学年新设计高中物理课改地区专用选修33讲义111 物体是由大量分子组成的Word版含答案Word格式.docx

1、3.实验器材：油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉。4.实验步骤（1）在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。（2）取1 mL（1 cm3）的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。（3）用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液（浓度已知），记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积V。（4）将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。（5）待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。（6）将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就得到油

2、酸薄膜的面积S。计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。5.数据处理：根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸的酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小。思维拓展如图2是用油膜法估测分子的大小时在水面上形成的油酸膜的形状。图2（1）油酸分子的形状真的是球形吗？排列时会一个紧挨一个吗？（2）实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？（3）实验中为什么在水面上撒痱子粉（或细石膏粉）?（4）实验中可以采用什么方法测量油膜的面积？答案（1）实际分子的结构很复杂，分子间有空隙，认为分子是球形且一个紧挨一个排列，是一种近似模型，是对问题的简化处

3、理。（2）用酒精对油酸进行稀释有利于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。（3）撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓。（4）运用数格子法测油膜面积。多于半个的算一个，少于半个的舍去。这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小。二、分子的大小1.分子模型（1）固、液分子可视为球形，且分子间紧密排列没有空隙。（2）气体分子可视为一个立方体，立方体边长即为气体分子间的平均距离。2.分子的数量级（1）多数分子直径的数量级为1010m。（2）一般分子质量的数量级为10261027kg。（3）观察方法：用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到，只有用

4、扫描隧道显微镜才能观察到。三、阿伏加德罗常数1.定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量可以用阿伏加德罗常数表示。2.数值：阿伏加德罗常数通常取NA6.021023mol1，粗略计算中可取NA6.01023mol1。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分子质量、分子大小等微观物理量联系起来，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。关系式VmolNAV0（V0为一个分子的体积，Vmol为摩尔体积），对于任何物质都成立吗？答案关系式VmolNAV0仅适用于固体和液体，不适用于气体。因为（1）对于固体和液体，可认为分子紧密排列，分子间没

5、有空隙，则VmolNAV0。（2）对于气体来说，分子间的距离远大于分子的直径。V0应为每个气体分子占有的空间体积而不是每个气体分子的实际体积。用油膜法测分子的大小要点归纳1.理想化：把很小的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的。2.模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径。3.需要解决的两个问题：一是测出一滴油酸酒精溶液的体积，并算出对应的纯油酸的体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积。4.注意事项（1）油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。（2）实验前应注意，

6、浅盘是否干净，否则难以形成油膜。（3）浅盘中的水应保持平衡，痱子粉应均匀撒在水面上。（4）向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。（5）待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。精典示例例1 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。（1）每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500 mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL，则油酸分子直径大小的表达式为d_。（2）（多选）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是_。A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B.油酸酒精溶液长时

7、间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理解析（1）油酸酒精溶液中油酸的浓度为，一滴油酸酒精溶液滴入水中，酒精溶于水，油酸浮在水面上形成单层分子膜，故有：SdV0，解得：d。（2）将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算公式变为d，结果将明显偏大，故A正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，所测的分子直径d应偏小不会明显偏大，故B错误；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，油膜面积偏小，由计算公式可知C正确；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，油膜面积偏大，所测的分

8、子直径d会偏小，故D错误。答案（1）（2）AC（1）痱子粉的用量不要太多，撒完后，浅盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。（2）向水面只能滴一滴油酸酒精溶液。（3）滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难以形成。（4）要待油膜形状稳定后，再画轮廓。（5）运用数格子法测油膜面积。（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。针对训练1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随

9、后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图3所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm，则：图3（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，估测出油酸分子的直径是多少？解析（1）油膜轮廓包围的方格数约58个，则油膜的面积S58（20103）2 m22.32102 m2。（2）每滴溶液中含纯油酸的体积VmL1.2105 mL1.21011 m3。（3）油酸分子的直径dm5.21010 m。答案（1）2.32102 m2（2）1.21011m3（3）5.21010 m阿伏加德罗常数的应用要点归纳1.分子的简化模型：实际分子的结构是很复杂的，且形状各异。但

10、如果我们只关心分子的大小，而不涉及分子内部的结构和运动时，既可以把分子看成球形，也可以看成立方体。具体分析如下：（1）固体和液体分子模型：对于固体和液体，可认为分子紧密排列，分子间没有空隙，则VANAV0（V0为一个分子的体积，VA为摩尔体积）。球形分子模型：如图4a所示，则直径d。立方体分子模型：认为每个分子占据一个相同的立方体空间，该立方体的边长即为分子间的平均距离，边长d，如图b所示。图4（2）气体分子模型：对于气体来说，由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径，故通过立方体分子模型（不采用球形分子模型），可以估算得到每个气体分子平均占有的空间，而无法得到每个气体分子的实际体积。设每个气

11、体分子占据的空间可看成一个边长为d、体积为V的正方体。气体分子间距离ld，如图c所示。（图中黑点代表气体分子所在的位置）2.阿伏加德罗常数的应用（1）微观量：分子质量m0，分子体积V0，分子直径d。（2）宏观量：物质的质量M、体积V、密度、摩尔质量MA、摩尔体积VA。（3）微观量与宏观量的关系。分子质量：m0。分子体积：V0（适用于固体和液体）。物质所含的分子数：NnNANANA。阿伏加德罗常数：NA（只适用于固体、液体）。气体分子间的平均距离：d（V0为气体分子所占据空间的体积）。固体、液体分子直径：d（V0为分子体积）。例2 在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的可认为是理想气体的水蒸气

12、，已知水的密度为，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为MA，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为VA，求：（1）它们中各有多少水分子？（2）它们中相邻两个水分子之间的平均距离各为多少？解析（1）体积为V的水，质量为mV分子个数为NNA解得NNA对体积为V的水蒸气，分子个数为NNA。（2）设相邻的两个水分子之间平均距离为d，将水分子视为球体，每个水分子的体积为V0d3解得d设相邻的水蒸气中两个水分子之间距离为d，将水分子占据的空间视为正方体，每个水蒸气分子的体积V0d3解得d。答案见解析计算固体、液体或气体分子间距的方法（1）气体分子平均占有的空间设想成一个小立方体，气体分子间的距离就等于小立方体的边

13、长，即dl（V是气体分子所占空间的体积）。（2）对固体或液体估算分子间距时，可把分子处理成球体模型，算出分子直径，其直径近似为分子间距。针对训练2 （多选）阿伏加德罗常数是NA mol1，铜的摩尔质量是 kg/mol，铜的密度是 kg/m3，则下列说法正确的是（）A.1 m3铜中所含的原子数为B.一个铜原子的质量是C.一个铜原子所占的体积是D.1 kg铜所含有的原子数目是NA解析1 m3铜所含有的原子数为nNANA，选项A正确；一个铜原子的质量为m0，选项B正确；一个铜原子所占的体积为V0，选项C正确；1 kg铜所含原子数目为nNA，选项D错误。答案ABC1.（油膜法估测分子的大小）（多选）一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式正确的是（）A.油酸分子的直径dB.油酸分子的直径dC.油酸所含的分子数nNAD.油酸所含的分子数nNA解析油酸分子的直径可以用纯油酸的体积除以油膜的面积计算，即d，所以A错误，B正确；油酸所含的分子数可以用油酸的物质的量乘以NA计