第一节 物体是由大量分子组成的

1、第十一章 分子热运动 能量守恒一、物体是由大量分子组成的第七章第七章 分子动理论分子动理论 公元前公元前5 5世纪，古希腊哲学家认为世纪，古希腊哲学家认为: :物体是由小得物体是由小得不被察觉的不被察觉的“a-tomosa-tomos”粒子（即原子）构成粒子（即原子）构成 分子动理论的内容分子动理论的内容1.1.物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的. . 2. 2. 分子永不停息地做无规则的运动分子永不停息地做无规则的运动. .3.3.分子之间存在着相互作用力分子之间存在着相互作用力. . 阅读课文P2,回答以下问题:这里所说的分子与化学中所说的分子有何这里所说的分子与化学中所说的分子

2、有何不同不同? 答答 化学中讲的分子是：具有物质的化化学中讲的分子是：具有物质的化学性质的最小微粒学性质的最小微粒物理中所说的分子指的是：做热运动时遵物理中所说的分子指的是：做热运动时遵从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、从相同规律的微粒，包括组成物质的原子、离子或分子。离子或分子。 1.1.物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的一、分子的大小一、分子的大小组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。它们。 那怎么才能看到分子呢？那怎么才能看到分子呢？ 我国科学家用扫描隧道

3、显微镜拍摄的石墨我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子个碳原子. 用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）（一）、（一）、扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图物物体体是由大量分子组成的是由大量分子组成的分子的大小分子的大小 扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像扫瞄隧道显微镜下的硅片表面原子的图像分子的大小分子的大小放大上亿倍的蛋白质分子结构模型怎样才能知道分子的大小呢？怎样才能知道分子的大小呢？思考思考1.1.分子形状

4、分子形状思考思考2.2.构成物质分子排列情况构成物质分子排列情况把分子看成球形把分子看成球形. . 分子一个紧挨一个整齐排列分子一个紧挨一个整齐排列; ;思考思考3. 3. 确定分子大小的方法确定分子大小的方法单分子油膜法测直径单分子油膜法测直径具体做法是：具体做法是：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径. .1 1分子大小的估测分子大小的估测单分子层油膜法单分子层油膜法1.1.先测出油酸滴的体积先测

5、出油酸滴的体积V V： 2.2.测出水面上漂浮的油膜的表面积测出水面上漂浮的油膜的表面积S S； 3.3.单分子油膜的厚度等于油滴体积单分子油膜的厚度等于油滴体积V V与油膜面积与油膜面积S S的的比值：比值：SVd 方法小结：方法小结：通过测量较大量来研究较小量。通过测量较大量来研究较小量。那么如何才能求出单分子油膜层的厚度那么如何才能求出单分子油膜层的厚度( (即即分子直径分子直径) )呢？呢？ 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理请问：有哪些地方做了理想化处理 ？ 把分子看成球形把分子看成球形.

6、 . 答：答：把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层. .(3)(3)油分子一个紧挨一个整齐排列油分子一个紧挨一个整齐排列; ;实验仪器实验仪器盛水方盘、注射器盛水方盘、注射器( (或胶头滴管或胶头滴管) )、试剂瓶、坐标纸、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔. .实验步骤实验步骤(1)(1)在方盘中盛入适量的水在方盘中盛入适量的水( (约约2cm2cm深深) )，使水处于稳定状态，使水处于稳定状态. .(2)(2)用注射器用注射器( (或胶头滴管或胶头滴管) )取事先配好的酒精油酸溶液，逐滴滴取事

7、先配好的酒精油酸溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入入量筒，记下量筒中滴入1 mL1 mL溶液所需加入溶液的滴数；溶液所需加入溶液的滴数；(3)(3)将痱子粉均匀地撒在水面上将痱子粉均匀地撒在水面上. .(4)(4)用注射器用注射器( (或胶头滴管或胶头滴管) )靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上. .(5)(5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出油膜的形状油膜的形状. .注意事项注意事项(1) (1) 实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实

8、验无法完成实验无法完成. .(2) (2) 方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间. . 痱子粉痱子粉均匀撒在水面上均匀撒在水面上. .(3) (3) 向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜离水面太高，可能无法形成油膜. . 最好在最好在1 cm1 cm左右左右. . 滴酒精油滴酒精油酸溶液时要注意控制好，只滴酸溶液时要注意控制好，只滴1 1滴滴. .注意事项注意事项(4) (4) 计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算目

9、来计算( (边长边长1cm) .1cm) .不足半个的舍去，多于不足半个的舍去，多于半个的算半个的算1 1个个 . .训练 将将1cm1cm3 3的油酸溶于酒精，制成的油酸溶于酒精，制成500cm500cm3 3的酒精的酒精油酸溶液油酸溶液. . 该酒精油酸溶液该酒精油酸溶液4040滴的体积为滴的体积为1cm1cm3 3，现取现取1 1滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成单分子油膜层，油膜面积酸在水面上形成单分子油膜层，油膜面积0.4m0.4m2 2, ,由此估算油酸分子直径。由此估算油酸分子直径。1.25X X10-10m 将培养皿水平放在边

10、长将培养皿水平放在边长1cm1cm的的方格纸上方格纸上, ,水面上散开的油膜水面上散开的油膜轮廓如图所示轮廓如图所示, ,该油膜面积为该油膜面积为_cm_cm, ,由此可以估算由此可以估算油酸分子直径约油酸分子直径约_82S0824.9X X10-10训练训练用用“油膜法油膜法”可以估测分子的大小：滴入盛水培养皿可以估测分子的大小：滴入盛水培养皿中的油酸溶液所含纯油酸体积为中的油酸溶液所含纯油酸体积为4.04.010106 6, ,1 1、一些数据太大或很小、一些数据太大或很小, ,为了书写方便为了书写方便, ,习惯习惯上用科学记数法写成上用科学记数法写成1010的乘方数的乘方数, ,如如 3

11、 31010- -1010m m。我们把。我们把1010的乘方数叫做数量级的乘方数叫做数量级, 1, 11010- -1010m m和和 9 91010-10-10m m，数量级都是，数量级都是 1010-10-10m m。2 2、一般分子直径的数量级为、一般分子直径的数量级为1010-10-10m m（除少数有（除少数有机物大分子以外）机物大分子以外）数量级数量级3 3、一般分子质量的数量级为、一般分子质量的数量级为1010-27-27kgkg到到1010-26-26kgkg 注意：除一些有机物质的大分子外，一般分子注意：除一些有机物质的大分子外，一般分子的质量数量级为上面数值，以后无特别说

12、明，的质量数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为我们就以上面数值作为分子质量的数量级分子质量的数量级例例1 1、将、将1cm1cm3 3油酸溶于酒精，制成油酸溶于酒精，制成200cm200cm3 3的油酸的油酸酒精溶液，已知酒精溶液，已知1cm1cm3 3溶液有溶液有5050滴，现取滴，现取1 1滴油酸滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在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薄层，已测出这一薄层的面水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为积为0.2m0.2m2 2，由此可估测油酸分子直径是多少？，由此可估测油酸分子直径是多少？ 1滴油酸酒

13、精的体积为滴油酸酒精的体积为1/50cm3其中含油酸体积为其中含油酸体积为10-10m3油酸膜的厚度为油酸膜的厚度为510-10m练习练习1 1、体积是、体积是1010-4-4cmcm3 3的油滴滴于水中，若展的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是 （ ）A A10102 2cmcm2 2 B B10104 4cmcm2 2 CC10106 6cmcm2 2DD10108 8cmcm2 2B二、阿伏加德罗常数 1 1阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数N NA A：1 1摩尔（摩尔（molmol）任何物质所含的微粒数）任何物质所含的微粒数叫做阿

14、伏加德罗常数叫做阿伏加德罗常数. .123mol1002. 6AN2 2阿伏加德罗常数是阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁联系微观世界和宏观世界的桥梁 体会分子体会分子“数量数量”之大之大（1 1）已知物质的摩尔质量）已知物质的摩尔质量M MA A，可求，可求出分子质量出分子质量m m0 0 （其中（其中，V VA A为摩尔体积为摩尔体积, , 为物质的密度）为物质的密度） AAAANVNMm0（2 2）已知物质的量（摩尔数）已知物质的量（摩尔数）n n，可求出物体所含，可求出物体所含分子的数目分子的数目N N AnNN 3 3、有关计算：、有关计算：（3 3）已知物质的摩尔体积）已

15、知物质的摩尔体积V VA A ，可求出分子，可求出分子的体积的体积 V V0 0AANVV0dd固体、液体固体、液体小球模型小球模型ddd气体气体立方体模型立方体模型dd4 4、分子模型的建立、分子模型的建立分子分子分子模型：在计算固液体分子大小时，作为一个分子模型：在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，可把分子看成是一小球近似的物理模型，可把分子看成是一小球. .则：则： 3432Vd对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个对气体可以把分子当作是一个小立方体，这个小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距小立方体的边长可以看作相当于分子间的平均距离离. .即即 3Vd （以上两式中

16、（以上两式中d d表示分子的直径，表示分子的直径，V V表示固液体分子表示固液体分子的体积或气体分子所占的空间体积的体积或气体分子所占的空间体积. .） 4 4、分子模型的建立、分子模型的建立设设 N NA A为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，V VA A为物质的摩尔体积为物质的摩尔体积（1 1）球体模型）球体模型把分子视为紧密排列把分子视为紧密排列的球形分子，可估算的球形分子，可估算分子直径为分子直径为36AAVdN（2 2）立方体模型）立方体模型把分子所占有空间视把分子所占有空间视为立方体，可估算分为立方体，可估算分子间平均距离为子间平均距离为3AAVLN一般用于固体、液体一般用于固体、

17、液体一般用于气体一般用于气体对于固体、液体对于固体、液体 对于气体对于气体2. 阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA: NA=6.021023mol-12. 阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA: NA=6.021023mol-1(1)NA: 1摩尔任何物质含有的微粒数相摩尔任何物质含有的微粒数相 同，这个常数叫阿伏加德罗常数同，这个常数叫阿伏加德罗常数. NA是微观世界的一个重要的常是微观世界的一个重要的常 数，是联系微观物理量和宏观物数，是联系微观物理量和宏观物 理量的桥梁。理量的桥梁。宏观量：宏观量：物质的体积物质的体积V物质的质量物质的质量m物质的摩尔数物质的摩尔数N物质的摩尔质量物质的摩尔质

18、量mmol物质的摩尔体积物质的摩尔体积Vmol(2) 宏观量与微观量宏观量与微观量物质的密度物质的密度微观量：微观量：单分子体积单分子体积V0单分子质量单分子质量m0分子的直径分子的直径d分子数分子数n(2) 宏观量与微观量宏观量与微观量宏观量：宏观量：物质的体积物质的体积V物质的质量物质的质量m物质的密度物质的密度物质的摩尔数物质的摩尔数N物质的摩尔质量物质的摩尔质量mmol物质的摩尔体积物质的摩尔体积Vmol(3)宏观量与微观量的关系：宏观量与微观量的关系：nmNmmA mol0(3)宏观量与微观量的关系：宏观量与微观量的关系：0mmNNnA nmNmmA mol0(3)宏观量与微观量的关

19、系：宏观量与微观量的关系：molmolvmvm 0mmNNnA nmNmmA mol0(3)宏观量与微观量的关系：宏观量与微观量的关系：6234330ddv 球模型球模型30dv 立方体模型立方体模型6234330ddv 球模型球模型nvNvvA mol0只适用于固体、液体只适用于固体、液体30dv 立方体模型立方体模型6234330ddv 球模型球模型 注：因为固体、液体分子间距较小注：因为固体、液体分子间距较小,可认为是一个个的小球，且是一个紧挨可认为是一个个的小球，且是一个紧挨一个排列的，估算时，可忽略分子间的一个排列的，估算时，可忽略分子间的空隙。而气体分子间距很大，分子间空空隙。而气

20、体分子间距很大，分子间空隙不能忽略。所以以上第隙不能忽略。所以以上第式不适用于式不适用于气体，因为这样计算出来的是气体分子气体，因为这样计算出来的是气体分子所占的平均空间，它比分子真实的体积所占的平均空间，它比分子真实的体积大得多。大得多。 估算分子直径的数量级，一般建立估算分子直径的数量级，一般建立两种模型：球模型、立方体模型。球模两种模型：球模型、立方体模型。球模型适用于估算固体和液体分子直径大小型适用于估算固体和液体分子直径大小;而立方体模型计算出来的是气体分子间而立方体模型计算出来的是气体分子间的平均间距。有时，也可把固体、液体的平均间距。有时，也可把固体、液体分子看成一个紧挨一分子看

21、成一个紧挨一个的正方体来处理个的正方体来处理. 所所以以 从而简化从而简化计算。计算。,30vd dd应用应用：(1)已知物质的摩尔质量已知物质的摩尔质量M，物体的密度，物体的密度 ，阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数NA，物质的质量，物质的质量 m 则则 ：分子的质量分子的质量m分子分子=M/NA分子的体积分子的体积v分子分子=V摩尔摩尔/ NA= ( M / ) / NA所含有的分子数所含有的分子数N=摩尔数摩尔数NA=(m /M) NA标准状态下，标准状态下，1 mol气体的体积为气体的体积为22.4升。升。 v升气体含有的分子数升气体含有的分子数N=（ v/V摩尔摩尔）NA注意：注意：上式对

22、气体不适用，求得的分子体积应是气体分上式对气体不适用，求得的分子体积应是气体分子占有的空间子占有的空间（2 2）应用阿伏加德罗常数）应用阿伏加德罗常数微观微观 宏观宏观NA桥梁桥梁 例例1. 已知铜的密度是已知铜的密度是8.9 103kg/m3，相对原子质量相对原子质量64，通过估算可知每个铜，通过估算可知每个铜原子所占的体积为原子所占的体积为( ) A. 7 10-6m3B. 1 10-29m3C. 1 10-26m3D. 8 10-24m3本节范例精讲本节范例精讲/molm107/molm109 . 8106436333molmol mv铜铜的的摩摩尔尔体体积积32932360m101m1

23、06107 ANvv一一个个铜铜原原子子所所占占体体积积解析：铜的相对原子质量是解析：铜的相对原子质量是64，意思是，意思是 铜的摩尔质量是：铜的摩尔质量是： mmol=64g/mol=6410-3kg/molB此题若要进一步估算铜原子的直此题若要进一步估算铜原子的直 径，则可用球模型：径，则可用球模型：6234330ddv .630进进行行估估算算 vd 例例2. 只要知道下列哪一组物理量，就可只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离以估算出气体中分子间的平均距离? ( ) A. 阿伏加德罗常数，该气体的摩尔阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量质量和质量 B. 阿伏加德

24、罗常数，该气体的摩尔阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度质量和密度 C. 阿伏加德罗常数，该气体的质量阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积和体积 D. 该气体的密度、体积和摩尔质量该气体的密度、体积和摩尔质量 ,30vd 所以所以B正确正确.molmolmol0 mVNVvA 而而则则解析：要估算分子间平均距离，先要计解析：要估算分子间平均距离，先要计算出单个气体分子所占平均空间算出单个气体分子所占平均空间v0，再，再利用立方体模型：利用立方体模型：求求d. 若能求若能求出摩尔体积出摩尔体积Vmol，又知道阿伏加德罗常，又知道阿伏加德罗常数数NA， 例例3. 用油膜法估测分子大小的实验中，用油

25、膜法估测分子大小的实验中，配制的油酸酒精溶液的浓度为每配制的油酸酒精溶液的浓度为每5000ml溶液溶液中有纯油酸中有纯油酸2ml，用注射器测得，用注射器测得1ml上述溶液上述溶液有有60滴，把滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，等滴该溶液滴入盛水的浅盘里，等水面稳定以后，用玻璃板放在浅盘上，在玻水面稳定以后，用玻璃板放在浅盘上，在玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如右图所璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如右图所示，坐标纸中正方形小格示，坐标纸中正方形小格的边长为的边长为1cm，根据以上，根据以上数据和测量结果，估测出数据和测量结果，估测出油酸分子的大小是多少油酸分子的大小是多少? s = 831cm

26、2= 83cm2=8.310-3m2解析：解析：(1)先数整数个小方格，再数不足先数整数个小方格，再数不足一格的一格的. 方法是大于半格的记为方法是大于半格的记为1格，小格，小于半格的舍去，一共数得小方格总数为于半格的舍去，一共数得小方格总数为83，则，则一滴油酸溶液含纯油酸一滴油酸溶液含纯油酸为为一滴溶液的体积一滴溶液的体积即即油酸浓度为油酸浓度为,ml601,2500150002)2(3cm1500001ml60125001 Vm102 . 8m103 . 8m10150001)3(10336 sVd1.1.若以若以表示水的摩尔质量，表示水的摩尔质量，v v表示在标准状态下水表示在标准状态

27、下水蒸气的摩尔体积，蒸气的摩尔体积，为在标准状态下水蒸气的密度，为在标准状态下水蒸气的密度，N NA A为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，m m、v0v0表示每个水分子的质量表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：和体积，下面是四个关系式：(1) N(1) NA A= v/m= v/m (2) (2) =/(N=/(NA A v0) (3)m=/ N v0) (3)m=/ NA A (4) v0=v/ N (4) v0=v/ NA A其中其中 （ ）A A（1 1）和（）和（2 2）都是正确的）都是正确的 B.B.（1 1）和（）和（3 3）都是）都是正确的正确的 C.C.（3 3）和

28、（）和（4 4）都是正确的）都是正确的 D.D.（1 1）和（）和（4 4）都是）都是正确的正确的B B 练习练习2 2下面关于分子数量的说法中正确的是下面关于分子数量的说法中正确的是（ ）g g的氢气和的氢气和g g的氦气含有相同的的氦气含有相同的分子数分子数体积相等的固体和液体相比较，固体积相等的固体和液体相比较，固体中的分子数多体中的分子数多无论什么物质，只要它们的摩尔数无论什么物质，只要它们的摩尔数相同就含有相同的分子数相同就含有相同的分子数无论什么物质，只要它们的体积相无论什么物质，只要它们的体积相同就含有相同的分子数同就含有相同的分子数 3 3关于分子质量，下列说法正确的是（）关于分子质量，下列说法正确的是（）质量相同的任何物质，分子数相同质量相同的任何物质，分子数相同摩尔质量相同的物体，分子质量一定相同摩尔质量相同的物体，分子质量一定相同分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比密度大的物质，分子质量一