遼寧省大連市高中物理 第7章 分子動(dòng)理論 7.1 物體是由大量分子組成的課件 新人教版選修3-3.ppt

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1、德謨克利特,第七章 分子動(dòng)理論,第一節(jié) 物體是由大量分子組成的,1.知識(shí)與能力,,,知道物體是由大量分子組成的。,知道油膜法測(cè)分子大小的原理，并能估測(cè)出分子的大小。,知道分子的球型結(jié)構(gòu)和分子尺度的數(shù)量級(jí)。,知道阿伏加德羅常數(shù)的物理意義、數(shù)值和單位，并掌握與之有關(guān)的計(jì)算或估算方法。,掌握油膜法測(cè)分子的大小的方法。,理解阿伏加德羅常數(shù)在微觀與宏觀量中的橋梁作用。,注意觀察與欣賞身邊的各種事物，領(lǐng)略其美好的一面。,通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)規(guī)律，以便更好的解決生活中存在的問(wèn)題。,2.過(guò)程與方法,3.情感態(tài)度與價(jià)值觀,重點(diǎn),理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估測(cè)分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ā?分子大小的數(shù)量級(jí)。,用阿伏加德羅常數(shù)進(jìn)

2、行有關(guān)計(jì)算或估測(cè)的方法。,難點(diǎn),理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估測(cè)分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?。,1. 油膜法測(cè)分子直徑 2. 分子的大小 3. 阿伏加德羅常數(shù),討論,之前我們已經(jīng)接觸過(guò)分子，就平時(shí)的知識(shí)也知道分子是很微小的，那么如何測(cè)出分子直徑呢？,1. 油膜法測(cè)分子直徑,,①怎樣估算油酸分子的大?。?實(shí)驗(yàn),油膜的厚度等于這一滴油酸的體積與它形成的面積的比。,②如何獲得一滴油酸？怎樣測(cè)量它的體積？,③如何測(cè)量油膜的面積？,,,怎樣才能看清無(wú)色透明的油酸薄膜？,,將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)的正方形個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多余半個(gè)的按一個(gè)計(jì)算從而計(jì)算出油膜的面積。,因此，根據(jù)1滴油酸

3、的體積V和油膜面積S就可以算出油膜厚度d= ，即油膜分子的大小。,實(shí)驗(yàn)誤差：,油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。,1滴油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和計(jì)算值有差別。,油酸分子在水面上不一定是均勻單層分布。,在數(shù)方格計(jì)算油膜面積的時(shí)候出現(xiàn)誤差。,油膜法測(cè)分子大小是早期測(cè)定分子大小的一種方法，本實(shí)驗(yàn)是利用宏觀量的測(cè)定求出微觀量的大小。,2. 分子的大小,熱學(xué)中提到的“分子”是指組成物質(zhì)的原子，分子或離子等，因?yàn)樗鼈兌甲裱嗤臒徇\(yùn)動(dòng)規(guī)律。自然界中所有物質(zhì)都是由大量的、不連續(xù)的分子組成的。,和細(xì)菌差不多1μm大小的水珠中含有地球人口的好幾倍那么多的分子，這么小的一滴水中就有如此龐大的分子，可以想象分子

4、是多么小。,可見(jiàn)我們接下來(lái)需要研究的是極小的分子。,我們身邊到處都存在著各種各樣無(wú)窮多的分子，但是我們用肉眼是看不到的，需要借助顯微鏡。,組成物質(zhì)的分子那么小，不但用肉眼無(wú)法直接看到，就使用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到，只有放大幾億倍的掃面隧道顯微鏡才能觀察到物質(zhì)表面原子的排列。,掃描隧道顯微鏡下的原子,DNA分子,蛋白質(zhì)分子,水分子,微生物分子,上面幾幅圖片便是顯微鏡下觀察到的分子，我們可以看出分子并不是一個(gè)小球，但是我們習(xí)慣把它看做小球，目的是對(duì)分子建立一種簡(jiǎn)化模型，以方便我們理解和計(jì)算。,用不同方法測(cè)出的分子大小有差異，但是數(shù)量級(jí)是相同的，除了一些有機(jī)物質(zhì)大分子外，分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-1

5、0m。,液體、固體的分子排列比較緊密，我們一般把它們看做小球，即認(rèn)為固體、液體分子是緊密挨在一起的小球，因此，小球的直徑就是該物體的分子直徑，下圖即為實(shí)例。,氣體分子的分子間距很大，因此我們就不能認(rèn)為它們是緊密挨在一起的了，但可以把每個(gè)分子所占的空間體積看做一個(gè)正方形，那么正方體棱長(zhǎng)也就等于分子間的平均距離。,氣體分子,固體、液體分子,3. 阿伏加德羅常數(shù),在化學(xué)課中我們已經(jīng)學(xué)過(guò)，1mol任何物質(zhì)都含有相同的分子數(shù)，用阿伏加德羅常數(shù)NA表示，正式的定義是0.012千克碳12中包含的碳12的原子的數(shù)量。,直到19世紀(jì)中葉，“阿伏伽德羅常量”的概念才正式由法國(guó)科學(xué)家讓貝漢提出，而在1865年，NA

6、的值才首次通過(guò)科學(xué)的方法由德國(guó)人約翰洛施米特測(cè)定出，NA=6.02213671023mol-1 。 通常取NA=6.021023mol-1，粗略計(jì)算時(shí)取NA=6.01023mol-1 。,阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量與宏觀物理量的橋梁，所以涉及分子動(dòng)理論中有關(guān)分子大小的計(jì)算時(shí)，常常用到該常量及相關(guān)公式。,各符號(hào)所代表的物理量,m—物質(zhì)質(zhì)量 M—摩爾質(zhì)量 m0—分子質(zhì)量 V—物質(zhì)體積 VM—摩爾體積 NA—阿伏加德羅常數(shù) V0—分子體積或氣體分子所占據(jù)的平均空間 n—物質(zhì)的量 N—分子總個(gè)數(shù) d—分子直徑或氣體分子之間的平均距離 ρ—物質(zhì)的密度,通過(guò)以上公式不難

7、看出，不論是估算分子的質(zhì)量、估算分子的數(shù)目、估算分子的體積、估算分子的直徑還是估算分子的平均距離，都離不開(kāi)阿伏加德羅常數(shù)，足以見(jiàn)得阿伏加德羅常數(shù)對(duì)宏觀量和微觀量的重要作用。,我們都知道分子的體積和質(zhì)量都非常的小，而 NA=6.021023mol-1——阿伏加德羅常數(shù)這個(gè)非常重要的數(shù)字又是聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁，從而說(shuō)明了物質(zhì)是由大量分子組成的。,既然阿伏加德羅常數(shù)如此重要，那么關(guān)于它的計(jì)算我們應(yīng)該重點(diǎn)來(lái)掌握。,記憶思路,NA是聯(lián)系宏觀量和微觀量的橋梁。 ρ是聯(lián)系質(zhì)量和體積的關(guān)鍵。 在記憶中起樞紐作用。,1. 單分子油膜法測(cè)定分子大小是把分子想象成小球，利用球體的球直徑方法測(cè)得的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程

8、中應(yīng)注意減小不必要的誤差的產(chǎn)生。,2. 分子大小的數(shù)量級(jí)是10-10m，分子其實(shí)很小但結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)復(fù)雜，我們要學(xué)會(huì)建立分子結(jié)構(gòu)模型。,3.阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁，我們知道怎么運(yùn)用其做相應(yīng)計(jì)算。,1.（2005-江蘇）某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為（ ） A. B. C. D.,BC,解析,A中，用物質(zhì)的體積除以分子占據(jù)的平均空間得到的是分子的總個(gè)數(shù)，故A錯(cuò)。 D中，用分子的摩爾質(zhì)量除以物質(zhì)質(zhì)量，是物質(zhì)的量的倒數(shù)，故D錯(cuò)。,510-10,1. 某學(xué)生

9、在用油膜法測(cè)分子直徑試驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（ ） A. 油酸未完全散開(kāi) B. 油酸中含有大量酒精 C. 計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格 D. 求每滴體積時(shí)，1ml的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴,AC,解析,如果油酸未完全散開(kāi)，則不能形成單分子油膜，油膜厚度大于分子直徑，測(cè)量結(jié)果偏大，A正確。 油膜酒精溶液中酒精易溶解揮發(fā)，故不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，B錯(cuò)誤。 計(jì)算油膜面積時(shí)，方格數(shù)不足半個(gè)的舍去，多余半個(gè)按一個(gè)計(jì)算，現(xiàn)舍去所有不足一個(gè)的，則油膜面積偏小，由 計(jì)算出分子直徑偏大，C正確。 求每滴體積，誤多記了10滴，則每滴體積測(cè)量結(jié)果偏小，分子直徑計(jì)算結(jié)果偏小

10、，D錯(cuò)誤。,2. 若已知阿伏加德羅常數(shù)，物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，摩爾體積，則可以計(jì)算出（ ） A. 固體物質(zhì)分子的大小和質(zhì)量 B. 液體分子的大小和質(zhì)量 C. 氣體分子的大小和質(zhì)量 D. 氣體分子的質(zhì)量和分子間的平均距離,ABD,3. 房間地面表面積15m2，高3m，空氣平均密度ρ=1.29kg/m3,空氣平均摩爾質(zhì)量M=2.910-2kg/mol，則該房間內(nèi)空氣的質(zhì)量為_(kāi)_____kg，空氣分子間的平均距離為_(kāi)___________ m。,58,3.310-9,4. 已知銅的摩爾質(zhì)量是6.410-2kg/mol,密度為8.9103kg/m3,阿伏加德羅常數(shù)為6.01023mol-

11、1，估算銅原子的直徑為_(kāi)________m（要求一位有效數(shù)字）。,解析,銅原子的直徑,310-10,5. 已知水的密度ρ=1.0103kg/m3，水的摩爾質(zhì)量M=1.810-2kg/mol。 求⑴1g水中含多少水分子？⑵水分子的質(zhì)量是多少？⑶估算水分子的直徑（取二位有效數(shù)字）,解析,⑴ 個(gè) ⑵分子的質(zhì)量 kg ⑶一個(gè)水分子的體積 ，將水分子視為球型，則 ，所以得到 ，于是,6. 已知金剛石的密度是3500kg/m3,有一小塊金剛石，體積是5.710-8m3，此小塊金剛石中含有多少個(gè)碳原子？設(shè)想金剛石中碳原子是緊密堆在一起的，估算碳原子的直徑。,解析,碳原子個(gè)數(shù): 碳原子直徑：,1.設(shè)薄膜的質(zhì)量為m,密度為ρ1，面積為S，厚度為d,鹽水的密度為ρ2，薄膜在鹽水中懸浮，表明薄膜和鹽水的密度相等，ρ1=ρ2。又因?yàn)棣?= = ，所以d= = =1.510-3m 2.(1)設(shè)一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為V，則V= =810-6mL (2)由題可知，油酸大約占108個(gè)小格，故油酸面積S=10810-4m2=1.0810-2m2,