高中物理第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的教学案粤教版选修3

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第一节 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.2.知道分子的球体模形和立方体模型，知道分子直径的数量级.3.知道阿伏加德罗常数，会用它进行相关的计算和估算．

一、分子的大小

[导学探究] (1)我们知道组成物体的分子是很小的．成年人做一次深呼吸，大约能吸入1.2×10个分子．那么分子到底有多小？ (2)组成物体的分子真的是球形吗？ 答案 (1)多数分子大小的数量级为10

－10

22

m.

(2)不是．分子实际的结构很复杂，不同物体的分子形状各异． [知识梳理]

1．热学中的分子与化学上讲的不同，它是构成物质的分子、原子、离子等微粒的统称，因为这些微粒在热运动时遵从相同的规律． 2．一般分子直径的数量级是103．分子的两种模型

(1)球体模型：固体、液体中分子间距较小，可认为分子是一个挨着一个紧密排列的球体，分13

子体积V0和直径d的关系为V0＝πd.

6

(2)立方体模型：气体中分子间距很大，一般建立立方体模型．如图1所示，将每个气体分子看成一个质点，气体分子位于立方体中心，每个分子占据的空间V0和分子间距d的关系为V0＝d.

图1

二、阿伏加德罗常数及微观量的估算

[导学探究] 1毫升水的质量是1 g，大约有24滴，请结合化学知识估算： (1)每滴水中含有多少个水分子？ (2)每个水分子质量为多少？

(3)每个水分子体积为多少？每个水分子的直径为多少？

3

－10

m.

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1－1

答案 (1)每滴水的质量为m＝ g，水的摩尔质量M＝18 g·mol，阿伏加德罗常数NA＝

246.02×10 mol.则每滴水中水分子个数N＝NA≈1.4×10个． (2)每个水分子的质量m0＝≈3.0×10

23

－1

mM21

MNA

－26

kg.

(3)水的摩尔体积Vm＝，则每个水分子的体积V0＝＝13－10

式V0＝πd可解得：d≈3.9×10 m.

6[知识梳理]

阿伏加德罗常数：NA＝6.02×10 mol

23

－1

MρVmM－293

≈3.0×10 m.代入球的体积公

NAρNA

它是联系宏观世界和微观世界的桥梁．它把摩尔质量M、摩尔体积Vm、物质的质量m、物质的体积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2所示．

图2

其中密度ρ＝＝，但要切记对单个分子ρ＝是没有物理意义的． 1．分子的质量：m0＝.

2．固体、液体中分子的体积：V0＝＝气体中分子所占的空间：V0＝. 3．质量为m的物体所含分子数：N＝NA. 4．体积为V的物体所含分子数：N＝NA.

mMVVmm0V0

MNA

VmM. NAρNA

VmNA

mMVVm

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一、分子的大小

例1 关于分子，下列说法中正确的是( )

A．分子看作小球是分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球 B．所有分子大小的数量级都是10

－10

m

C．“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”只包含分子，不包括原子和离子 D．分子的质量是很小的，其数量级一般为10答案 A

解析 将分子看作小球是为研究问题方便而建立的简化模型，故A选项正确．一些有机物质的分子大小的数量级超过10

－10

－10

kg

m，故B选项错误．“物体是由大量分子组成的”，其中“分

－26

子”是分子、原子、离子的统称，故C选项错误．分子质量的数量级一般为10选项错误．

kg，故D

例2 现在已经有能放大数亿倍的非光学显微镜(如电子显微镜、场离子显微镜等)，使得人们观察某些物质内的分子排列成为可能．如图3所示是放大倍数为3×10倍的电子显微镜拍摄的二硫化铁晶体的照片．据图可以粗略地测出二硫化铁分子体积的数量级为______ m.(照片下方是用最小刻度为毫米的刻度尺测量的照片情况)

3

7

图3

答案 10

－29

解析 由题图可知,将每个二硫化铁分子看作一个小球,四个小球并排直径之和为4d′＝4 cm，所以平均每个小球的直径d′＝1 cm.又因为题图是将实际大小放大了3×10倍拍摄的照1×10－10

片，所以二硫化铁分子的小球直径为：d＝ m，所以测出的7＝7 m≈3.33×10

3×103×10113－103－293

二硫化铁分子的体积为：V＝πd＝×3.14×(3.33×10 m)≈1.9×10 m.

66二、阿伏加德罗常数的应用

例3 水的分子量是18，水的密度ρ＝1.0×10 kg/m，阿伏加德罗常数NA＝6.02×10 mol

－1

3

3

23

7

d′

－2

，则：

－1

－1

(1)水的摩尔质量M＝______ g·mol或M＝________ kg·mol，水的摩尔体积Vm＝________ m·mol.

(2)水分子的质量m0＝________ kg，水分子的体积V′＝________ m(保留一位有效数字)．

3

3

－1

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(3)将水分子看作球体，其直径d＝________ m(保留一位有效数字)，一般分子直径的数量级是________ m.

(4)36 g水中所含水分子个数n＝________个． (5)1 cm的水中所含水分子个数n′＝________个． 答案 (1)18 1.8×10(4)1.2×10 (5)3.3×10

解析 (1)某种物质的摩尔质量用“g·mol”作单位时，其数值与该种物质的分子量相同，所以水的摩尔质量M＝18 g·mol.如果摩尔质量用国际单位制的单位“kg·mol”，就要换算成M＝1.8×10 kg·mol.

－2

－1

－1

－1

－1

2224

－2

3

1.8×10

－5

(2)3×10

－26

3×10

－29

(3)4×10

－10

10

－10

M1.8×10－23－1－53－1水的摩尔体积Vm＝＝3 m·mol＝1.8×10 m·mol.

ρ1.0×10M1.8×10－2－26

(2)水分子的质量m0＝＝ kg. 23 kg≈3×10

NA6.02×10Vm1.8×10－53－293

水分子的体积V′＝＝ m. 23 m≈3×10

NA6.02×10

4d3

(3)将水分子看作球体就有π()＝V′，

32水分子直径

3

d＝6V′

＝π

3

6×3×10

3.14

－29

m≈4×10

－10

m，这里的“10

－10

”称为数量级，一般分子直径的

数量级就是这个值． (4)36 g水中所含水分子个数

m36

n＝NA＝×6.02×1023个≈1.2×1024个 M18

(5)1 cm水中水分子的个数

－623

V10×6.02×1022

n′＝NA＝个≈3.3×10个． －5

Vm1.8×10

3

针对训练 已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m和2.1 kg/m，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×10 mol，若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)

答案 3×10个

解析 设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，

22

23

－1

33

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