1.1 分子动理论的基本观点 课件 (4)

课件53张PPT。第1节　分子动理论的基本观点1．掌握：①分子间相互作用力的特点
②利用分子球形模型、立方体模型进行估算
2．理解：①分子动理论的基本观点及其实验依据
②油膜法测定分子直径的原理和方法
3．知道：①阿伏伽德罗常数的意义及推导
②观察并能解释布朗运动，分子热运动(1)实验原理
①理想化：认为油酸薄膜是由_________紧密排列组成的．
②模型化：把油酸分子简化成_____．一、物体由大量分子组成
?用油膜法估测分子的大小(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.单层分子小球直径小量筒玻璃板坐标纸10－10
(1)除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为
_____m.
(2)分子的质量的数量级一般为_____kg.
(3)分子的数目很多，1 mol物质含有______________个分子．
(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：阿伏伽德罗常数通常取NA＝_______________，粗略计算中可取NA＝ _______________．
(3)意义：阿伏伽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，即阿伏伽德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的桥梁．
?分子的大小?阿伏伽德罗常数10－1010－26阿伏伽德罗常数相同的分子数阿伏伽德罗常数6.02×1023 mol－16.0×1023 mol－1分子质量分子大小
分子永不停息地做无规则运动的实验依据是：_________
和_________．
(1)定义：不同物质彼此_________的现象．
(2)产生原因：物质分子的__________．
(3)应用：在高温条件下通过分子的___________在纯净半导体材料中掺入其他元素．
(4)影响因素：温度越__，扩散现象越____．
(5)意义：反映分子在做永不停息的_______运动．二、分子永不停息地做无规则运动?扩散现象?扩散现象布朗运动进入对方无规则运动无规则运动明显无规则高
(1)定义：悬浮在液体(或气体)中的_________的永不停息的_______运动．
它首先是由英国植物学家布朗在1827年用_______观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的．
(2)产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的______造成的．
(3)影响因素
①固体微粒的大小．悬浮在液体中的微粒越__，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越_____，因而布朗运动越显著；微粒周围的液体分子的运动永不停息．?布朗运动固体微粒无规则显微镜不平衡小显著②温度的高低．温度越__，分子运动越激烈，液体分子对微粒的作用的不均衡性越显著，布朗运动越显著．
(4)揭示的问题
悬浮微粒的无规则运动_____分子的运动，但是它_____地反映了_________的无规则运动．
(1)定义：大量分子_________的__________叫热运动．
(2)影响因素：温度越高，热运动越_____．
(3)与机械运动的区别：机械运动是物体整体的___规则运
动；热运动是组成物体的分子的__规则运动．
?热运 动高不是间接液体分子永不停息无规则运动激烈无有
(1)气体很容易被压缩，说明气体分子之间有很大的_____．
(2)水和酒精混合后总体积____，说明液体分子之间有空隙．
(3)压在一起的金片和铅片，各自的分子能_____到对方的内部，说明固体分子之间有空隙．
(4)固体小颗粒能在液体中做________，表明_____分子之间有空隙．?分子间有空隙空隙减少扩散布朗运动液体
(1)分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着_____；分子间有空隙，但用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存在着斥力．
(2)分子间实际表现出的作用力是引力和斥力的_____．三、分子间存在着相互作用力? 分子间的作用力引力合力
两个邻近的分子之间同时存在引力和斥力，分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而_____，随分子间距离的减小而_____．但斥力比引力变化得__，如图1－1－1所示．(1)当r＝r0时，F引__F斥，分子力为__．
(2)当r(3)当r>r0时，F引__F斥，作用力的合力表现为_____．
(4)当r>10r0时，分子间的引力和斥力___________．
?分子力随分子间距的变化规律图1-1-1减小增大快＝斥力引力可忽略不计<>0
(1)用油膜法估测分子的大小．
(2)体会通过测量宏观量来测量微观量的方法．
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33—，另一部分是—COOH.其中—COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散一、如何用油膜法估测分子的大小
?实验目的?实验原理开(其中的酒精溶于水中并很快挥发)，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，如图1－1－2(甲)所示．其中C17H33一部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜，如图1－1－2(乙)所示．
图1-1-2?实验器材
(1)用注射器或滴管将老师先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数．计算出每滴液滴体积的平均值，如图1－1－3(A)．?实验步骤图1-1-3(2)如图1－1－3(B)所示，在水平放置的浅盘内倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻撒在水面上．
(3)如图1－1－3(C)所示，用滴管将一滴油酸溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，在浅盘上盖上玻璃盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓，如图1－1－3(D)所示．
(4)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.?数据处理
(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)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；一是酒精挥发后液面收缩．
(4)利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，大于半个的均算一个．
(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．?注意事项
(1)方格数不准或面积计算出现差错；
(2)油滴体积过大同时水面面积过小，不能形成单分子油膜；
(3)痱子粉没有均匀地浮在水面上；
(4)计算分子直径时，注意滴加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，应用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓度．切忌把油酸溶液液滴当成纯油酸液滴．?误差分析(1)宏观量：质量m、摩尔质量MA
体积V、摩尔体积VA
(2)微观量：分子质量m0，分子体积V0.
二、如何利用阿伏伽德罗常数计算宏观量和微观量
?宏观量与微观量?分子模型
(1)对于固体和液体：
分子间距比较小，在估算分子大小及分子的个数时，可以认为分子是紧密排列的，分子间的距离等于分子的直径．
(2)对于气体：
气体分子间距比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时可把每个分子平均占据的空间视为立方体，立方体的边长即为分子间的平均距离．?微观量估算的方法?阿伏伽德罗常数的应用
当两种物质相接触时，物质分子可以彼此进入对方的现象，如香水的香味可以传得较远，堆在墙角的煤可以渗入到墙壁里面．
(1)总是从浓度大向浓度小处扩散．
(2)扩散快慢与物质状态有关，与物质温度有关，气态扩散最显著，液态次之，固体最慢；在两种物质一定的前提下，温度越高，扩散现象越显著．
扩散现象不是外界作用引起，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映．三、对扩散现象的理解
?扩散现象?扩散特点?扩散成因
从微观上看，扩散现象是分子从一种物质直接进入另一种物质，故扩散现象是分子永不停息地做无规则热运动的实验证据．
特别提醒　(1)扩散现象在任何情况下都能发生，与外界因素无关．
(2)当两部分的分子分布浓度相等时，浓度不再变化，宏观上扩散现象停止，但分子运动并没有停止，这种状态是一种动态平衡．?扩散的意义
?定义：悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无
规则运动叫做布朗运动．
?特点：(1)固体颗粒越小，布朗运动越显著．
(2)温度越高，布朗运动越剧烈．
?成因四、对布朗运动的理解当微粒足够小时，受到来自各个方向的液体分子或气体分子的撞击作用是不平衡的，某一瞬间，微粒在某个方向受到的撞击作用强，致使微粒向某个方向运动；在另一个瞬间，微粒在另一方向受到的撞击作用强，致使微粒又向另一方向运动．由图1-1-4于分子对微粒的频繁撞击，就引起了微粒的无规则运动，如图1－1－4所示，布朗运动的无规则性，间接反映了液体(或气体)内部分子运动的无规则性．
意义：(1)布朗运动的永不停息，说明液体(或气体)分子的运动是永不停息的．
(2)布朗运动的无规则，说明分子的运动是无规则的．
特别提醒　(1)布朗运动是固体微粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，也不是固体分子的无规则运动，而是反映了液体分子的无规则运动．
(2)固体微粒的运动是不规则的，每隔一定时间微粒位置的连线不是固体微粒的运动轨迹．
(3)在任何温度下，布朗运动都不会停止．
?
(1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的合力．五、对分子间作用力的理解
?分子力的特点(2)分子间作用力随分子间距离而变化，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快．
(3)分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的10倍，即1 nm的数量级时．可以认为分子力为零，所以气体分子间作用力可以忽略不计．如图1－1－5所示．图1-1-5
(1)当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0.
当r当r>r0时，F引>F斥-，分子力表现为引力．
当r>10r0时，F引和F斥都十分微弱，可以认为分子间无相互作用力．(F＝0)
(2)当rr0时，合力随距离的增大先增大后减小．
?(3)r0的意义：分子间距离r＝r0时，分子力为零，所以分子间距离为r0(数量级为10－10 m)的位置叫平衡位置．?分子力与分子间距离之间的关系
如图1－1－6所示，用两个小球中间连有一个弹簧的模型来比喻分子及其间的分子力：小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力．当弹簧处于原长时(r＝r0)，象征着分子力的合力为零；当弹簧压缩时(rr0)，象征着分子力的合力表现为引力．
借助此模型可以帮助记忆分子力随距离变化的规律．特别提醒　 (1)分子间距为r0时，引力等于斥力，并不是无引力和斥力，且此时分子并不是静止不动．
(2)“小球——弹簧”模型用类比方法近似反映了分子在平横位置附近分子合力的情景，它不能说明分子间既有引力又有斥力，更不能表示分子位置变化时斥力、引力及合力的复杂变化情况． 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1－1－7所示．【例1】油膜法估测分子大小 图1-1-7(1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积为________ m2；
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为______ m3；
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________ m.
解析　(1)用填补法数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去不算)为57个，油膜面积约为S＝57×(3.0×10－2 m)2＝5.13×10－2 m2.
(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL，且溶液含纯油酸的浓度为ρ＝0.06%，故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为(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)5.13×10－2　(2)1.2×10－11　(3)2.3×10－10
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体积的计算．计算方格数时，不足半个格子的舍去，大于半个格子的算一个，方格边长越小，这种方法求出的面积越精确． 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
解析　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直径．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，故A、B、D正确．
答案　ABD【变式1】 已知金刚石的密度是3.5×103 kg/m3，在一块体积是6.4×10－8 m3的金刚石内含有多少碳原子？一个碳原子的直径大约是多少？(碳的摩尔质量MA＝12×10－3 kg/mol)【例2】阿伏伽德罗常数及应用答案　1.1×1022个　2.2×10－10 m
借题发挥　物体的质量与摩尔质量的比值等于物质的量，物体的体积与摩尔体积的比值等于物质的量．一摩尔任何物质的分子数都等于6.02×1023个．在宏观量与微观量的有关计算中要充分考虑阿伏伽德罗常数的“桥梁”作用． 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，NA为阿伏伽德罗常数，m、ΔV分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式：
其中正确的是 (　　)．
A．①和② B．①和③
C．③和④ D．①和④【变式2】答案　B “花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”．这是南宋诗人陆游《村居书喜》中的两句诗．诗人描写春晴天暖，鸟语花香的山村美景．而这两句诗也蕴含着物理学中的热学与声学知识．对于前一句，我们可以理解对花朵分泌出的芳香分子运动的速率加快．骤暖说明当时环境温度突然________，这属于________现象．
解析　“花气袭人”说明了发生扩散现象，即花朵中的芳香分子扩散到了空气中，而造成扩散加快的直接原因是“骤暖”，即气温突然升高．从物理学角度看就是周围气温升高时，分子扩散运动加剧．
答案　升高　扩散【例3】分子的热运动借题发挥　(1)扩散现象直接表现了分子的无规则运动，它可以在气体、液体、固体中进行，且温度越高，扩散得越快．
(2)要会利用所学知识来解释日常生活中的某些现象．
下列有关布朗运动的说法正确的是 (　　)．
A．悬浮颗粒越小，布朗运动越显著
B．悬浮颗粒越大，布朗运动越显著
C．液体的温度越低，布朗运动越显著
D．液体温度越高，布朗运动越显著
解析　布朗运动的成因是液体分子对固体颗粒撞击力的不平衡，颗粒越小，温度越高，布朗运动越显著，故A、D正确．
答案　AD【变式3】 关于分子力的特点，下列说法正确的是 (　　)．
A．分子间既存在引力也存在斥力
B．液体难于被压缩表明液体中分子力总是斥力
C．气体分子之间总没有分子力的作用
D．分子引力实质上是分子间的万有引力
解析　分子动理论主要包括三个方面的内容，即物质由大量分子组成，分子做无规则的热运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力，故A正确、C错误，液体难于被压缩说明分子间存在斥力，故选项B是错误的，分子引力的本质是电磁力，与万有引力产生的机理不同，它们不是同一种力，故D错误．
答案　A【例4】分子力的特点借题发挥　(1)分子力距离很短，当分子间的距离超过分子直径的10倍时，可认为分子之间的作用力为零．
(2)分子力与万有引力产生机理不同，分子力不是一种基本力，而是一种极其复杂的力，它们是由组成分子的电子及原子核与另一分子的电子及原子核相互作用而产生的. 分子甲和分子乙距离较远，设甲分子固定不动，乙分子逐渐向甲分子靠近，直到不能再近的这一过程中
(　　)．
A．分子力总是对乙分子做正功
B．乙分子总是克服分子力做功
C．先是乙分子克服分子力做功，然后分子力对乙分子做
正功
D．先是分子力对乙分子做正功，然后乙分子克服分子力
做功【变式4】解析　由于分子间距大于r0时，分子力表现为引力，因此分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中分子力做正功，如下图所示；由于分子间距离小于r0时，分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子甲r0处继续移近甲时要克服分子力做功．
答案　D在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每
1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图1－1－8所示，图中正方形方格的边长为1 cm. 油膜法估测分子大小图1-1-81.(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开？
(2)实验测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字)
解析　(1)为使油膜在水面上形成单分子油膜． 答案　(1)为使油膜形成单分子油膜　(2)6.3×10－10 m某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏伽德罗常数，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.阿伏伽德罗常数及应用2．下列现象哪些是扩散现象 (　　)．
A．香水的香味可以传得很远
B．将沙子倒入石块中，沙子要进入石块的空隙
C．堆在墙角的煤可以渗入到墙里面
D．有风时，尘土飞扬到空中
解析　香水的香味传得远是香水分子在空气中的扩散；煤渗到墙里面是煤分子扩散到墙里；沙子进入石块的空隙，不是分子的行为，是一种物质(颗粒)进入对方；尘土飞扬到空中也是一种物质(颗粒)进入对方．
答案　AC分子的热运动3．下列现象能说明分子之间有相互作用力的是 (　　)．
A．一般固体难于拉伸，说明分子间有引力
B．一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有
斥力
C．用气筒给自行车胎打气，越打越费力，说明压缩后的
气体分子间有斥力
D．高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油
分子的斥力分子力的特点4．解析　固体难于拉伸，是分子间引力的表现，故A对；B中液体的流动性不能用引力、斥力来说明，它的原因是化学键的作用；自行车胎内越打气，气体越多，气体的压强会越大，打气就越费力，这不是分子斥力的结果，况且分子斥力始终存在；在气体状态下，分子力表现为引力．钢分子间有空隙，油从筒中溢出，是外力作用的结果，而不是钢分子对油分子的斥力，故只有A正确．
答案　A
两个分子从远处(r>10－9 m)以相等的初速度v相向运动，在靠近到距离最小的过程中，其动能的变化情况为 (　　)．
A．一直增加 B．一直减小
C．先减小后增加 D．先增加后减小
解析　从r>10－9 m到r0时，分子间作用力表现为引力，随距离的减小，分子力做正功，分子动能增加；当分子间距离由r0减小时，分子间作用力表现为斥力，随距离减小，分子间作用力做负功，分子动能减小，D正确，A、B、C错误．
答案　D5．