高二物理課件 7.1 《物體是由大量分子組成的》 （人教選修3-3）

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歡迎進入物理課堂 1 實驗目的 用油膜法估測分子的大小 2 實驗原理把一定體積的油酸滴在水面上使其形成單分子油膜 如圖所示 不考慮分子間的間隙 把油酸分子看成球形模型 計算出1滴油酸中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S 通過計算求出油膜的厚度d 即就是油酸分子的直徑 3 實驗器材油酸 酒精 注射器或滴管 量筒 淺水盤 玻璃板 坐標紙 彩筆 痱子粉或細石膏粉 4 實驗步驟 1 在淺盤中倒入約2cm深的水 將痱子粉或細石膏粉均勻撒在水面上 2 取1毫升 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 3 用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液 濃度已知 記下滴入的滴數n 算出一滴油酸酒精溶液的體積 4 將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上 5 待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆畫出油酸薄膜的形狀 6 將玻璃板放在坐標紙上 算出油酸薄膜的面積S或者玻璃板上有邊長為1cm的方格的個數 通過數方格個數 算出油酸薄膜的面積S 計算方格數時 不足半個的舍去 多于半個的算一個 7 根據已配制好的油酸酒精溶液的濃度 算出一滴溶液中純油酸的體積V 8 計算油酸薄膜的厚度 即為油酸分子的大小 5 注意事項 1 油酸酒精溶液配制好后 不要長時間放置 以免造成溶液濃度改變 產生誤差 油酸酒精溶液的濃度以小于0 001為宜 2 實驗之前應練習好滴定方法 注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內 3 待測油酸液面擴散后又收縮 要在穩(wěn)定后再畫輪廓 擴散后又收縮有兩個原因 第一 水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復 第二 酒精揮發(fā)后液面收縮 4 當重做實驗時 水從盤的一側邊緣倒出 在這側邊緣會殘留油酸 可用少量酒精清洗 并用脫脂棉擦拭 再用清水沖洗 這樣做可保持盤的清潔 5 從盤的中央加痱子粉或細石膏粉 粉自動擴散至均勻 這是由于以下兩種因素所致 第一 加粉后水的表面張力系數變小 水將粉粒拉開 第二 粉粒之間的排斥 這樣做比將粉撒在水面上的效果好 6 本實驗只要求估算分子的大小 實驗結果的數量級符合要求即可 6 數據處理計算方法 1 一滴油酸溶液的平均體積 2 一滴油酸溶液中含純油酸的體積V 油酸溶液的體積比 3 油膜的面積S n 1cm2 n為有效格數 小方格的邊長為1cm 4 分子直徑 代入數據時注意單位的統(tǒng)一 簡化處理是在一定場合 一定條件下 突出客觀事物的某種主要因素 忽略次要因素而建立的 將分子簡化成球形 并且緊密排列 有利于主要問題的解決 典例1 2011 大綱版全國卷 在 油膜法估測油酸分子的大小 實驗中 有下列實驗步驟 往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水 待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上 計算出油膜的面積 根據油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下量筒內每增加一定體積時的滴數 由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤上 然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步驟中 正確的順序是 填寫步驟前面的數字 2 將1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 測得1cm3的油酸酒精溶液有50滴 現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上 測得所形成的油膜的面積是0 13m2 由此估算出油酸分子的直徑為 m 結果保留1位有效數字 解題指導 標準解答 1 實驗操作開始之前要先配制油酸酒精溶液 確定每一滴溶液中含有純油酸的體積 所以步驟 放在首位 實驗操作時要在淺盤放水 痱子粉 為油膜形成創(chuàng)造條件 然后是滴入油酸 測量油膜面積 計算油膜厚度 即油酸分子直徑 所以接下來的步驟是 2 油酸溶液的體積百分比濃度是一滴溶液的體積是cm3 2 10 8m3 所以分子直徑答案 1 2 5 10 10 規(guī)律方法 油膜法估測分子大小的解題技巧 1 首先要準確計算出純油酸的體積V 2 其次計算出油膜的面積S 3 最后利用公式求出的數值就是分子直徑的大小 變式訓練 2011 江蘇高考 某同學在進行 用油膜法估測分子的大小 的實驗前 查閱數據手冊得知 油酸的摩爾質量M 0 283kg mol 1 密度 0 895 103kg m 3 若100滴油酸的體積為1mL 則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少 取NA 6 02 1023mol 1 球的體積V與直徑D的關系為結果保留一位有效數字 解析 一個油酸分子的體積分子直徑為最大面積代入數據得 S 10m2 答案 10m2 變式備選 油膜法粗略測定分子直徑的實驗基礎是 A 把油酸分子視為球形 其直徑即為油膜的厚度B 讓油酸在水面上充分散開 形成單分子油膜C 油滴擴散為油膜時體積不變D 油酸分子直徑的數量級是10 10m 解析 選A B C 油酸分子可視為球形 油膜的厚度可看成分子直徑 油酸分子可看成一個挨一個排列 油滴擴散為油膜時體積不變 即V Sd D項本身是正確的 但此項不是本實驗的基礎 故不選D項 1 橋梁和紐帶作用阿伏加德羅常數是宏觀世界和微觀世界之間的一座橋梁 它把摩爾質量Mmol 摩爾體積Vmol 物質的質量m 物質的體積V 物質的密度 等宏觀量 跟單個分子的質量m0 單個分子的體積V0等微觀量聯(lián)系起來 下圖將這種關系呈現(xiàn)得淋漓盡致 其中密度但要切記是沒有物理意義的 2 重要的關系式 1 分子的質量 2 分子的體積 適用于固體和液體 3 單位質量中所含有的分子數 4 單位體積中所含有的分子數 5 氣體分子間的平均距離 V0為氣體分子所占據空間的體積 6 固體 液體分子直徑 1 固體 液體分子可視為球形 分子間緊密排列可忽略間隙 2 可以近似認為氣體分子是均勻分布的 每個氣體分子占據一個正方體 其邊長即為氣體分子間的距離 典例2 2010 江蘇高考 已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1 3kg m3和2 1kg m3 空氣的摩爾質量為0 029kg mol 阿伏加德羅常數NA 6 02 1023mol 1 若潛水員呼吸一次吸入2L空氣 試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數 結果保留一位有效數字 解題指導 解答本題時可按以下思路進行 標準解答 設空氣的摩爾質量為M 在海底和岸上的密度分別為 海和 岸 一次吸入空氣的體積為V 在海底吸入的分子數在岸上吸入的分子數則有代入數據得 N 3 1022 規(guī)律方法 1 求氣體分子數的方法 計算氣體分子數一定要先計算物質的量 氣體的分子數等于物質的量乘以阿伏加德羅常數 2 求物質的量的方法 利用物質的量等于質量除以摩爾質量 利用物質的量等于標準狀況下體積除以標準狀況下的摩爾體積 變式訓練 試估算在標準狀態(tài)下空氣分子的平均距離 取標準狀態(tài)下氣體的摩爾體積22 4 10 3m3 mol 解析 此題關鍵是建立氣體分子的立方體模型 將分子看做是一個質點 并處在規(guī)則且均勻分布的正方體中心 小正方體的體積是分子平均占據空間的大小 如圖所示 設L為小正方體的邊長 d為分子間距 若取1mol標準狀態(tài)下的氫氣 則 答案 3 3 10 9m 典例 2011 西城高二檢測 假如全世界60億人同時數1g水的分子個數 每人每小時可以數5000個 不間斷地數 則完成任務所需時間最接近 阿伏加德羅常數NA取6 1023mol 1 A 10年B 1千年C 10萬年D 1千萬年 解題指導 解答本題應該把握以下三點 1 利用阿伏加德羅常數計算出1g水的分子個數 2 求出數完分子數所用的時間 用小時表示 3 把時間單位由小時轉化為年 標準解答 選C 1g水所包含的分子個數 60億人每小時可以數的分子數 不間斷數完所用的時間故所需時間最接近10萬年 一 選擇題1 已知某氣體的摩爾體積為22 4L mol 摩爾質量為18g mol 阿伏加德羅常數為6 02 1023mol 1 由以上數據可以估算出這種氣體 A 每個分子的質量B 每個分子的體積C 每個分子占據的空間D 分子之間的平均距離 解析 選A C D 實際上氣體分子之間的距離遠比分子本身的線度大得多 即氣體分子之間有很大空隙 故不能根據計算分子體積 這樣算得的應是該氣體每個分子所占據的空間 故C正確 可認為每個分子平均占據了一個小立方體空間 即為相鄰分子之間的平均距離 D正確 每個分子的質量顯然可由估算 A正確 2 關于分子 下列說法中正確的是 A 分子是球形的 就像我們平時用的乒乓球有彈性 只不過分子非常非常小B 所有分子的直徑都相同C 不同分子的直徑一般不同 但數量級基本一致D 測定分子大小的方法只有油膜法一種方法 解析 選C 分子的形狀非常復雜 為了研究和學習的方便 把分子簡化為球形 實際上其不是真正的球形 故A項錯誤 不同分子的直徑一般不同 但數量級基本一致 為10 10m 故B錯 C對 油膜法只是測定分子大小的一種方法 還有其他方法 如掃描隧道顯微鏡觀察法等 故D項錯誤 3 下列說法中正確的是 A 物體是由大量分子組成的B 無論是無機物質的分子 還是有機物質的大分子 其分子大小的數量級都是10 10mC 本節(jié)中所說的 分子 只包含化學中的分子 不包括原子和離子D 分子的質量是很小的 其數量級為10 10kg 解析 選A 物體是由大量分子組成的 故A項正確 一些有機物質的大分子大小的數量級超過10 10m 故B項錯誤 本節(jié)中把化學中的分子 原子 離子統(tǒng)稱為分子 故C項錯誤 分子質量的數量級一般為10 26kg 故D項錯誤 4 2011 深圳高二檢測 在用油膜法估測分子直徑大小的實驗中 若已知油滴的摩爾質量為M 密度為 油滴質量為m 油滴在水面上擴散后的最大面積為S 阿伏加德羅常數為NA 以上各量均采用國際單位 那么 A 油滴分子直徑B 油滴分子直徑C 油滴所含分子數D 油滴所含分子數 解析 選B D 用油膜法測分子直徑 認為油膜的厚度就為分子直徑 油滴的質量為m 最大面積為S 則油滴的體積為油滴分子直徑為選項B對 A錯 油滴的物質的量為油滴所含分子數為選項D對 C錯 5 從下列哪一組數據可以算出阿伏加德羅常數 A 水的密度和水的摩爾質量B 水的摩爾質量和水分子的體積C 水分子的體積和水分子的質量D 水分子的質量和水的摩爾質量 解析 選D 阿伏加德羅常數是聯(lián)系宏觀世界和微觀世界的橋梁 有兩個主要公式求阿伏加德羅常數 分別為 和對應可得D項正確 A B C均不能求出NA 6 最近發(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 在材料科學中納米技術的應用日新月異 在1nm的長度上可以排列的分子 其直徑約為10 10m 個數最接近于 A 1個B 10個C 100個D 1000個 解析 選B 納米是長度的單位 1nm 10 9m 即1nm 10 10 10m 所以排列的分子個數接近于10個 B項正確 7 2011 濟南高二檢測 某同學在 用油膜法估測分子的大小 的實驗中 計算結果明顯偏大 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 1mL的溶液的滴數多記了10滴 解析 選A 油酸分子直徑計算結果明顯偏大 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 不影響結果 B錯 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 1mL的溶液的滴數多記了10滴 使V變小 d變小 D不正確 8 已知阿伏加德羅常數為NA 銅的摩爾質量為M kg mol 密度為 kg m3 下面的結論中正確的是 A 1m3銅所含原子的數目為B 1個銅原子的質量為C 1個銅原子的體積是D 1kg銅所含原子的數目為NA 解析 選B C 固體與微觀量之間的關系為摩爾質量 NA 原子質量摩爾體積 NA 原子體積故1m3銅所含原子數目為 故A項錯誤 1個銅原子的質量為故B項正確 一個銅原子的體積是故C項正確 1kg銅所含原子的數目為故D項錯誤 方法技巧 阿伏加德羅常數問題的兩大誤區(qū)誤區(qū)一 誤認為氣體分子體積等于氣體分子占有的體積 殊不知二者差距在1000倍左右 將會導致驚人的錯誤 誤區(qū)二 誤認為宏觀密度等于分子質量除以分子體積 雖然利用阿伏加德羅常數可以推導出宏觀密度等于分子質量除以分子體積 但此式沒有物理意義 只是一個數學推導式 二 非選擇題9 2011 南京高二檢測 為保護環(huán)境和生態(tài)平衡 在各種生產活動中都應嚴禁污染水源 在某一水庫中 一艘年久失修的快艇在水面上違規(guī)快速行駛 速度為8m s 導致油箱突然破裂 柴油迅速流入水中 從漏油開始到船員堵住漏油處共用1 5分鐘 測量時 漏出的油已在水面上形成寬約為a 100m的長方形厚油層 已知快艇勻速運動 漏出油的體積V 1 44 10 3m3 1 該厚油層的平均厚度D為多少 2 該厚油層的厚度D約為分子直徑d的多少倍 已知油分子的直徑約為10 10m 解析 1 油層長度L vt 8 90m 720m油層厚度 2 答案 1 2 10 8m 2 200倍 10 已知水的摩爾質量MA 18 10 3kg mol 1mol水中含有6 0 1023個水分子 試估算水分子的質量和直徑 解析 水分子的質量由水的摩爾質量MA和密度 可得水的摩爾體積 把水分子看做是一個挨一個緊密排列的小球 1個水分子的體積為每個水分子的直徑為答案 3 0 10 26kg3 9 10 10m Thankyou 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全