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
人教版高二物理选修3-3第七章第一节学案设计：物体是由大量分子组成的
7.1 物体是由大量分子组成的【学习目标】1．理解单分子油膜法估算油酸分子的尺寸的原理，掌握实验方法，能熟练处理实验数据。
2．能熟练运用阿伏加德罗常数进行相关的计算或估算。
【学习重难点】物质结构的微观模型，知道分子大小、质量的数量级。
【学习过程】1．试写出用单分子油膜法粗测油分子直径的步骤。
（1）测出一滴油的体积V ；（2）将油滴滴在水面上形成单分子油膜； （3）测出油膜的面积S ；（4）算出油膜的厚度，即为油分子的直径d=vs 。
阿伏加德罗常数的测量值 N A =6．02×1023mol-1．。
阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁。
在此所指微观物理量为：分子体积υ、分子的直径D ．分子的质量m 。
宏观物理量为：物体的体积V 、摩尔体积Vm 、物质的质量M 、摩尔质量Mm 、物质的密度ρ。
计算分子的质量：m mAAm V MNNρ==计算（固体、液体）分子的体积（或气体分子所占的空间）：m m AAv VM NNρ==计算物质所含的分子数： A A Amm mMVMn N N NV VMρ===2．分子大小的计算（1）对于固体和液体，分子的直径（2） 对于气体，分子间的平均距离4．如何测量油膜的面积？【典型例题】例题1．将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm 3的油酸酒精溶液。
已知1cm 3有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子层，已测出这一薄层的面积为0.2m 2，由此可个测出油酸分子的直径为 。
解析：设1cm 3溶液的滴数位N ，则1滴油酸酒精溶液的体积为υ=1N cm 3。
由于取用的油酸酒精溶液的浓度为1200 =0.5%，故1滴溶液中油酸的体积为v 0=υ×0.5%=1N ×0.5%×10-6m 3．已知油酸薄层的面积为S=0.2m 2，所以油酸分子的直径为d=v S =610.5%10N S-⨯⨯=1NS ×0.5%×10-6=150*20 ×0.5%×10-6m=5×10-10m例题2． 已知水的密度ρ=1．0×103kg /m3，水的摩尔质量M=1．8×10-2kg /mol 。
高中人教版物理选修3-3学案：7.1 物体是由大量分子组成的 含答案
S 算出油酸薄膜的厚度 d，即为油酸分子直径的大小。
6．注意事项 (1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，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。 (6)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。 特别提醒 简化处理是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素，忽略次要因素而建 立的。将分子简化成球形，并且紧密排列，有利于主要问题的解决。 ┃┃典例剖析__■
子间隙
D．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体
积进行计算，会使分子直径计算结果偏大
解析：某气体的摩尔体积为 V，如果每个气体分子平均占据的空间的体积为 V0，则阿伏 加德罗常数才可表示为 NA＝V/V0，选项 A 错误；由气体摩尔质量除以密度可求解摩尔体积， 再除以阿伏加德罗常数可求解一个气体分子平均占据的空间的体积，把分子占据的空间看作
V H．计算出油膜的厚度 d＝ 。
S 把以上各步骤按合理顺序排列如下：__CEBDFAGH__ (2)若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 液有液滴 75 滴。把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示，坐标 中正方形小方格的边长为 1 cm, 则 ①油酸膜的面积是__1.05×10－2__m2； ②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__8.0×10－12__m3； ③按以上数据，估测出油酸分子的直径是__7.6×10－10__m。 解题指导：(1)严格按照实验步骤排列顺序。 (2)油膜法测分子直径，关键是由配制溶液求出一滴溶液中所含纯油酸的体积，再用数格
高中物理选修3-3学案1： 7.1 物体是由大量分子组成的
1物体是由大量分子组成的【学习目标】1、知道物体是由大量分子组成的，知道用油膜法测定分子大小的原理和方法，知道物质结构的微观模型，知道分子大小、质量的数量级。
2、理解阿伏加德罗常数的含义，并记住这个常数的数值和单位；会用这一常数进行有关计算或估算；领会阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的纽带。
3、坚持求真务实、严谨认真的学习态度。
【重点难点】阿伏伽德罗常数与分子质量、分子体积的关系。
单分子油膜法测分子的直径。
【自学质疑】1、组成分子的最小微粒是什么？我们研究的分子是什么吗？2、我们去买钉子时，通常怎么买的呢？【学习过程】1、怎样估算又算分子的大小呢?油膜法估算分子大小的原理是什么呢/2、如何获得很小的一滴油酸？怎样测量它的体积？3、如何测量油膜扩散开来的面积？痱子粉或石膏粉的作用是什么？分子直径的数量级是多大?4、如何计算分子的大小，分子的体积的数量级多大？5、 已知每个水分子的直径是，则每个水分子的体积为多大？一摩尔水的体积为，如果水分子是一个挨一个排列的，那么一摩尔水中所含的水分子是多少个？6、 阿伏伽德罗常数的含义是什么？已知物质的摩尔质量M 和阿伏伽德罗常数NA ，怎样求出单个分子的质量？7、 已知物质的质量m 和摩尔质量M ，如何估算出分子数？例1（教材P4问题与练习2）例２水的分子量是18，水的密度，阿伏加德罗常数，则(1)水的摩尔质量M ＝________或M ＝______；(2)水的摩尔体积V ＝________；(3)一个水分子的质量m ＝_________kg ；(4)一个水分子的体积V′＝__________；(5)将水分子看做是个球体，水分子的直径d ＝________m ，一般分子直径的数量级都是___________m 。
例3 已知金刚石的密度为ρ＝3.5×103 kg/m 3，现有一块体积为4.0×10－8m 3的一小块金刚石，10410m -⨯351.810mmol -⨯33m /kg 1001⨯=ρ.123A mol 10026N -⨯=.1mol g -⋅1mol kg -⋅13mol m -⋅3m它含有多少个碳原子?假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起，试估算碳原子的直径?(保留两位有效数字)例４ 在标准状况下，水蒸气的摩尔体积是，则水蒸气分子的平均间距约是水分子直径的( )倍。
人教版物理 选修3-3 7.1 物体是由大量分子组成的
第七章分子动理论教材分析：本节内容初中物理已经学习过。
高中物理则细化了这部分内容，讲分子数量的“巨大”时引入阿伏伽德罗常数来估算，讲分子的“微小”时通过油膜法来估测分子的大小。
注重探究过程，对学生观察、操作、分析能力有很高的要求。
基于上述原因，本节课的教学设计重在学生的自主学习与探究，老师在课堂中只是一个引导者的角色。
通过自主探究不仅能使学生对“物体是由大量分子组成的”有更深刻的理解，而且可以有意识地让学生在探究过程中发展观察、操作、分析.本章内容是热学部分的基础，本章研究的就是热现象的基本理论和有关规律。
研究热现象有两种不同的方法，一种是从宏观上总结热现象的规律，引入内能的概念，并使内能跟其他形式的能联系起来；另一种是从物质的微观结构出发，建立分子动理论，说明热现象是大量分子无规则运动的表现。
这两种方法相辅相成，使人们对热现象的研究越来越深入。
本章的学习不仅为后三章的学习打下良好的基础，而且对学好整个物理学都很重要。
这一章主要讲三方面的知识，一是认识分子动理论的基本观点，知道其实验数据，知道阿伏加德罗常数的意义。
了解分子运动所遵循的统计规律。
二是平衡态和温标，三是有关分子能的概念，充分认识温度是分子平均动能的标志。
分子动理论的基本内容，初中物理讲过．在讲述本节时，可先复习初中学过的内容，使学生对分子动理论的内容有概括的了解．本节有关的内容，初中化学课中讲过的，应尽量联系．要说明，在分子动理论中，为了使问题简化，把构成物质的单位(原子、离子或分子)统称为分子．【三维教学目标】（一）知识与技能1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道分子的球形模型，知道分子大小的数量级.3.理解阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，记住它的数值和单位，会用这个常数进行有关的计算和估算.4. 知道阿伏加得罗常数的含义，并进行计算；5. 摩尔质量、分子质量和阿伏加得罗常数三者的关系（二）过程与方法情感、(d)放大4000倍(e)放大20000倍（f）放大50000000倍从刚才的介绍我们可以知道分子的大小可以利用扫描隧道显微镜来测量，那么我们还能不能利用其他的方法来进行测量呢？让学生设计启发性实验：试粗略测出绿豆的直径。
高中物理人教版选修3-3教学案：第七章 第1节 物体是由大量分子组成的
第1节物体是由大量分子组成的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，一般分子直径的数量级为10－10 m。
2．1 mol的任何物质含有的微粒数都相同，这个数量用阿伏加德罗常数表示，其值通常取6.02×1023mol－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．实验原理把一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。
不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形模型，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．实验器材油酸、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)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液。
(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)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。
如图7-1-2所示。
图7-1-2(6)将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S：坐标纸上有边长为1 cm的方格，通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)根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．误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。
(2)利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。
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。
2017人教版高中物理选修(3-3)7.1《物体是由大量分子组成的》word学案.docx
学案1 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.一、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，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 ＝VS .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 ′＝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.(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1cm 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)油膜的厚度d 可看做油酸分子的直径，即d ＝VS .[延伸思考]1.实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？答案 用酒精对油酸进行稀释是为了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.实验中为什么在水面上撒痱子粉？答案 撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓. 二、阿伏加德罗常数及微观量的估算 1.阿伏加德罗常数：N A ＝6.02×1023mol －1它是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁.它把摩尔质量M 、摩尔体积V 、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m 0、单个分子的体积V 0等微观量联系起来.其中密度ρ＝m V ′＝M V ，但要切记对单个分子ρ＝m 0V 0是没有物理意义的.(1)分子的质量：m 0＝MN A.(2)分子的体积(或分子所占的空间)①对固体和液体，因为分子间距很小，可认为分子紧密排列，摩尔体积V ＝N A V 0，则单个分子的体积V 0＝V N A ＝MρN A.②对气体，因为分子间距比较大，故V 0＝VN A 只表示每个分子所占有的空间.(3)质量为m 的物体所含分子数：N ＝mM N A .(4)体积为V ′的物体所含分子数：N ＝V ′V N A .2.热学中的分子(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)一般分子大小的数量级是10－10m ，质量的数量级是10－26kg.(3)分子的两种模型①球体模型：固体、液体分子可认为是一个挨着一个紧密排列的球体，由V 0＝V N A 及V 0＝16πd 3可得：d ＝36VπN A.图1②立方体模型：气体中分子间距很大，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1所示.则立方体的边长即为分子间距.由V 0＝VN A 及V 0＝d 3可得：d ＝3VN A.一、用油膜法估测分子的大小例1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，104mL 油酸酒精溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL 上述溶液中有50滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，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2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm.图2(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，估算出油酸分子的直径.解析 (1)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)2m 2＝2.32×10－2m 2.(2)因为50滴油酸酒精溶液的体积为1mL ，且能求出溶液中含纯油酸的浓度为η＝6104，故每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V 0＝V n η＝150×6×10－4mL ＝1.2×10－11m 3.(3)把油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 ＝V 0S ＝1.2×10－112.32×10－2m ≈5.2×10－10m.答案 (1)2.32×10－2m 2 (2)1.2×10－11m 3(3)5.2×10－10m二、分子的大小例2 关于分子，下列说法中正确的是( )A.分子看做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10－10mC.“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10－10kg解析 将分子看做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10－10m ，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、离子的统称，故C 选项错误.分子质量的数量级一般为10－26kg ，故D选项错误. 答案 A三、阿伏加德罗常数的应用 例3 水的分子量是18g·mol －1，水的密度ρ＝1.0×103kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，则：(1)水的摩尔质量M ＝g·mol－1或M ＝kg·mol －1，水的摩尔体积V mol ＝m 3·mol －1.(2)水分子的质量m 0＝kg ，水分子的体积V ′＝m 3.(保留一位有效数字)(3)将水分子看做球体，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)36g 水中所含水分子个数n ＝个. (5)1cm 3的水中所含水分子个数n ′＝个.解析 (1)某种物质的摩尔质量用“g·mol －1”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 ＝18g·mol －1.如果摩尔质量用国际单位制的单位“kg·mol －1”，就要换算成M ＝1.8×10－2kg·mol －1.水的摩尔体积V mol ＝M ρ＝1.8×10－21.0×103m 3·mol －1＝1.8×10－5m 3·mol －1 (2)水分子的质量m 0＝M N A ＝1.8×10－26.02×1023kg ≈3×10－26kg 水分子的体积V ′＝V mol N A ＝1.8×10－56.02×1023m 3≈3×10－29m 3. (3)将水分子看做球体就有43π(d2)3＝V ′，水分子直径d ＝36V ′π＝36×3×10－293.14m ≈4×10－10m ，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)36g 水中所含水分子的个数n ＝m M N A ＝3618×6.02×1023≈1.2×1024. (5)1cm 3的水中水分子的个数为n ′＝V V mol N A ＝10－6×6.02×10231.8×10－5≈3.3×1022. 答案 (1)18 1.8×10－21.8×10－5(2)3×10－263×10－29(3)4×10－1010－10(4)1.2×1024 (5)3.3×10221.(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”的误差，下列方法可行的是( )A.用注射器取1mL 配制好的油酸酒精溶液，共可滴N 滴，则每滴中含有油酸1N 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1NmL 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 项错；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 项错；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.2.(用油膜法估测分子的大小)把体积为V 1(mL)的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V 2(mL)的油酸酒精溶液，测出1mL 油酸酒精溶液共有N 滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为S (cm 2)的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为( ) A.V 1NV 2S mB.NV 2V 1S m C.V 2NV 1S cmD.V 1NV 2S cm 答案 D解析 一滴溶液中纯油酸的体积V ＝V 1NV 2，由d ＝V S 得d ＝V 1NV 2S(注意单位).3.(分子的大小)纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景.边长为1nm 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B.103个C.106个D.109个 答案 B解析 1nm ＝10－9m ，则边长为1nm 的立方体的体积V ＝(10－9)3m 3＝10－27m 3；将液态氢分子看做边长为10－10m 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的个数N ＝VV 0＝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.4.(阿伏加德罗常数的应用)已知某气体的摩尔体积为22.4L/mol ，摩尔质量为 18 g/mol ，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol －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 ACD解析 实际上气体分子之间的距离远比分子本身的直径大得多，即气体分子之间有很大空隙，故不能根据V 0＝VN A 计算分子体积，这样算得的应是该气体每个分子所占据的空间，故C 正确；可认为每个分子平均占据了一个小立方体空间，3V 0即为相邻分子之间的平均距离，D 正确；每个分子的质量显然可由m 0＝MN A估算，A 正确.题组一 用油膜法估测分子的大小1.用油膜法估测分子的大小时，采用的理想化条件是( )A.把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子层油膜B.把形成单分子层油膜的分子看做紧密排列的球形分子C.把油膜视为单分子层油膜，但需考虑分子间隙D.将单分子视为立方体模型 答案 AB2.某同学在“用油膜法估测分子的大小”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.油酸中含有大量的酒精C.计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D.求每滴溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴 答案 A解析 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 错误；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S 变大，d 变小，C 错误；若求每滴溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错误.3.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A ，N 滴溶液的总体积为V .在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a 的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图1所示)，测得油膜占有的正方形小格个数为X.图1(1)用以上字母表示油酸分子的大小d ＝. (2)从图中数得X ＝.答案 (1)VA NXa 2(2)62(60～65均对)解析 (1)N 滴溶液的总体积为V ，一滴溶液的体积为V N ，含有的油酸体积为VAN ，形成单分子层油膜，面积为Xa 2，油膜厚度即分子直径d ＝VA N Xa 2＝VANXa 2.(2)油膜分子所占有方格的个数，以超过半格算一格，不够半格舍去的原则，对照图示的油酸膜，共有62格.题组二分子的大小4.关于分子，下列说法中正确的是()A.分子的形状要么是球形，要么是立方体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，油膜法只是其中一种方法答案CD解析实际上，分子的结构非常复杂，它的形状并不真的都是球形，分子的直径不可能都相同，测定分子大小的方法有许多种，尽管用不同方法测出的结果有差异，但数量级基本是一致的.5.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2所示是放大倍数为3×107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m3.(照片下方是用最小刻度为毫米的刻度尺测量的照片情况)图2答案10－29解析本题考查实验应用中求分子体积的问题，解决该题的关键是读懂题意，充分利用题图中提供的信息.由题图可知，将每个二硫化铁分子看做一个立方体，四个小立方体并排边长之和为4d′＝4cm，所以平均每个小立方体的边长d′＝1cm.又因为题图是将实际大小放大了3×107倍拍摄的照片，所以二硫化铁分子的小立方体边长为：d＝d′3×107＝1×10－23×107m≈3.33×10－10m所以测出的二硫化铁分子的体积为：V＝d3＝(3.33×10－10m)3≈3.7×10－29m3.6.关于分子质量，下列说法正确的是()A.质量相同的任何物质，分子数都相同B.摩尔质量相同的物质，分子质量一定相同C.分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比D.密度大的物质，分子质量一定大答案BC解析质量相同，摩尔质量不一定相同，A错.摩尔质量相同，分子个数相同，每个分子质量相同，B 对.分子质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，所以分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比，C 对.密度大，相同体积质量大，但分子个数不确定，无法比较分子质量大小，D 错.题组三 阿伏加德罗常数及微观量的估算7.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 答案 D解析 阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁，有两个主要公式求阿伏加德罗常数，分别为：N A ＝摩尔质量分子质量和N A ＝摩尔体积分子体积.对应可得D 项正确.8.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 ＝V V 0B.N A ＝ρVm 0C.N A ＝M m 0D.N A ＝MρV 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.由质量、体积、密度关系可推知B 、C 正确. 9.已知在标准状况下，1mol 氢气的体积为22.4L ，氢气分子间距约为( ) A.10－9mB.10－10mC.10－11mD.10－8m答案 A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 ＝VN 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.故选A. 10.2008年8月8日北京奥运会开赛以来，美丽的“水立方”游泳馆简直成了破世界纪录的摇篮，但“水立方”同时也是公认的耗水大户，因此，“水立方”专门设计了雨水回收系统，平均每年可以回收雨水10500m 3，相当于100户居民一年的用水量，请你根据上述数据估算一户居民一天的平均用水量与下面哪个水分子数目最接近(设水分子的摩尔质量为M ＝1.8×10－2kg/mol)( )A.3×1031个B.3×1028个C.9×1027个D.9×1030个 答案 C解析 每户居民一天所用水的体积V ＝10500100×365m 3≈0.29m 3，该体积所包含的水分子数目N＝ρVMN A ≈9.7×1027个，最接近C 项，故选C. 11.已知阿伏加德罗常数为N A ，某物质的摩尔质量为M ，该物质的密度为ρ，则下列叙述中正确的是( )A.1kg 该物质所含的分子个数是ρN AB.1kg 该物质所含的分子个数是ρN AMC.该物质1个分子的质量是ρN AD.该物质1个分子占有的空间是M ρN A答案 D解析 1kg 该物质的物质的量为1M ，所以分子个数为N AM ，选项A 、B 均错；该物质1个分子的质量是M N A ，选项C 错；该物质的摩尔体积为V ＝M ρ，所以1个分子占有的空间是V N A ＝MρN A ，选项D 对.12.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 )13 C.6M πρN A D.M ρN A 答案 A解析 1mol 水银的体积V ＝M ρ，1个水银分子的体积V 0＝V N A ＝MρN A ，把水银分子看成球体，则V 0＝16πd 3，所以d ＝(6M πρN A )13.把水银分子看成立方体，则V 0＝d 3，所以d ＝(M ρN A )13，故正确答案为A.13.2015年2月，美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能.假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将10－6g 的水分解为氢气和氧气。
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批分子构成的教课方案时间： 2019 年 4 月[ 理念指导 ]《基础教育课程改革大纲（试行）》中明确指出“改变课程实行过于重申接受学习、照本宣科、机械训练的现状||，倡议学生主动参加、乐于研究、勤于着手||，培养学生收集和办理信息的能力||，获得新知识的能力||，剖析和解决问题的能力以及沟通与合作的能力 ||。
”研究式教课是一种成立在现代教育思想基础之上的拥有崭新教育理念的崭新教课模式 ||，它充足表现了新课改对教课模式的要求||。
研究式教课以提出问题、分析问题、解决问题为主线||，着重以人为本 ||，重申学生主动参加学习的全过程||，使学生的思想一直处于踊跃地研究过程之中||，激发学生的灵感 ||，开辟思想能力 ||，塑造创新的潜质 ||，它不单重视知识的掌握 ||，更重视过程的体验和感情态度的养成||。
本节课我采纳指导学生学习||，当堂训练的模式 ||。
我第一采纳视频引入 ||，给学生显现一个微观世界 ||，领会到构成物体的分子好多很小||。
而后采纳以下步骤进行教学： 1、提出分子模型——球模型||，给学生 2 分钟的时间思虑并试试丈量实物球直径的方法 ||，研究丈量分子直径的方法||。
2、自学指导 ||。
教师设置问题 ||，让学生在问题下有目的的学习 ||，而且教师要指导学习方法||，告诉学生自学的时间||，达成课堂研究第一个问题 ||，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 ||。
思虑并理解解决问题的方案的原理||。
领会放大法在物理中的运用 ||。
4、演示实验过程 ||，设置问题 ||，思虑怎样迅速计算面积||。
5、分组实验 ||，办理实验数据 ||。
6、当堂训练 ||。
教师依据学生掌握状况||，立刻进行知识检测 ||。
规范解题过程 ||。
课第一节构成物体的分子是大批的课型新讲课题教学目标1、知识与技术(1)知道一般分子直径的数目级(2)学习油膜法测分子直径的方法(3)理解实验的原理2、过程与方法经过单分子油瞋法估量测里分子大小||，让学生领会到物质是由大批分子构成的||。
人教版高二物理选修3-3第7章第一节物体是由大量分子组成的导学案 有答案
课题：物体是由大量分子组成的课型：新授课编号：时间：主备人：_王会议二年级物理备课组第10 周第6课时总第37课时备课组长签字：王会议段长签字：学生姓名：学生层次：一、学习目标：知识与技能（1）知道一般分子直径和质量的数量级；（2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。
过程与方法培养学生在物理学中的估算能力，会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量、分子的体积（或直径）、分子数等微观量。
情感、态度与价值观渗透物理学方法的教育。
运用理想化方法，建立物质分子是球形体的模型，是为了简化计算，突出主要因素的理想化方法。
二、学习重点、难点：教学重点：使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方法。
教学难点：尽管今天科学技术已经达到很高的水平，但是在物理课上还不能给学生展现出分子的真实形状和分子的外观。
这给讲授分子的知识带来一定的困难，也更突出了运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。
三、使用说明及方法指导：1、认真自学阅读教材从第1页到第4页，用红色笔勾画出疑难点独立完成探究题并总结规律方法。
2、通过预习完成教学案自主学习内容。
3、根据自己基础情况完成部分当堂检测内容。
四、自主学习检测：一、分子的大小1．用油膜法估测分子的大小(1)实验原理①理想化：认为油酸薄膜是由紧密排列组成．②模型化：把油酸分子简化成．③估算：油膜的厚度就等于油酸分子的，即d＝ .(2)实验器材：注射器(或滴管)、、浅盘、、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、．(3)由实验得到油酸分子大小的数量级是 m.【特别提醒】用油膜法估测油酸分子的大小时，在水面上滴上一滴油酸酒精溶液，形成的油膜面积会先变大；随着酒精的挥发，油膜面积又会变小，所以要等油膜面积变化稳定后再测油膜面积．2．分子的大小(1)除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量约为 m.(2)分子的质量的数量级一般为10－26 kg.(3)分子的数目很多，1 mol物质含有个分子．二、阿伏加德罗常数1．定义：1 mol的任何物质都含有，这个数量可以用来表示．2．数值：阿伏加德罗常数通常取N A＝，粗略计算中可取N A＝.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了，即阿伏加德罗常数N A是联系宏观世界与微观世界的桥梁.五、合作探究内容：1.（C级）如何估算分子的大小？2. （C级）怎样用油膜法测分子直径？3. （C级）宏观物理量质量，体积等如何同分子大小等微观量联系起来？六、重点提示5．数据处理(计算方法：)(1)一滴油酸溶液的平均体积V 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VV＝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)(1)一个分子的质量：m＝MN A.(2)一个分子的体积：V0＝MρN A.(3)一摩尔物质的体积：V mol＝Mρ.(4)单位质量中所含分子数：n＝N AM.(5)单位体积中所含分子数：n′＝ρN AM.(6)气体分子间的距离：d＝3VmolN A.(7)分子球体模型d＝36VmolπN A.例题1：油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加 1 mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示：(1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积为________m2；分子模型意义分子大小图例球形模型固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙立方体模型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，每个小立方体是平均每个分子占有的活动空间，这时忽略空气分子的大小(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________m2；(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m.例题2.1 mol铜的质量为63.5 g，铜的密度为8.9×103 kg/m3，试估算一个铜原子的质量和体积．【反思总结】估算法是解答物理问题的一种常用方法，不要求精确的求解，但要求合理的近似．由其特点是：(1)建立必要的理想模型(如把分子看成球体)；(2)寻找估算依据，建立估算式；(3)对数值进行合理取舍(如π≈3，重力加速度g取10 m/s2等)．七、当堂检测1.（C级）关于分子，下列说法中正确的是A．把分子看做球形是对分子的简化模型，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．不同分子的质量一般不同，但数量级基本一致2．（C级）采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是() A．1滴油酸的质量和它的密度B．1滴油酸的体积和它的密度C．1滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积D．所散成的油膜的厚度和它的密度3．（C级）2010年4月20日夜间，位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸，造成大量原油泄漏．假设密度为9×102kg/m3的原油泄漏出9 t，则这9 t原油造成的最大可能污染面积约为A．1011 m2B．1012 m2C．108 m2D．109 m24．（B级）在“用单分子油膜估测分子大小”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在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，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 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.七、作业布置：1．（C级）油膜法粗略测定分子直径的实验基础是( )A．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度B．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸体积除以油膜的面积D．油酸分子直径的数量级是10－15 m2．（C级）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V0，则阿伏加德罗常数N A可表示为A．N A＝VV0B．N A＝ρVmC．N A＝MmD．N A＝MρV03．（C级）从下列提供的各组物理量中可以算出氢气密度的是( )A．氢气的摩尔质量和阿伏加德罗常数B．氢气分子的体积和氢气分子的质量C．氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积D．氢气分子的质量和氢气的摩尔体积及阿伏加德罗常数4．由阿伏加德罗常数和一个水分子的质量、一个水分子的体积，不能确定的物理量有( )A．1 mol水的质量 B．1 mol水蒸气的质量C．1 mol水的体积 D．1 mol水蒸气的体积5．（C级）已知某气体的摩尔体积为22.4 L/mol，摩尔质量为18g/mol，阿伏加德罗常数为 6.02×1023 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6．（C级）最近发现纳米材料具有很多优越性能，有着广阔的应用前景，1 nm(纳米)＝10－9 m，边长为1 nm的立方体内可容纳液态氢分子的个数最接近下面的哪一个数值( )A．100B．103C．105D．1077．（B级）阿伏加德罗常数为N A，铝的摩尔质量为M，铝的密度为ρ，则下列说法中正确的是( )A．1 m3铝所含的原子数目是ρN AMB．1个铝原子的质量是MN AC．1个铝原子占有的体积是MρN AD．1 kg铝所含有原子的数目是ρN A8．（B级）N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )A．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B．2 g氢气所含原子数目为N AC．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N AD．17 g氨气所含电子数目为10N A9. （B级）若以μ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，N A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，下面是四个关系式：①N A＝ρVM；②ρ＝μN AΔV；③m＝μN A；④ΔV＝VN A.其中正确的是( )A．①②B．①③C．③④D．①④答案七、当堂检测1.解析：把分子看做球形是将实际问题的理想化，A对．不同分子直径大小不同，但数量级除有机物的大分子外，一般都是10－10m，B错，C对．同理知D对．答案：ACD2．答案： C3．解析：在最大污染面积的情况下，泄漏的原油在海面形成单分子油膜，油分子直径约为10－10m，所以10－10m×S×9×102kg/m3＝9×103 kg ，解得S ＝1011 m 2. 答案： A 4．解析： (1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差．③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．答案： (1)②在量筒中滴入N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10－9(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d ＝V S ＝4.8×10－3×10－6×0.10%4×10－4m ＝1.2×10－9m. 1．解析： 油酸分子可视为球形，油膜的厚度可看成分子直径，油酸分子可看成一个挨一个排列，油滴扩展为油膜时体积不变，即V ＝Sd .答案： ABC 2．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．由质量、体积、密度关系可推知B 、C 正确．答案： BC 3．解析： 因密度ρ＝MV ，由氢气的摩尔质量和摩尔体积可求出氢气的密度ρ＝M AV A，C 项可以，由氢气分子的质量m 及阿伏加德罗常数N A 可求出氢气的摩尔质量M A ＝mN A 即ρ＝M A V A ＝N A mV A ，D项也可以，但由于A 项提供的数据不知摩尔体积，便求不出氢气的密度．由于氢气分子间有很大空隙，B 项提供的数据不能求出氢气的密度而能求得液态氢的密度．答案： CD 4．解析： 该题考查阿伏加德罗常数的基础知识，题目已知条件是一个水分子的质量和一个水分子的体积及阿伏加德罗常数，那么A 中：由一个水分子的质量乘以阿伏加德罗常数可得一摩尔水的质量，故A 能确定；又因为一摩尔水蒸气的分子数应和一摩尔水的分子数相同，所以一摩尔水蒸气的质量和一摩尔水的质量相同，B 也能确定；又由于已知一个水分子的体积，乘以阿伏加德罗常数即可得到一摩尔水的体积，C 能确定；但是，水和水蒸气的分子距离不同，所以D 不能确定，那么正确答案是D.答案： D 5．解析： 由m 0＝M AN A可估算出每个气体分子的质量，由于气体分子间距较大，由V 0＝V AN A 求得的是一个分子占据的空间而不是一个分子的体积，由a ＝3V 0求出分子之间的平均距离，故A 、C 、D 、正确．答案： ACD 6．解析： 氢分子大小的数量级为10－10 m ，可认为液态氢分子是一个挨一个排列的，将一个氢分子占据的空间视为一个小立方体，则1 nm 立方体的每个边长线度的分子数为10个，小立体由可容纳分子个数为103个．答案： B 7．解析： 1 m 3铝含有的原子数为：ρV M N A ＝ρ×1M N A ＝ρN AM .选项A 正确.1个铝原子的质量为：m ＝MN A ，故选项B 也正确.1个铝原子占有的体积为：V N A ＝M ρN A ＝MρN A ，所以选项C 正确.1 kg 铝所含有原子的数目是N AM≠ρN A ，所以D 不正确．答案： ABC 8．解析： 由于构成单质分子的原子数目不同，所以同温同压下同体积单质气体所含原子数目不一定相同，A 错误；2 g H 2所含原子数目为2N A ，B 错误；在常温常压下，11.2 L 氮气的物质的量不能确定，则所含原子数目不能确定，C 错误，17 g 氨气即1 mol 氨气，其所含质子数为(7＋3) mol 即10N A ，所以所含电子数目也为10N A ，D 正确．答案： D9．Array解析：答案： B。
人教版高中物理选修3-3教案：7.1+物质是由大量分子组成的+
第七章1、物质是由大量分子组成的三维教学目标1、知识与技能（1）知道一般分子直径和质量的数量级；（2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。
2、过程与方法：通过单分子油膜法估算测量分子大小，让学生体会到物质是由大量分子组成的。
形成正确的唯物主义价值观。
3、情感、态度与价值观教学重难点（1）使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；（2）运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方法。
教学教具（1）教学挂图或幻灯投影片：水面上单分子油膜的示意图；离子显微镜下看到钨原子分布的图样；（2）演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（1：20O），滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板四、主要教学过程（一）热学内容简介1．热现象：与温度有关的物理现象。
如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
2．热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。
3．热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。
（二）新课教学过程1．分子的大小。
分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？（1）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。
如图1所示。
提问：已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径是多少？在学生回答的基础上，还要指出：如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V／S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。
（2）利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。
经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。
高中物理选修3-3导学案：7-1物体是由大量分子组成的
第七章分子动理论7-1物体是由大量分子组成的、导学（一）用油膜法估测分子的大小1•物体是由__________ 组成的，在热学中，组成物质的微观粒子统称为 ______ 。
2•单分子油膜：让油酸分子充分展开形成一层单分子油膜，则该油膜的厚度就等于油酸分子的O3•实验步骤：（1）____________________ 配制一定浓度的溶液。
（2）______________________________ 用注射器或滴管将配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内一定体积时的总滴数，求出一滴溶液的____ 。
（3）_______________________________________ 根据溶液的浓度算出一滴溶液中纯油酸的。
（4）______________________________ 用浅盘装入2cm深的水，然后将或细石膏粉均匀地撒在水面上。
（5）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 ____ 描绘在玻璃板上。
（6）将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内小正方形的个数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据小正方形的面积求出油膜的 __________ 。
⑺根据公式__________ ，求出油膜的厚度，即为油酸分子的直径。
（二）分子的大小1•分子模型：为研究问题方便，把具有复杂内部结构的分子看作_________ 。
2•分子的大小：用不同方法测量时结果有差异，但_______ 是一致的。
大多数分子大小的数量级是 ______ 。
3•观察方法：用肉眼和高倍的光学显微镜都无法看到，只有用________ 显微镜才能观察到。
（拓展）分子模型：球体模型（适用于固、液体）：一个分子的体积V。
二彳二伶）3二看二d3，d—分子直径•立方体模型（适用于气体）：一个分子平均占据空间V）= d3, d—分子间距离•（三）阿伏加德罗常数1•定义：1mol的任何物质所含有的_______ 。
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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：B
2．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。
答案：B
3.分子间的空隙
不同的物质形态其分子的排布也有区别，任何物质的分子间都有。