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1、漣水一中高二物理選修3-3
§1-1 物體是由大量分子組成的
[自主學(xué)習(xí)]
1.試寫出用單分子油膜法粗測油分子直徑的步驟。
(1)測出一滴油的體積V;(2)將油滴滴在水面上形成單分子油膜;(3)測出油膜的面積S;(4)算出油膜的厚度,即為油分子的直徑d= .
2.阿伏加德羅常數(shù)的測量值 NA= .阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁。在此所指微觀物理量為:分子體積υ、分子的直徑d、分子的質(zhì)量m。宏觀物理量為:物體的體積V、摩爾體積Vm、物質(zhì)的質(zhì)量M、摩爾質(zhì)量Mm 、物質(zhì)的密度ρ。
(1)計算分子的質(zhì)量:m=
2、
(2)計算(固體、液體)分子的體積(或氣體分子所占的空間):v=
(3)計算物質(zhì)所含的分子數(shù): n=
3.分子大小的計算
(1)對于固體和液體,分子的球體模型d= .
(2) 對于氣體,分子間的平均距離d= .
4.如何測量油膜的面積?
新課教學(xué)過程
一.分子的大小。分子是看不見的,怎樣能知道分子的大小呢?
(一)單分子油膜法是最粗略地說明分子大小的一種方法。
【問題導(dǎo)思】
1.什么是單分子油膜?它是怎樣形成的?
2.怎樣確定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積?
3、3.怎樣確定油膜的面積?
實驗步驟
(1)在淺盤中倒入約2 cm深的水,將痱子粉均勻撒在水面上.
(2)用注射器往小量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(濃度已知),記下滴入的滴數(shù)n,算出一滴油酸酒精溶液的體積 .
(3)將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上.
(4)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用水彩筆(或鋼筆)畫出油酸薄膜的形狀.
(5)將玻璃板放在坐標紙上,通過數(shù)方格數(shù),算出油酸薄膜的面積S.計算方格數(shù)時,不足半個的舍去,多于半個的算一個.
(6)根據(jù)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.
(7)計算油酸薄膜的厚度d=,即為油酸分子的大小
4、.
數(shù)據(jù)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
V=×油酸溶液的體積比(體積比=).
(3)油膜的面積S=n×1 cm2(n為有效格數(shù),小方格的邊長為1 cm).
(4)分子直徑d=(代入數(shù)據(jù)時注意單位的統(tǒng)一).
(二)掃描隧道顯微鏡 (幾億倍)
注意:(1)用不同方法測量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級是相同的。測量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(2)指出認為分子是小球形是一種近似模型,是簡化地處理問題,實際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,
5、但通過估算分子大小的數(shù)量級,對分子的大小有了較深入的認識。
二.阿伏伽德羅常數(shù)
提問:在化學(xué)課上學(xué)過的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?
再問學(xué)生:摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。
提問:如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)?
三.微觀物理量的估算
1.分子的質(zhì)量 = 摩爾質(zhì)量 / 阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):估測水分子的質(zhì)量
練習(xí):估測氫氣分子的質(zhì)量
2.分子的體積 = 摩爾體積 / 阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):估算水分子的體積
3、幾個常用的等式
(1)
(2)分子的個數(shù) = 摩爾數(shù) ×阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):若
6、已知阿伏伽德羅常數(shù),可對液體、固體的分子大小進行估算。事先我們假定近似地認為液體和固體的分子是一個挨一個排列的(氣體不能這樣假設(shè))。
提問學(xué)生:1mol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個水分子質(zhì)量如何求?
問:若已知鐵的相對原子質(zhì)量是56,鐵的密度是7.8×103kg/m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)。又問:是否可以計算出鐵原子的直徑是多少來?
例題一.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中,所用油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL,用注射器測得1 mL上述溶液為75滴.把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放
7、在淺盤上,用彩筆在玻璃板上描出油膜的輪廊,再把玻璃板放在坐標紙上,其形狀和尺寸如圖所示,坐標中正方形方格的邊長為1 cm.則
(1)油酸薄膜的面積是________cm2;
(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______mL;(取一位有效數(shù)字)
(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑約為________m.(取一位有效數(shù)字)
例題二.估算標準狀況下,氣體分子和水分子的間距
1、氣體分子間距
2. 水分子的間距
課后練習(xí)
1.(2020·煙臺高二檢測)為了盡可能準確地估測出油膜分子的大小,下列哪些措施是可行的( )
A.油酸濃度適
8、當大一些
B.油酸濃度適當小一些
C.油酸擴散后立即繪出輪廓圖
D.油酸擴散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖
2.下列數(shù)值等于阿伏加德羅常數(shù)的是( )
A.1 m3的任何物質(zhì)所含的分子數(shù)
B.1 kg的任何物質(zhì)所含的分子數(shù)
C.標準狀態(tài)下1 mol氣體所含的分子數(shù)
D.任何狀態(tài)下1 mol任何物質(zhì)所含的分子數(shù)
3.關(guān)于物體中的分子數(shù)目,下列說法中正確的是( )
A.質(zhì)量相等的物體含有相同的分子數(shù)
B.體積相同的物體含有相同的分子數(shù)
C.物質(zhì)的量相同的物體含有相同的分子數(shù)
D.體積相同的氣體含有相同的分子數(shù)
4.已知某氣體的摩爾體積為22.4 L/mol,摩爾質(zhì)量為
9、18 g/mol,阿伏加德羅常量為6.02×1023 mol-1,由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體( )
A.每個分子的質(zhì)量
B.每個分子的體積
C.每個分子占據(jù)的空間
D.分子之間的平均距離
5.某氣體的摩爾質(zhì)量為M,摩爾體積為V,密度為ρ,每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0,則阿伏加德羅常量NA可表示為( )
A.NA= B.NA=
C.NA= D.NA=
6.(2020·上海育才中學(xué))納米材料具有很多優(yōu)越性,有著廣闊的應(yīng)用前景.已知1 nm(納米)=10-9 m,棱長為1 nm的立方體內(nèi)可容納的液態(tài)氫分子的個數(shù)最接近下面的哪個數(shù)值( )
A.10
10、0 B.102 C.104 D.106
7.(2020·聊城高二檢測)在用油膜法估測分子直徑大小的實驗中,若已知油的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,油滴質(zhì)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(shù)為NA,以上各量均采用國際單位,那么( )
A.油滴分子直徑d= B.油滴分子直徑d=
C.油滴所含分子數(shù)N=NA D.油滴所含分子數(shù)N=NA
8.銅的摩爾質(zhì)量為MA(kg/mol),密度為ρ(kg/m3),若阿伏加德羅常數(shù)為NA,則下列說法中哪個是錯誤的( )
A.1 m3銅所含的原子數(shù)目是ρNA/MA B.1 kg銅所含的原子數(shù)目是ρNA
C.一個銅原子的質(zhì)量為(MA/NA) kg D.一個銅原子占有的體積是(MA/ρNA)m3
9.用油膜法測得分子的直徑為D,已知油酸的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常量為NA,則油酸的密度為ρ=________.