新教材高中物理第1章分子動理論第1節(jié)物質(zhì)是由大量分子組成的教師用書粵教版選擇性必修第三冊

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()(4)1mol的固態(tài)物質(zhì)(如鐵)和1mol的氣態(tài)物質(zhì)(如氧氣)所含分子數(shù)不同． ()[答案](1)√(2)√(3)×(4)×2．在“油膜法估測分子的直徑”實驗中將油酸分子看成是球形的，所采用的方法是()A．等效替代法 B．控制變量法C．理想模型法 D．比值定義法C[應(yīng)用油膜法測分子直徑，其實驗的原理是將油酸分子看成是球形模型，測出油酸分子的體積，然后讓油酸在水面上形成單分子油膜，測出油膜的面積，油酸的體積除以油膜的面積就是油膜的厚度，即油酸分子的直徑．該方法采用了理想模型法．故C正確．]3．(多選)若以V表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸氣的密度，M表示水的摩爾質(zhì)量，M0表示一個水分子的質(zhì)量，V0表示一個水分子的體積，NA表示阿伏伽德羅常數(shù)，則下列關(guān)系式正確的是()A．NA＝eq\f(ρV,M0) B．V0＝eq\f(V,NA)C．M0＝eq\f(M,NA) D．ρ＝eq\f(M,NAV0)AC[ρV是水的摩爾質(zhì)量，則阿伏伽德羅常數(shù)可表示為NA＝eq\f(ρV,M0)，選項A正確；eq\f(V,NA)表示一個水分子運動占據(jù)的空間，不等于一個水分子的體積，選項B錯誤；一個水分子的質(zhì)量為M0＝eq\f(M,NA)，選項C正確；eq\f(M,NAV0)表示水的密度，選項D錯誤．]考點1用油膜法估測油酸分子的大小用“油膜法”測分子直徑的實驗中，為什么要待淺盤中的水穩(wěn)定后才進行測量？若油酸分子直徑的數(shù)量級為10－10m，某同學(xué)的測量結(jié)果大于這個數(shù)量級，試分析可能的原因．[提示]水穩(wěn)定后，油膜面積穩(wěn)定，易測量且準確．原因是油酸分子膜不夠薄，分子有重疊的地方．一、實驗原理與方法油酸分子的一端具有親水性，另一端具有憎水性，當(dāng)把酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸便在水面上散開，其中酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成有自由邊界的一層純油酸薄膜，形成單分子油膜．如果將油酸分子看作是球狀模型，測出一定體積的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積，計算出油膜的厚度，這個厚度就近似等于分子的直徑．二、實驗器材盛水的容器，滴管或注射器，一個量筒，按一定的比例(一般為1∶200)稀釋了的油酸酒精溶液，帶有坐標方格的透明有機玻璃蓋板(面積略大于容器的上表面積)，少量爽身粉或石膏粉，彩筆．三、實驗步驟1．用注射器或滴管將一定容積的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積的溶液滴數(shù)，求出一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積V.2．向容器中倒入約2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上．3．小心地將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴展為油酸薄膜．4．輕輕地將有機玻璃蓋板放到容器上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上．5．利用坐標方格計算出油膜的面積S，再根據(jù)一滴溶液中純油酸的體積和油膜的面積求出油膜的厚度d＝eq\f(V,S)，即為所測分子的直徑.四、數(shù)據(jù)處理計算分子直徑時，注意加的不是純油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式d＝eq\f(V,S)計算時，式中的V不是溶液的體積．而應(yīng)該進行換算，計算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，方法是：設(shè)n滴油酸酒精溶液是1mL，則每1滴的油酸酒精溶液的體積是eq\f(1,n)mL，事先知道配制溶液的比例是eq\f(1,M)，則1滴溶液中的純油酸體積V＝eq\f(1,n)·eq\f(1,M)mL.式中的S是滴入水中后，純油酸形成的油膜面積，其面積用數(shù)坐標紙上對應(yīng)的格數(shù)來計算，以1cm為邊長的坐標紙上占了多少個格，其面積就是多少平方厘米，數(shù)格時，不足半個格的舍去，多于半格的算1個格．這樣就可粗略地計算出油酸分子的直徑．五、誤差分析1．由于我們是采用間接測量的方式測量分子的直徑，實驗室中配制的油酸酒精溶液的濃度、油酸在水面展開的程度、油酸面積的計算都直接影響測量的準確程度．2．雖然分子直徑的數(shù)量級應(yīng)在10－10m．但中學(xué)階段，對于本實驗只要能測出油酸分子直徑的數(shù)量級在10－9m以內(nèi)即可認為是成功的．六、注意事項1．爽身粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可．2．滴入油酸酒精溶液時，一定要細心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過大．3．待測油酸面擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓．?dāng)U散后又收縮有兩個原因：第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮．【典例1】在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：①往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上．②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定．③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大?。苡米⑸淦鲗⑹孪扰浜玫挠退峋凭芤阂坏我坏蔚氐稳肓客仓校浵铝客矁?nèi)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積．⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是____________(填寫步驟前面的數(shù)字)．(2)將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，測得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13m2.由此估算出油酸分子的直徑為________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)．[思路點撥](1)要先配溶液，再滴入，油膜穩(wěn)定后再測量．(2)直徑數(shù)量級為10－10m.[解析](1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，應(yīng)先配制油酸酒精溶液，再往盤中倒入水，并撒爽身粉，然后用注射器將配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定，再將玻璃板放于盤上，用彩筆描繪在玻璃板上，根據(jù)d＝eq\f(V,S)計算．(2)一滴油酸酒精溶液中含油酸體積V＝eq\f(1×10－6,50)×eq\f(1,300)m3，故d＝eq\f(V,S)≈5×10－10m.[答案](1)④①②⑤③(2)5×10－10油膜法估測分子大小的實驗中各物理量的計算在實驗中由d＝eq\f(V,S)計算分子的直徑，V是經(jīng)過換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的總體積．各物理量的計算方法如下．(1)一滴油酸酒精溶液的體積：V′＝eq\f(V液2,N)(N為滴數(shù)，V液2為N滴油酸酒精溶液的體積)．(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸所占體積：V＝V′·eq\f(V油,V液1)(V油為純油酸體積，V液1為油酸酒精溶液的總體積)．(3)油酸薄膜的面積S＝na2(n為有效格數(shù)，a為小格的邊長)．(4)分子直徑d＝eq\f(V,S).(5)注意單位的統(tǒng)一．eq\o([跟進訓(xùn)練])1．在“用油膜法估測分子大小”實驗中所用的油酸酒精溶液的濃度為1000mL溶液中有純油酸0.6mL，用注射器測得1mL上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開，測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每一小方格的邊長為1cm，試求：(1)油酸薄膜的面積是________cm2；(2)實驗測出油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)實驗中為什么要讓油膜盡可能散開？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[解析](1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，數(shù)一下共有114(113～115)個；一個小方格的面積S0＝L2＝1cm2，所以面積S＝114×1cm2＝114cm2.(2)一滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為V＝eq\f(0.6,1000)×eq\f(1,80)mL＝7.5×10－12m3，油酸分子直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(7.5×10－12,114×10－4)m≈6.6×10－10m.(3)讓油膜盡可能散開，是為了讓油膜在水面上形成單分子油膜．[答案](1)114(113～115都對)(2)6.6×10－10(3)這樣做的目的是讓油膜在水面上形成單分子油膜考點2阿伏伽德羅常數(shù)我們在初中已經(jīng)學(xué)過，物體是由大量分子組成的．一個直徑1μm大小的水珠，尺寸與細菌差不多，其中分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好多倍！怎樣才能計算出水分子的個數(shù)呢？[提示]知道水的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)就可以算出水分子的個數(shù)．1．兩種分子模型(1)球形分子模型：對于固體和液體，其分子間距離比較小，在估算分子大小及分子的個數(shù)時，可以認為分子是緊密排列的，分子間的距離近似等于分子的直徑．如圖所示．其分子直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π)).球形分子模型(2)立方體分子模型：對于氣體，其分子間距離比較大，是分子直徑的數(shù)十倍甚至上百倍，此時可把分子平均占據(jù)的空間視為立方體，立方體的邊長即為分子間的平均距離．如圖所示．其分子間的距離d＝eq\r(3,V0).立方體分子模型2．阿伏伽德羅常數(shù)的應(yīng)用(1)一個分子的質(zhì)量m＝eq\f(M,NA)＝eq\f(ρV,NA).(2)一個分子的體積V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)(對固體和液體)．(3)單位質(zhì)量中所含分子數(shù)n＝eq\f(NA,M).(4)單位體積中所含分子數(shù)n＝eq\f(NA,V)＝eq\f(ρNA,M).(5)氣體分子間的平均距離d＝eq\r(3,V0)＝eq\r(3,\f(V,NA)).(6)固體、液體分子直徑d＝eq\r(3,\f(6V0,π))＝eq\r(3,\f(6V,πNA)).【典例2】只要知道下列一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離的是()A．阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量B．阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度C．阿伏伽德羅常數(shù)、該氣體的質(zhì)量和體積D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量[思路點撥]首先導(dǎo)出氣體分子間平均距離的表達式，再對照題目中各選項所給條件進行判斷，也可以從題給條件出發(fā)，看能否求得所需結(jié)果，從而進行正確判斷．B[方法一：根據(jù)氣體分子間的平均距離d的表達式d＝eq\r(3,V0)＝eq\r(3,\f(M,ρNA))，對照4個選項的條件，可知選項B正確．方法二：根據(jù)A選項的條件可以求出分子的總個數(shù)，而不能繼續(xù)求得分子的體積V0，故A選項錯誤；同理可對選項B、C、D進行分析判斷從而得出正確答案為B．](1)求解與阿伏伽德羅常數(shù)有關(guān)問題的思路．(2)V0＝eq\f(V,NA)對固體、液體指分子體積，對氣體則指平均每個分子所占據(jù)空間的體積，即無法求解氣體分子的大?。甧q\o([跟進訓(xùn)練])2．很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全．轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，利用疊氮化鈉(NaN3)爆炸產(chǎn)生氣體(假設(shè)都是N2)充入氣囊．若氮氣充入后安全氣囊的容積V＝56L，囊中氮氣密度ρ＝2.5kg/m3，已知氮氣摩爾質(zhì)量M＝0.028kg/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1.試估算：(1)囊中氮氣分子的總個數(shù)N；(2)囊中氮氣分子間的平均距離．(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)[解析](1)設(shè)N2的物質(zhì)的量為n，則n＝eq\f(ρV,M)，氮氣的分子總數(shù)N＝eq\f(ρV,M)NA，代入數(shù)據(jù)得N＝3×1024個．(2)每個分子所占的空間為V0＝eq\f(V,N)，設(shè)分子間平均距離為a，則有V0＝a3，即a＝eq\r(3,V0)＝eq\r(3,\f(V,N))，代入數(shù)據(jù)得a≈3×10－9m.[答案](1)3×1024個(2)3×10－9m1．物理觀念：分子大小、阿伏伽德羅常數(shù)、油膜法估測分子大小．2．科學(xué)思維：用油膜法估測油酸分子的具體操作及用阿伏伽德羅常數(shù)進行相關(guān)計算．3．科學(xué)方法：理想化模型、實驗法、計算法等．1．(多選)下列說法正確的是()A．分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒B．物質(zhì)是由大量分子組成的C．本節(jié)所說的“分子”，只包含化學(xué)中的分子，不包含原子和離子D．無論是有機物質(zhì)，還是無機物質(zhì)，分子大小數(shù)量級都是10－10mAB[保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒是分子；在研究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)時，認為組成物質(zhì)的微粒有分子、原子和離子，但在熱學(xué)中，我們研究的是粒子的運動和相互作用規(guī)律，就不必區(qū)分在化學(xué)變化中起的不同作用，因此化學(xué)中的分子、原子、離子在這里統(tǒng)稱為“分子”，即物質(zhì)是由大量分子組成的；除了一些有機物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小數(shù)量級為10－10m．]2．(多選)關(guān)于分子，下列說法正確的是()A．把分子看成小球，是對分子的簡化模型，實際上，分子的形狀并不真的是球B．所有分子的直徑都相同C．不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致D．測定分子大小的方法有多種，油膜法只是其中的一種方法ACD[將分子看成球形是為了方便研究問題而建立的理想化模型；不同分子直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致；油膜法是測定分子大小的方法之一．]3．用“油膜法”來粗略估測分子的大小，認為油滴在水面上散開后油酸分子的排列需要建立在一定模型基礎(chǔ)上，下列哪項說法是不正確的()A．分子都是球形的B．所有分子都能形成單分子油膜C．分子都是一個挨著一個緊密排列的D．滴入的油酸溶液是高純度的溶液D[在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，做這樣的近似：①油膜是呈單分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之間沒有空隙，緊密排列；為了獲取單分子油膜，則將油酸滴入酒精溶液，形成低純度的油酸溶液，故A、B、C正