届一轮复习人教版 物体是由大量分子组成的学案.docx

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届一轮复习人教版物体是由大量分子组成的学案

学案1　物体是由大量分子组成的

[考纲定位]1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道分子的大小，能够用油膜法估测油酸分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数，会用它进行相关的计算或估算.

一、用油膜法估测分子的大小

1.实验原理

把一滴油酸（事先测出其体积V）滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子层，且把分子看成球形.油膜的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜面积S，则分子直径d＝.

2.实验器材

配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉（或细石膏粉）、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸.

3.实验步骤

（1）用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液，缓缓推动活塞，使溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积V1时的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V′＝.再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度η，算出一滴油酸酒精溶液中的油酸体积V＝V′η.

（2）在水平放置的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉（或细石膏粉）均匀地撒在水面上，再用注射器将配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上.

（3）待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板平放到浅盘上，然后用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上.

（4）将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积S（以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓范围内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个）.

（5）油膜的厚度d可看做油酸分子的直径，即d＝.

[延伸思考]

1.实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？

答案　用酒精对油酸进行稀释是为了获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜.同时酒精易挥发，不影响测量结果.

2.实验中为什么在水面上撒痱子粉？

答案　撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓.

二、阿伏加德罗常数及微观量的估算

1.阿伏加德罗常数：

NA＝6.02×1023mol－1

它是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁.它把摩尔质量M、摩尔体积V、物质的质量m、物质的体积V′、物质的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来.

其中密度ρ＝＝，但要切记对单个分子ρ＝是没有物理意义的.

（1）分子的质量：

m0＝.

（2）分子的体积（或分子所占的空间）

①对固体和液体，因为分子间距很小，可认为分子紧密排列，摩尔体积V＝NAV0，则单个分子的体积V0＝＝.

②对气体，因为分子间距比较大，故V0＝只表示每个分子所占有的空间.

（3）质量为m的物体所含分子数：

N＝NA.

（4）体积为V′的物体所含分子数：

N＝NA.

2.热学中的分子

（1）热学中的分子与化学上讲的不同，它是构成物质的分子、原子、离子等微粒的统称，因为这些微粒在热运动时遵从相同的规律.

（2）一般分子大小的数量级是10－10m，质量的数量级是10－26kg.

（3）分子的两种模型

①球体模型：

固体、液体分子可认为是一个挨着一个紧密排列的球体，由V0＝及V0＝πd3可得：

d＝.

图1

②立方体模型：

气体中分子间距很大，一般建立立方体模型.将每个气体分子看成一个质点，气体分子位于立方体中心，如图1所示.则立方体的边长即为分子间距.由V0＝及V0＝d3可得：

d＝.

一、用油膜法估测分子的大小

例1　在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL上述溶液中有50滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm.

图2

（1）油膜的面积是多少？

（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？

（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径.

解析　

（1）数出在油膜轮廓范围内的格子数（面积大于半个方格的算一个，不足半个方格的舍去不算）为58个，油膜面积约为S＝58×（0.02）2m2＝2.32×10－2m2.

（2）因为50滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且能求出溶液中含纯油酸的浓度为η＝，故每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V0＝η＝×6×10－4mL＝1.2×10－11m3.

（3）把油膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为d＝＝m≈5.2×10－10m.

答案　

（1）2.32×10－2m2　

（2）1.2×10－11m3

（3）5.2×10－10m

二、分子的大小

例2　关于分子，下列说法中正确的是（　　）

A.分子看做小球是分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球

B.所有分子大小的数量级都是10－10m

C.“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”只包含分子，不包括原子和离子

D.分子的质量是很小的，其数量级一般为10－10kg

解析　将分子看做小球是为研究问题方便而建立的简化模型，故A选项正确.一些有机物质的分子大小的数量级超过10－10m，故B选项错误.“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”是分子、原子、离子的统称，故C选项错误.分子质量的数量级一般为10－26kg，故D选项错误.

答案　A

三、阿伏加德罗常数的应用

例3　水的分子量是18g·mol－1，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，则：

（1）水的摩尔质量M＝g·mol－1或M＝kg·mol－1，水的摩尔体积Vmol＝m3·mol－1.

（2）水分子的质量m0＝kg，水分子的体积V′＝m3.（保留一位有效数字）

（3）将水分子看做球体，其直径d＝m（保留一位有效数字），一般分子直径的数量级是m.

（4）36g水中所含水分子个数n＝个.

（5）1cm3的水中所含水分子个数n′＝个.

解析　

（1）某种物质的摩尔质量用“g·mol－1”作单位时，其数值与该种物质的分子量相同，所以水的摩尔质量M＝18g·mol－1.如果摩尔质量用国际单位制的单位“kg·mol－1”，就要换算成M＝1.8×10－2kg·mol－1.

水的摩尔体积Vmol＝＝m3·mol－1＝1.8×10－5m3·mol－1

（2）水分子的质量m0＝＝kg≈3×10－26kg

水分子的体积V′＝＝m3≈3×10－29m3.

（3）将水分子看做球体就有π（）3＝V′，

水分子直径

d＝＝m≈4×10－10m，这里的“10－10”称为数量级，一般分子直径的数量级就是这个值.

（4）36g水中所含水分子的个数

n＝NA＝×6.02×1023≈1.2×1024.

（5）1cm3的水中水分子的个数为

n′＝NA＝≈3.3×1022.

答案　

（1）18　1.8×10－2　1.8×10－5　

（2）3×10－26　3×10－29　（3）4×10－10　10－10　（4）1.2×1024（5）3.3×1022

1.（用油膜法估测分子的大小）为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是（　　）

A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液，共可滴N滴，则每滴中含有油酸mL

B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些

C.先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上

D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形

答案　B

解析　mL是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A项错；B项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C项错；D项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大.

2.（用油膜法估测分子的大小）把体积为V1（mL）的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2（mL）的油酸酒精溶液，测出1mL油酸酒精溶液共有N滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为S（cm2）的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为（　　）

A.mB.m

C.cmD.cm

答案　D

解析　一滴溶液中纯油酸的体积V＝，由d＝得d＝（注意单位）.

3.（分子的大小）纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景.边长为1nm的立方体，可容纳液态氢分子（其直径约为10－10m）的个数最接近于（　　）

A.102个B.103个

C.106个D.109个

答案　B

解析　1nm＝10－9m，则边长为1nm的立方体的体积V＝（10－9）3m3＝10－27m3；将液态氢分子看做边长为10－10m的小立方体，则每个氢分子的体积V0＝（10－10）3m3＝10－30m3，所以可容纳的液态氢分子的个数N＝＝103（个）.液态氢分子可认为分子是紧挨着的，其空隙可忽略，对此题而言，建立立方体模型比球形模型运算更简洁.

4.（阿伏加德罗常数的应用）已知某气体的摩尔体积为22.4L/mol，摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，由以上数据可以估算出这种气体（　　）

A.每个分子的质量B.每个分子的体积

C.每个分子占据的空间D.分子之间的平均距离

答案　ACD

解析　实际上气体分子之间的距离远比分子本身的直径大得多，即气体分子之间有很大空隙，故不能根据V0＝计算分子体积，这样算得的应是该气体每个分子所占据的空间，故C正确；可认为每个分子平均占据了一个小立方体空间，即为相邻分子之间的平均距离，D正确；每个分子的质量显然可由m0＝估算，A正确.

题组一　用油膜法估测分子的大小

1.用油膜法估测分子的大小时，采用的理想化条件是（　　）

A.把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子层油膜

B.把形成单分子层油膜的分子看做紧密排列的球形分子

C.把油膜视为单分子层油膜，但需考虑分子间隙

D.将单分子视为立方体模型

答案　AB

2.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的溶液的滴数多记了10滴

答案　A

解析　油酸分子直径d＝.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错误；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的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d变小，D错误.

3.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V.在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图1所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X.

图1

（1）用以上字母表示油酸分子的大小d＝.

（2）从图中数得X＝.

答案　

（1）　

（2）62（60～65均对）

解析　

（1）N滴溶液的总体积为V，一滴溶液的体积为，含有的油酸体积为，形成单分子层油膜，面积为Xa2，油膜厚度即分子直径d＝＝.

（2）油膜分子所占有方格的个数，以超过半格算一格，不够半格舍去的原则，对照图示的油酸膜，共有62格.

题组二　分子的大小

4.关于分子，下列说法中正确的是（　　）

A.分子的形状要么是球形，要么是立方体

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.测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中一种方法

答案　CD

解析