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- 2021-05-22 发布
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物体是由大量分子组成的
[
考纲下载
]
1.
知道物体是由大量分子组成的
.
2
.
知道分子的大小,能够用油膜法估测油酸分子的大小
.
3
.
知道阿伏加德罗常数,会用它进行相关的计算或估算
.
内容索引
知识复习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
知识复习
(2)
模型化:把油酸分子简化
成
.
一、用油膜法估测分子的大小
1.
处理方法
(1)
理想化:认为油酸薄膜是
由
紧密
排列组成的,则油膜
的
_____
即
为油酸分子的直径,如图
1
所示
.
单个分子
厚度
图
1
球形
2.
估算方法
实验时测出一滴油酸的体积
V
,再测出油膜的面积
S
,估算出油膜的厚度
,
认为
就是油酸分子的直径
d
=
.
3.
分子的大小
一般分子大小的数量级
是
m
,质量的数量级
是
kg.
10
-
10
10
-
26
二、阿伏加德罗常数
1.
定义:
1 mol
的任何物质所含有
的
.
2.
大小:在通常情况下取
N
A
=
mol
-
1
,在粗略
计算
中可以取
N
A
=
mol
-
1
.
3.
意义:阿伏加德罗常数是一个重要常数
.
它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量
与
、
等
微观物理量联系起来,即阿伏加德罗常数
N
A
是联系宏观量与微观量的桥
梁
.
粒子数
6.02
×
10
23
6.0
×
10
23
分子质量
分子大小
判断下列说法的正误
.
(1)
用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至
1 mL
,记下滴数
n
,则
1
滴溶液含纯油酸的体积
V
=
mL
.(
)
(2)
若撒入水中的痱子粉太多,会使油酸未完全散开,从而使测出的分子直径偏小
.(
)
(3)
若滴在水面的油酸酒精溶液体积为
V
,铺开的油膜面积为
S
,则可估算出油酸分子直径
为
.(
)
(4)
阿伏加德罗常数所表示的是
1 g
物质内所含的分子数
.(
)
(5)
所有分子的直径都相同
.(
)
[
即学即用
]
答案
×
×
×
×
×
重点探究
一、用油膜法估测分子的大小
[
导学探究
]
如图
2
是用油膜法估测分子的大小时在水面上形成的油酸膜的形状
.
图
2
(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?
(2)
实验中为什么在水面上撒痱子粉
(
或细石膏粉
)?
(3)
实验中可以采用什么方法测量油膜的面积?
答案
用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸,这样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
.
答案
答案
撒痱子粉
(
或细石膏粉
)
后,便于观察所形成的油膜的轮廓
.
答案
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
.
[
知识深化
]
用油膜法估测分子的大小实验
1.
实验原理
把一滴油酸
(
事先测出其体积
V
)
滴在水面上,油酸在水面上形成油酸薄膜,将其认为是单分子层,且把分子看成球形
.
油膜的厚度就是油酸分子的直径
d
,测出油膜面积
S
,则油酸分子
直径
d
=
2.
实验器材
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉
(
或细石膏粉
)
、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸
.
3.
实验步骤
(1)
用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液,缓缓推动活塞,使溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积
V
1
时的滴数
n
,算出一滴油酸酒精溶液的体积
V
′
=
再
根据油酸酒精溶液中油酸的浓度
η
,算出一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积
V
=
V
′
η
.
(2)
在水平放置的浅盘中倒入约
2 cm
深的水,然后将痱子粉
(
或细石膏粉
)
均匀地撒在水面上,再用注射器将配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上
.
(3)
待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板平放到浅盘上,然后用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上
.
(4)
将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油膜的面积
S
(
以坐标纸上边长为
1 cm
的正方形为单位,计算轮廓范围内的正方形个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个
).
(5)
根据测出的一滴油酸酒精溶液里油酸的体积
V
和油酸薄膜的面积
S
,求出油膜的厚度
d
,则
d
可看做油酸分子的直径,即
d
=
4.
注意事项
(1)
油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免浓度改变,造成较大的实验误差
.
(2)
实验前应注意,浅盘是否干净,否则难以形成油膜
.
(3)
浅盘中的水应保持平衡,痱子粉
(
或细石膏粉
)
应均匀撒在水面上
.
(4)
向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成
.
(5)
待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓
.
例
1
在做
“
用油膜法估测分子的大小
”
实验中,
10
4
mL
油酸酒精溶液中有纯油酸
6 mL.
用注射器测得
1 mL
上述溶液中有
50
滴
.
把
1
滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水的浅盘里,待油膜形状稳定后,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
3
所示,坐标纸中正方形小方格的边长为
20 mm.
图
3
解析
数出在油膜轮廓范围内的格子数
(
面积大于半个方格的算一个,不足半个方格的舍去不算
)
为
58
个,油膜面积约为
S
=
58
×
(0.02)
2
m
2
=
2.32
×
10
-
2
m
2
.
(1)
油膜的面积是多少?
答案
解析
答案
2.32
×
10
-
2
m
2
(2)
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?
答案
解析
答案
1.2
×
10
-
11
m
3
(3)
根据上述数据,估算出油酸分子的直径
.
答案
解析
答案
5.2
×
10
-
10
m
1.
纯油酸体积
V
的计算
若油酸酒精溶液的浓度为
η
,
n
滴该溶液的体积为
V
1
,则一滴该溶液中的油酸体积
V
=
2.
油膜面积
S
的计算
用数格子法
(
不足半个的舍去,多于半个的算一个
)
求出油膜面积
.
方法总结
例
2
在
“
用油膜法估测分子的大小
”
的实验中,以下给出的是可能的操作步骤,把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上
________
,并补充实验步骤
D
的计算式
.
A.
将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长
1 cm
的正方形为
单
位
,计算出轮廓内正方形的个数
n
.
B.
将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定
.
C.
用浅盘装入约
2 cm
深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上
.
D
.
用测量的物理量估算出油酸分子的直径
d
=
______.
E.
用滴管将事先配好的体积浓度为
0.05%
的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,记下
滴
入
的溶液体积
V
0
与滴数
N
.
F.
将玻璃板平放在浅盘上,用彩笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上
.
答案
解析
ECBFAD
解析
根据实验步骤可知合理的顺序为
ECBFAD.
S
=
n
×
10
-
4
m
2
答案
6.02
×
10
23
个
N
A
二、阿伏加德罗常数
[
导学探究
]
(1)1 mol
的物质内含有多少个分子?用什么表示?
答案
(2)
若某种物质的摩尔质量为
M
,摩尔体积为
V
,则一个分子的质量为多大?假设分子紧密排列,一个分子的体积为多大?
(
已知阿伏加德罗常数为
N
A
)
(3)
V
mol
=
N
A
V
0
(
V
0
为一个分子的体积,
V
mol
为摩尔体积
)
,对于任何物质都成立吗?
答案
答案
V
mol
=
N
A
V
0
仅适用于固体和液体,不适用于气体
.
[
知识深化
]
阿伏加德罗常数的应用
1.
N
A
的桥梁和纽带作用
阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的一座桥梁
.
它把摩尔质量
M
mol
、摩尔体积
V
mol
、物体的质量
m
、物体的体积
V
、物体的密度
ρ
等宏观量,跟单个分子的质量
m
0
、单个分子的体积
V
0
等微观量联系起来,如图
4
所示
.
图
4
例
3
(
多选
)
若以
μ
表示氮气的摩尔质量,
V
表示在标准状况下氮气的摩尔体积,
ρ
是在标准状况下氮气的密度,
N
A
为阿伏加德罗常数,
m
、
v
分别表示每个氮分子的质量和体积,下面四个关系式中正确的是
√
答案
解析
√
氮气分子间距离很大,
N
A
v
并不等于摩尔体积
V
,故
B
、
D
错误
.
例
4
已知氧气分子的质量
m
=
5.3
×
10
-
26
kg
,标准状况下氧气的密度
ρ
=
1.43 kg/m
3
,阿伏加德罗常数
N
A
=
6.02
×
10
23
mol
-
1
,求:
(1)
氧气的摩尔质量;
答案
解析
答案
3.2
×
10
-
2
kg/mol
解析
氧气的摩尔质量为
M
=
N
A
m
=
6.02
×
10
23
×
5.3
×
10
-
26
kg
/mol
≈
3.2
×
10
-
2
kg/
mol.
(2)
标准状况下氧气分子间的平均距离;
答案
解析
答案
3.3
×
10
-
9
m
(3)
标准状况下
1 cm
3
的氧气中含有的氧分子数
.(
保留两位有效数字
)
答案
解析
答案
2.7
×
10
19
个
解析
1 cm
3
氧气的质量为
m
′
=
ρV
′
=
1.43
×
1
×
10
-
6
kg
=
1.43
×
10
-
6
kg
则
1 cm
3
氧气中含有的氧分子个数
分子的两种模型
总结提升
图
5
达标检测
1
2
3
1.
(
用油膜法估测分子的大小
)
(
多选
)
用油膜法估测分子的大小的理想条件是
A.
将油酸分子看成球体
B.
考虑各油酸分子间的间隙
C.
认为油酸分子是紧密排列的
D.
将油膜看成单分子油膜
答案
4
√
√
√
2.
(
用油膜法估测分子的大小
)
为了减小
“
用油膜法估测分子的大小
”
的实验误差,下列方法可行的是
A.
用注射器取
1 mL
配制好的油酸酒精溶液,共可滴
N
滴,则每滴中
含有
油酸
B
.
把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些
C.
先在浅盘中撒些痱子粉,再用注射器在水面上多滴几滴油酸酒精溶液
D.
实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中,再把痱子粉洒在水面上
1
2
3
4
答案
解析
√
1
2
3
4
解析
mL
是一滴油酸酒精溶液的体积,乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积,
A
错误
;
B
项的做法是正确的
;
多
滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些,但多滴以后会使油膜面积增大,可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触,这样油膜就不是单分子油膜了,故
C
错误
;
为了
使油酸分子紧密排列,实验时先将痱子粉均匀洒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,
D
错误
.
3.
(
阿伏加德罗常数的应用
)
(
多选
)
已知某气体的摩尔体积为
22.4 L
/mol
,摩尔质量为
18 g/
mol
,阿伏加德罗常数为
6.02
×
10
23
mol
-
1
,由以上数据可以估算出这种气体
A.
每个分子的质量
B
.
每个分子的体积
C.
每个分子占据的空间
D
.
分子之间的平均距离
答案
解析
1
2
3
4
√
√
√
1
2
3
4
4.
(
阿伏加德罗常数的应用
)
已知水的摩尔质量
M
=
18
×
10
-
3
kg
/mol,1 mol
水中含有
6
×
10
23
个水分子,水的密度为
ρ
=
1
×
10
3
kg/
m
3
,试估算水分子的质量和直径
.(
结果保留一位有效数字
)
1
2
3
4
解析
答案
答案
3
×
10
-
26
kg
4
×
10
-
10
m
解析
水分子的质量
1
2
3
4
由水的摩尔质量
M
和密度
ρ
,可得水的摩尔体积