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文檔簡介
1、物體是由大量分子組成的【要點梳理】要點一、分子 1分子 分子是具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小粒子實際上,構(gòu)成物質(zhì)的單元是多種多樣的,或是原子(如金屬)或是離子(如鹽類)或是分子(如有機物)在熱學(xué)中,由于這些微粒做熱運動時遵從相同的規(guī)律,所以統(tǒng)稱分子 2分子大小 (1)分子的大小可以從以下幾個方面來認(rèn)識 從分子幾何尺寸的大小來感受,一般地,分子直徑數(shù)量級為 從分子的體積的數(shù)量級來感受: 從一個分子的質(zhì)量的多少來體會“大量”的含意:一般分子質(zhì)量的數(shù)量級為 分子如此微小,用肉眼根本無法直接看到它們,就是用高倍的光學(xué)顯微鏡也看不到直到年人們研制了能放大幾億倍的掃描隧道顯微鏡,才觀察到物質(zhì)表面原子的排列
2、(2)分子模型 實際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,可以把單個分子看做一個立方體,也可以看做是一個小球,通常情況下把分子當(dāng)作一個球形處理球的體積,為球半徑 球形模型:固體和液體可看做一個緊挨著一個的球形分子排列而成的,忽略分子間空隙,如圖甲所示 立方體模型:氣體分子間的空隙很大,把氣體分成若干個小立方體,氣體分子位于每個小立方體的中心,每個小立方體是平均每個分子占有的活動空間,忽略氣體分子的大小,如圖乙所示 (3)分子大小的估算 對于固體和液體,分子間距離比較小,可以認(rèn)為分子是一個個緊挨著的,設(shè)分子體積為,則分子直徑,或(立方體模型) 對于氣體,分子間距離比較大,處理方法是建立立方體模型,從而可計算出兩
3、氣體分子之間的平均間距 要點詮釋:不論把分子看做球形,還是看做立方體,都只是一種簡化的模型,是一種近似處理的方法由于建立的模型不同,得出的結(jié)果稍有不同,但數(shù)量級都是一般在估算固體或液體分子直徑或分子間距離時采用球形模型,在估算氣體分子間的距離時采用立方體模型 3油膜法測分子大小 詳見試驗。 4阿伏加德羅常數(shù) 阿伏加德羅常數(shù)反映了一條重要規(guī)律:任何一摩爾的物質(zhì)所含有的微粒數(shù)都相同,都是個阿伏加德羅常數(shù)是連接宏觀世界與微觀世界的橋梁,阿伏加德羅常數(shù)之大,具體地說明了物體是由大量分子組成的 任何物質(zhì)含有分子的數(shù)目都相同,為常數(shù),這個常數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù) 任何物質(zhì)包含粒子的數(shù)目相等,這個數(shù)目叫做阿伏
4、加德羅常數(shù) 阿伏加德羅常數(shù)以是一個聯(lián)系宏觀與微觀的橋梁如作為宏觀量的摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度和作為微觀量的分子直徑、分子質(zhì)量、每個分子的體積等,是通過阿伏加德羅常數(shù)聯(lián)系起來的 (1)一個分子的質(zhì)量: (2)一個分子的體積: (3)一摩爾物質(zhì)的體積: (4)單位質(zhì)量中所含分子數(shù): (5)單位體積中所含分子數(shù): (6)氣體分子間的距離: (7)分子球體模型: 注意:求每個分子的體積時用公式,只適用于固體和液體因為組成固體、液體的分子間隙比較小,可近似認(rèn)為分子緊密排列,即忽略分子間隙,但此公式不能用于求氣體分子的體積,因為氣體分子間距離較大,用此公式求出的是每個氣體分子平均占有的體積 5分子間有間隙
5、 水和酒精混合時總體積減小,說明分子間有間隙注意:對于固體、液體來說,分子間隙較小,可近似認(rèn)為為分子體積的大?。欢鴮τ跉怏w來說,分子間隙較大。那么不再等于氣體分子體積,而是分子所占空間的體積不再指氣體分子線度大小,而是相鄰兩氣體分子的間距要點二、方法及運用1抓住主要矛盾建立理想模型是物理學(xué)中的研究方法 例如在估算分子的大小和推算阿伏加德羅常數(shù)時,就必須建立理想模型,即將分子視為彈性小球,并略去分子之間的間隙,將物體內(nèi)的分子視為相互緊密排列著于是才出現(xiàn)了分子直徑的說法以及應(yīng)用球體公式計算分子體積的估算法當(dāng)然分子的形狀絕非是理想的球形,分子間有空隙也是客觀事實那么,在什么條件下必須,也允許建立理想
6、模型呢?就上述問題而言,物質(zhì)是由分子組成的,而分子又屬于微觀實體,不可能直接量度它的體積分子之間雖然存在空隙,但它們的平均間距在固體和液體的狀態(tài)下與分子的直徑相差并不懸殊,因此可以略去分子間距這一次要矛盾進(jìn)行估算,同時也必須懂得理想模型不能到處亂套,例如后面要學(xué)習(xí)的分子力問題,若還沿用這個理想模型,顯然就是無的放矢了 2聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁阿伏加德羅常數(shù)的應(yīng)用 (1)已知物體的摩爾質(zhì)量,借助于阿伏如德羅常數(shù),可以求得分子的質(zhì)量 (2)已知物體的摩爾體積,借助于阿伏加德羅常數(shù),可以求出一個分子所占據(jù)的空間 (3)對于液體和固體,常把分子視為緊密排列的球形分子,由球的體積公式,可估算出分子的直
7、徑 (4)對于氣體,每個分子不是緊密排列,在不同的狀態(tài)下,一定質(zhì)量的氣體可以有不同的體積,一般氣體分子所占據(jù)的空間數(shù)倍于氣體分子體積所以,一般情況下我們把氣體分子所占據(jù)的空間視為立方體模型,由此我們可以估算出氣體分子間的平均距離,式中是氣體的摩爾體積,是阿伏加德羅常數(shù)要點三、估算阿伏加德羅常數(shù) 以水分子為例子,知道水分子的大小,不難估算阿伏加德羅常數(shù) (1)如果知道每個水分子的直徑是,那么每個水分子的體積約為多少? (2)我們還知道水的摩爾體積是如果水分子是一個挨一個地排列的,那么水所含水分子數(shù)是多少? 把你的估算結(jié)果和化學(xué)課本中的阿伏加德羅常數(shù)相比較直徑數(shù)量級:質(zhì)量數(shù)量級:2本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)分子
8、的大小阿伏加德羅常數(shù)物體是由大量分子組成的分子體積分子質(zhì)量分子數(shù)或宏觀量與微觀量的聯(lián)系測量原理:單分子油膜厚度實驗器材選擇油膜面積的估算、數(shù)方格數(shù)乘以每格面積油膜法測分子大小要點四、 實驗:油膜法測分子大小 1實驗?zāi)康?用單分子油膜法測分子大小 2實驗原理 估測分子的大小通常采用油膜法取的油酸,并精確地測出它的體積。用無水酒精按的體積比稀釋油酸,使油酸在酒精中充分溶解用滴管提取稀釋后的油酸,并測算出滴管中滴出一滴溶液的體積在盛水盤中裝入約深的蒸餾水,為便于觀測油膜的面積,可在水面上輕撒上一層痱子粉,在水盤中央滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散開到油膜面積不再擴(kuò)大時,用一塊玻璃蓋在盤緣上
9、描出油膜的輪廓圖。如圖甲所示,把這塊玻璃放在方格紙上,數(shù)出油膜所占的格數(shù),然后計算出油膜的面積于是,油膜的厚度()便可測算出來 油酸在水面上形成單分子層油膜油酸分子的一端對水有很強的親和力,被吸引在水中,另一端對水沒有親和力,便冒出水面油酸分子都是直立在水中的,單分子油膜的厚度等于油酸分子的長度若把分子當(dāng)成小球,油膜的厚度也就等于分子的直徑,如圖乙所示,其線度的數(shù)量級為 特別提示:(1)分子并不是球形的,但這里把它們當(dāng)作球形處理,是一種估算的方法估算在物理學(xué)的學(xué)習(xí)和研究中都是很有用的 (2)盡管用不同方法測量分子直徑結(jié)果有差異,但除一些高分子有機物外,一般測得數(shù)量級一致,分子直徑的數(shù)量級為 3
10、實驗器材序號器材名稱備注1已稀釋的油酸若干毫升體積比為2淺盤1只3注射器(或滴管)1支4帶方格的透明塑料蓋板1塊5量筒1個6彩色水筆1支7痱子粉(或石膏粉)帶紗網(wǎng)或粉撲 4實驗步驟 (1)用注射器或滴管將老師先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如)時的滴數(shù) 計算出每滴油酸酒精溶液體積的平均值,如圖甲 (2)如圖乙所示,在水平放置的淺盤倒入約深的水,用紗網(wǎng)(或粉撲)將適量痱子粉輕輕撒在水面上 (3)如圖丙所示,用滴管將一滴油酸酒精溶液輕輕滴入水面中央,待油膜形狀穩(wěn)定后,在淺盤上蓋上塑料蓋板,用彩筆描出油膜的邊緣輪廓,如圖丁所示 (4)將畫有油酸薄膜輪廓的塑料蓋板
11、放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為的正方形為單位,計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),不足半個的舍去,多于半個的算一個 (5)根據(jù)老師配制的酒精油酸溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積,根據(jù)一滴油酸的體積 和薄膜的面積即可算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小 5注意事項 (1)油酸溶液配制后不要長時間放置,以免改變濃度產(chǎn)生實驗誤差 (2)實驗之前應(yīng)練習(xí)好滴法 (3)待測油酸面擴(kuò)散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓擴(kuò)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 (4)當(dāng)重做實驗時,水從盤的一側(cè)邊緣倒出,在這側(cè)面會殘留油酸,可用少量酒精清洗,并用脫棉擦法,
12、再用清水沖洗,這樣可保持盤的清潔 (5)從盤的中央加痱子粉,使粉自動擴(kuò)散至均勻,比在水面上撒粉的效果好 (6)本實驗只要求估算分子大小,實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可要點五、相關(guān)計算 1各物理量的計算方法 在實驗中由計算分子的直徑,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 (為滴數(shù),為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 (為純油酸體積,為油酸酒精溶液的總體積) (3)油酸薄層的面積(為有效格數(shù),為小格的邊長) (4)分子直徑 (5)注意單位的統(tǒng)一2例題分析:利用單分子油膜法可以粗略測定分子的大小和阿伏加德羅常數(shù),
13、如果已知體積為的一個油滴在水面上散開形成的單分子油膜的面積為,求這種油分子的直徑表達(dá)式;如果這種油摩爾質(zhì)量為,密度為,再寫出阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式【典型例題】類型一、分子的大小 例1已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氫氣的體積為,氫氣分子直徑的數(shù)量級為( )A B C D 舉一反三:【變式】已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的納米材料具有很多優(yōu)越性能,有著廣闊的應(yīng)用前景邊長為的立方體可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為)的個數(shù)最接近于( ) A個 B個 C個 D個舉一反三:【變式1】只要知道下列哪一組物理量,就可以估算出氣體中分子間的平均距離?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
14、氣體的質(zhì)量和體積D該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量【變式2】體積是的一滴油,滴在水面上,最終擴(kuò)展成面積為的油膜,由此可以估算出該種油分子直徑的大小是_m(保留一位有效數(shù)字)類型二、與阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)計算 例3代表阿伏加德羅常數(shù),下列說法正確的是( ) A在同溫同壓時,相同體積的任何氣體單質(zhì)所含的原子數(shù)目相同 B氫氣所含原子數(shù)目為 C在常溫常壓下,氮氣所含的原子數(shù)目為 D氨氣所含質(zhì)子數(shù)目為舉一反三:【變式1】 假如全世界億人同時數(shù)水的分子個數(shù),每人每小時可以數(shù)個,不間斷地數(shù),則完成任務(wù)所需時間最接近(阿伏加德羅常數(shù)?。?A年B千年C萬年D千萬年【變式2】若以表示水的摩爾質(zhì)量,表示在標(biāo)準(zhǔn)狀
15、態(tài)下水蒸氣的摩爾體積,為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度,為阿伏加德羅常數(shù),、分別表示每個水分子的質(zhì)量和體積,下面是四個關(guān)系式: ; ; ; 其中正確的是( ) A B C D例4已知水的密度,水的摩爾質(zhì)量,求: (1)1 cm3水中有多少個分子?(2)估算一個水分子的直徑多大? 舉一反三:【變式】只要知道下列哪一組物理量,就可以估算氣體分子間的平均距離?( ) A阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量 B阿伏加德羅常數(shù)、該氣體的摩爾質(zhì)量和密度 C阿伏加德羅常數(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 例5已知氯化銫的摩爾質(zhì)量為,其分子結(jié)構(gòu)如圖所示,氯原子(白色)位于立方體的中心,銫原子(
16、黑色)位于立方體的八個頂角上,這樣的立方體緊密地排列成氯化銫晶體,已知兩個氯原子的最近距離為,則氯化銫的密度為多少? 舉一反三:【變式】一個油輪裝載著密度為的原油在海上航行,由于某種事故而使原油發(fā)生部分泄漏導(dǎo)致的原油流人大海,則這次事故造成的最大可能污染面積約為( ) A B C D 類型三、對油膜法測分子直徑的理解 例6某大型油輪在某一海域發(fā)生泄漏,為估測污染的海面面積,必須知道油分子的直徑,于是,研究人員做了如下實驗:把體積為的石油滴在水面上,石油在水面上形成的單分子油膜,試估算石油分子的直徑舉一反三:【變式1】在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中,已知滴入水中的油酸溶液中所含的純油酸的體
17、積為,將玻璃板放在淺盤上描出油膜輪廓,再將玻璃板放在邊長為的方格紙上,所看到的圖形如圖。那么該油膜的面積約為(保留兩位有效數(shù)字)。由此可估計出油酸分子的直徑約為(保留一位有效數(shù)字)?!咀兪?】將的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液已知油酸酒精溶液有滴,現(xiàn)取滴油酸酒精溶液滴到水面上,隨著酒精溶于水,油酸在水面上形成一單分子薄層,已測出這一薄層的面積為由此可估算油酸分子的直徑為多大? 例7油酸酒精溶液的濃度為每油酸酒精溶液中有油酸,用滴管向量筒內(nèi)滴滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示 (1)若每一小方格的邊長為,則油酸薄膜的面積為_; (2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為_; (3)
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