物理人教版选修3-3问题导学第七章第1节物体是由大量分子组成的

第1节物体是由大量分子组成的课堂合作探究问题导学一、油膜法估测分子的大小活动与探究11．为什么用单分子油膜法可测分子直径？2．怎样测量一滴油酸溶液中所含油酸的体积？3．如何测量油膜的面积？迁移与应用1在做用油膜法估测分子大小的实验中，油酸酒精溶液的配比约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm。试求：（1）油酸膜的面积；（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径。1．误差分析（1）油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差；（2）一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差；（3）油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差；（4）采用“互补法（即不足半个舍去，大于半个的算一个）”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。2．分子的两种模型对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分子体积为V0，则分子直径d＝eq\r(3,\f(6V0,π))（球模型）。对于气体，设每个气体分子所占空间体积为V0，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均距离d＝eq\r(3,V0)。二、阿伏加德罗常数的应用活动与探究21．摩尔质量与分子质量的关系是什么？2．摩尔体积＝阿伏加德罗常数乘以分子体积，对于任何物质都成立吗？迁移与应用2某种物质的摩尔质量为M，密度为ρ，若用NA表示阿伏加德罗常数，则：（1）每个分子的质量是______；（2）1m3（3）1mol的这种物质的体积是______；（4）平均每个分子所占据的空间是______。1．从阿伏加德罗常数上可以看出物体是由大量分子组成的。根据该常数可以计算出分子体积的数量级是10－29m3，分子质量的数量级约为10－2．结合阿伏加德罗常数可求一些微观量。（1）一个分子的质量：m0＝eq\f(M,NA)（2）一个分子的体积：V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)（3）一摩尔物质的体积：V＝eq\f(M,ρ)（4）单位质量中所含分子数：n＝eq\f(NA,M)（5）单位体积中所含分子数：n′＝eq\f(ρNA,M)（6）分子间的距离（球模型）d＝eq\r(3,\f(6V,πNA))当堂检测1．用油膜法估测分子直径实验的科学依据是（）A．将油膜看成单分子油膜B．不考虑油酸分子间的间隙C．考虑了油酸分子间的间隙D．将油酸分子看成球形2．采用油膜法估测分子的大小，需要测量的物理量是（）A．1滴油的质量和它的密度B．1滴油的体积和它的密度C．1滴油的体积和它散成油膜稳定时的面积D．所散成的油膜的厚度和它的密度3．已经发现的纳米材料具有很多优越性能，有着广阔的应用前景。棱长为1nm的立方体可容纳液态氢分子（其直径为10－10mA．102个B．103个C．106个D．109个4．已知水的摩尔质量M＝18×10－3kg/mol，阿伏加德罗常数取NA×1023mol－15．用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V1的纯油酸中不断加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水；④用注射器往水面上滴一滴上述油酸酒精溶液；⑤等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓；⑥将画有油膜轮廓的玻璃板放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上，计算出油膜面积为Na2；⑦整理器材。上述实验操作过程中遗漏了一个什么步骤？油酸分子的直径d是多少？答案：课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1：1．答案：一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上充分散开形成单分子油膜。通常把分子看成是球形，这样油膜的厚度就等于油酸分子的直径，而油酸分子可理想化成一个挨一个地排列的。实验时测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S，就可估算出油酸分子的直径d＝V/S。2．答案：先配制一定浓度的油酸酒精溶液，用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如1mL）时的滴数，从而可算出一滴溶液的体积，再结合溶液的浓度就可以计算出一滴溶液中所含纯油酸的体积。3．答案：（1）在浅盘中装入2cm深的水，然后将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。（2）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。（3）将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的个数求出油膜的面积S。迁移与应用1：答案：（1）106cm2（2）8×10－6mL×10－10解析：（1）由题图知，其中正方形方格87个，补偿法近似处理，可补19个整小方格，实际占小方格（87＋19）个＝106个，那么油膜面积S＝106×1cm2＝106cm2。（2）由1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积为eq\f(1,75)mL，又每104mL溶液中有纯油酸6mL，eq\f(1,75)mL溶液中纯油酸的体积V＝eq\f(6×\f(1,75),104)mL＝8×10－6mL。（3）油酸分子直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6,106)×10－8cm×10－10m。活动与探究2：1．答案：摩尔质量＝阿伏加德罗常数乘以一个分子质量。2．答案：不是。因为固体和液体可忽略分子间隙，故公式只对固体和液体成立，对气体不成立。对气体而言应为摩尔体积＝阿伏加德罗常数乘以一个分子占有体积。迁移与应用2：答案：（1）eq\f(M,NA)（2）eq\f(ρNA,M)（3）eq\f(M,ρ)（4）eq\f(M,ρNA)解析：（1）每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即m0＝eq\f(M,NA)。（2）1m3的物质中含有的分子的物质的量为：n＝eq\f(1,\f(M,ρ))＝eq\f(ρ,M)，故1m3的物质中含有的分子数为：n·NA＝eq\f(ρNA,M)。（3）1mol物质的体积，即摩尔体积V＝eq\f(M,ρ)。（4）平均每个分子所占据的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值，即V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)。【当堂检测】1．ABD解析：该实验的原理就是把油酸分子视为球形，且认为是一个一个紧挨着单层分布，不考虑分子间隙，故A、B、D选项正确。2．C解析：油膜法估测分子大小的原理为：d＝eq\f(V,S)，只需测量1滴油的体积和它散成油膜稳定时的面积（单分子油膜）。3．B解析：1nm＝10－9m，则棱长为1nm的立方体的体积为V＝（10－9）3m3＝10－27m3。估算时，可将液态氢分子看做棱长为10－10m的小立方体，则每个氢分子的体积V0＝（10－10）3m3＝10－30m3，所以可容纳的液态氢分子个数N＝eq\4．答案：×10－26kg×10－解析：水分子的质量m0＝eq\f(M,NA)＝eq\f(18×10－3,×1023)×10－26kg由水的摩尔质量M和密度ρ，可得水的摩尔体积V＝eq\f(M,ρ)把水分子看做是一个紧挨一个排列的小球，1个水分子的体积为V0＝eq\f(V,NA)＝eq\f(M,ρNA)＝eq\f(18×10－3,×103××1023)m3×10－29m3每个水分子的直径为d＝eq\r(3,\f(6V0,