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《物体是由大量分子组成的》教案适用学科中学物理适用年级中学二年级适用区域全国人教版课时时长(分60钟)分子的大小,油膜法测分子大小学问点阿伏伽德罗常数摩尔质量与分子个数的关系、知道一般分子直径和质量的数量级;1教学目标、知道阿伏伽德罗常数的含义,记住这个常数的数值和单位;
2、知道用单分子油膜方法估算分子的直径3教学重点学会用单分子油膜法估算分子大小(直径.)的方法教学难点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)的方法教学过程
一、复习预习自古以来,人们就不断地探究物质组成的隐私两千多年以前,古希腊的闻名思想家谟克得特说过,万物都是由微小的微粒构成的,并把这种微粒叫做原子这种古代的原子学说虽然没有试验依据,却包含着原子理论的萌芽科学技术发展到今日,原子的存在早已不是猜想,而被试验所证明从本章起先学习热学,探讨与热现象有关的事物,探讨热现象的规律,从宏观的内能和微观的分子运动论两个方面探讨热现象,两种方法相辅相成,使人们对热现象的探讨越来越深化初中讲过的分子运动论的内容ABC【答案】【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.某气体的摩尔质量为弘摩尔体积为密度为P,每个分子的质
2.K,量和体积分别为〃和外,则阿伏加德罗常数“可表示为()V PVA.N K=~B.N K=%mMC.M=m一D.N A=BC【答案】【解析】气体的体积是指气体所充溢的容器的容积,它不等于气体分子个数与每个气体分子体积的乘积,所以、错.由质量、体积、密度关系可推知、正确.A DB C从一下列供应的各组物理量中可以算出氢气密度的是()
3.氢气的摩尔质量和.阿伏加德罗常数A.氢气分子的体积和氢气分子的质量B.氢气的摩尔质量和氢气的摩尔体积C.氢气分子的质量和氢气的摩尔体积与阿伏加德罗常数D.CD【答案】M【解析】因密度P=y由氢气的摩尔质量和摩尔体积可求出氢气的密度夕,项可以,=e C由氢气分子的质量勿与阿伏加德罗常数”可求出氢气的摩尔质量/=哪即=与=¥,项D也可以,但由于项供应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A有很大空隙,项供应的数据不能求出氢气的密度而能求得液态氢的密度.B“用油膜法估测分子的大小”的试验步骤如下
4.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓中的方格数(不A.足半个的舍去,多于半个的算个,再依据格数与方格的边长,求油膜面积S1将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形态稳定后,将玻璃板放在浅盘B.上,用彩笔将薄膜的形态画在玻璃板上向浅盘中装入约深的水C.2cm用公式求出薄膜厚度,即油酸分子的直径D.依据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V上述步骤中有步骤遗E.漏或步骤不完全的,请指出________________________________________________________________1上述试验步骤的合理依次是【答案】见解析【解析】步骤中,要在水面上撒上痒子粉或细石膏粉DC试验时,还须要用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴2F.入量筒,登记量筒内增加肯定体积时溶液的滴数CFBAED某种油滴的摩尔质量密度33取体积
5..=
0.1kg/mol,P=
0.8X10kg/m,K=
3.7X107的该种油滴滴在水面上,绽开成一面积2的单分子油膜.cnf S=
0.5m⑴求出分子的直径.⑵估算出阿伏加德罗常数.【答案】⑴一
7.4X10m
2325.9X10/mol【解析】()油膜的厚度即为油酸分子的直径,1V
3.46d=-=7X10X10S
0.5-10m=
7.4X IOm⑵油酸的摩尔体积-43K=—=
1.25X10m/mol每个分子的体积为<产疗=9=
2.12XI故阿伏加德罗常数%=4=
5.9X1023/%
6.若以〃表示水的摩尔质量,,表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,P为在标准状态下水蒸气的密度,及为阿伏加德罗常数,勿、匕分别表示每个水分子的质量和体A积,下面是四个关系式
①“二;
②夕二^
③二又;
④△―无7TP其中正确的是()
①②①③A.B.
③④①④C.D.B【答案】【解析】选项特性分析对于.气体,宏观量〃、/、夕之间的关系式仍适用,有〃=口p V夕匕宏观量与微观量之间的关系式也适用,有人一-m m
①正确Nx—m-AT
③正确m NA气体的分子间有较大的距离,!求出的是一个气体分子平均占
④错误有的空间,一个气体分子的体积远远小于该空间
②错误
②式是将
④式代入
①式,并将
③式代入得出的课程小结物体是由体积很小的分子组成的这一结论有坚实的试验基础单分子油膜试验等试
1.验是上述结论的有力依据分子直径大约有(米的数量级阿伏伽德罗常数是物理i r°
2.学中的一个重要常数,计算分子的数量、分子的直径,都须要借助于阿伏伽德罗常数因此可以说,阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积(直径)等这些微观量联系起来阿伏伽德罗常数是自然科学的一个重要常数现在测定它的精确值是N=
6.022045XA2310/molo学会计算微观世界的物理量(如分子数目、分子质量、分子直径等)的一般方法由
3.于微观量是不能干脆测量的,人们可以测定宏观物理量,用阿伏伽德罗常数作为桥梁,间接计算出微观量来如分子质量可通过物质摩尔质量和阿伏伽德罗常数N,得m,MA到通过物质摩尔质量瓜密度、阿伏伽德罗常数计算出分子直径课后作m=M/N PN”AO业(在各自系统上进行布置)【基础】【巩固】【拔高】注基础、巩固、拔高是由易到难分的三个级别,每个级别大约1〜10题,附答案和解析课后评价物质是由大量分子构成的分子永不停息的做无规则的运动分子间存在着相互作用的引力和斥力分子是具有各种物质的化.学性质的最小微粒,在热学中,原子、离子、分子这些微粒做热运动时,遵从相同的规律,所以,,统称为“分子”热学内容简介.热现象与温度有关的物理现象如热胀冷缩、摩擦生热、
1..水结冰、湿衣服晾干等都是热现象热学的主要内容热传递、热膨胀、物态改变、固体、液体、气体的性质等
2.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,因此探讨热
3.学的基本理论是分子动理论、能量守恒定律
二、学问讲解考点分子的大小分子是看不见的,怎样能知道分子的大小呢?1
一、单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法将一滴体积已知的小油滴,滴在水面上,在重力作用下尽可能的散开形成一层极薄的油膜,此时油膜可看成单分子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直径,所以只要再测定出这层油膜的面积,就可求出油分子直径的大小.[介绍演示]假如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,可以通过幻灯视察到,并且利用已制好的方格透亮胶片盖在水面上,用于测定油膜面积如图所示1当然,这个试验要做些简化处理、把分子看成一个个小球;
1、油分子一个紧挨一个整齐排列;
2、认为油膜厚度等于分子直径.3[提问],已知一滴油的体积和水面上油膜面积则这种油分子的直径是多少?V S,[学生回答]d=v/s[课件模拟演示]油膜法测分子直径FLASH[在此基础上,进一步指出],
①介绍数量级这个数学名词,一些数据太大,或很小,,为了书写便利,习惯上用科学记数法写成的乘方数,如%我们把的乘方数叫做数量级,则义埠103X1010110和件,数量级都是,9X1010
②假如分子直径为油滴体积是油膜面积为则依据估算得出分子直径的数d,V,S,d=V/S,量级为ICT%
二、利用扫描隧道显微镜测定分子的直径
三、利用离子显微镜测定分子的直径留意()用不同方法测量出分子的大小并不完全相同,但是1数量级是相同的测量结果表明,一般分子直径的数量级是例如水分子直径是氢分子直径是-104X10T°m,
2.3X10mo()指.出认为分子是小球形是一种近似模型,是简化地处理问题,实际分子结构2很困难,但通过估算分子大小的数量级,对分子的大小有了较深化的相识2考点阿伏伽德罗常数提问在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义?数值是多少?明确Imol物质中含有的微粒数包括原子数、分子数、离子数……都相同此数叫阿伏伽德罗常数,可用符号N表示此席数,N=
6.个/],粗略计算可用附A A02X123m=个/可]阿伏伽德罗常数是一个基本常数,科学工作者不断用各种6X123方法测量它,以期得到它精确的数值再问学生,摩尔质量、摩尔体积的意义假如已经知道分子的大小,不难粗略算出阿伏伽德罗常数例如,水的质Imol量是体积是每个水分子的直径是-10它的体积是
0.018kg,
1.8X10-5m34X10m,3-293假如设想水分子是一个挨着一个排列的4X10—1°m=3X10m o提问如何算出水中所含的水分子数?Imol3考点摩尔质量与分子个数的关系一一微观物理量的估算若已知阿伏伽德罗常数,可对液体、固体的分子大小进行估算事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的气体不能这样假设、分子的质量=摩尔质量/阿伏加德罗常数1分子的体积=摩尔体积/阿伏加德罗常数2摩尔体积—摩尔质量即:1阿佛加德罗常数=NA分子体积一分子质量、几个常用的等式3分子的个数=摩尔数义阿伏加德罗常数2
三、例题精析1【例题】【题干】将摩尔的油酸溶于酒精,制成毫升的溶液已知毫升12001的溶液有滴,取滴滴在水面上,在水面上形成平方米的油膜,
5010.2估算油酸分子的直径【答案】米5X107【解析】5的溶液中,酒精溶于水后,油酸的体积1cnT3-63Vo=1/200cm=l/
200.X10m滴溶液中,油酸的体积1v=V0/50得到油酸分子的直径为米d=v/s=5XlT°,注酒精的作用、提高扩散速度
1、油膜面积不致于很大,易于测量22【例题】【题干】估算标准状况下,气体分子和水分子的间距【答案】【解析】、气体分子间距
1、同理,水的摩尔体积,=]8x[0;1v=18Xlr,J ioV
6.02xl023注1比较间距的大小---------边长=间距2^Y-、还可以看成球形模型32v=4n/3rr3【例题】【题干】水的质量为密度为变成蒸气后体积为求m,P,V,蒸气分子所占空间匕=水分子所占空间均一.【答案】工=把匕m水分子空即尸旦【解析】代=工=把L蒸气分子防血=上=m2N mVA2
四、课堂运用J一【基础】
1.用“油膜法”测算分子的直径时,必需假设的前提是()将油分子看成球形分子A.认为油分子之间不存在间隙B.把油膜看成单分子油膜C.考虑相邻油分子的相互作用力D.ABC【答案】【解析】用“油膜法”估测分子直径时不须考虑分子间的作用力,而且认为分子是紧
2.密排列的,且把分子看成小球,在水面上形成单分子油膜最近发觉纳米材料具有许多优越性能,有着广袤的应用前景已知(纳米)一浙,边长为的立方体可容纳的液态氢分子(其直径约为Inm=10Inm)的个数最接近下面的哪一个数值()10-%2369A.10B.10C.10D.10B【答案】【解析】纳米是长度的单位,10所以排列lnm=10-7,EP lnm=10X10-m,的分子个数接近于个,可容纳3个,项正确1010B
3.只要知道下列哪一组物理量,就可以估算气体分子间的平均距离()阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量A.阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度B.阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积C.该气体的密度、体积和摩尔质量D.B【答案】【解析】对四个选项的条件逐一分析,看依据每个选项的条件能求出何种物理量,由该物理量求出分子间的距离乩如选项的条件只能求出A分子的总个数,而不能接着求得分子的体积故选项不正确同理对选项0A C,D进行分析推断,只能求出该气体的密度,能求出该气体C D的质量和摩尔数故正确答案为B用筷子滴一滴水,体积约为这一滴水中含有水分子的个数最接近以下
4.O.lcn,哪一个值阿伏加德罗常数2i水的摩尔体积为^=6X10mor,,Koi—18cm7mol个.个A.6XL23B3X IO119个C.6X10^D.3X117m
0.1X6X1023【解析】〃=个义个-3121匕B18【答案】某种物质的摩尔质量为必密度为夕,阿伏加德罗常数为凡则关于该物质的
5.说法中,不正确的是分子的质量是物A.N单位体积内分子的个数是PN/MB.分子的体积肯定是物夕心C.平均每个分子占据的空间是扬夕心D.C【答案】【解析】物加是平均每个分子占据的空间并不肯定是一个分子的体积,选项c错【巩固】体积为/的油滴,落在安静的水面上,扩展成面积为的单分子油膜,则该油
1.s滴的分子直径约为已知阿伏加德罗常数为儿,油的O摩尔质量为弘则一个油分子的质量为O【答案】【解析】依据油膜法测分子大小的原理与阿伏伽德罗常数与摩尔质量的关系得出结果地球到月球的平均距离为假如把铁的分子一个紧挨一个地排列
2.384400km,起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”,试问这条大道须要多少个分子?这些分子的总质量是多少?已知铁分子的直径为-lo铁的摩尔质量为
23.OXlO m,
5.60X10-kg/mol【答案】个L281X101819X10Agk
3.844X18个个,
4.281X
10183.0X10t°【解析】这条大道须要的分子个数为解
5.60X10_26铁分子的质重力=豆=-602X]0kg
29.3X10kg,总=加〃=-2618-
79.3X1O X
1.281X10kg=l.19X10kg
3.为爱护环境和生态平衡,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,速度为导致油箱突然裂开,柴8m/s,油快速流入水中,从漏油起先到船员堵住漏油处共用分钟测量时,漏出的油L5已在水面上形成宽约为的长方形厚油层已知快艇匀速运动,漏出油的a=100m体积/=』
1.44X10该厚油层的平均厚度〃为多少.?1该厚油层的厚度〃约为分子直径的多少倍?已知油分子的直径约为102d10-m【答案】⑴乂一倍21072200【解析】⑴油层长度£=/方=8X90m=720mV-3144X10油层厚度D=~=;m8-2X10-mLa9nvinn/zOX lOO/、D82X10—[八一倍d27—io—-200o
104.从下列数据组可以算出阿伏加德罗常数的是水的密度和水的摩尔质量A.水的摩尔质量和水分子的体积B.水分子的体积和水分子的质量C.水分子的质量和水的摩尔质量D.下列说法中正确的是()
2.物体是由大量分子组成的A.无论是无机物质的分子,还是有机物质的大分子,其分子大小的数B.本节中所说的“分子”,只包含化学中的分子,不包括原子和离子C.分子的质量是很小的,其数量级为D.107°kgD【答案】摩尔质量〃摩尔体积/体,阿伏加德罗常数”=或”二界翁因此‘正确的分子质量〃【解析】阿伏加德罗常数是指任何物质所含的粒子数,对固体和液Imol选项是D
5.下列说法中正确的是()物体是由大量分子组成的A.无论是无机物质的分子,还是有机物质的大分子,其分子大小的数量级都是B.1010-m本节中所说的“分子”,只包含化学中的分子,不包括原子和离子分子的质C.D.量是很小的,其数量级为107°kgA【答案】【解析】物体是由大量分子组成的,故项正确一些有机物质的大分子大小的数A量级超过一,,故项错误本节中把化学中的分子、原子、离子统称为分10B子,故项错误分子质量的数量级一般为故项错误C lO^kg,D【拔高】
1.油膜法粗略测定分子直径的试验基础是()把油酸分子视为球形,其直径即为油膜的厚度A.让油酸在水面上充分散开,形成单分子油膜B.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C.油酸分子直径的数量级是15D.IO-m。