高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-3第七章 分子动理论1 物体是由大量分子组成的导学案

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物体是由大量分子组成的 ［学习目标］ 理解单分子油膜法估算油酸分子的尺寸的原理,掌握实验方法,能熟练处理实验数据. 能熟练运用阿伏加德罗常数进行相关的计算或估算. ［自主学习］ 试写出用单分子油膜法粗测油分子直径的步骤。 （1）测出一滴油的体积V；（2）将油滴滴在水面上形成单分子油膜；（3）测出油膜的面积S；（4）算出油膜的厚度，即为油分子的直径d= EQ \F(v,s) . 阿伏加德罗常数的测量值 NA=6.02×1023mol-1..阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。在此所指微观物理量为：分子体积υ、分子的直径d、分子的质量m。宏观物理量为：物体的体积V、摩尔体积Vm、物质的质量M、摩尔质量Mm 、物质的密度ρ。 计算分子的质量: 计算(固体、液体)分子的体积（或气体分子所占的空间）: 计算物质所含的分子数: 分子大小的计算 （1）对于固体和液体，分子的直径d= (2) 对于气体，分子间的平均距离d= 4．如何测量油膜的面积？ ［典型例题］ 例题1. 将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子层，已测出这一薄层的面积为0.2m2,由此可个测出油酸分子的直径为 . 解析：设1cm3溶液的滴数位N,则1滴油酸酒精溶液的体积为υ= EQ \F(1,N) cm3。 由于取用的油酸酒精溶液的浓度为 EQ \F(1,200) =0.5%,故1滴溶液中油酸的体积为v0=υ×0.5%= EQ \F(1,N) ×0.5%×10-6m3. 已知油酸薄层的面积为S=0.2m2，所以油酸分子的直径为 d= EQ \F(v,S) == EQ \F(1,NS) ×0.5%×10-6= EQ \F(1,50*20) ×0.5%×10-6m=5×10-10m 例题2 已知水的密度ρ=1.0×103kg /m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2kg /mol. 求：（1）1g水中含有多少水分子？ （2）水分子的质量是多少？ （3）估算水分子的直径。（保留两位有效数字） 解析：（1）N= EQ \F(m,M) NA=×6.02×1023=3.3×1022个　 （2）m’==kg=3.0×10-26kg (3)∵υ== EQ \F(1,6) πd3 ∴d==m=3.9×10-10m 例题3 试估算氢气分子在标准状态下的平均距离。 解析：此题的关键是建立气体分子的立方体模型，分子看作是一个质点，处在规则且均匀分布的正方体中心，小正方体的体积是分子平均占据空间的大小。设L为小正方体的边长，d为分子间距，若取1mol标准状态下的氢气，则： d=L==m=3×10-9m. ［针对训练］ 体积是cm3的一滴油,地在水面上,最终扩展成面积为6m2的油膜,由此可以估算出该种油分子直径的大小是3×10-10m..（保留一位有效数字） 已知水的摩尔质量Mm=18×10-3kg/mol,1mol水含有6.0×1023个水分子，是估算水分子的质量和直径。（答案：3.0×10-26kg, 4.0×10-10m） 从下列那一组数据可以算出阿伏加德罗常数（D） 水的密度和水的摩尔质量 水的摩尔质量和水的体积 水分子的体积和水分子的质量 水分子的质量和水的摩尔质量 4．铜的摩尔质量为M，密度为ρ，若用NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法中正确的是（BCD） 1个铜原子的质量是ρ/NA 1个铜原子占有的体积是 1m3铜所含原子的数目是 ρNA/M 1kg铜所含原子的树木使NA / M 5．某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ,阿伏加德罗常数位NA，则每个分子的质量和单位体积内所含的分子数分别是（D） A. NA / M 、NAρ/ M B. M / NA 、MNA /ρ C. NA / M 、M / NAρ D. M / NA 、NAρ/ M 6.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子的平均距离？（B） 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积 该气体的密度、体积和摩尔质量 7. 用油膜法测出分子直径后，要测阿伏加德罗常数，只要知道油滴的（B） 摩尔质量 B. 摩尔体积 C. 体积 D. 密度 ［能力训练］ 利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数,把密度ρ=0.8×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V=0.5×10-3cm3,形成的油膜面积为S=0.7m2,油的摩尔质量M=0.9kg/mol. 若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么： 油分子的直径是多少？ 由以上数据可以粗略测出阿伏加德罗常数NA是多少？（先列出计算式，再带入数据计算，只要求保留一位有效数字） （答案：油分子的直径d= EQ \F(V,S) =≈7×10-10m; = EQ \F(4,3) π( EQ \F(d,2) )3得NA=≈6×1023mol-1.） 若以μ表示水的摩尔质量，υ表示在标准状况下水蒸气的密度，N为阿伏加德罗常数，m、△分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式: (1)N= (2)ρ= (3)m= (4)△= 其中正确的是 （B） A. (1)和（2）都是正确的 B. (1)和（3）都是正确的 C.（3）和（4）都是正确的 D. (1)和（4）都是正确的 一个房间的地面面积是15m2,高3m，试估算出该房间内空气的质量。已知空气的平均摩尔质量是2.9×10-2kg / mol. (答案：按标况计算，m==kg=58kg) 已知铜的密度为8.9×103kg / m3，原子量为64，通过估算可知铜中每个铜原子所占的体积为（B） A. 7×10-6m3 B.1×10-29m3 C. 1×10-26m3 D. 8×10-24m3 用长度放大600倍的显微镜观察布朗运动。估计放大后的小碳粒体积为0.1×10-9m3,碳的密度是2.25×103kg/m3,摩尔质量是1.2×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,则该小碳粒含分子数约为多少个？（保留一位有效数字） （答案：5×1010个） ［学后反思］