)純油酸體積V的計算若油酸酒精溶液的濃度為，n滴該溶液的體積為V1，則一滴該溶液中的純油酸體積V.(2)油膜面積S的計算用數(shù)格子法(不足半個的舍去，多于半個的算一個，即“四舍五入”法)求出油膜面積二、阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用例2水的分子量是18 gmol1，水的密度1.0103 kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA6.021023 mol1，則：(1)水的摩爾質(zhì)量M gmol1或M kgmol1，水的摩爾體積Vmol m3mol1.(2)水分子的質(zhì)量m0 kg，水分子的

8、體積V m3.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)將水分子看做球體，其直徑d m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)，一般分子直徑的數(shù)量級是 m.(4)36 g水中所含水分子個數(shù)n 個(5)1 cm3的水中所含水分子個數(shù)n 個答案(1)181.81021.8105(2)3102631029(3)410101010(4)1.21024(5)3.31022解析(1)某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量用“gmol1”作單位時，其數(shù)值與該種物質(zhì)的分子量相同，所以水的摩爾質(zhì)量M18 gmol1.如果摩爾質(zhì)量用“kgmol1”表示，就要換算成M1.8102 kgmol1.水的摩爾體積Vmol m3mol11.8105 m3mol1.(2)

9、水分子的質(zhì)量m0 kg31026 kg水分子的體積V m331029 m3.(3)將水分子看做球體，就有()3V，水分子直徑d m41010 m，這里的“1010”稱為數(shù)量級，一般分子直徑的數(shù)量級就是這個值，即1010 m.(4)36 g水中所含水分子的個數(shù)nNA6.021023個1.21024個(5)1 cm3的水中所含水分子的個數(shù)為nNA個3.31022個(1)分子的大小：一般分子大小的數(shù)量級是1010 m，質(zhì)量的數(shù)量級是1026 kg.(2)分子的兩種模型球體模型：固體、液體分子可認為是一個挨著一個緊密排列的球體，由V0及V0d3可得：d .立方體模型：氣體中分子間距很大，一般建立立方體

10、模型將每個氣體分子看成一個質(zhì)點，氣體分子位于立方體中心，如圖4所示則立方體的邊長即為分子間距由V0及V0d3可得：d .圖41(用油膜法估測分子的大小)為了減小“用油膜法估測分子的大小”的誤差，下列方法可行的是()A用注射器取1 mL配制好的油酸酒精溶液，共可滴N滴，則每滴中含有油酸 mLB把淺盤水平放置，在淺盤里倒入一些水，使水面離盤口距離小一些C先在淺盤中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形答案B解析 mL是一滴油酸酒精溶液的體積，乘以其中油酸的濃度才是油酸的體積，A項錯；B項的做法是正確的；多滴幾滴能夠使測量形成油膜的油酸體積更精確些，

11、但多滴以后會使油膜面積增大，可能使油膜這個不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸，這樣油膜就不是單分子油膜了，故C項錯；D項中的做法沒有必要，并且牙簽上沾有油酸，會使油酸體積測量誤差增大2(用油膜法估測分子的大小)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液已知1 cm3溶液有50滴，現(xiàn)取其1滴，將它滴在水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層現(xiàn)已測得這個薄層的面積為S0.2 m2，試由此估算油酸分子的直徑d .答案51010 m解析一滴油酸的體積為：V0106m311010 m3油酸分子的直徑為：d m51010 m.3(分子的大小)納米材料具有很多優(yōu)越性，有著廣闊的

12、應(yīng)用前景邊長為1 nm的立方體，可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為1010 m)的個數(shù)最接近于()A102個 B103個C106個 D109個答案B解析1 nm109 m，則邊長為1 nm的立方體的體積V(109)3 m31027 m3；將液態(tài)氫分子看做邊長為1010 m的小立方體，則每個氫分子的體積V0(1010)3 m31030 m3，所以可容納的液態(tài)氫分子的個數(shù)N103(個)液態(tài)氫分子可認為分子是緊挨著的，其空隙可忽略，對此題而言，建立立方體模型比球形模型運算更簡潔4(阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用)若以表示某氣體的摩爾質(zhì)量，V表示其摩爾體積，表示其密度，NA為阿伏加德羅常數(shù)，m、V分別表示每個氣體分子

13、的質(zhì)量和體積，下列關(guān)系中正確的有()ANA BCm DV答案AC解析1摩爾氣體的質(zhì)量為V，除以一個氣體分子的質(zhì)量，即為阿伏加德羅常數(shù)NA，A正確；1摩爾氣體的質(zhì)量為，其摩爾體積為V，故密度為，B錯誤；1摩爾氣體的質(zhì)量為、分子個數(shù)為NA，故每個氣體分子的質(zhì)量為m，C正確；因為氣體分子間的間隙非常大，所以D錯誤題組一用油膜法估測分子的大小1用油膜法估測分子的大小時，采用的理想化條件是()A把在水面上盡可能充分散開的油膜視為單分子層油膜B把形成單分子層油膜的分子看做緊密排列的球形分子C把油膜視為單分子層油膜，但需考慮分子間隙D將單分子視為立方體模型答案AB2某同學(xué)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中

14、，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于()A油酸未完全散開B油酸中含有大量的酒精C計算油膜面積時不足1格的全部按1格計算D求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴答案A解析油酸分子直徑d.計算結(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，所測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錯誤；若計算油膜面積時不足1格的全部按1格計算，使S變大，d變小，C錯誤；若求每滴溶液的體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，使V變小，d變小，D錯誤3在用油膜法估測分子大小的實驗中，現(xiàn)有按體積比為nm 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個充入約2 cm深水的淺盤，一支滴管，

15、一個量筒請補充下述估測分子大小的實驗步驟：(1) (需測量的物理量自己用字母表示)(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在塑料蓋板上，如圖1所示(已知塑料蓋板上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)，則油膜面積為 (3)估算油酸分子直徑的表達式為D .圖1答案(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V(2)9S(3)解析(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V；(2)估算油膜面積時以“超過半格按一格計算，小于半格就舍去”的原則，估算出9格，則油酸薄膜面積為S膜9S.(3)一滴溶液中純油酸的體積為V；由于形

16、成單分子的油膜，則分子的直徑為d.題組二分子的大小4關(guān)于分子，下列說法中正確的是()A分子的形狀要么是球形，要么是立方體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)量級基本一致D測定分子大小的方法有多種，油膜法只是其中一種方法答案CD解析實際上，分子的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，它的形狀并不真的都是球形，分子的直徑不可能都相同，測定分子大小的方法有許多種，盡管用不同方法測出的結(jié)果有差異，但數(shù)量級基本是一致的5現(xiàn)在已經(jīng)有能放大數(shù)億倍的非光學(xué)顯微鏡(如電子顯微鏡、場離子顯微鏡等)，使得人們觀察某些物質(zhì)內(nèi)的分子排列成為可能如圖2所示是放大倍數(shù)為3107倍的電子顯微鏡拍攝的二硫化鐵晶體的照片據(jù)圖可以粗略地測

17、出二硫化鐵分子體積的數(shù)量級為 m3.(照片下方是用最小刻度為毫米的刻度尺測量的照片情況)圖2答案1029解析本題考查實驗應(yīng)用中求分子體積的問題，解決該題的關(guān)鍵是讀懂題意，充分利用題圖中提供的信息由題圖可知，將每個二硫化鐵分子看做一個立方體，四個小立方體并排邊長之和為4d4 cm，所以平均每個小立方體的邊長d1 cm.又因為題圖是將實際大小放大了3107倍拍攝的照片，所以二硫化鐵分子的小立方體邊長為：d m3.331010 m所以測出的二硫化鐵分子的體積為：Vd3(3.331010 m)33.71029 m3.6關(guān)于分子質(zhì)量，下列說法正確的是()A質(zhì)量相同的任何物質(zhì)，分子數(shù)都相同B摩爾質(zhì)量相同的

18、物質(zhì)，分子質(zhì)量一定相同C分子質(zhì)量之比一定等于它們的摩爾質(zhì)量之比D密度大的物質(zhì)，分子質(zhì)量一定大答案BC解析質(zhì)量相同，摩爾質(zhì)量不一定相同，A錯分子質(zhì)量等于摩爾質(zhì)量除以阿伏加德羅常數(shù)，所以分子質(zhì)量之比一定等于它們的摩爾質(zhì)量之比，B、C對密度大，相同體積質(zhì)量大，但分子個數(shù)不確定，無法比較分子質(zhì)量大小，D錯題組三阿伏加德羅常數(shù)及微觀量的估算7用筷子蘸一滴水，體積約為0.1 cm3，這一滴水中含有水分子的個數(shù)最接近以下哪一個值(阿伏加德羅常數(shù)NA61023 mol1，水的摩爾體積Vmol18 cm3/mol)()A61023個 B31021個C61019個 D31017個答案B8一般物質(zhì)分子非常小，分子質(zhì)

19、量也非常小科學(xué)家采用摩爾為物質(zhì)的量的單位，實現(xiàn)了微觀物理量與宏觀物理量間的換算.1 mol的任何物質(zhì)都含有相同的粒子數(shù)，這個數(shù)量稱為阿伏加德羅常數(shù)NA.通過下列條件可以得出阿伏加德羅常數(shù)的是()A已知水的密度和水的摩爾質(zhì)量B已知水分子體積和水分子質(zhì)量C已知水的摩爾質(zhì)量和水分子質(zhì)量D已知水分子體積和水的摩爾質(zhì)量答案C解析水的密度和水的摩爾質(zhì)量都是宏觀量，可得水的摩爾體積，無法得到阿伏加德羅常數(shù)，故A錯誤；水分子體積和水分子質(zhì)量都是微觀量，無法得到阿伏加德羅常數(shù)，故B錯誤；利用水的摩爾質(zhì)量和水分子質(zhì)量直接相除可得阿伏加德羅常數(shù)，故C正確；由水的摩爾體積和水分子的體積相除可得阿伏加德羅常數(shù)，由水分子

20、體積和水的摩爾質(zhì)量無法得到阿伏加德羅常數(shù)，故D錯誤9已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol氫氣的體積為22.4 L，氫氣分子間距約為()A109 m B1010 mC1011 m D108 m答案A解析在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1 mol氫氣的體積為22.4 L，則每個氫氣分子占據(jù)的空間V m33.721026 m3.按立方體估算，氫氣分子間距為：L m3.3109 m故選A.10阿伏加德羅常數(shù)為NA(mol1)，鐵的摩爾質(zhì)量為M(kg/mol)，鐵的密度為(kg/m3)，下列說法正確的是()A1 m3鐵所含原子數(shù)目為B1個鐵原子所占體積為C1 kg鐵所含原子數(shù)為NAD1個鐵原子的質(zhì)量為答案ABD解析摩爾體積V摩，物質(zhì)的量n，原子數(shù)目為NnNA，聯(lián)立以上各式解得：N，故A正確；一摩爾體積為，故一個鐵原子的體積為，故B正確；1 kg鐵的摩爾數(shù)為，故原子數(shù)為，故C