高中物理 第七章 分子动理论 第1讲 物体是由大量分子组成的学案 新人教版选修3-3

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1、第1讲　物体是由大量分子组成的[目标定位]　1.知道物体是由大量分子组成的及分子的大小.2.能够用单分子油膜法估算出油酸分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数，会用这个常数进行相关的计算或估算．一、用油膜法估测分子的大小1．理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的．2．模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径．3．需要解决的两个问题：一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积．二、分子的大小除一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－

2、10m.三、阿伏加德罗常数1．定义：1mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量用阿伏加德罗常数表示，值为6.02×1023_mol－1，在粗略计算中可取6.0×1023mol－1.2．意义：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．一、油膜法估测分子的大小【实验原理】把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，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，则分子直径d＝.【实验器材】配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸．【实验步骤】

3、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，记下量筒内增加一定体积V1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油酸体积V＝V′η.2．在水平放置的浅盘中倒入约2cm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，一会儿就在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜．3．待油酸薄膜稳定后，将玻璃板平放到浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上．4．将画有油膜形状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1cm

4、的正方形为单位，计算轮廓内的正方形个数，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，可求出油膜的厚度d，则d可看作油酸分子的直径，即d＝.【实验结论】分析得到的实验数据，可得出这样的结论：油酸分子直径的数量级是10－10m.例1　在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每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，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图1所示，坐标纸中正方形小方格的边

5、长为20mm，则：图1(1)油膜的面积是多少？(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？答案　(1)2.32×10－2m2　(2)1.2×10－11m3　(3)5.2×10－10m解析　(1)油膜轮廓包围的方格数约58个，则油酸膜的面积S＝58×(20×10－3)2m2＝2.32×10－2m2.(2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝×mL＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3(3)油酸分子的直径d＝＝m≈5.2×10－10m.借题发挥　解答本题的关键是准确计算油膜所占的面积和纯油酸的体积，数方格数时，不足半个格的

6、舍去，大于半个格的算一个，即“四舍五入”．针对训练　为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是(　　)A．用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升，记下滴数n，则1滴溶液含纯油酸的体积V＝mLB．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．先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形答案　B解析　A项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度，故A项错误；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

7、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项错误；D项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．二、分子的两种模型与阿伏加德罗常数的应用1．分子的两种模型(1)球体模型对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球．设分子的体积为V，由V＝π3，可得分子直径d＝.(2)立方体模型由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，认为分子处于立方体的中心(如图2所示)，从而计算出气体分子间的平均距离为a＝.图22．阿伏加德罗常数的应用(1)NA