高中物理第七章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的课堂探究学案新人教版选修3-31 4页

第一节物体是由大量分子组成的课堂探究探究一油膜法估测分子的大小问题导引1．实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？提示：如果往水面上直接滴纯油酸，那么它在水面上形成单分子油膜所需面积太大(大约几十平方米)，实验室中很难提供这么大的盆，即使能提供，做起实验来也不方便。所以本实验中采取用酒精对油酸进行稀释的办法来获取更小体积的纯油酸，这样做更有利于油酸在水面上形成单分子油膜。同时酒精易挥发，不影响测量结果。2．实验中为什么在水面上撒痱子粉(或细石膏粉)?提示：撒痱子粉的目的是为了方便观察、描绘所形成油膜的轮廓。名师精讲1．油膜法估测分子大小中的“两测一算”(1)测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积：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。(2)测量单分子油膜的面积：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。(3)估算分子的直径：如果一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，所形成的单分子油膜的面积为S，则分子的直径为d＝。2．油膜法估测分子大小中的注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生较大的实验误差。(2)实验前应注意，方盘应该干净，否则难以形成油膜。(3)痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。撒完后，方盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。(4)向水面滴一滴油酸酒精溶液。(5)滴油酸溶液的滴口应在离水面1cm之内，否则油膜难以形成。 (6)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。(7)运用数格子法测油膜面积。多于半个的算一个，少于半个的舍去。这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小。(8)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。【例题1】在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50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，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20mm。求：(1)油酸膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字)解析：(1)用填补法数出在油膜轮廓内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半格的舍去不算)为58个，油膜面积为S=58×(20×10-3m)2=2.32×10-2m2。(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且溶液含纯油酸的浓度为ρ=0.06%，故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0==×0.06%×10-6m3=1.2×10-11m3。(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为d==m≈5.2×10-10m。答案：(1)2.32×10－2m2　(2)1.2×10－11m3　(3)5.2×10－10m题后反思油膜法估测分子直径，关键是获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积，再就是用数格子法(对外围小格采用“填补法”即“四舍五入”法)求出油膜面积，再由公式d＝计算结果。探究二阿伏加德罗常数问题导引1．为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观量与微观量的桥梁？提示：这是因为阿伏加德罗常数把摩尔质量Mmol、摩尔体积Vmol、物体的质量m、物体的体积V、物质的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量联系起来。如图所示将这种关系呈现得淋漓尽致。 2．摩尔体积等于阿伏加德罗常数乘以分子体积，对于任何物质都成立吗？提示：不是。这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。对气体来说，摩尔体积＝阿伏加德罗常数乘以一个分子平均占有的体积。名师精讲1．阿伏加德罗常数的应用阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来。设物质的摩尔质量为MA(kg/mol)，摩尔体积为VA(m3/mol)，物体的质量为m(kg)，体积为V(m3)，密度为ρ(kg/m3)，该物质1个分子的体积为V0(m3)，一个分子的质量为m0(kg)，则：(1)分子的质量：m0＝＝。(2)分子的体积：V0＝＝。(3)分子的大小：球形模型：由球体积公式V0＝π()2得d＝。立方体模型：由V0＝d3得d＝(d为立方体边长)。(4)物质所含的分子数：2．对分子模型的理解(1)球形模型：固体和液体可看作一个紧挨着一个的球形分子排列而成，忽略分子间空隙，如图甲所示。(2)立方体模型：百度文库-让每个人平等地提升自我气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间，忽略气体分子的大小，如图乙所示。(3)分子大小的估算： ①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V，则分子直径d＝(球形模型)，或d＝(立方体模型)。②对于气体，分子间距离比较大，处理方法是把气体分子所占据的空间视为立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均间距d＝。温馨提醒建立的模型不同，得出的结果会稍有不同，但数量级一般是相同的。一般在估算固体或液体分子直径或分子间距离时采用球形模型，而在估算气体分子间的距离时采用立方体模型。【例题2】若以M表示水的摩尔质量，V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、ΔV分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式：①NA＝　②ρ＝　③m＝　④ΔV＝其中正确的是(　　)A．①和②　　　　　　　B．①和③C．③和④D．①和④解析：对于气体，宏观量M、V、ρ之间的关系式仍适用，有M＝ρV，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有NA＝，所以m＝，③式正确；NA＝＝，①式正确；由于气体的分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间，所以④式不正确。气体密度公式不适用于单个气体分子的计算，故②式也不正确。答案：B题后反思阿伏加德罗常数一手牵着宏观量，一手携着微观量。应用它，在已知一个宏观量的情况下，可以求出微观量；反之，已知一个微观量，也可以求出宏观量。