1、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.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处理方法(1)理想化：认为油酸薄膜是由单个分子紧密排列组成的，则油膜的 厚度即为油酸分子的直径，如图 1 所示图 1(2)模型化：把油酸分子简化成球形2估算方法实验时测出一滴油酸的体积 V，再测出油膜的面积 S，估算出油膜的厚度，认为就是油酸分子的直径 d .VS3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.二、阿伏加德罗常数1定义：1 mol 的任何物质所含有的
2、粒子数2 大 小 ： 在 通 常 情 况 下 取 NA 6.021023 mol 1， 在 粗 略 计 算 中 可 以 取 NA 6.01023 mol 1.3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分子质 量 、 分 子 大 小 等 微 观 物 理 量 联 系 起 来 ， 即 阿 伏 加 德 罗 常 数 NA 是 联 系 宏 观 量 与 微 观 量 的 桥梁即学即用判断下列说法的正误(1)用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至 1 mL，记下滴数 n，则 1 滴溶液含纯油酸的体积 V mL.( )1n(2)若撒入水中的痱子粉太多，会使油酸未完全散开，从而使测出
3、的分子直径偏小( )(3)若滴在水面的油酸酒精溶液体积为 V，铺开的油膜面积为 S，则可估算出油酸分子直径为 .( )VS(4)阿伏加德罗常数所表示的是 1 g 物质内所含的分子数 ( )(5)所有分子的直径都相同( )一、用油膜法估测分子的大小导学探究 如图 2 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 2(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
4、响测量结果(2)撒痱子粉(或细石膏粉 )后，便于观察所形成的油膜的轮廓(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深化 用油膜法估测分子的大小实验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 .VS2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
5、地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积 V1 时的滴数 n，算出一滴油酸酒精溶液的体积 V.再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度 ，算出一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积 VV.V1n(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 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)根据测出的一滴
6、油酸酒精溶液里油酸的体积 V 和油酸薄膜的面积 S，求出油膜的厚度d，则 d 可看做油酸分子的直径，即 d .VS4注意事项(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，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( 或细石膏粉)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例 1 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，10 4 mL 油酸酒精溶液中有纯油酸 6 mL.用注射器测得 1 mL 上述溶液中有 50 滴把 1 滴该溶液滴入
7、撒有痱子粉的盛水的浅盘里，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 3 所示，坐标纸中正方形小方格的边长为 20 mm.图 3(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答案 (1)2.3210 2 m2 (2)1.210 11 m3 (3)5.21010 m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 S58(0.02) 2 m22.3210 2 m2.(2)因 为 50 滴 油 酸 酒
8、精 溶 液 的 体 积 为 1 mL，且 能 求 出 溶 液 中 含 纯 油 酸 的 浓 度 为 610 4，故每滴油酸酒精溶液中含 纯油酸的体积为 V0 6104 6104 Vn 150mL 1.21011 m3.(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 mV0S 1. 2 10 112. 32 10 25.210 10 m.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，则一滴该溶液中的油酸体积 V .V1n2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
9、面 积例 2 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，以下给出的是可能的操作步骤，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上_，并补充实验步骤 D 的计算式A将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长 1 cm 的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数 n.B将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定C用浅盘装入约 2 cm 深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上D用测量的物理量估算出油酸分子的直径 d_.E用滴管将事先配好的体积浓度为 0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下滴入的溶液体积 V0 与滴数 N.F将玻璃板平放在浅盘上，用彩笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上答
10、案 ECBFAD 5V0Nn解析 根据实验步骤可知合理的顺序为 ECBFAD.一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 0.05%，V0NSn10 4 m2所以分子的直径 d 0.05% .V0NS 5V0Nn二、阿伏加德罗常数导学探究 (1)1 mol 的物质内含有多少个分子？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)(3)VmolN AV0(V0 为一个分子的体积，V mol 为摩尔体积) ，对于任何物质都成立吗？答案 (1)6.0210 23 个 N A (2) MNA VNA(3)
11、VmolN AV0 仅适用于固体和液体，不适用于气体知识深化 阿伏加德罗常数的应用1N A 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、单个分子的体积 V0 等微观量联系起来，如图 4 所示图 4其中密度 ，但要切记对单个分子 是没有物理意义的mV MmolVmol m0V02常用的重要关系式(1)分子的质量：m 0 .MmolNA(2)分子的体积：V 0 (适用于固体和液体)注意：对于气体分子 只表示每VmolNA MmolNA VmolNA个分子所占据
12、的空间(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例 3 (多选) 若以 表示氮气的摩尔质量，V 表示在标准状况下氮气的摩尔体积， 是在标准状况下氮气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、v 分别表示每个氮分子的质量和体积，下面四个关系式中正确的是( )AN A B Vm NAvCm DvNA VNA答案 AC解析 摩尔质量 mN AV，故 NA ，m ，故 A、C 正确；氮气分子间距离很大，Vm NANAv 并不等于摩尔体积 V，故 B、D 错误例 4 已知氧气分子的质量 m5.310 26 kg，标准状况下氧
13、气的密度 1.43 kg/m3，阿伏加德罗常数 NA6.0210 23 mol1 ，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(保留两位有效数字)答案 (1)3.210 2 kg/mol (2)3.3 109 m (3)2.71019 个解析 (1)氧气的摩尔质量为 MN Am6.0210 235.31026 kg/mol3.210 2 kg/mol.(2)标准状况下氧气的摩尔体积 V ，所以每个氧气分子所占空间 V0 .而每个氧M VNA MNA气分子占有的体积可以看成是棱长为 a 的立方体，即 V0a 3，则 a3
14、，a MNA 3MNAm3.310 9 m.3 3.210 21.436.021023(3)1 cm3 氧气的质量为mV 1.43110 6 kg1.4310 6 kg则 1 cm3 氧气中含有的氧分子个数N 个2.710 19 个mm 1.4310 65.310 26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VNAV0 d3 可得：d .16 36VNA2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 5 所示， 则立方体的边长即 为分子间距由 V0 及VNAV0d 3 可得：d .
15、3VNA图 51(用油膜法估测分子的大小)( 多选)用油膜法估测分子的大小的理想条件是( )A将油酸分子看成球体B考虑各油酸分子间的间隙C认为油酸分子是紧密排列的D将油膜看成单分子油膜答案 ACD2(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 ”的实验误差，下列方法可行的是( )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实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中，再把痱子粉洒在水面上答案 B解析 mL 是一滴油酸酒精溶
16、液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A 错误；B1N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 错误；为了使油酸分子紧密排列，实验时先将痱子粉均匀洒在水面上，再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，D 错误3(阿伏加德罗常数的应用)(多选)已知某气体的摩尔体积为 22.4 L/mol，摩尔质量为 18 g/mol，阿伏加德罗常数为 6.021023 mol1 ，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
17、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 V0 计算气体分子的体积，这样算得的应是 该气体每个分子所占据的空间，VNA故 B 错误， C 正确；可 认为每个分子平均占据了一个小立方体空间， 即为相邻分子之间3V0的平均距离，D 正确；每个分子的质量可由 m0 计算，A 正确MNA4(阿伏加德罗常数的应用)已知水的摩尔质量 M1810 3 kg/mol,1 mol 水中含有 61023个水分子，水的密度为 1 103 kg/m3，试估算水分子的质量和直径 (结果保留一位有效数字)答案 310 26 kg 410 10
18、 m解析 水分子的质量m0 kg310 26 kgMNA 1810 361023由水的摩尔质量 M 和密度 ，可得水的摩 尔体积 VM把水分子看成是一个挨一个紧密排列的小球， 1 个水分子的体 积为 V0 VNA MNAm3 31029 m31810 3110361023每个水分子的直径为d m410 10 m.36V0 36310 293.14一、选择题考点一 用油膜法估测分子的大小1(多选) 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原油酸酒精溶液中含有大量的酒精C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D求每滴溶液的体积时，1 mL 的溶液
19、的滴数多记了 10 滴答案 AC2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积约为( )A10 10 m2 B10 4 m2C10 10 cm2 D10 4 cm2答案 B解析 由 d ，得 S m210 4 m2.VS Vd md 810 4810210 103(多选) 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若已知油滴的摩尔质量为 M(单位为kg/mol)，密度为 (单位为 kg/m3)，油滴质量为 m(单位为 kg)，油滴在水面上扩散后的最大面积为 S(单位为 m2)，阿伏加德罗常数为 NA(单位为 mol1 )，那么( )A油滴分子直
20、径 d B油滴分子直径 dMS mSC油滴所含分子数 N NA D油滴所含分子数 N NAMm mM答案 BD解析 在“用油膜法估测分子的大小 ”的实验中， 认为油膜的厚度为分子直径，油滴的质量为 m，密度为 ，油滴在水面上扩散后的最大面积为 S，则油滴的体积为 V ，油滴分子直m径为 d ，选项 B 正确，A 错误；油滴的物质的量为 ，油滴所含分子数为 N NA，选项mS mM mMD 正确，C 错误考点二 分子的大小4(多选) 关于分子，下列说法中正确的是( )A分子看成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 1010 mC “物体是由大量分子组
21、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 1026 kg答案 AD解析 将分子看成小球是为研究问题方便而建立的简化模型，故 A 选项正确；一些有机物的分子大小的数量级超过 1010 m，故 B 选项错误；“物体是由大量分子组成的” ，其中“分子”是分子、原子和离子的统称，故 C 选项错误；分子质量的数量级一般为 1026 kg，故 D 选项正确5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)的个数最接近于( )A10 2 个 B10 3 个C10 6 个 D10 9 个答案 B解析
22、 1 nm 109 m，则边长为 1 nm 的立方体的体积 V(10 9 )3 m310 27 m3；将液态氢分子看成边长为 1010 m 的小立方体，则每个氢分子的体积 V0(10 10 )3 m310 30 m3，所以可容纳的液态氢分子的个数 N 10 3 个液 态氢分子可认为分子是紧挨着的，其空隙VV0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 6已知在标准状况下，1 mol 氢气的体积为 22.4 L，氢气分子间距约为( )A10 9 m B10 10 mC10 11 m D10 8 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
23、的体积 V0 VNAm33.7210 26 m3.按立方体估算， 则 每个氢气分子占据体积的边长：L22.410 36.021023 m3.310 9 m故 选 A.3V0 33.7210 26考点三 阿伏加德罗常数的应用7从下列数据组可以算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答案 D解析 阿伏加德罗常数是指 1 mol 任何物质所含的粒子数，对固体和液体，阿伏加德罗常数NA ，或 NA ，选项 D 正确摩 尔 质 量 M分 子 质 量 m0 摩 尔 体 积 V分 子 体 积 V08(多选) 某气
24、体的摩尔质量为 M，摩尔体积为 V，密度为 ，每个分子的质量和体积分别为 m0 和 V0，则阿伏加德罗常数 NA 可表示为( )AN A BN AVV0 Vm0CN A DN AMm0 MV0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 错误由 质量、体 积、密度关系可推知 B、C 正确9某物质的密度为 ，摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数为 NA，则单位体积该物质中所含的分子个数为( )A. B. C. D.NA NA NA NA答案 D解析 单个分子的质量为 m ，单位体积该物质中所含的分子个数 为 n ，选项NA m NAD
25、正确二、非选择题10(油膜法估测分子的大小) 在“用油膜法估测分子的大小 ”实验中，(1)某同学操作步骤如下：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；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；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；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 4.8103 mL，其形成的油膜面积为 0.01 m2，则估测出油酸分子的直径为 _m.答案 (1)在量筒中加入 N 滴溶液；在水面上先撒上痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液 (2)4.8101
26、0解析 (1)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 测量误差太大甚至实验失败 (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 m4.810 10 m.VS 4.810 310 60.10%0.0111(阿伏加德罗常数的应用) 已知空气的摩尔质量是 M2910 3 kgmol1 ，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 450 cm3 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是多少？(按标准状况估
27、算)答案 4.810 26 kg 5.810 4 kg 1.210 22 个解析 空气分子的平均质量为m kg4.810 26 kgMNA 2910 36.021023成年人做一次深呼吸所吸入的空气质量为m 29103 kg5.810 4 kg45010 622.410 3所吸入的气体分子数为 N 1.210 22 个mm 5.810 4 kg4.810 26 kg12(综合应用)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小 ”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量 M0.283 kgmol 1 ，密度 0.89510 3 kgm3 .若 100 滴油酸的体积为1 mL，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多大？(取 NA6.0210 23 mol1 ，球的体积 V 与直径 D 的关系为 V D3，结果保留两位有效数字 )16答案 10 m 2解析 一个油酸分子的体积 V0 ，由球的体积与直径的关系得分子直径 D ，一MNA 36MNA滴纯油酸的体积为 V 106 m310 8 m3，则最大面积 S ，解得 S10 1100 VD 10 8 m3Dm2.
