2018年度-2-019版物理新导学笔记资料选修3-3第七章-1.doc

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1、-_1 物体是由大量分子组成的物体是由大量分子组成的学习目标学习目标 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导学探究 如图 1 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图 1(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)

2、撒痱子粉(或细石膏粉)后，便于观察所形成的油酸膜的轮廓(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知识梳理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 .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，记下量筒内油酸酒精溶液的体积 V1时的滴数 n

3、，算出一滴油酸酒精溶液的体积 V，则一滴油V1n酸酒精溶液中的纯油酸体积 VV ，其中 为油酸酒精溶液中油酸的浓度(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，再用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上(3)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板平放到浅盘上，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 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)计算油膜的厚度 d ，即为油酸分子的直径VS二、阿伏加德罗常数导学探究 (1)1 mol 的物质内

4、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 NA)答案 (1)6.021023个 NA (2) MNAVNA知识梳理 1定义：1mol 的任何物质所含有的粒子数2大小：在通常情况下取 NA6.021023 mol1，在粗略计算中可以取 NA6.01023 mol1.3应用(1)NA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 Mmol、摩尔体积Vmol、物体的质量 m、物体的体积 V、物体的密度 等宏观量，跟单个分子的质量 m0、单个分子的体

5、积 V0等微观量联系起来，如图 2 所示图 2-_其中密度 ，但要切记对单个分子 是没有物理意义的mVMmolVmolm0V0(2)常用的重要关系式分子的质量：m0.MmolNA分子的体积(或分子所占的空间)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 VmolNAV0，则单个分子的体积 V0.VmolNAMmolNA对气体，因分子间距比较大，故 V0表示每个分子所占有的空间VmolNA(3)质量为 m 的物体中所含有的分子数：N.mNAMmol(4)体积为 V 的物体中所含有的分子数：N.VNAVmol一、用油膜法估测分子的大小例 1 (2017苏州高新区一中高二期中)“用油

6、膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下：向体积 V油1 mL 的油酸中加酒精，直至总量达到 V总500 mL；用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n100 滴时，测得其体积恰好是 V01 mL；先往边长为 3040 cm 的浅盘里倒入 2 cm 深的水，然后将 均匀地撒在水面上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，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，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图 3 所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长 a20 mm.图 3-_根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤中

7、应填写： ；(2)1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V为 mL；油酸薄膜的面积 S 约为 mm2；由此可知，油酸分子的直径 d 约为 (结果均保留 2 位有效数字)(3)某同学在用油膜法估测分子的大小实验中，计算结果明显偏大，可能是由于 A粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大B粉末太厚导致油酸未完全散开C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D计算每滴体积时 1 mL 的溶液滴数多数了几滴答案 (1)痱子粉或细石膏粉 (2)2105 4.34.7104 4.24.61010 m (3)BC解析 (1) 先往边长为 3040 cm 的浅盘里倒入 2 cm 深的水，然后将痱子粉或细石膏粉

8、均匀地撒在水面上(2)1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V mL2.0105 mL11001500数出轮廓范围内小方格的个数 N112，油酸薄膜的面积 S112(20)2 mm24.5104 mm2油酸分子的直径 d4.41010 mVS2.0 105 cm34.5 104 mm22.0 105 106 m34.5 104 106 m2(3)粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大据d可得直径结果偏小，故VSA 项错误粉末太厚导致油酸未完全散开，导致油膜面积测量值偏小 据 d可得直径结VS果偏大，故B 项正确计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小据 d可得直径结果

9、偏大，故C 项正确计算每滴体积时1 mL 的溶液滴数多数了几VS滴，导致1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小据d可得直径结果偏小，故DVS项错误1纯油酸体积 V 的计算若油酸酒精溶液的浓度为 ，n 滴该溶液的体积为 V1，则一滴该溶液中的纯油酸体积V.V1n-_2油膜面积 S 的计算用数格子法(不足半个的舍去，多于半个的算一个)求出油膜面积二、阿伏加德罗常数的应用例 2 水的分子量是 18 g mol1，水的密度 1.0103 kg/m3，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1，则：(1)水的摩尔质量 M g mol1或 M kgmol1，水的摩尔体积 Vmol m3 mol1.(

10、2)水分子的质量 m0 kg，水分子的体积 V m3.(结果均保留一位有效数字)(3)将水分子看做球体，其直径 d m(结果保留一位有效数字)，一般分子直径的数量级是 m.(4)36 g 水中所含水分子个数 n 个(5)1 cm3的水中所含水分子个数 n 个答案 (1)18 1.8102 1.8105 (2)31026 31029 (3)41010 1010 (4)1.21024 (5)3.31022解析 (1)某种物质的摩尔质量用“g mol1”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 M18 g mol1.如果摩尔质量用“kg mol1”表示，就要换算成M1.8102 kg

11、 mol1.水的摩尔体积 Vmol m3 mol11.8105 m3 mol1.M1.8 1021.0 103(2)水分子的质量 m0 kg31026 kgMNA1.8 1026.02 1023水分子的体积 V m331029 m3.VmolNA1.8 1056.02 1023(3)将水分子看做球体，就有 3V，43(d2)水分子直径dm41010 m，这里的“1010”称为数量级，一般分子直36V36 3 10293.14径的数量级就是这个值，即 1010 m.(4)36 g 水中所含水分子的个数nNA6.021023个1.21024个mM3618-_(5)1 cm3的水中所含水分子的个数为

12、nNA个3.31022个VVmol106 6.02 10231.8 1051.分子的大小：一般分子大小的数量级是 1010 m，质量的数量级是 1026 kg.2.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 V0及 V0VmolNAd3可得：16d.36VmolNA(2)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 4 所示，则立方体的边长即为分子间距由 V0及 V0d3可得：d.VmolNA3VmolNA图 41(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

13、的是( )A用注射器取 1 mL 配制好的油酸酒精溶液，共可滴 N 滴，则每滴中含有纯油酸 mL1NB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，再用注射器在水面上多滴几滴油酸酒精溶液D用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形答案 B-_解析 mL 是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以油酸酒精溶液中油酸的浓度才是纯油酸的体1N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，

14、会使油酸体积测量误差增大2(用油膜法估测分子的大小)将 1 cm3的油酸溶于酒精，制成 200 cm3的油酸酒精溶液已知 1 cm3溶液有 50 滴，现取其 1 滴，将它滴在撒有痱子粉的水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层现已测得这个薄层的面积为 S0.2 m2，试由此估算油酸分子的直径 d .答案 51010 m解析 一滴溶液中纯油酸的体积为：V0106m311010 m31200 50油酸分子的直径为：d m51010 m.V0S1 10100.23(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 1 nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为 1010 m

15、)的个数最接近于( )A102个 B103个 C106个 D109个答案 B解析 1 nm109 m，则边长为 1 nm 的立方体的体积 V(109)3 m31027 m3；将液态氢分子看做边长为 1010 m 的小立方体，则每个氢分子的体积 V0(1010)3 m31030 m3，所以可容纳的液态氢分子的个数 N103(个)液态氢分子可认为分子是紧挨着的，其空VV0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)(2017江苏单科12A(3)科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子资料显示，某种蛋白的摩尔质量为 66 kg/mol，其分子可视为半径为

16、3109m 的球，已知阿伏加德罗常数为 6.01023 mol1.请估算该蛋白的密度(计算结果保留一位有效数字)答案 1103 kg/m3解析 摩尔体积 V r3NA43-_由密度 ，MV解得 3M4r3NA代入数据得 1103 kg/m3考点一 用油膜法估测分子的大小1(多选)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某种油剂的密度为 8102 kg/m3，取这种油剂 0.8 g 滴在水面上，最后形成油膜的最大面

17、积约为( )A1010 m2B104 m2C1010 cm2D104 cm2答案 B解析 由 d ，得 S m2104 m2.VSVdmd8 1048 102 10103在用油膜法估测分子大小的实验中，现有按纯油酸和酒精的体积比为 nm 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约 2 cm 深水的浅盘，一支滴管，一个量筒请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1) (需测量的物理量自己用字母表示)(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在塑料盖板上，如图 1 所示，(已知塑料盖板上每个小方格面积为 S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为 S，不足半个舍去)则油膜

18、面积为 (3)估算油酸分子直径的表达式为 D .-_图 1答案 (1)用滴管向量筒内加注 N 滴油酸酒精溶液，读其体积 V (2)9S (3)nV9NSmn解析 (1)用滴管向量筒内加注 N 滴油酸酒精溶液，读其体积 V；(2)估算油膜面积时以“超过半格按一格计算，小于半格就舍去”的原则，估算出 9 格，则油酸薄膜面积为 S膜9S.(3)一滴溶液中纯油酸的体积为V ；nmnVNnVNmn由于形成单分子的油膜，则分子的直径为 d.VS膜nV9NSmn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

19、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 3107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 1029解析 由题图可知，将每个二硫化铁分子看做一个立方

20、体，四个小立方体并排边长之和为4d4 cm，所以平均每个小立方体的边长 d1 cm.又因为题图是将实际大小放大了3107倍拍摄的照片，所以二硫化铁分子的小立方体边长为：d m d3 1071 1023 1073.331010 m所以测出的二硫化铁分子的体积为：Vd 3(3.331010 m)33.71029 m3.6(多选)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 错分子质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，所以

21、分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比，B、C 对密度大，相同体积时质量大，但分子个数不确定，无法比较分子质量大小，D 错考点三 阿伏加德罗常数及微观量的估算7一般物质分子非常小，分子质量也非常小科学家采用摩尔为物质的量的单位，实现了微观物理量与宏观物理量间的换算.1 mol 的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量称为阿伏加德罗常数 NA.通过下列条件可以得出阿伏加德罗常数的是( )A已知水的密度和水的摩尔质量B已知水分子体积和水分子质量C已知水的摩尔质量和水分子质量D已知水分子体积和水的摩尔质量答案 C解析 水的密度和水的摩尔质量都是宏观量，可得水的摩尔体积，无法得到阿伏加德罗常数，故 A

22、错误；水分子体积和水分子质量都是微观量，无法得到阿伏加德罗常数，故 B 错误；-_利用水的摩尔质量和水分子质量直接相除可得阿伏加德罗常数，故 C 正确；由水的摩尔体积和水分子的体积相除可得阿伏加德罗常数，由水分子体积和水的摩尔质量无法得到阿伏加德罗常数，故 D 错误8已知在标准状况下，1 mol 氢气的体积为 22.4 L，此时氢气分子间距约为(已知阿伏加德罗常数 NA6.021023 mol1)( )A109 mB1010 mC1011 mD108 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空间V m33.721026 m3.VmolNA22.

23、4 1036.02 1023按立方体估算，氢气分子间距为：L m3.3109 m故选 A.3V33.72 10269(多选)阿伏加德罗常数为 NA(mol1)，铁的摩尔质量为 M(kg/mol)，铁的密度为 (kg/m3)，下列说法正确的是( )A1 m3铁所含原子数目为NAMB1 个铁原子所占体积为MNAC1 kg 铁所含原子数为 NAD1 个铁原子的质量为MNA答案 ABD解析 摩尔体积 V摩，物质的量 n，原子数目为 NnNA，联立以上各式解得：MVV摩N，故 1 m3铁所含原子数为，故 A 正确；一摩尔铁的体积为，故一个铁原子VNAMNAMM的体积为，故 B 正确；1 kg 铁的摩尔数

24、为，故原子数为，故 C 错误；一摩尔铁原MNA1MNAM子的质量为 M，故一个铁原子的质量为，故 D 正确，故选 A、B、D.MNA10已知水银的摩尔质量为 M，密度为 ，阿伏加德罗常数为 NA，则水银原子的直径是( )-_AB1 3A6 M N 1 3A3 4M N CDA6 M NAM N答案 A解析 1 mol 水银的体积 V，1 个水银原子的体积 V0，把水银原子看成球MVNAAM N体，则 V0 d 3，所以 d.把水银原子看成立方体，则 V0d 3，所以 d161 3A6 M N ，故正确答案为 A.1 3AM N 11.(2018程桥高级中学月考)如图 3 所示，食盐(NaCl)

25、的晶体是由钠离子和氯离子组成的这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列着已知食盐的摩尔质量为 58.5 g/mol，食盐的密度是 2.2 g/cm3.阿伏加德罗常数为 6.01023 mol1.在食盐晶体中两相距最近的钠离子的中心点距离的数值最接近于( )图 3A3.0108 cmB3.5108 cmC4.0108 cmD5.0108 cm答案 C解析 分子的体积为： V0 ；一个 NaCl 分子中含有两个离子，故每个离子占据VNAMNA空间的体积为：V0 V0；设每个离子占据空间的体积为立方体模型，故：12M2NAV0a3; a m2.81010 m；从题图中可以看出，3

26、M2NA30.058 52 2 200 6.0 1023处于正方形对角线的两个钠离子的间距最小，为：da4.01010 m4.0108 cm，2故选 C.-_12(2018南京、盐城一模)铁的密度 7.8103 kg/m3、摩尔质量 M5.6102 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA6.01023 mol1.可将铁原子视为球体，试估算：(结果保留一位有效数字)(1)1 克铁含有的原子数；(2)铁原子的直径大小答案 见解析解析 (1)N11022个mNAM(2)由 VV0NA V0 d 3得 d31010 mMV1636MNA13已知常温常压下 CO2气体的密度为 ，CO2的摩尔质量为 M，阿伏加德罗常数为 NA，则在该状态下容器内体积为 V 的 CO2气体含有的分子数为 在 3 km 的深海中，CO2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将 CO2分子看做直径为 d 的球，则该容器内 CO2气体全部变成硬胶体后体积约为 答案 VNAMd 3VNA6M解析 体积为 V 的 CO2气体质量 mV，则分子数 NNA.mMVNAMCO2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内 CO2气体全部变成硬胶体后体积约为：VN d3.16d 3VNA6M