《物體是由大量分子組成的》教案

1、1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析物體是由大量分子組成的教案適用學(xué)科高中物理適用年級高中二年級適用區(qū)域全國人教版課時時長（分鐘）60知識點分子的大小，油膜法測分子大小 阿伏伽德羅常數(shù)摩爾質(zhì)量與分子個數(shù)的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)1、知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級：2、知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義，記住這個常數(shù)的數(shù)值和單位；3、知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。教學(xué)重點學(xué)會用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?。教學(xué)難點運用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量（分子的體積、直徑、分子數(shù)等）的方法。教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)自古以來，人們就不斷地探索物質(zhì)組成的秘密。兩千多年以前，古希臘的著名思想

2、家謨克得特說過，萬物 都是由極小的微粒構(gòu)成的，并把這種微粒叫做原子。這種古代的原子學(xué)說雖然沒有實驗根據(jù)，卻包含著原子理論 的萌芽。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，原子的存在早已不是猜想，而被實驗所證實。從本章開始學(xué)習(xí)熱學(xué)，研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的事物，研究熱現(xiàn)象的規(guī)律，從宏觀的內(nèi)能和微觀的分子運動論兩個 方而討論熱現(xiàn)象，兩種方法相輔相成，使人們對熱現(xiàn)象的研究越來越深入。初中講過的分子運動論的內(nèi)容物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的分子永不停息的做無規(guī)則的運動分子間存在著相互作用的引力和斥，力。分子是具有各種物質(zhì)的彳匕學(xué)性質(zhì)的最小微粒，在熱學(xué)中，原子、離子、分子這些微粒做熱運動時，遵從相 同的規(guī)律，所以，”統(tǒng)稱為“分子”熱學(xué)內(nèi)

3、容簡介,L.熱現(xiàn)象：與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱張冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服瞭干等都是熱現(xiàn)象。2 .熱學(xué)的主要內(nèi)容：熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。3 .熱學(xué)的基本理論：由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無規(guī)則起動，因此研究熱學(xué)的基本理論是分子 動理論、能量守恒定律。二、知識講解考點1：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。將一滴體積已知的小油滴，滴在水面上，在重力作用下盡可能的散開形成一層極薄的油膜，此時油膜可看成單分 子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直徑，所以只要再測定出這層油膜的面積，就可求出油分子直徑的大

4、小.Id1.1 附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主饕差異性分析介紹演示如果油在水面上盡可能地散開，可認(rèn)為在水而上形成單分子油膜，可以通過幻燈觀察到，并且利用已 制,好的方略透明膠片蓋在水面上，用于測定油膜面積。如圖1所示。3d當(dāng)然，這個實驗要做些簡化處理：1、把分子看成一個個小球；2、油分子一個緊挨一個整齊排列；3、認(rèn)為油膜厚度等于分子直徑.提問L已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少？學(xué)生回答d=V/SFLASH課件模擬演示油膜法測分子直徑在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步指出介紹數(shù)量級這個數(shù)學(xué)名詞，一些數(shù)據(jù)太大，或很小.為了書寫方便，習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫成10的乘

5、方數(shù)，如3X10-、。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級，那么IX10%和9X 數(shù)量級都是10%如果分子直徑為d,油滴體積是V,油膜面積為權(quán)，則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級為10"m。二、利用掃描隧道顯微鏡測定分子的直徑。三、利用離子顯微鏡測定分子的直徑。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10一1%1。例如水分子直徑是4X10T°m,氫分子直徑是2.3Xl()T°m。(2)指就認(rèn)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，但通過估 算分子大小的數(shù)量級，對分子的大

6、小有了較深入的認(rèn)識?？键c2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？明確Imol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù))都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù)，可用符。號Na表示此常數(shù)，na=6. 02Xl()23個/mo1，粗略計算可用Na=6X1()23個(阿伏伽德羅常數(shù)是一個基本常數(shù)，科學(xué)工作者不斷用各種方法測量它，以期得到它精確的數(shù)值。)再問學(xué)生，摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。如果已經(jīng)知道分子的大小，不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如，linol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8X10°ni3,每個水分子的直徑是4Xl()T°m,它的體積

7、是(4X10 10) m3=3X 10-29m3o如果設(shè)想水分子是一個挨著一個排列的。1.8X10-53叉1。0= 6X1產(chǎn)(個/mol)。提問：如何算出Imol水中所含的水分子數(shù)?_ 1-1水的體積. 回口, "a 一本分子體積一1.1 附件1: ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析考點3摩爾質(zhì)量與分子個數(shù)的關(guān)系一一微觀物理量的估算若已知阿伏伽德羅常數(shù)，可對液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)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)）。1、分子的質(zhì)量=摩爾質(zhì)量/阿伏加德羅常數(shù)2分子的體積=摩爾體積/阿伏加德羅常數(shù)3、幾個常用的等式（1）

8、阿佛加德羅常數(shù)=摩爾體積摩爾質(zhì)量分子體積一分子質(zhì)量v m（2）分子的個數(shù)二摩爾數(shù)X阿伏加德羅常數(shù)三、例題精析【例題1】【題干】將1摩爾的油酸溶于酒精，制成200亳升的溶液。已知1亳升的溶液有50滴，取1滴滴在水而上，在水面上形成0.2平方米的油膜，估算油酸分子的直徑【答案】 5X10 2。米【解析】1 errf的溶液中，酒精溶于水后，油酸的體枳Vo =17200 cm3 =1/20（1X10 6m31滴溶液中，油酸的體積v=V。80得到油酸分子的直徑為d = v/s=5X10"。米. 注：酒精的作用 （1）、提高擴(kuò)散速度（2）、油膜面積不致于很大，易于測量【例題2】【題干】估算標(biāo)準(zhǔn)狀

9、況下，氣體分子和水分子的間距【答案】【解析】1、氣體分子間距_ 22.4x107 _V- 6.02X1023"把這個體積看成小立方體，其邊長就是分子間起r = V? = 3,3x 10 9m1、同理，水的摩爾體積 v=18X10r = 3 18x10 , =3.1x10V 6.02 x lo-注：（1）比較間距的大?。?）邊長=間距2、還可以看成球形模型v=4 nt r3 / 3ad1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析【例題31【題干】水的質(zhì)量為m,密度為P,變成蒸氣后體積為V,求:蒸氣分子所占空間外水分子所占空間叱【答案】上v2 m【解析】水分子空間

10、蒸氣分子空間，產(chǎn)上工=3N八v2加=>課堂運用【基礎(chǔ)】L用“油膜法”測算分子的直徑時，必須假設(shè)的前提是（）A.將油分子看成球形分子B.認(rèn)為油分子，之間不存在間隙C.把油膜看成單分子油膜D.考慮相鄰油分子的相互作用力【答案】ABC【解析】用“油膜法”估測分子直徑時不須考慮分子間的作用力，而且認(rèn)為分子是緊密排列的，且把分子看成 小球，在水面上形成單分子油膜2.最近發(fā)現(xiàn)納米材料具有很多優(yōu)越性能，有著廣闊的應(yīng)用前景。已知Inm（納米）=10、，邊長為lnm的立方體可容納的液態(tài)氫分子（其直徑約為10 '%）的個數(shù)最接近下面的哪一個數(shù)值（）A. 10= B. 105 C. 106 D. 10

11、9【答案】B【解析】納米是長度的單位，lnm=10 %，即lnm=10X10 %,所以排列的分子個數(shù)接近于10個，可容納103個，B項正確。3.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【答案】B7d1.1 附件1: ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析【解析】對四個選項的條件逐一分析，看。根據(jù)每個選項的條件能求出何種物理量，由該物理量求出分子間的距離&如：R選項的條件只能求出分子的總個數(shù)，而不能繼續(xù)

12、求得分子的體積",故A選項不正確。同理對選 項C, D進(jìn)行分析判斷，C只能求出該氣體的密度，D能求出該氣體的質(zhì)量和摩爾數(shù)。故正確答案為B。4.用筷子滴一滴水，體積約為0.1cm：這一滴水中含有水分子的個數(shù)最接近以下哪一個值（阿伏加德羅常數(shù)N=6X10”moir,水的摩爾體積為 ： = 18cm7mol）（）A. 6XL0”個B. 3X10”個C. 6X10”個 D. 3X10”個【答案】B,54亡， VNa 0.1X6X1023【解析】n=五個七3X10”個。5 .某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M密度為“，阿伏加德羅常數(shù)為A；則關(guān)于該物質(zhì)的說法中，不正確的是（）A.分子的質(zhì)量是WNB.單位體積

13、內(nèi)分子的個數(shù)是PN/MC.分子的體積一定是必（。加D.平均每個分子占據(jù)的空間是物（可【答案】C【解析】：好（。川是平均每個分子占據(jù)的空間并不一定是一個分子的體積，c選項錯?！眷柟獭縇體積為p的油滴，落在平靜的水而上，擴(kuò)展成面積為s的單分子油膜，則該油滴的分子直徑約為。已知阿伏加德羅常數(shù)為,油的摩爾質(zhì)量為M則一個油分子的質(zhì)量為 o【答案】笨【解析】根據(jù)油膜法測分子大小的原理及阿伏伽德羅常數(shù)與摩爾質(zhì)量的關(guān)系得出結(jié)果2.地球到月球的平均距離為384400km,如果把鐵的分子一個緊挨一個地排列起來，筑成從地球通往月球的 “分子大道"，試問這條大道需要多少個分子？這些分子的總質(zhì)量是多少？（已知

14、鐵分子的直徑為3.0X1010m,鐵的摩爾質(zhì)量為5.60X10 2kg/mol）【答案】 1.281X1013yb 1. 19X10 Tkg【解析】這條大道需要的分子個數(shù)為片:=轉(zhuǎn)吃當(dāng)個=L 281X1個，鐵分子的質(zhì)量。=（=等的%kgg9. 3X10 "g,八A O. VZ A 1U""皿=9. 3X10 ”XL281X10/kg=l. 19X10-kg3.為保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，在各種生產(chǎn)活動中都應(yīng)嚴(yán)禁污染水源。在某一水庫中，一艘年久失修的快艇在水 面上違規(guī)快速行駛，速度為8Ms,導(dǎo)致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，從漏油開始到船員堵住漏油處共 用1.5分鐘。測

15、量時，漏出的油已在水而上形成寬約為a= 100m的長方形厚油層。已知快艇勻速運動，漏出 油的體積 r= 1.44X10 5m3o(1)該厚油層的平均厚度。為多少，(2)該厚油層的厚度。約為分子直徑d的多少倍？(已知湎分子的直徑約為IO-%)【答案】(1)2X10 Gm (2)200倍 【解析】 (D 油層長度 L= vt=8X 90m=720m油層厚度一10 I I ZU 入 ivv(2) a=§=2：嗎=200 (倍)。 a iU4 從下列數(shù)據(jù)組可以算出阿伏加德羅常數(shù)的是()A.水的密度和水的摩爾質(zhì)量B.水的摩爾質(zhì)量和水分子的體積C.水分子的體積和水分子的質(zhì)量D.水分子的質(zhì)量和水的

16、摩爾質(zhì)量2.下列說法中正確的是()A.物體是由大量分子組成的B.無論是無機(jī)物質(zhì)的分子，還是有機(jī)物質(zhì)，的大分子，其分子大小的數(shù)量級都是10 “mC.本節(jié)中所說的“分子”，只包含化學(xué)中的分子，不包括原子和離子d.分子的質(zhì)量是很小的，其數(shù)量級為i(r%g【答案】D【解析】阿伏加施羅常數(shù)是指mol任何物質(zhì)所含的粒子數(shù)，對固,體和液體，阿伏加德羅常數(shù)此=洋?£或川=尖段*因此，正確的選項是D。分子體枳%5 ,下列說法中正確的是()A.物體是由大量分子組成的B.無論是無機(jī)物質(zhì)的分子，還是有機(jī)物質(zhì)的大分子，其分子大小的數(shù)量級都是10C.本節(jié)中所說的“分子”，只包含化學(xué)中的分子，不包括原子和離子D,

17、分子的質(zhì)量是很小的，其數(shù)量級為l(T%g9d1.1附件1： ace與GBT19011-2008標(biāo)準(zhǔn)主要差異性分析【答案】A【解析】物體是由大量分子組成的，故A項正確。一些有機(jī)物質(zhì)的大分子大小的數(shù)量級超過10 一'，故B項錯 誤。本節(jié).中把化學(xué)中的分子、原子、離子統(tǒng)稱為分子，故C項錯誤。分子質(zhì)量的數(shù)量級一般為10 "kg,故D 項錯誤?！景胃摺?.油膜法粗略.測定分子直徑的實驗基礎(chǔ)是（）A.把油酸分子視為球形，其直徑即為油膜的厚度B.讓油酸在水而上充分散開，形成單分子油膜C.油酸分子的直徑等于滴到水面上的油酸體積除以油膜的面積D.油酸分子直徑的數(shù)量級是l（）Fm【答案】ABC【

18、解析】油酸分子可視為球形，油膜的厚度可看成分子直徑，油酸分子可看成一個挨一個排列，油滴擴(kuò)展為油 膜時體積不變，即v=sd.2.某氣體的摩爾質(zhì)量為摩爾體積為V,密度為P，每個分子的質(zhì)量和體積分別為，和匕”則阿伏加德羅 常數(shù)Na可表示為（）VpVA. /VA=p-B. ;VA=-C. Na=D. Na= mp Ko【答案】BC【解析】氣體的體積是指氣體所充滿的容器的容積，它不等于氣體分子個數(shù)與每個氣體分子體積的乘積，所以A、D錯.由質(zhì)量、體積、密度關(guān)系可推知B、C正確.3 .從/F列提供的各組物理量中可以算出氫氣密度的是（）A.氫氣的摩爾質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)B.氫氣分子的體積和氫氣分子的質(zhì)量C.氫

19、氣的摩爾質(zhì)量和氫氣的摩爾體積D.氫氣分子的質(zhì)量和氫氣的摩爾體枳及阿伏加德羅常數(shù)【答案】CD【解析】因密度由氫氣的摩爾質(zhì)量和摩爾體積可求出氫氣的密度夕=，C項可以，由氫氣分子的質(zhì)量 VKir及阿伏加德羅常數(shù)此可求出氫氣的摩爾質(zhì)量必即0=!=胃，D項也可以，但由于A項提供的數(shù)據(jù)不知摩 Vk Vk爾體積，便求不出氫氣的密度.由于氫氣分子間有很大空隙，B項提供的數(shù)據(jù)不能求出氫氣的密度而能求得液態(tài) 氫的密度.4 .“用油膜r法估測分子的大小”的實驗步驟如下：A.將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓中的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算1個)，再 根據(jù)格數(shù)及方格的邊長，求油膜而積SB.將一滴油酸

20、酒精溶液滴在水而上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形 狀畫在玻璃板上C.向淺盤中裝入約2 cm深的水VD.用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的直徑E.根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完全的，請指出：(1) (2) *上述實驗步驟的合理順序是.【答案】見解析【解析】(1)C步驟中，要在水面上撒上排子粉或細(xì)石膏粉(2)實驗時，還需要：F.用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加 一定體積時溶液的滴數(shù)CFBAED(3) 某種油滴的摩爾質(zhì)量M=0.1 kg/mol,密度0=0.8X 103 kg/

21、m3,取體積=3.7X10 4 cm3的該種油滴滴在水面上，展開成一面積S=0.5 n?的單分子油膜.(1)求出分子的直徑.(2)估算出阿伏加德羅常數(shù).【答案】 (1)7.4X10 10 m(2)5.9X10”/ mol【解析】油膜的厚度即為油酸分子的直徑,V 3.7X10fX10 6 -m=7. 4X10 10 mif（2）油酸的摩爾體積=1.25X10 1 m'/moL每個分子的體積為比=：方）=2.12X10 ” m3故阿伏加德羅常數(shù)mol %6.若以表示水的摩爾質(zhì)量，V表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，夕為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的密度,Na為阿伏加德羅常數(shù)，人分別表示每個水分子的質(zhì)量和體積，下而是四個關(guān)系式：刈="：片志P；m卡片卷其中正確的是（）A.B.C