高中物理选修3-3(人教版)习题：第七章 1第一课时物体是由大量分子组成的含答案

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人教版高中物理选修3-3 第7章第1节物体是由大量分子组成的(共15张PPT)

第七章分子动理论
第1节物体是由大量分子组成的
教学目标
1.知道物体是由大量的分子构成 2.知道油膜法估测分子大小的原理和研究方法，并能进行测量和计算。
3.知道分子的数量级 4.知道阿伏伽德罗常数的物理意义，数值和单位
我们喝一小口水大约喝下6.0×1023个水分子，如果动用全世界60亿人来数这些分子，每人每秒数一个，300万年也数不完，可见，分子是极小的。。。。。
NA
M mol m分子
Vmol V分子
例：已知水和氢气的摩尔质量分别是1.8×10-2kg/mol 和2×10-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知 NA=6.0×1023mol-1)
m水
M摩 NA
18 103 6 1023
31026 kg
m氢
M摩 NA
2 103 6 1023
3.31027 kg
4.如何测量一小滴的油酸酒精溶液？
5.如何计算一小滴混合溶液中油酸的体积？
6.如何测量油膜的面积？
：1010 m
：1cm 3 的固体物质，估算包含的分子个数的数
量级是多少?
.1mol的任何物质含有相同的粒子数，这个数叫阿伏加
德罗常数NA 6.02 1023 mol1
分子体积
V0
4 3
π(d )3 2
物质是由大量分子构成的：
1.单分子油膜法估测分子直径
2.、分子很小，直径数量级10－10 m 3.、分子的质量很小，一般数量级为10－26 kg 4、阿伏加德罗常数：NA 6.021023 mol-1
NA
M mol m分子
Vmol V分子
1.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法． (1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0．25 mL油酸，倒入标注250 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示．坐标格的正方形大小为2 cm×2 cm．由图可以估算出油膜的面积是________ cm2(保留两位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是 ________ m(保留一位有效数字)． (2)如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1．43×10－8m的圆周而组成的．由此可以估算出铁原予的直径约为______ m(结果保留两位有效数字)．

2017年高中物理人教版选修3-3学案：第七章1物体是由大量分子组成的 Word版含解析

1 物体是由大量分子组成的1．物质与分子德谟克利特(1)古代人类对物质组成的认识古希腊学者德谟克利特认为物质是由小得不能被察觉的粒子构成。

并把这种粒子叫做原子。

这种古代的原子学说虽然没有实验根据，却包含着原子理论的萌芽。

(2)分子在热学中，把做无规则运动且遵从相同统计规律的原子、分子或离子统称为分子。

其实分子是具有各种物质的化学性质的最小粒子。

实际上，构成物质的单元是多种多样的，或是原子(如金属)，或是离子(如盐类)，或是分子(如有机物)。

但在热学中，由于这些微粒做热运动时遵从相同的规律，所以统称分子。

(3)通过扫描隧道显微镜观察物质的组成分子的体积是极其微小的，用肉眼和光学显微镜都不能看到，用放大到几亿倍的扫描隧道显微镜〔如图(1)所示〕才能看到。

如图(2)是在扫描隧道显微镜下的硅片表面原子的图像，通过此图可以看出硅原子的排列情况。

此图可以说明硅片是由大量分子构成的。

综上，物体是由大量分子组成的。

【例1】关于分子，下列说法中正确的是( )A．分子是组成物质的最小粒子B．分子是保持物质化学性质的最小粒子C．分子是具有物质物理性质的最小粒子D．分子是假想的物质粒子解析：比分子小的粒子还有电子、中子、质子等，A、C项错误；用扫描隧道显微镜已经观察到了分子，D项错误；分子是保持物质化学性质的最小粒子，B项正确。

答案：B2．分子的大小分子的大小可以从以下几个方面来认识：(1)从分子几何尺寸的大小来感受，一般地，分子直径数量级为10－10 m；(2)从分子的体积的数量级来感受，一般地，分子体积的数量级为10－29 m3；(3)从一个分子的质量的多少来体会“大量”的含意：一般地，分子质量的数量级为10－26 kg；(4)分子如此微小，用肉眼根本无法直接看到它们，就是用高倍的光学显微镜也看不到，直到1982年人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列。

【例2】纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景，棱长为1 nm的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的数量最接近于( )A．102个B．103个C．106个D．109个解析：把氢原子看做是小立方体，那么氢原子的体积为：V0＝d3＝10－30 m3边长为1 nm的立方体体积为：V＝L3＝(10－9)3 m3＝10－27 m3可容纳的氢分子个数：n＝V/V0＝103个。

人教版选修3-3 第7章第1节物体是由大量分子组成的课件(23张)

2．数值：NA＝ 9 _6_._0_2_×__1_0_2_3 __m_o_l_－_1_. 3．意义：伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与 10 _分__子___质__量__、11 _分__子__大__小__等微观物理量联系起来了．
4．阿伏加德罗常数的应用 (1)微观量：分子质量 m0，分子体积 V0，分子直径 d. (2)宏观量：物质的质量 M、体积 V、密度 ρ、摩尔质量 MA、摩尔体积 VA. (3)微观量与宏观量的关系 ①分子质量：m0＝MNAA＝ρNVAA. ②分子体积：V0＝NVAA＝ρMNAA(适用于固体和液体)．
解析：根据密度公式，求出 1 m3 的空气中 PM2.5 的颗粒物的质量 m＝ρV＝300 μg，
物质的量为 n＝Mm＝300×4010－6 mol，总数目为 N＝nNA＝300×4010－6×6.0×1023 个≈5×1018 个．
答案：5×1018 个
谢谢观看！
ρ，每个分子的质量和体积分别为 m 和 V0，则阿伏加德罗常数
NA 可表示为( )
A．NA＝VV0
B．NA＝ρmV
C．NA＝Mm
D．NA＝ρMV0
解析：选 BC 气体分子间有间距，所以分子的体积并不是所占空间的体积，故 A 错误；ρV 为气体的摩尔质量 M，再除以每个分子的质量 m 为 NA，故 B、C 正确；V0 不是每个分子所占空间的体积，故 ρV0 不是每个分子的质量，故 D 错误．
(2)计算：如果油酸的体积为 V，油膜的面积为 S，则分子 V
的直径 d＝ 7 __S___.(忽略分子间的空隙)
1．(多选)关于分子，下列说法正确的是( ) A．把分子看做小球是对分子的简化，实际上分子的形状并不真的都是球形 B．所有分子的直径都相同 C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致 D．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法

高中物理选修3-3第七章分子动理论 1 物体是由大量分子组成的

1 物体是由大量分子组成的[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道分子的大小.3.知道阿伏加德罗常数及其意义．科学思维：会用阿伏加德罗常数进行有关计算和估算，领会阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁．科学探究：通过油膜法估测油酸分子的大小，让学生经历“实验设计、现象分析、仪器使用”，体会估测法的巧妙．一、用油膜法估测分子的大小1．处理方法(1)理想化：认为油酸薄膜是由单层油酸分子紧密排列组成的，则油膜的厚度即为油酸分子的直径，如图1所示．图1(2)模型化：把油酸分子简化成球形．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 ＝V S. 3．分子的大小一般分子大小的数量级是10－10 m.二、阿伏加德罗常数1．定义：1 mol 的任何物质所含有的粒子数．2．大小：在通常情况下取N A ＝6.02×1023 mol －1，在粗略计算中可以取N A ＝6.0×1023 mol －1.3．意义：阿伏加德罗常数是一个重要的常数．它把摩尔质量、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，即阿伏加德罗常数N A 是联系宏观量与微观量的桥梁．1．判断下列说法的正误．(1)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．( × )(2)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V S. ( × )(3)阿伏加德罗常数所表示的是1 g 物质内所含的分子数．( × )(4)所有分子的直径都相同．( × )2．已知水的摩尔质量是18 g/mol ，则一个水分子的质量约为________ kg.答案 3.0×10－26解析 m 0＝18×10－36.0×1023 kg ＝3.0×10－26 kg.一、用油膜法估测分子的大小如图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．(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 (1)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．(2)撒痱子粉(或细石膏粉)后，便于观察所形成的油膜的轮廓．(3)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．实验：用油膜法估测分子的大小 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 ＝V S. 2．实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、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，把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 ′＝V 1n.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描在玻璃板上．(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纯油酸的体积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 ＝V S. 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)实验前应注意检查浅盘是否干净，否则难以形成油膜．(3)浅盘中的水应保持平稳，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)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．例1 (2018·宜春市期末)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸0.2 mL ，用量筒和注射器测得1 mL 上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图2所示，图中正方形小方格的边长为1 cm.(结果均保留两位有效数字)图2(1)油酸薄膜的面积是________ m 2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______ m 3.(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m ．(结果保留两位有效数字)(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于________．A ．油酸未完全散开B ．油酸酒精溶液中含有大量酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D ．在向量筒中滴入1 mL 油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴答案 (1)4.0×10－3 (2)2.5×10－12 (3)6.3×10－10 (4)D解析 (1)由于每个小方格边长为1 cm ，则每一个小方格的面积就是1 cm 2，数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的以一格计算，小于半格的舍去)为40个，则油酸薄膜的面积S ＝40 cm 2＝4.0×10－3 m 2.(2)由题意知，80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL ，且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%，故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V 0＝V N ×0.02%＝180×0.02%×10－6 m 3＝2.5×10－12 m 3. (3)油酸分子直径d ＝V 0S ＝2.5×10－124.0×10－3m ≈6.3×10－10 m. (4)计算油酸分子直径的公式是d ＝V S，V 是纯油酸的体积，S 是油膜的面积．若水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开，即油膜没有充分展开，则测量的面积S 偏小，导致计算结果偏大，A 错误；大量的酒精更易使油酸分子形成单分子层薄膜，会使测量结果更精确，B 错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S 将偏小，计算结果将偏大，C 错误；若在向量筒中滴入1 mL 油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，则计算所得的V 偏小，故d 偏小，D 正确．针对训练 (2019·上海市嘉定区期末)在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中(1)实验简要步骤如下：A ．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，再根据方格的边长求出油膜的面积SB ．将一滴油酸酒精溶液滴在水面，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 ．取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液E ．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积VF ．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数G ．由V S得到油酸分子的直径d 上述实验步骤的合理顺序是________________．(填写字母编号)(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是______________________________________________________________________.(3)若所用油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 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，描出的油酸膜的轮廓形状和尺寸如图3所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm ，由此可估测油酸分子的直径是_____ m ． (保留一位有效数字)图3答案 (1)CDFEBAG(或DFECBAG) (2)理想模型法 (3)6×1010解析 (1)实验步骤为：将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积．则用1滴此溶液中纯油酸的体积除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面积，恰好就是油酸分子的直径．故实验步骤的合理顺序为CDFEBAG(或DFECBAG)；(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是理想模型法； (3)由题图可知，油膜所占方格数为130个，则油膜的面积：S ＝130×1×1 cm 2＝130 cm 2；每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积：V ＝175×6104 mL ＝8×10－6 mL 油酸分子的直径：d ＝V S ＝8×10－6 cm 3130 cm 2≈6×10－8 cm ＝6×10－10 m.二、阿伏加德罗常数(1)1 mol 的物质内含有多少个分子？用什么表示？(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 (1)6.02×1023个 N A (2)M N A V N A(3)V mol ＝N A V 0仅适用于固体和液体，不适用于气体．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其中密度ρ＝m V ＝M mol V mol ，但要切记对单个分子ρ＝m 0V 0是没有物理意义的． 2．常用的重要关系式(1)分子的质量：m 0＝M mol N A. (2)分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M mol ρN A(适用于固体和液体)．注意：对于气体分子V mol N A只表示每个分子所占据的空间．(3)质量为m 的物体中所含有的分子数：n ＝mN A M mol . (4)体积为V 的物体中所含有的分子数：n ＝VN A V mol. (5)分子的直径①对于液体和固体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个挨着一个紧密排列的球体，由V 0＝V mol N A 及V 0＝16πd 3可得：d ＝36V mol πN A. ②对于气体，分子间距很大，一般建立立方体模型．将每个气体分子看成一个质点，气体分子位于立方体中心，如图5所示，则立方体的边长即为分子间距．由V 0＝V mol N A及V 0＝d 3可得：d ＝3V mol N A.图5例2 (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 分别表示每个氮气分子的质量和体积，下面四个关系式中正确的是( )A ．N A ＝VρmB ．ρ＝μN A vC ．m ＝μN AD ．v ＝V N A答案 AC解析摩尔质量μ＝mN A ＝ρV ，故N A ＝Vρm ，m ＝μN A，故A 、C 正确；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3 在标准状况下，有体积为V 的液态水和体积为V 的可认为是理想气体的水蒸气，已知液态水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A ，液态水的摩尔质量为M A ，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V A ，问：(1)它们中各有多少水分子？(2)它们中相邻两个水分子之间的平均距离各为多少？答案见解析解析 (1)体积为V 的液态水，质量为m ＝ρV ①分子个数为N ＝m M AN A ②联立①②式可得N ＝ρV M AN A ③ 对体积为V 的水蒸气，分子个数为N ′＝V V AN A (2)设液态水相邻的两个水分子之间平均距离为d ，将水分子视为球体，每个水分子的体积为V 0＝V N ＝16πd 3④ 联立③④式可得d ＝36M A ρN A π⑤ 设水蒸气中相邻的两个水分子之间平均距离为d ′，将水分子占据的空间视为立方体，每个水蒸气分子的体积V 0′＝V N ′＝d ′3⑥ 解得d ′＝3V A N A.1．(用油膜法估测分子的大小)在“用油膜法估测分子大小”的实验中， (1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误：_________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL ，其形成的油膜面积为40 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________ m.答案 (1)②在量筒中滴入N 滴溶液，测出其体积；③在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉)再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 (2)1.2×10－9解析 (1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N 滴该溶液体积，再求出一滴的体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ＝4.8×10－3×0.10%×10－6 m 3＝4.8×10－12 m 3，故油酸分子直径d ＝V S ＝4.8×10－1240×10－4 m ＝1.2×10－9 m.2．(用油膜法估测分子的大小)(2018·济南市模拟)某实验小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的体积分数为0.1%,1 mL 上述溶液有50滴，实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴．图6(1)该实验中的理想化假设是________．A ．将油膜看作单分子层薄膜B ．不考虑油酸分子间的间隙C ．不考虑油酸分子间的相互作用力D ．将油酸分子看成球形(2)实验中描出油酸薄膜轮廓如图6所示，已知每一个正方形小方格的边长为2 cm ，则该油酸薄膜的面积为________ m 2.(结果保留一位有效数字)(3)经计算，油酸分子的直径为________ m ．(结果保留一位有效数字)答案 (1)ABD (2)3×10－2 (3)7×10－10解析 (1)用油膜法测量分子的直径，不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层薄膜，将油酸分子看成球形．故选A 、B 、D.(2)由于每个小方格的边长为2 cm ，则每一个小方格的面积就是4 cm 2，估算油膜面积时超过半格的按一格计算，小于半格的舍去，由题图所示，可估算出油酸薄膜占75格，则油酸薄膜面积S ＝75×4 cm 2＝300 cm 2＝3×10－2 m 2.(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V ＝150×0.1% mL ＝2×10－5 mL ＝2×10－11 m 3 则油酸分子的直径d ＝V S ＝2×10－113×10－2m ≈7×10－10 m. 3．(阿伏加德罗常数的应用)(2017·徐州市模拟)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 ＝6.02×1023 mol －1，求：(1)氧气的摩尔质量；(2)标准状况下氧气分子间的平均距离；(3)标准状况下1 cm 3的氧气中含有的氧气分子数．(以上计算结果均保留两位有效数字) 答案 (1)3.2×10－2 kg/mol (2)3.3×10－9 m (3)2.7×1019个解析 (1)氧气的摩尔质量为M ＝N A m ＝6.02×1023×5.3×10－26 kg/mol ≈3.2×10－2 kg/mol.(2)标准状况下氧气的摩尔体积V ＝M ρ，所以每个氧气分子所占空间体积V 0＝V N A ＝M ρN A，而每个氧气分子占有的体积可以看成是棱长为a 的立方体，即V 0＝a 3，则a 3＝M ρN A，故 a ＝3M ρN A ＝3 3.2×10－21.43×6.02×1023 m ≈3.3×10－9 m. (3)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氧气中含有的氧气分子个数N ＝m ′m ＝1.43×10－65.3×10－26 个≈2.7×1019个．一、选择题考点一用油膜法估测分子的大小1．(多选)(2019·武汉市部分学校高三起点调研)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法正确的是( )A ．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL ，则1滴溶液中含有油酸10－2 mLB ．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上C ．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状D ．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积E ．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V 和油膜面积S 就可以算出油膜厚度d ＝V S，即油酸分子的大小答案 BDE解析用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL ，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2 mL ，含有油酸的体积小于10－2 mL ，选项A 错误；往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上，选项B 正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在水面上散开稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C 错误；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积，选项D 正确；根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V 和油膜面积S 就可以算出油膜厚度d ＝VS ，即油酸分子的大小，选项E正确．2．某种油剂的密度为8×102 kg/m 3，取这种油剂0.8 g 滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为( ) A ．10－10m 2 B ．104 m 2 C ．1010 cm 2 D ．104 cm 2答案 B解析由d ＝V S ，得S ＝V d ＝mρd ＝8×10－48×102×10－10 m 2＝104 m 2，故B 正确．3．(多选)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若已知油滴的摩尔质量为M (单位为kg/mol)，密度为ρ(单位为kg/m 3)，油滴质量为m (单位为kg)，油滴在水面上扩散后的最大面积为S (单位为m 2)，阿伏加德罗常数为N A (单位为mol －1)，那么( ) A ．油滴分子直径d ＝MρSB ．油滴分子直径d ＝mρSC ．油滴所含分子数N ＝Mm N AD ．油滴所含分子数N ＝mM N A答案 BD解析在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，认为油膜的厚度为分子直径，油滴的质量为m ，密度为ρ，油滴在水面上扩散后的最大面积为S ，则油滴的体积为V ＝mρ，油滴分子直径为d ＝V S ＝m ρS ，选项B 正确，A 错误；油滴的物质的量为m M ，油滴所含分子数为N ＝mMN A ，选项D正确，C错误．考点二分子的大小4．(多选)关于分子，下列说法中正确的是()A．分子看成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 mC．“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10－26 kg答案AD解析将分子看成小球是为研究问题方便而建立的简化模型，故A选项正确；一些有机物的分子大小的数量级超过10－10m，故B选项错误；“物体是由大量分子组成的”，其中“分子”是分子、原子和离子的统称，故C选项错误；分子质量的数量级一般为10－26 kg，故D 选项正确．5．纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景．边长为1 nm的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的个数最接近于()A．102个B．103个C．106个D．109个答案 B解析 1 nm＝10－9 m，则边长为1 nm的立方体的体积V＝(10－9)3 m3＝10－27 m3；将液态氢分子看成边长为10－10 m的小立方体，则每个氢分子的体积V0＝(10－10)3 m3＝10－30 m3，所以可容纳的液态氢分子的个数N＝VV0＝103个．液态氢分子可认为分子是紧挨着的，其空隙可忽略，对此题而言，建立立方体模型比球形模型运算更简洁．6．已知在标准状况下，1 mol氢气的体积为22.4 L，氢气分子间距约为()A．10－9 m B．10－10 m C．10－11 m D．10－8 m答案 A解析在标准状况下，1 mol氢气的体积为22.4 L，则每个氢气分子占据的体积V0＝VN A＝22.4×10－36.02×1023m3≈3.72×10－26 m3.按立方体估算，则每个氢气分子所占据体积的边长：a＝3V0＝33.72×10－26m≈3.3×10－9 m，故选A.考点三阿伏加德罗常数的应用7．(多选)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 0和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为( ) A ．N A ＝VV 0B ．N A ＝ρV m 0 C ．N A ＝M m 0D ．N A ＝M ρV 0答案 BC解析气体的体积是指气体所充满的容器的容积，它不等于气体分子个数与每个气体分子体积的乘积，所以A 、D 错误．由质量、体积、密度关系可推知B 、C 正确．8．(多选)阿伏加德罗常数是N A (单位为mol －1)，铜的摩尔质量为M (单位为g/mol)，铜的密度为ρ(单位为kg/m 3)，则下列说法正确的是( ) A ．1 m 3铜所含的原子数目是ρN AMB ．1个铜原子的质量是MN AC ．1个铜原子占有的体积是M ρN AD ．1 g 铜所含有的原子数目是ρN A 答案 ABC解析 1 m 3铜含有的原子数为N A V mol ，根据ρ＝M V mol ，得N A V mol ＝ρN AM ，选项A 正确；1个铜原子的质量为m ＝M N A ，选项B 正确；1个铜原子占有的体积为V mol N A ，因为ρ＝M V mol ，所以V mol N A ＝MρN A ，选项C 正确；1 g 铜所含有的原子数目为N AM ≠ρN A ，选项D 错误．9．根据下列哪组物理量，可以估算出气体分子间的平均距离的是( ) A ．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B ．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C ．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积 D ．该气体的密度、体积和摩尔质量答案 B解析根据气体分子间的平均距离d 的表达式d ＝3V 0＝3MρN A，对照4个选项的条件，可知选项B 正确．10．(2019·敦煌中学一诊)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m 3)，摩尔质量为m mol (单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A (单位为mol －1)，已知1克拉＝0.2 g ，则( )A ．a 克拉钻石所含有的分子数为0.2×103a N Am molB ．a 克拉钻石所含有的分子数为aN Am molC ．每个钻石分子直径的表达式为36m mol ×10－3N A ρπ(单位为m)D ．每个钻石分子直径的表达式为36m molN A ρπ(单位为m) 答案 C解析 a 克拉钻石的物质的量为：n ＝0.2a m mol ，所含的分子数为：N ＝nN A ＝0.2aN Am mol，故A 、B 错误；钻石的摩尔体积为：V ＝m mol ×10－3ρ，每个钻石分子体积为：V 0＝V N A ＝m mol ×10－3ρN A，设钻石分子直径为d ，则：V 0＝43π(d2)3，由上述公式可求得：d ＝36m mol ×10－3N A ρπ(单位为m)，故C正确，D 错误．二、非选择题11．(2019·海安高级中学月考)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，1 mL 的油酸中加入酒精，直到总量达到1 000 mL ，配制成油酸酒精溶液，1 mL 溶液通过滴管实验测得为80滴，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油酸界面稳定后测得油膜面积为260 cm 2. (1)试估算油酸分子的直径________．(结果保留一位有效数字)(2)按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中，如果时间偏长，会影响分子尺寸测量结果，原因是_______________________________________________________. 答案 (1)5×10－10m (2)酒精挥发使得溶液中油酸浓度变大解析 (1)测得油膜面积为S ＝260 cm 2＝2.6×10－2 m 2，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：V ＝11 000×180 mL ＝1.25×10－11 m 3.油酸分子的直径：d ＝V S ＝1.25×10－112.6×10－2 m ≈5×10－10 m. (2)油酸酒精溶液置于一个敞口容器中，如果时间偏长，酒精挥发，导致油酸浓度增大，因此分子直径测量结果比实际偏小．12．(2018·湖北省部分重点中学高二下期中)下面介绍了两种测量分子大小的方法： (1)先用移液管量取0.30 mL 油酸，倒入标注300 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到300 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入200滴溶液，溶液的液面刚好达到量筒中1 mL 的刻度，再用滴管吸取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图1所示．坐标格的正方形大小为1 cm ×1 cm.由图可以估算出油膜的面积是______ cm 2(保留两位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是________ m(保留一位有效数字)．图1 图2(2)如图2是用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.45×10－8 m 的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为________ m ．(结果保留两位有效数字) 答案 (1)65 8×10－10(2)9.5×10－10解析 (1)由图示油膜可知，油膜的面积：S ＝65×1 cm ×1 cm ＝65 cm 2；1滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为：V ＝0.30300×200 mL ＝5×10－6 mL ＝5×10－6 cm 3，油酸分子的直径为：d ＝V S ＝5×10－665cm ≈8×10－8 cm ＝8×10－10 m.(2)48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个原子直径之和，则铁原子的直径d ＝C n ＝πdn ＝3.14×1.45×10－848m ≈9.5×10－10 m.13．(2018·银川市期末)已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m 3，水的摩尔质量M ＝1.8×10－2 kg/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023 mol －1，试估算1 g 水中含有的水分子个数和水分子的直径．(结果均保留1位有效数字) 答案 3×1022个 4×10－10m解析 1 g 水中含有的水分子个数N ＝m M ·N A ＝1.0×10－31.8×10－2×6.0×1023个≈3×1022个一个水分子的体积V ＝M ρN A ＝MρN A根据球的体积公式，有V ＝16πd 3联立解得d ＝36MπρN A＝36×1.8×10－23.14×1.0×103×6.0×1023 m ≈4×10－10 m.14．(2017·武汉市联考)教育部办公厅和卫生部办公厅联合发布了《关于进一步加强学校控烟工作的意见》(以下简称《意见》)．《意见》中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身的戒烟，教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑．试估算一个高约2.8 m 、面积约10 m 2的两人办公室，若只有一人吸了一根烟，在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10－3 m 3/mol ，可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积，阿伏加德罗常数为N A ＝6.02×1023 mol －1，求：(结果均保留两位有效数字，人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm 3，一根烟大约吸10次)(1)估算被污染的空气分子间的平均距离；(2)另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子．答案 (1)7.0×10－8 m (2)8.7×1017个解析 (1)吸烟者吸完一根烟吸入气体的总体积为10×300 cm 3 含有的空气分子数为n ＝10×300×10－622.4×10－3×6.02×1023个≈8.1×1022个办公室单位体积空间内含被污染的空气分子数为 8.1×102210×2.8个/m 3≈2.9×1021个/m 3每个被污染的空气分子所占体积为V ＝12.9×1021m 3 所以被污染的空气分子间的平均距离为L ＝3V ≈7.0×10－8 m.(2)不吸烟者一次吸入被污染的空气分子数约为2.9×1021×300×10－6个＝8.7×1017个．。

人教版高中物理选修3-3课件第七章第1节物体是由大量分子组成的

解析：油酸分子直径的大小为：
d＝
答案：5×10－10m
祝
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分子动理论
第1节物体是由大量分子组成的
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜是20世纪80年代初发展起来的一种显微镜，其分辨本领是目前各种显微镜中最高的；横向分辨本领为0.1～0.2 nm，深度分辨本领为0.01 nm.它的高分辨本领可以清晰地展示直径大约为10－10 m尺度的单个原子(或分子)，使得人类实现了直接看到微小的原子的理想．
(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：
答案：(1)7.74×10－2 (2)1.2×10－11 (3)1.55×10－10
阿伏加德罗常数
1．阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1
阿伏加德罗常数的含义：1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数叫阿伏加德罗常数．其值是6.02×1023 mol－1，这个数常用NA表示，是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．
(3)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
(4)根据老师配制的酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S 即可算出油酸薄膜的厚度d＝，V 即油酸分子的大小．
基础巩固
1．设某固体物质的摩尔质量为μ、密度为ρ，此种物质样
品的质量为M、体积为V、总分子数为N、阿伏加德罗常数为
NA，则下列表示一个分子的质量的表示式中正确的是( )
N
μ
A.M

【精准解析】物理人教版选修3-3课时作业：7-1 物体是由大量分子组成的

课时作业1物体是由大量分子组成的时间：45分钟一、单项选择题1．下列说法中正确的是(A)A．物质是由大量分子组成的B．无论是无机物质的小分子，还是有机物质的大分子，其分子大小的数量级都是10－10mC．本节中所说的“分子”，只包含了化学中的分子，不包括原子和离子D．分子的质量是很小的，其数量级为10－10kg解析：物质是由大量分子组成的，故A正确．一些有机物质的分子较大，大小超过10－10m，故B错误．本节中所说的分子包括化学中的分子，原子和离子等，故C错误．分子质量的数量级一般为10－26kg，故D错误．2．关于分子，下列说法中正确的是(C)A．分子是球形的，就像我们平时的乒乓球有弹性，只不过分子非常非常小B．所有分子的直径都相同C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D．测定分子大小的方法只有油膜法一种方法解析：分子的形状非常复杂，为了研究和学习方便，把分子简化为球形，实际上不是真正的球形，故A项错误；不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致，为10－10m ，故B 错、C 对；油膜法只是测定分子大小的一种方法，还有其他方法，如扫描隧道显微镜观察法等，故D 错误．3．已知在标准状况下，1mol 氢气的体积为22.4L ，氢气分子直径的数量级为(B )A ．10－9mB ．10－10mC ．10－11mD ．10－8m 解析：在标准状况下，1mol 氢气的体积为22.4L ，则每个氢气分子占据的体积ΔV ＝V N A ＝22.4×10－36.02×1023m 3＝3.72×10－26m 3.按立方体估算，占据体积的边长：L ＝3ΔV ＝33.72×10－26m ＝3.3×10－9m ．而分子占据空间并不等于分子体积，气体分子间隙很大，氢气分子直径的数量级为10－10m ，故选项B 正确．4．某种油剂的密度为8×102kg/m 3，取这种油剂0.8g 滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为(B )A ．10－10m 2B ．104m 2C ．1010cm 2D ．104cm 2解析：由d ＝V S ，得S ＝V d ＝m ρd ＝8×10－48×102×10－10m 2＝104m 2.5．从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量(C)A ．氧气的密度和阿伏加德罗常数B ．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数C ．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数D ．氧气分子的体积和氧气分子的质量解析：摩尔质量在数值上等于1mol 物质的质量，等于一个分子的质量与阿伏加德罗常数的乘积．二、多项选择题6．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(AC )A ．油酸未完全散开B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D ．求每滴体积时，1mol 的溶液的滴数多记了10滴解析：油酸分子直径d ＝V S，计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S 变小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 不正确．7．已知阿伏加德罗常数为N A ，铜的摩尔质量为M ，密度为ρ，下面的结论中正确的是(BC )A ．1m 3铜所含原子的数目为N A MB ．1个铜原子的质量为M N AC ．1个铜原子的体积为M ρN AD ．1kg 铜所含原子的数目为N A解析：固体与微观量之间的关系为摩尔质量＝N A ·原子质量摩尔体积＝N A ·原子体积故1m 3铜所含原子数目为ρM·N A ，故A 项错误.1个铜原子的质量为M N A ，故B 正确．一个铜原子的体积是M ρN A，故C 项正确.1kg 铜所含原子的数目为N A M，故D 项错误．8．对于液体和固体来说，如果用M mol 表示摩尔质量，m 表示分子质量，ρ表示物质密度，V mol 表示摩尔体积，V 分子表示分子体积，N A 表示阿伏加德罗常数，下列各式中能正确反映这些量之间关系的是(BC )A．N A＝V molV分子B．N A＝M molV molC．V mol＝ρM mol D．V mol＝M molρ三、非选择题9．“用油膜法测量油酸分子的大小”实验的简要步骤如下：A．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)，再根据方格的边长求出油膜的面积S.B．将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上．C．用浅盘装入约2cm深的水．D．用公式d＝VS，求出薄膜的厚度，即油酸分子的直径．E．根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整之处，请指出：(1)C步骤中，缺少在水面上撒痱子粉．(2)遗漏的步骤：F.用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒增加一定体积时的滴数．上述实验步骤的合理顺序是CFBAED或FCBAED.解析：在将溶液滴入水面之前，应在水面上均匀撒上一层痱子粉或细石膏粉，这样可以清楚地看出油膜的轮廓，在实验过程中，还必须量出一滴油酸溶液的体积．10．为保证环境和生态平衡，在各种生产活动中都应严禁污染水源．在某一水库中，一艘年久失修的快艇在水面上违规快速行驶，速度为8m/s，导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员堵住漏油处共用时t＝1.5min.测量时，漏出的油已在水面上形成宽约为a＝100m的长方形厚油层．已知快艇匀速运动，漏出油的体积V＝1.44×10－3m3，求：(1)该厚油层的平均厚度D.(2)该厚油层的厚度D 约为分子直径d 的多少倍．(已知油分子的直径约为10－10m)解析：(1)油层长度L ＝v t ＝8×90m ＝720m则油层厚度D ＝V La ＝1.44×10－3720×100m ＝2×10－8m.(2)n ＝D d ＝2×10－810－10＝200.答案：(1)2×10－8m (2)20011．在我国的“嫦娥奔月”工程中，科学家计算出地球到月球的平均距离L ＝3.844×105km.已知铁的摩尔质量μ＝5.6×10－2kg/mol ，密度ρ＝7.9×103kg/m 3.若把铁的分子一个紧挨一个地单列排起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”．(N A ＝6×1023mol －1)试问：(1)这条大道共需多少个铁分子？(2)这些分子的总质量为多少？解析：(1)每个铁分子可以视为直径为d 的小球，则分子体积V 0＝16πd 3，铁的摩尔体积V ＝μρ，则N A V 0＝V ＝μρ，所以V 0＝μρN A ＝16πd 3则d ＝36μπρN A ＝36×5.6×10－23.14×7.9×103×6×1023m ＝3×10－10m.这条大道需要的分子个数n ＝L d ＝3.844×105×1033×10－10个＝1.281×1018个．(2)每个铁分子的质量m ＝μN A ＝5.6×10－26×1023kg ＝9.3×10－26kg 这些分子的总质量M ＝nm ＝1.281×1018×9.3×10－26kg ＝1.19×10－7kg.答案：(1)1.281×1018个(2)1.19×10－7kg。

新课标人教版高中物理选修3-3第七章第1节物体是由大量分子组成(共25张PPT)

d V纯 S
第3步例证——典例印证，思维深化
在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL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，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图 7-1-3所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则：
问题2:怎样得到油酸薄膜的形状呢？待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状。问题3:怎样计算油酸薄膜的面积？
将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半格舍去，多于半格的算一格。把格子数乘以单个正方形的面积就得到油膜的面积。
【答案】 (1)115±3 (2)8×10－6(3)7×10－10
用单分子油膜法测得分子直径的数量级为 1010 m
❖ 利用现代技术，使用不同的方法测出的分子大小并不完全相同，但数量级是一样的，均为 1010 m
• 注意：除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子直径的数量级．
n分
nmol N A
M M mol
NA
V Vmol
NA
M
Vmol
NA
(5)单位体积中所含分子数：n′＝ρMNA. (6)气体分子间的距离：d＝ 3 VNmAol. (7)分子球体模型 d＝ 3 6πVNmAol.
只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离? ( B )
A. 阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量 B. 阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度 C. 阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积 D. 该气体的密度、体积和摩尔质量

人教版高中物理选修3-3教学案：第七章第1节物体是由大量分子组成的

第 1 节物体是由大批分子构成的1.分子可简化为球形或立方体模型，用油膜法估测分子的大小，一般分子直径的数目级为10－10 m。

2． 1 mol 的任何物质含有的微粒数都同样，这个数目用阿伏加德罗常数表示，其值往常取 6.02 ×1023 mol －1。

3．阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的“桥梁”。

一、用油膜法估测分子的大小1．实验目的用油膜法估测分子的大小。

2．实验原理把必定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图 7-1-1 所示。

不考虑分子间的空隙，把油酸分子当作球形模型，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，求出油膜的厚度d，即 d＝VS就是油酸分子的直径。

图 7-1-13．实验器械油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉。

4．实验步骤(1)在浅盘中倒入约 2 cm 深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。

(2)3200 毫升的油酸酒精溶液。

取 1 毫升 (1 cm )的油酸溶于酒精中，制成(3)用注射器往量筒中滴入 1 mL 配制好的油酸酒精溶液(浓度已知 )，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V′。

(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。

(5)待油酸薄膜形状稳固后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔划出油酸薄膜的形状。

如图7-1-2 所示。

图 7-1-2(6) 将玻璃板放在座标纸上，算出油酸薄膜的面积S：坐标纸上有边长为 1 cm 的方格，经过数玻璃板上薄膜包围的方格个数，算出油酸薄膜的面积S。

计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。

(7) 依据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V 。

(8)计算油酸薄膜的厚度 d＝VS，即为油酸分子直径的大小。

5．偏差剖析(1)油酸酒精溶液配制后长时间搁置，因为酒精的挥发会致使溶液的浓度改变，进而给实验带来较大的偏差。

(2)利用量筒丈量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的察看方法而产生偏差。

人教版高中物理选修3-3第七章第1节

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第七章分子动理论第1节物体是由大量分子组成的1．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，我们认为薄膜是由________油酸分子组成的，并把油酸分子简化成________．油膜的________认为是油膜分子的直径d，测出油膜的面积S和体积V，则分子直径d＝________.2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为________m，分子质量的数量级一般为________ kg.3．1 mol 的任何物质都含有________粒子数，这个数量用________________来表示，它的数值通常取N A＝________________________，粗略计算可取N A＝________________，它是联系宏观量与微观量的桥梁，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．4．关于分子，下列说法中正确的是()A．分子是球形的，就像我们平时的乒乓球有弹性，只不过分子非常非常小B．所有分子的直径都相同C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D．测定分子大小的方法只有油膜法一种方法5．下列说法中正确的是()A．物体是由大量分子组成的B．无论是无机物质的小分子，还是有机物质的大分子，其分子大小的数量级都是10－10 m C．本节中所说的“分子”，只包含了化学中的分子，不包括原子和离子D．分子的质量是很小的，其数量级为10－10 kg6．纳米材料具有广泛的应用前景，在材料科学中纳米技术的应用使材料科学日新月异，在1 nm 的长度上可以排列的分子(其直径约为10－10 m)个数最接近于()A．1个B．10个C．100个D．1 000个【概念规律练】知识点一油膜法测分子直径1．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列哪些假设是实验的前提()A．该油膜是单分子油膜B．可以认为油膜的厚度就是油酸分子的直径C．油酸分子是球形D．在油膜中油酸分子是紧密排列的，分子间无间隙2．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用酒精油酸溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液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，形状和尺寸如图1所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：图1(1)油膜的面积是多少平方厘米；(2)每滴酒精油酸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．知识点二分子的大小3．已知在标准状况下，1 mol 氢气的体积为22.4 L，氢气分子直径的数量级为() A．10－9 m B．10－10 mC．10－11 m D．10－8 m4．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．边长为1 nm的立方体可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的个数最接近于()A．102个B．103个C．106个D．109个知识点三阿伏加德罗常数5．若以M表示水的摩尔质量，V mol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，N A为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式()①N A＝V molρm②ρ＝MN AΔ③m＝MN A④Δ＝V molN AA．①和②都是正确的B．①和③都是正确的C．③和④都是正确的D．①和④都是正确的6．某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用N A表示阿伏加德罗常数，则：(1)每个分子的质量是________kg；(2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是________；(3)1 mol的这种物质的体积是________m3；(4)平均每个分子所占据的空间是________m3.【方法技巧练】求解微观量的建模技巧7．已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M mol＝1.8×10－2 kg/mol，求：(1)1 cm3水中有多少个分子；(2)估算一个水分子的直径多大．8．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/m3，阿伏加德罗常数N A＝6.02×1023 mol－1，求：(1)氧气的摩尔质量；(2)标准状况下氧气分子间的平均距离；(3)标准状况下1 cm3的氧气中含有的氧分子数．(结果保留两位有效数字)1．关于分子的质量，下列说法中正确的是()A ．质量相同的任何物质，其分子的质量一定相同B ．摩尔数相同的物质，分子的质量一定相同C ．分子的质量之比一定等于它们的摩尔质量之比D ．密度大的物质，分子的质量一定大2．关于物体中的分子数目，下列说法中正确的是( ) A ．质量相等的物体含有相同的分子数 B ．体积相同的物体含有相同的分子数 C ．物质的量相同的物体含有相同的分子数 D ．密度相同的气体含有相同的分子数3．下列数值等于阿伏加德罗常数的是( ) A ．1 m 3的任何物质所含的分子数 B ．1 kg 的任何物质所含的分子数C ．标准状态下1 mol 气体所含的分子数D ．任何状态下1 mol 任何物质所含的分子数4．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，需直接测量的物理量有( ) A ．一滴油滴的体积 B ．油膜的面积 C ．油膜的厚度D ．酒精油酸溶液的体积及油滴总滴数5．某气体的摩尔质量为M ，摩尔体积为V ，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m 和V 0，则阿伏加德罗常数N A 可表示为( )A ．N A ＝V V 0B ．N A ＝ρVmC ．N A ＝M mD ．N A ＝MρV 06．某物质的密度为ρ，摩尔质量为μ，阿伏加德罗常数为N A ，则单位体积中所含分子个数为( )A ．N A /ρB ．N A /μC ．μN A /ρD ．ρN A /μ 7．已知水银的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N A ，则水银分子的直径是( )A ．(6M πρN A )13B ．(3M 4πρN A )13C.6M πρN AD.M ρN A8．从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( ) A ．水的密度和水的摩尔质量 B ．水的摩尔质量和水分子的体积 C ．水分子的体积和水分子的质量 D ．水分子的质量和水的摩尔质量题号1 2 3 4 5 6 7 8 答案9.(1)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________．(填选项前字母) A ．油酸未完全散开B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D ．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴(2)在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸0.1 mL ，用注射器测得1 mL 上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图2所示，图中正方形小方格的边长为1 cm ，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________ mL ，油酸膜的面积是________ cm2.根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m.图210．钻石是首饰和高强度的钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A，请写出a克拉钻石所含有的分子数和每个钻石分子直径的表达式．(1克拉＝0.2克)11．1 cm3的水中和标准状况下1 cm3的水蒸气中各有多少个分子？在上述两种状态下，相邻两个水分子之间的间距各是多少？12．在我国的“嫦娥奔月”工程中，科学家计算出地球到月球的平均距离L＝3.844×105 km.已知铁的摩尔质量μ＝5.6×10－2 kg/mol，密度ρ＝7.9×103 kg/m3.若把铁的分子一个紧挨一个地单列排起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，试问：(N A＝6×1023 mol－1)(1)这条大道共需多少个铁分子？ (2)这些分子的质量为多少？第七章分子动理论第1节物体是由大量分子组成的课前预习练1．单层球形厚度V S2．10－10 10－263．相同的阿伏加德罗常数 6.02×1023 mol －1 6.0×1023 mol －1 分子质量分子大小 4．C [分子的形状非常复杂，为了研究和学习方便，把分子简化为球形，实际上不是真正的球形，故A 项错误；所有分子的直径一般不同，但数量级基本一致，为10－10 m ，故B 错，C 对；油膜法只是测定分子大小的一种方法，还有其他方法，如扫描隧道显微镜观察法等，故D 项错误．]5．A [物体是由大量分子组成的，故A 项正确．一些有机物质的大分子大小的数量级超过10－10 m 故B 项错误．本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分子，故C 项错误．分子质量的数量级一般为10－26 kg ，故D 项错误．]6．B [纳米是长度的单位，1 nm ＝10－9m ，即1 nm ＝10×10－10 m ，所以排列的个数接近于10个，B 项正确．] 课堂探究练1．ABD [在忽略分子间隙的情况下，油膜为单分子油膜时，油膜的厚度为分子的大小，即使分子不是球形，这一关系仍然存在，因此C 不是实验假设的前提，A 、B 、D 正确．] 方法总结油膜法估测分子大小的原理：假设组成油酸的分子都是球形的，而且同种物质的分子都是一个个大小相同的小球，油酸在水面上形成的油膜是油酸分子紧密且单层排列的．只要测出油膜的面积S 和这个油膜的体积V ，就可以估算出油膜的厚度(油酸分子的直径)d ，即d ＝VS.2．(1)116 cm 2(2)8×10－6 mL(3)6.9×10－10 m解析 (1)由图形状，其中正方形方格97个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格．实际占小方格97＋19＝116，那么油膜面积S ＝116×1 cm 2＝116 cm 2.(2)由1 mL 溶液中有75滴，1滴溶液的体积为175 mL ，又每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，175 mL 溶液中含纯油酸的体积为V ＝6×175104 mL ＝8×10－6mL (3)油酸分子直径d ＝V S ＝8×10－6116cm ＝6.9×10－10 m方法总结要明确油膜法估测分子大小的原理，本题的关键是计算出油膜的面积和换算出每滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸的体积，解此类题的另一个关键是会利用数格子的方法求解油膜的面积．解决本题时常见错误是将纯油酸的体积换算错误，避免错误的方法是认真审题，弄清溶质溶剂的关系．3．B [分子直径的数量级为10－10 m ，故B 项正确．]方法总结 (1)容易直接套用求解固体或液体分子直径的理想模型，而错选A.(2)气体分子间距很大(d ≈10r )，不能忽略分子间隙．4．B [1 nm ＝10－9m ，则边长为1 nm 的立方体的体积为V ＝(10－9)3m 3＝10－27m 3.估算时，可将液态氢分子看作边长为10－10 m 的小立方体，则每个氢分子的体积V 0＝(10－10)3m 3＝10－30m 3，所以可容纳的液态氢分子个数N ＝V V 0＝103个．]方法总结可认为液态氢分子紧挨着，空隙可忽略．建立立方体模型比建立球形模型运算更简捷．5．B [对于气体，宏观量M 、V mol 、ρ之间的关系式仍适用，有M ＝ρV mol .根据宏观量与微观量之间的关系式可得m ＝M N A ，所以③式正确．N A ＝M m ＝V mol ρm，所以①式正确．而对于气体分子来说，由于其两邻近分子间距离太大，Δ＝V molN A求出的是相邻两分子间的平均距离，而不是单个气体分子的体积(其体积远小于该值)，所以④式不正确．而②式是将④式代入①式得出的，也是不正确的．故B 选项正确．]方法总结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；当然已知一个微观量，再加上一个宏观量，也是可以求出阿伏加德罗常数的．阿伏加德罗常数既联系着质量端，也联系着体积端，质量端的应用没什么问题，体积端的应用要注意针对气体时，微观体积量应该是气体分子占据的平均空间，绝不是单个气体分子的体积，它们的差距是相当大的，在10倍左右．6．(1)M N A (2)ρN A M (3)M ρ (4)M ρN A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m 0＝MN A(2)1 m 3的这种物质中含有的分子的物质的量为n ＝1M ρ＝ρM故1 m 3的这种物质中包含的分子数目为nN A ＝ρN AM(3)1 mol 的这种物质的体积是摩尔体积，即V mol ＝Mρ(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V 0＝V mol N A ＝MρN A7．(1)3.3×1022个 (2)3.9×10－10 m 或3.1×10－10 m解析水的摩尔体积为V mol ＝M mol ρ＝1.8×10－21.0×103 m 3/mol ＝1.8×10－5m 3/mol. (1)1 cm 3水中水分子的数目为n ＝V V mol N A ＝10－6×6.02×10231.8×10－5个≈ 3.3×1022个． (2)建立水分子的球形模型，有16πd 3＝V molN A.水分子的直径为d ＝36V mol N A ·π＝36×1.8×10－56.02×1023×3.14m ≈3.9×10－10m. 再如建立水分子的立方体模型，有d 3＝V molN A.水分子的直径为d ＝3V mol N A ＝3 1.8×10－56.0×1023 m ≈3.1×10－10m. 方法总结对于固体、液体在微观量的计算中，特别是计算分子直径时，把固体、液体分子看成球形或一个小立方体．当把固体、液体分子看成球形时，分子直径d ＝36V 0π＝36V molπN A ；当把固体、液体分子看成立方体时，d ＝3V 0＝3V molN A，其中V 0为每个分子的体积，V mol 为摩尔体积．8．(1)3.2×10－2 kg/mol (2)3.3×10－9 m (3)2.7×1019个解析 (1)氧气的摩尔质量为M ＝N A ·m ＝6.02×1023×5.3×10－26 kg /mol ＝3.2×10－2 kg/mol.(2)标准状况下氧气的摩尔体积V ＝M ρ，所以每个氧分子所占空间V 0＝V N A ＝MρN A ，而每个氧分子占有的体积可以看成是棱长为a 的立方体，即V 0＝a 3，则a 3＝MρN A ，a ＝3M ρN A＝33.2×10－21.43×6.02×1023 m ＝3.3×10－9m. (3)1 cm 3氧气的质量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n ＝m ′m ＝1.43×10－65.3×10－26个＝2.7×1019个方法总结气体分子不是一个一个紧密排列的，它们分子间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间，此时每个分子占有的空间一般视为棱长为a 的立方体，其大小可表示为a ＝3V mol N A，其中V mol 为标准状况下的摩尔体积．a 也可理解为气体分子间的平均距离．课后巩固练 1．C 2.C3．CD [1 mol 任何物质所含的分子数均为6.02×1023个，这一数值称为阿伏加德罗常数，因此，A 、B 错误，C 、D 正确．] 4．BD5．BC [气体分子间距离很大，气体的体积并不等于每个分子的体积之和，A 错，气体的质量等于每个分子质量之和，C 对．由于M ＝ρV ，B 对．气体的密度是对大量气体分子而言的，一个分子质量m ≠ρV 0，D 错．]6．D [已知物质的摩尔质量为μ，密度为ρ，则物质的摩尔体积为μρ，则单位体积中所含分子的个数为1μρ·N A ＝ρN Aμ，故本题选D.]7．A [水银的摩尔体积为V ＝M ρ，水银分子的体积V ′＝V N A ＝MρN A；把分子看成球形，据V ′＝16πD 3得水银分子直径D ＝(6M πρN A )13，A 对．] 8．D [A 项：无论是水的体积、水的物质的量还是水的质量，都不能将ρ、M A 与N A 联系起来，故无法求出N A .同理可判断B 、C 两项均不能求出N A .D 项：取n 摩尔水为研究对象，则其质量m ＝nM A ，水的分子总数N ＝m m 0＝nM A m 0，故N A ＝Nn＝M Am 0，其中m 0为水分子的质量．] 9．(1)AC (2)5×10－7 40 1.25×10－10解析 (1)油酸分子直径d ＝VS.计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S 变小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 不正确．(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V ＝0.11000×1200mL ＝5×10－7 mL油膜的面积S ＝40×1 cm 2＝40 cm 2，分子直径d ＝5×10－7×10－640×10－4m ＝1.25×10－10 m. 10.0.2aM N A 36M ×10－3N A ρπ解析 a 克拉钻石的摩尔数为0.2a /M ，所含分子数为n ＝0.2aM N A.钻石的摩尔体积为V ＝M ×10－3ρ(单位为m 3/mol)，每个钻石分子的体积为V 0＝V N A ＝M ×10－3N A ρ.设钻石分子直径为d ，则V 0＝43π(d 2)3，d ＝ 36M ×10－3N A ρπ(单位为m)．11．3.3×1022个 2.7×1019个 3.9×10－10 m 3.3×10－9 m解析 1 cm 3水中的水分子个数为：n ＝m M ·N A ＝ρV M N A ＝1×1×6.02×102318＝3.3×1022个．设相邻两个水分子间距为d ，视水分子为球形，则有V 0＝V n ＝16πd 3，所以d ＝36V πn＝36×1×10－63.14×3.3×1022 m ＝3.9×10－10m ．1摩尔的任何气体在标准状况下，占有的体积均为22.4 L ，则1 cm 3水蒸气内所含有的分子数为n ′＝V ′V m ·N A ＝1×10－322.4×6.02×1023个＝2.7×1019个．设水蒸气分子所占据的空间为正方体，分子间距为d ′，则有V 0′＝V ′n ′＝d ′3，所以d ′＝31×10－62.7×1019 m ＝3.3×10－9m. 12．(1)1.281×1018个 (2)1.19×10－7 kg解析 (1)每个铁分子可以视为直径为d 的小球，则分子体积V 0＝16πd 3，铁的摩尔体积V ＝μρ，则N A V 0＝V ＝μρ，所以V 0＝μρN A ＝16πd 3d ＝ 36μπρN A ＝ 36×5.6×10－23.14×7.9×103×6×1023 m ＝3×10－10m. 这条大道需要的分子个数n ＝L d ＝3.844×105×1033×10－10个＝1.281×1018个． (2)每个铁分子的质量m ＝μN A ＝5.6×10－26×1023 kg ＝9.3×10－26kg 这些分子的总质量M ＝nm ＝1.281×1018×9.3×10－26 kg ＝1.19×10－7kg.。

(完整版)人教版高中物理选修3-3第7章-1

1 物体是由大量分子组成的学习目标知识脉络1.知道物体是由大量分子组成的．2．理解分子的模型，知道分子直径的数量级．(重点)3．学会用油膜法估测分子大小的实验．(重点、难点)4．掌握阿伏加德罗常数，并会进行相关计算、估算．(难点)分子的大小[先填空]1．物体是由大量分子组成的，在热学中，组成物质的微观粒子统称为分子．2．用油膜法估测分子的大小：(1)原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，如把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径，如图7-1-1所示．图7-1-1(2)计算：如果测出油酸的体积为V，单分子油膜的面积为S，则油酸分子的直径d＝V S.3．分子大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m .[再判断]1．单分子油膜的厚度可认为与油酸分子的直径大小相等．(√)2．为了便于研究，我们通常把固体和液体分子看作球形．(√)3．在做用油膜法估测分子大小的实验时，直接用纯油酸溶液更精确些．(×) [后思考]1．对固体、液体、气体的分子大小估算时，其模型有何不同？【提示】估算分子大小时，既可以把分子占据的空间看做立方体，也可以看做球体．对于固体、液体分子，一般视为球体，分子直径的数量级为10－10 m .而对于气体只能看成立方体，计算其占有体积的大小．2．油酸分子的形状真的是球形吗？排列时会一个紧挨一个吗？【提示】实际分子的结构很复杂，分子间有间隙，认为分子是球形且一个紧挨一个排列，是一种理想模型，是对问题的简化处理．简化处理在物理学的研究和学习方面是很有用的．[核心点击]1．分子模型(1)固体和液体，可以认为分子是一个挨一个的小球．(2)气体分子间距较大，通常把其所在空间当作一小立方体，研究其所占体积．2．油膜法测分子直径(1)实验步骤①在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上．②用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0.③将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上．④待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状．⑤将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有直径为1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S.⑥根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.⑦计算油酸薄膜的厚度d＝VS，即为油酸分子直径的大小．(2)注意事项①实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果．②待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩．③本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可．④痱子粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于11 000为宜．⑤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．3．数据处理计算方法：(1)一滴油酸溶液的平均体积V＝N滴油酸溶液的体积N.(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V＝V×油酸溶液的体积比．(体积比＝纯油酸体积溶液的体积)(3)油膜的面积S＝n×1 cm2.(n为有效格数，小方格的边长为1 cm)(4)分子直径d＝VS.(代入数据时注意单位的统一)1．为了减小“油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是()A．用注射器向量筒中滴入(100滴)油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积恰为整数V1，则每滴溶液的体积为V2＝V1100B．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些C．先在浅盘内的水中撒入一些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴1滴在水面上D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状E．计算油膜面积时舍去所有不足一个的方格【解析】测量多滴溶液的体积和溶液的滴数，以减小读数误差，A正确；水面离盘口距离小些，可减小画油膜轮廓时的误差，B正确；滴入1滴液滴形成单分子油膜，C正确；用牙签拨弄油膜，会使油膜间有空隙，还会带走一部分油酸，D错误；舍去所有不足一个的方格，结果偏大，E错误．【答案】ABC2．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，按照油酸与酒精的体积比为m∶n配制油酸酒精溶液，用注射器滴取该溶液，测得k滴溶液的总体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，如图7-1-2所示．已知坐标纸上每个小正方形的边长为a.图7-1-2(1)求油膜面积；(2)估算油酸分子的直径．【解析】(1)估算油膜面积时以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出31格，则油酸薄膜面积为S＝31a2.(2)根据公式V油酸＝dS可得d＝V油酸S＝mV31a2k(m＋n)【答案】(1)31a2(2)mV31a2k(m＋n)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＝36Vπ(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＝3V0.阿伏加德罗常数[先填空]1．定义：1 mol的任何物质都含有相同的粒子数，用N A表示．2．数值：通常取N A＝6.02×1023 mol－1，在粗略计算中可取N A＝6.0×1023 mol －1.3．意义：阿伏加德罗常数是一个重要的常数．它把摩尔质量、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．[再判断]1．1 mol任何物质都含有N A的粒子．(√)2．阿伏加德罗常数可以把微观量与宏观量联系在一起．(√)3．知道氧气的摩尔质量、氧气的密度及氧气分子的直径可以算出阿伏加德罗常数．(×)[后思考]1．V mol＝N A×分子体积，对任何物质都成立吗？【提示】不都成立．固体和液体分子排列比较紧密，分子间距可以忽略，但气体分子间距较大，分子间距不能忽略，故公式只对固体和液体近似成立，对气体不成立．对气体而言应为摩尔体积＝N A×分子占据的体积．2．为什么说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁？【提示】阿伏加德罗常数把摩尔质量、摩尔体积这些宏观量与分子质量、分子体积这些微观量联系起来了，所以说阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁．[核心点击]1．阿伏加德罗常数的应用(1)相关物理量：摩尔质量M mol、摩尔体积V mol、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等微观量都通过阿伏加德罗常数这个桥梁联系起来．(2)桥梁作用：其中密度ρ＝mV＝M molV mol，但要切记ρ＝m0V0是没有物理意义的．2．微观量与宏观量的关系(1)分子质量：m0＝M molN A＝ρV molN A.(2)分子体积：V0＝V molN A＝M molρN A(适用于固体和液体)．(3)物质所含的分子数：N＝nN A＝mM mol N A＝VV mol N A.(4)阿伏加德罗常数：N A＝V molρm0；N A＝M molρV0(只适用于固体、液体)．(5)气体分子间的平均距离：d＝3V0＝3VmolN A(V0为气体分子所占据空间的体积)．(6)固体、液体分子直径：d＝36Vπ＝36VmolπN A(V0为分子体积)．3．知道下列哪一组物理量，不能估算出气体分子间的平均距离()A．阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量B．阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度C．气体的密度、体积和摩尔质量D．气体的质量和体积E．阿伏加德罗常数、气体的摩尔体积【解析】A项知道阿伏加德罗常数和气体的摩尔质量，只能求出分子的质量．B项已知气体的密度，可以求出单位体积气体的质量，知道气体摩尔质量可以求出单位体积气体物质的量，知道阿伏加德罗常数可以求出单位体积分子个数，可以求出分子平均占据的体积，可以进一步求出分子间的平均距离，故B 正确；C项知道该气体的密度、体积和摩尔质量，可以求出该体积气体物质的量，求不出气体分子体积，求不出分子间的平均距离，故C错误；D项知道气体的质量和体积，只能求解气体的密度，故D错误；E项中可以求出一个气体分子占据的体积．【答案】ACD4．已知地球到月球的平均距离为384 400 km，金原子的直径为3.48×10－9 m，金的摩尔质量为197 g/mol.若将金原子一个接一个地紧挨排列起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，试问：(1)该“分子大道”需要多少个原子？(2)这些原子的总质量为多少？【解析】(1)N＝384400000 m3.48×10－9 m＝1.10×1017(2)总质量为M＝NN A n＝3.6×10－8 kg【答案】(1)1.10×1017(2)3.6×10－8 kg关于分子两种模型理解的四个误区误区1：误认为固体、液体分子一定是球状的产生误区的原因是认为分子、原子就像宏观中的小球一样，都是球形的．实际上分子是有结构的，并且不同物质的分子结构是不同的，为研究问题方便，通常把分子看作球体．误区2：误认为物质处于不同物态时均可用分子的球状模型产生误区的原因是对物质处于不同物态时分子间的距离变化不了解．通常情况下认为固态和液态时分子是紧密排列的，此时可应用分子的球状模型进行分析．但处于气态时分子间的距离已经很大了，此时就不能用分子的球状模型进行分析了．误区3：误认为一个物体的体积等于其内部所有分子的体积之和产生误区的原因是认为所有物质的分子是紧密排列的，其实分子之间是有空隙的，对于固体和液体，分子间距离很小，可近似认为物体的体积等于所有分子体积之和；但对于气体，分子间距离很大，气体的体积远大于所有气体分子的体积之和．误区4：误认为只能把分子看成球状模型其原因是经常出现分子直径的说法，其实在研究物体中分子的排列时，除了球状模型之外，还经常有立方体模型等．建立模型的原则是研究问题的方便．学业分层测评(一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(2016·南京高二检测)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是() 【导学号：11200000】A．将油酸形成的膜看成单分子油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．考虑了各油酸分子间的间隙D．将油酸分子看成球形E．油酸分子直径的数量级为10－15 m【解析】实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，油酸分子直径的数量级为10－10 m，所以A、B、D正确，C、E 错误．【答案】ABD2．关于分子，下列说法中不正确的是()A．分子是球形的，就像我们平时的乒乓球有弹性，只不过分子非常非常小B．所有分子的直径都相同C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D．测定分子大小的方法只有油膜法一种方法E．测定分子大小的方法有多种【解析】分子的形状非常复杂，为了研究和学习方便，把分子简化为球形，实际上不是真正的球形，故A项错误；不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致，为10－10 m，故B错、C对；油膜法只是测定分子大小的一种方法，还有其他方法，如扫描隧道显微镜观察法等，故D错误、E正确．【答案】ABD3．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．求每滴体积时，1 mL溶液的滴数少数了几滴D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格E．油膜间存在缝隙【解析】形成的油膜不是单分子层，计算的油膜厚度就不是分子直径，比分子直径大得多，A正确；滴入水中后酒精都溶入水中，B错误；计算体积时少数了几滴，会使计算的油滴体积偏大，当然计算的分子直径也偏大，C正确；数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，导致计算结果偏大，D正确，油膜间存在缝隙，测出的油膜面积偏大，计算结果偏小，E错误．【答案】ACD4．下列可算出阿伏加德罗常数的一组数据是()A．水的密度和水的摩尔质量B．水的摩尔质量和水分子的体积C．水分子的体积和水的摩尔体积D．水分子的质量和水的摩尔质量E．水的摩尔体积，水的密度和水分子的质量【解析】知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，A错误；若知道水的摩尔质量和水分子质量或者知道水的摩尔体积以及水分子的体积都能求出阿伏加德罗常数；B错误，C、D、E正确．【答案】CDE5．(2016·济南高二检测)阿伏加德罗常数是N A，铜的摩尔质量为M，铜的密度是ρ，则下列说法中正确的是()A．1 m3铜所含原子数目是ρN A MB．1 kg铜所含原子数目是ρN AC．一个铜原子的质量是M N AD．一个铜原子占有的体积为MρN AE．一个铜原子占有的体积为MN A ρ【解析】据已知条件知1 m 3铜的质量为ρ kg ，相当于ρM mol ，所含原子数为ρM ·N A ，A 正确；1 kg 铜所含原子数目是N A M ，B 错误；每个原子的质量为M N A，C 正确；每个原子占有体积为V 摩N A ＝M ρN A，D 正确，E 错误．【答案】 ACD6．若以M 表示水的摩尔质量，V m 表示在标准状况下水蒸气的摩尔体积，ρ为标准状况下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、V 分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式①N A ＝ρV m m ②ρ＝M N A V ③m ＝M N A ④V ＝V m N A其中不正确的是( ) 【导学号：11200001】A ．①正确B ．②正确C ．③正确D ．④正确E ．①和②都是正确的【解析】对于气体，宏观量M 、V m 、ρ之间的关系仍适用，有M ＝ρV m ，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有N A ＝M m ，所以m ＝M N A，③式正确；N A ＝M m ＝ρV m m ，①式正确．由于气体分子间有较大的距离，V m N A 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．而②式是将④式代入①式，并将③式代入得出的，也不正确．【答案】 BDE7．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．边长为1 nm 的立方体可容纳液态氢分子(其直径约为10－10 m)的个数最接近于__________．【解析】 1 nm ＝10－9 m ，则边长为1 nm 的立方体的体积为V ＝(10－9)3 m 3＝10－27 m 3.估算时，可将液态氢分子看做边长为10－10 m 的小立方体，则每个氢分子的体积V 0＝(10－10)3 m 3＝10－30 m 3，所以可容纳的液态氢分子个数N ＝V V 0＝103个．【答案】 1038．(2016·南京高二检测)已知地球半径约为6.4×106 m ，空气的摩尔质量约为29×10－3 kg/mol ，一个标准大气压约为1.0×105 Pa.利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状况下的体积为__________m 3. 【导学号：11200002】【解析】由压强的定义可得p 0＝mg 4πR 2，则m ＝4πR 2p 0g大气的总物质的量n ＝m M ＝4πR 2p 0gM在标准状况下的气体摩尔体积V 0＝22.4×10－3 m 3/mol代入已知数据可得V ≈4×1018 m 3.【答案】 4×1018[能力提升]9．(2016·郑州高二检测)一艘油轮装载着密度为900 kg/m 3的原油在海上航行，由于某种事故而使原油发生部分泄漏导致9 t 的原油流入大海，则这次事故造成的最大污染面积约为__________m 2.【解析】分子直径的数量级是d ＝10－10 m ．由d ＝V S ，ρ＝M V 可知，S ＝M ρ d ＝1011 m 2.【答案】 101110．钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg /m 3)，摩尔质量为M (单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为N A .则每个钻石分子直径d 的表达式为__________m. 【导学号：11200003】【解析】钻石的摩尔体积为V ＝M ×10－3ρ(单位为m 3/mol)，每个钻石分子体积为V0＝VN A ＝M×10－3N Aρ，设钻石分子直径为d，则V0＝16πd3，所以分子的直径d＝36M×10－3N Aρπ.【答案】3 6 M×10－3N Aρπ11．(2016·开封检测)已知阿伏加德罗常数是N A＝6.0×1023 mol－1，铜的摩尔质量为6.4×10－2 kg/mol，铜的密度是8.9×103 kg/m3.试估算1个铜原子占有的体积为多少？(结果保留二位有效数字)【解析】铜的摩尔体积为V＝M/ρ，一个铜原子的体积V0＝V/N A＝M/ρN A，代入数据解得V0＝1.2×10－29 m3.【答案】 1.2×10－29 m312．(2016·青岛高二检测)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是__________．(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为__________m．(结果保留一位有效数字)【导学号：11200004】【解析】 (1)实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液，确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积，所以步骤④放在首位．实验操作时要在浅盘放水、痱子粉，为油膜形成创造条件，然后是滴入油酸、测量油膜面积、计算油膜厚度(即油酸分子直径)，所以接下来的步骤是①②⑤③.(2)油酸溶液的体积百分比浓度是1300.一滴溶液的体积是150 cm 3＝2×10－8m 3，所以分子直径d ＝2×10－8×13000.13m ＝5×10－10 m. 【答案】 (1)④①②⑤③ (2)5×10－10。

2018-2019学年高中物理选修3-3(人教版)课件：第七章 1第一课时物体是由大量分子组成的

冰分子的直径
3 3
d＝
6V0 ＝ π
1 6× ×10－28 3 m≈10－10 m，故 B 对． π
答案：B
题后反思 1．本题中，要求分子的直径则先需求出一个分子的体积，要求出一个分子的体积则先需求出分子的摩尔体 M 积．即流程为：摩尔体积 V＝ ρ ；一个分子的体积：V0 V ＝；分子直径：d＝ NA
第七章
分子动理论
1 物体是由大量分子组成的第一课时物体是由大量分子组成的
学
习
目
标
重重点
点
难
点
1.知道物体是由大量分子组成的，以及分子为球形模型. 2.会用阿伏加德罗常数求分子数. 3.掌握用油膜法测分子的大小.
1.用油膜法测分子的直径. 2.利用阿伏加德罗常数求分子的大小. 利用阿伏加德罗常数求分子的个数.
m Mmol m0 其中密度 ρ＝ V ＝，但要切记对单个分子 ρ＝ Vmol V0 是没有物理意义的． (2)阿伏加德罗常数：NA＝6.02×1023 个．
(3)对固体和液体求分子大小常用公式： Vmol Mmol 分子体积：V0＝＝ NA NAρ
3
分子大小：D＝
6V0 . π
【典例 1】把冰分子看成球体，不计冰分子间空隙，则由冰的密度 ρ＝9×102kg/m3 可估算冰分子直径的数量级是( )
3
6V0 . π
2．对气体一般要求分子间距，把气体分子所占空间体积看作立方体．
1 ．纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景．边长为 1 nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为 10 10m)的个数最接近于(
－
)
A．102 个 C．106 个

高中物理人教版选修3-3 第七章第1节物体是由大量分子组成的教案

高中物理人教版选修3-3 第七章第1节物体是由大量分子组成的教案物理（选修3-3）第七章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的教学设计时间：2019年4月[理念指导]《基础教育课程改革纲要（试行）》中明确指出“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。

”探究式教学是一种建立在现代教育思想基础之上的拥有全新教育理念的全新教学模式，它充分体现了新课改对教学模式的要求。

探究式教学以提出问题、分析问题、解决问题为主线，注重以人为本，强调学生主动参与学习的全过程，使学生的思维始终处于积极地探究过程之中，激发学生的灵感，开拓思维能力，塑造创新的潜质，它不仅重视知识的掌握，更重视过程的体验和情感态度的养成。

本节课我采用指导学生学习，当堂训练的模式。

我首先采用视频引入，给学生展示一个微观世界，体会到组成物体的分子很多很小。

然后采用以下步骤进行教学：1、提出分子模型——球模型，给学生2分钟的时间思考并尝试测量实物球直径的方法，探究测量分子直径的方法。

2、自学指导。

教师设置问题，让学生在问题下有目的的学习，并且教师要指导学习方法，告诉学生自学的时间，完成课堂探究第一个问题，理解并能简述实验原理。

3、用小球模拟油酸滴入水中成膜的过程，设置问题，让学生自学。

思考并理解解决问题的方案的原理。

体会放大法在物理中的运用。

4、演示实验过程，设置问题，思考如何快速计算面积。

5、分组实验，处理实验数据。

6、当堂训练。

教师根据学生掌握情况，马上进行知识检测。

规范解题过程。

课题第一节组成物体的分子是大量的课型新授课教学方法教学方法本节课设计成了探究性学习课，即在教师创设情景，让学生自己提出想要知道的问题，在教师的引导下，通过思考、讨论来不断完善。

教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力。

高中物理第7章第1节物体是由大量分子组成的新人教版选修3-3

5．数据处理计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式 d＝VS计算时，式中的 V 不是溶液的体积，而应该进行换算，计算出 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。方法是：设 n 滴油酸酒精溶液是 1mL，则每 1 滴的油酸酒精溶液的体积是n1mL，事先知道配制溶液的比例是M1 ，则 1 滴溶液中的纯油酸体积 V＝n1·M1 mL。
式中的S是滴入水中后纯油酸形成的油膜面积，其大小用数坐标纸上对应的格数来计算，以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格。这样就可粗略地计算出油酸分子的直径。 6．注意事项 (1)痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。 (2)滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。
3．实验器材盛水的容器，有溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落的滴管或注射器，一个量筒，按一定的比例(一般为1 200)稀释了的油酸溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积)，少量痱子粉或石膏粉，彩笔。 4．实验步骤 (1)用注射器或滴管将一定容积的油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积的滴数，求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V。
(1)本实验中，在水面上撒痱子粉的作用是什么？ (2)油酸分子的形状真的是球形吗？排列时会一个紧挨一个吗？答案：(1)使油膜的轮廓更清楚。 (2)实际分子的结构很复杂，分子间有空隙，认为分子是球形，且一个紧挨一个排列，是一种近似模型，是对问题的简化处理。
二、宏观量与微观量及相互关系
1．微观量分子体积V0、分子直径d、分子质量m 2．宏观量物体体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量 M、摩尔质量 Mmol、物体的密度ρ