高中物理选修33人教旧版物体是由大量分子组成的教师版.docx

1、高中物理选修33人教旧版物体是由大量分子组成的教师版物体是由大量分子组成的 知识集结 知识元 阿伏加德罗常数 知识讲解 1阿伏伽德罗常数1mol的任何物质都含有相同的分子数，这就是阿伏伽德罗常数NA=6.021023mol-12分子模型（1）球形：适用于固体和液体，忽略分子间空隙；（2）立方体：适用于空气分子所占的体积，气体分子的体积远小于每个分子平均占据空间的体积3阿伏伽德罗常数的应用a分子质量：b分子体积：（只适用于计算固体与液体分子的体积，不适用于计算气体分子体积）c分子数量： 例题精讲 阿伏加德罗常数 例1.（2020秋开远市校级月考）已知气泡内气体的密度为1.29kg/m3，平均摩尔

2、质量为0.29kg/mol。阿伏加德罗常数NA=6.021023mol-1，取气体分子的平均直径为210-10m，若气泡内的气体能完全变为液体，请估算液体体积与原来气体体积的比值。（结果保留以为有效数字）【答案】液体体积与原来气体体积的比值是110-4【解析】题干解析:设气体体积为V0，液体体积为V1气体分子数为：nNAV1（或V1=nd3）则有：d3NA（或d3NA）解得：110-4。例2.（2020春吉安期末）水是生命之源，保护水源需要人类共同努力，使用完毕后应及时关闭开关水龙头。某水龙头打开1秒钟就有50ml水流出，已知水的摩尔质量为M=1.810-2kg/mol，水的密度=1.0103

3、kg/m3，阿伏加德罗常数NA=6.01023mol-1（结果保留一位小数字）。（i）若将水分子视为立方体，估算水分子的质量及其边长大小；（ii）估算1s内流出的水分子个数。【答案】（i）若将水分子视为立方体，水分子的质量及其边长分别为310-26kg和m；（ii）1s内流出的水分子个数为个【解析】题干解析:（i）水的摩尔数：n；水分子数：N=nNA；则得：NNA水分子的质量m1代入数据得m1=310-26kg建立水分子的立方体模型，设其边长为a。由上题得：每个水分子的体积为：V0代入数据得：V0=310-29m3由a3=v0解得am（ii）水的摩尔数：n；水分子数：N=nNA；则得：NNA代

4、入数据得N例3.（2020春连云港期末）科技人员测得钙钛单晶的体积为V，密度为，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，求：该晶体所含的分子数；估算该晶体分子直径D（球的体积V）【答案】该晶体所含的分子数为NA；估算该晶体分子直径D为【解析】题干解析:该单晶体的质量m=V，则分子数为：nNA；单个分子体积v解得：D例4.（2020春如皋市月考）成年人在正常状态下1分钟呼吸18次，每次吸入的空气约为500mL，空气中氧气的含量约为21%，氧气的密度约为1.4kg/m3、摩尔质量为3.210-2kg/mol，阿伏加德罗常数NA取601023mol-1求成年人在1分钟的时间内：（结果均保留一位有效数字）

5、（1）吸入氧气的质量（2）吸入氧气的分子数【答案】吸入氧气的质量为310-3kg；吸入氧气的分子数为51022个【解析】题干解析:吸入氧气的体积为：V=n0v0=1850010-621%m3=1.8910-3m3，吸入氧气的质量为：m=V=1.41.8910-3=2.64610-3kg310-3kg。吸入的氧气分子数为：NNA解得：N51022个例5.（2020春灌云县期中）目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台，再严重下去，瓶装纯净空气也会上市，设瓶子的容积为500mL，空气的摩尔质量M=2910-3kg/mol按标准状况计算，NA=6.01023mol-1，气体的摩尔体积Vm=2

6、2.4L，试估算：（1）空气分子的平均质量；（2）一瓶中气体分子的个数（结果均保留两位有效数字）。【答案】（1）空气分子的平均质量是4.810-26kg（2）一瓶中约有1.31022个气体分子【解析】题干解析:（1）空气分子的平均质量为：mkg=4.810-26kg（2）一瓶纯净空气的物质的量为：nmol。分子数为：N=nNANA个=1.31022个。 实验：油膜法测分子大小 知识讲解 一、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d=V/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚

7、度就近似等于油酸分子的直径二、实验器材盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔三、实验步骤1取1mL（1cm3）的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液2往边长约为3040cm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3用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=(1/n)mL4用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜5待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔

8、将油酸薄膜的形状画在玻璃板上6将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积7据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d=V/S，即为油酸分子的直径比较算出的分子直径，看其数量级（单位为m）是否为10-10，若不是10-10需重做实验四、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测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小3浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应

9、与板面垂直4待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓5利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个五、误差分析1纯油酸体积的计算引起误差2油膜面积的测量引起误差主要是有两个方面：（1）油膜形状的画线误差；（2）数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差 例题精讲 实验：油膜法测分子大小 例1.（2020春曾都区校级期中）在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：A、取油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；B、用滴管

10、吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；C、在边长约40cm的浅盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；D、待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；E、将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。这种估测方法是将每个分子视为_，让油酸尽可能地在水面上散开，形成的油膜的厚度可视为油酸分子

11、的_。利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为_m3，油膜面积为_m2，求得的油膜分子直径为_m（结果全部取2位有效数字）【答案】球形，直径；4.010-12，8.110-3，4.910-10【解析】题干解析:这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为VmL=4.010-12m3；据题意：完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。根据大于半格算一个计算，超过半格的方格个数为n=67+14=81，则油膜面积为S=811cm1cm=81cm2=8.110

12、-3m3；油酸在水面上形成单分子油膜，则油膜分子直径为dm4.910-10m例2.（2020春科尔沁区校级月考）某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。（1）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，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm。（计算结果保留两位有效数字）油膜的面积是_m2。每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_m3。根据上述数据，估算出油酸分子的直径_m（2）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。

13、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。【答案】（1）2.310-2；1.210-11；5.210-10；（2）AC【解析】题干解析:（1）数轮廓包围方格约58个。则油酸膜的面积S=58（210-2）2m2=2.310-2m2。每滴溶液中含纯油酸的体积VmL=1.210-5mL。油酸分子直径为：dm=5.210-10m。（2）根据d，则有：A、错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则计算时所用体积数值偏

14、大，会导致计算结果偏大，故A正确；B、油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故B错误；C、水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；D、计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则计算所用的面积S偏大，会导致计算结果偏小，故D错误；例3.（2020春兴庆区校级期末）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计

15、算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空：（1）上述步骤中，正确的顺序是_。（填写步骤前面的数字）（2）油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_mL，油酸膜的面积是_c

16、m2根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_nm（结果均保留三位有效数字）【答案】（1）；（2）5.0010-6，40.0，1.25【解析】题干解析:（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）测定一滴酒精油酸溶液的体积v（题中的）准备浅水盘（）形成油膜（）描绘油膜边缘（）测量油膜面积（）计算分子直径（），即正确的顺序是。（2）1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积：VmL=5.0010-6mL；由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为：S=40cm2；由于分子是单分子紧

17、密排列的，因此分子直径为：d1.2510-9m=1.25nm。例4.做“用油膜法估测分子直径大小“的实验时，取体积为a的纯油酸滴入酒精中，混合均匀后总体积为b。滴取溶液n滴，测得其体积为c。则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_，实验时滴入2滴此油酸酒精溶液到浅水盘中，静置后得到如图所示的油膜。已知坐标纸的每小格边长为L则油膜面积为_，油酸分子的直径为_。【答案】（1）；（2）17L2；（3）【解析】题干解析:一滴酒精油酸溶液含纯油酸的体积V。由图示坐标纸可知，油膜所占方格数是84，则油膜的面积S=17LL=17L2；油酸分子的直径d。例5.（2020春集宁区校级期末）测量分子大小的方法有

18、很多，如油膜法、显微法。（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm2cm。由图可以估算出油膜的面积是_cm2（保留两位有效数字），由此估算出油酸分子的直径是_m（保留一位有效数字）。（2）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43l0-8m，的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为_m（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）2.6102；810-10；（2）9.410-10【解析】题干解析:（1）由图示油膜可知，油膜的面积S=642cm2cm2.6102cm2；两滴油酸溶液含纯油的体积V=2210-5mL=210-5cm3，油酸分子的直径d810-8m=810-10m；（2）48个铁分子组成一个圆，圆的周长等于48个分子直径之和，则铁分子的直径d9.410-10m； 当堂练习