人教版选修3-3高中物理7-1：物体是由大量分子组成的(32张PPT)

(共32张PPT)
第七章《分子动理论》
选修3－3
（1）、怎样才能观察到分子的排布?
（2）、怎样才能知道分子的大小呢?
2、阅读课文,回答以下问题:
1、介绍3-3全册书,介绍第一章
分子动理论
一、引入
组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用扫描隧道显微镜也看不到它们（能有放大几亿倍）
。
扫描隧道显微镜，1982年用此人类才观测到物质表面原子的排列
我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子.
高倍显微镜下的物质
放大上亿倍的蛋白质分子结构模型
问题：2.怎样才能知道分子的大小呢？
2.具体做法是：
把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径.
1.有一种粗略测定分子大小的方法叫油膜法.
问题：3.如何求解单分子油膜层的厚度(即分子直径)呢？
1.先测出一滴油酸的体积V：
2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S；
3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值：
方法小结：通过测量较大量来研究较小量。
思考：在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，请问：有哪些地方做了理想化处理
？
②把分子看成球形.
①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层.
③油分子一个紧挨一个整齐排列;
实验：油膜法测分子直径
请详细叙述用油膜法估测分子的大小操作步骤
1.配制溶液（稀释）配
2.精测一滴液体体积
3.水盘取水，撒痱子粉（显示油膜边界）撒
4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜
滴
5.描油膜形状
描
6.数格数，计算油膜面积
数
7.求分子直径
求
数格子时的注意事项：
1.确定大面积
2.再数小面积
互补法
水
油酸分子
d
例1、将1cm3油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有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薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可估测油酸分子直径是多少？
解：1滴油酸酒精的体积为1/50cm3
其中含油酸体积为10-10m3
油酸膜的厚度为5×10-10m
一些数据太大或很小,为了书写方便,习惯上用科学记数法写成10的乘方数,如
3×10-10m。我们把10的乘方数叫做数量级,
1×10-10m和
9×10-10m，数量级都是
10-10m。
一般分子直径的数量级为10-10m（除少数有机物大分子以外）
分子直径的数量级
d
d
1、固体、液体
小球模型
d
d
d
　　　2、气体
立方体模型
d
d
实际分子的结构是复杂的，单个分子可看作小球也可看作立方体
气体
（L为立方体的边长）
二、阿伏加德罗常数
说明：1、
1
mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数就叫阿伏加德罗常数
。
2、阿伏加德罗常数意义
微观
宏观
NA
桥梁
解、一个分子的体积：
1
mol水中所含的水分子数：.
=6.0×1023
mol-1
N=
例2：已知水的摩尔体积是1.8×10-5
m3/mol，每个水分子的直径是4×10-10m
，设想水分子是一个挨一个排列的，求1
mol水中所含的水分子数.
结论：
（2）、已知物质的摩尔质量M，物体的密度p，阿伏加德罗常数NA，物质的质量
m
则：分子的质量
m分子=M/NA
分子的体积
v分子=V摩尔/
NA=
(
M
/p
)
/
NA
②
所含分子的个数
n=摩尔数×NA
=(m
/M)
×NA
（3）、标准状态下，1
mol气体的体积为22.4升。
气体分子占有的空间体积
V0=V摩尔/NA（该式对气体适用）
（1）、根据分子的大小，摩尔体积可以计算出阿伏加德罗常数；根据分子的质量，摩尔质量也可以算出？
例3、判断下列说法是否正确，如果正确请求解要求量。
1.已知固体和液体的摩尔体积为Vmol和一个分子的体积Vo，可以求解阿伏伽德罗常数NA
3.已知物质的摩尔质量为M和一个分子的质量mo，可以求解阿伏伽德罗常数NA
2.已知气体的摩尔体积为Vmol和一个分子的体积Vo，可以求解阿伏伽德罗常数NA
4.已知某物质的体积V和摩尔体积Vmol，
NA
，可以求解物质的分子数n
5.已知某物质的质量m和摩尔质量M，
NA
，可以求解物质的分子数n
实验：油膜法测分子直径
分子质量
的数量级:
10-26-10-27kg
例4.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)
扩展：已知水的密度是1×103kg/m3，求水分子的体积
注意右式：计算分子的体积
1、只能求固体、液体分子的体积
2、可以计算气体分子所占的空间体积
例5：水的分子量18，水的密度为103kg/m3,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023个/
mol，则：
（1）水的摩尔质量M=__________
18g/mol
（2）水的摩尔体积V=__________
M/ρ=18g/cm3
（3）一个水分子的质量m0
=_____________
M/
NA
=2.99
×10-26
kg
（4）一个水分子的体积V0
=_____________
V/
NA
=2.99
×10-23
cm3
（5）10g水中含有的分子数目N=___________________
mNA/M=3.344
×1021
例6.已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M，密度为ρ（均为国际单位），则（
）
A．1m3铜原子含原子数目为ρNA/M
B．1个铜原子质量是M
/NA
C．1个铜原子的体积是M/ρNA
D．1kg铜所含原子的数目是ρNA
ABC
计算物质所含的分子数N
总结一、如何求阿伏加德罗常数：
计算分子的质量
m0=Mmol
/
NA=ρVmol
/
NA
计算分子的体积V0=V
mol
/
NA=
Mmol
/
ρNA
注意：仅适用于固体、液体，不适用于气体
4.
1mol该物质的质量是原子量，以克为单位化kg
固体、液体
气体
总结二、阿伏加德罗常数的应用
随堂练习
1、下列哪一组已知数据中能求出阿伏加德罗常数
（
）
A物质分子的质量和体积
B物体的质量和它的摩尔质量
C物体的质量、密度和它的分子体积
D物体的摩尔体积、密度及其分子质量
D
2.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子的平均距离
（
）
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、该气体的摩尔质量和体积
D．该气体的密度、体积和摩尔质量
B
3.若以μ表示氮气的摩尔质量，V表示在标准状态下氮气的摩尔体积，ρ为表示在标准状态下氮气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、Δ分别表示每个氮气分子的质量和体积，下面是四个关系式
①
NA
=Vρ/m
②
ρ
=μ/NAΔ
③
m
=
μ/NA
④
Δ=
V/NA
其中
A．①和②都是正确的；B．①和③都是正确的；
C．②和④都是正确的；D．①和④都是正确的。
答案：B
练习：
4、已知空气的摩尔质量是，
则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入450cm3的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）
练习：已知空气的摩尔质量是
，则空气中气体分子的平均质量多大？成年人做一次深呼吸，约吸入450cm3的空气，则做一次深呼吸所吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数量是多少？（按标准状况估算）
１．空气分子的平均质量为：
2.成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为：
３．所吸入的分子数为：
［小结］
1.一般物体中的分子数目是很大的.
2.一般分子的质量也是很小的.一般分子质量数量级是10-26Kg
3.阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，通过该常数把摩尔质量、摩尔体积跟分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了.
一般分子直径的数量级为10-10
m
分子的模型：把分子看成球形或正方体模型。
1.下列数据能求出阿伏加德罗常数的是（　）
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.水分子的体积和水分子的质量
D.水分子的质量和水的摩尔质量
D
补充练习
2.已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M，密度为ρ（均为国际单位），则（
）
A．1m3铜原子含原子数目为ρNA/M
B．1个铜原子质量是M
/NA
C．1个铜原子的体积是M/ρNA
D．1kg铜所含原子的数目是ρNA
ABC
例3.若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×103kg/m3，求：
1）质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）
2）计算出铁原子的直径是多少米？
个
0
4.估算在标准状态下气体分子间的距离。
解：将每个空气分子所占据的空间设为小立方体，则小立方体的边长为气体分子间的距离。(V摩尔=22.4×10-3
m3)
NA×d3=V摩尔
d=
（V摩尔
/
NA
）1/3
=[22.4×10-3
/（
6.02×1023
）]1/3m
=3.8
×10-9
m
练习5.由油滴实验测得油酸分子的直径为1.12×10-9
m，已知油酸的密度为6.37×102
kg/m3，已知油酸的摩尔质量为282
g/mol，试求阿伏加德罗常数.