1、第一节物质是由大量分子组成的核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道分子大小的数量级，了解阿伏伽德罗常数，知道可以用油膜法估测分子大小，会解释相关自然现象科学思维会用油膜法估测油酸分子的大小，能用阿伏伽德罗常数进行相关的计算，提高解题能力科学探究通过用油膜法估测油酸分子大小的科学探究，学会与他人合作交流，并能分享实验结果科学态度与责任体验分子的微小，体会科学方法对研究微观世界的重要性，培养探究科学的兴趣知识点一分子的大小1分子的大小：一般分子直径的数量级为1010 m.2油膜法实验(1)人们巧妙地设计了油膜法实验来粗略测量分子的直径(2)利用油酸分子在水中会竖起来，形成单分子层油膜(3)本实
2、验借用宏观的体积、面积来估测微观的分子直径，这是一种借宏观量来研究微观量的方法油酸分子很小，在实验过程中要稀释，尽量做到形成单分子层油膜知识点二阿伏伽德罗常数1定义：1 mol任何物质含有分子(或原子)的数目都相同，为常数这个常数叫作阿伏伽德罗常数，用NA表示2数值：NA6.021023mol1.3意义：阿伏伽德罗常数是一个重要的基本常量，它是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁阿伏伽德罗常数，把摩尔质量、摩尔体积这些宏观量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)分子直径大小的数量级是1010 m()(2)油酸分子易竖立起来，形成单分子层油膜()(3)
3、油膜法测分子直径，用食用油、煤油都可以()(4)1 mol的固态物质(如铁)和1 mol的气态物质(如氧气)所含分子数不同()答案(1)(2)(3)(4)2在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是()A等效替代法B控制变量法C理想模型法D比值定义法C应用油膜法测分子直径，其实验的原理是将油酸分子看成是球形模型，测出油酸分子的体积，然后让油酸在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积，油酸的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度，即油酸分子的直径该方法采用了理想模型法故C正确3(多选)若以V表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下水蒸气的密度，M表示水的摩尔质量，M
4、0表示一个水分子的质量，V0表示一个水分子的体积，NA表示阿伏伽德罗常数，则下列关系式正确的是()ANABV0CM0DACV是水的摩尔质量，则阿伏伽德罗常数可表示为NA，选项A正确；表示一个水分子运动占据的空间，不等于一个水分子的体积，选项B错误；一个水分子的质量为M0，选项C正确；表示水的密度，选项D错误 考点1用油膜法估测油酸分子的大小用“油膜法”测分子直径的实验中，为什么要待浅盘中的水稳定后才进行测量？若油酸分子直径的数量级为1010 m，某同学的测量结果大于这个数量级，试分析可能的原因提示水稳定后，油膜面积稳定，易测量且准确原因是油酸分子膜不够薄，分子有重叠的地方一、实验原理与方法油酸
5、分子的一端具有亲水性，另一端具有憎水性，当把酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸便在水面上散开，其中酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成有自由边界的一层纯油酸薄膜，形成单分子油膜如果将油酸分子看作是球状模型，测出一定体积的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，计算出油膜的厚度，这个厚度就近似等于分子的直径二、实验器材盛水的容器，滴管或注射器，一个量筒，按一定的比例(一般为1200)稀释了的油酸酒精溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积)，少量爽身粉或石膏粉，彩笔三、实验步骤1用注射器或滴管将一定容积的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积的溶液滴数，求出一滴
6、油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V.2向容器中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上3小心地将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸薄膜4轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上5利用坐标方格计算出油膜的面积S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度d，即为所测分子的直径. 四、数据处理计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液，在利用公式d计算时，式中的V不是溶液的体积而应该进行换算，计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，方法是：设n滴油酸酒精溶液是1 mL，则每1滴的油酸酒精溶液的体积是 mL，事先知道配制溶液的比
7、例是，则1滴溶液中的纯油酸体积V mL.式中的S是滴入水中后，纯油酸形成的油膜面积，其面积用数坐标纸上对应的格数来计算，以1 cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格这样就可粗略地计算出油酸分子的直径五、误差分析1由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径，实验室中配制的油酸酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度2虽然分子直径的数量级应在1010 m但中学阶段，对于本实验只要能测出油酸分子直径的数量级在109 m以内即可认为是成功的六、注意事项1爽身粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可2
8、滴入油酸酒精溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大3待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩【典例1】在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形状稳定将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此
9、计算出一滴油酸酒精溶液的体积将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为_m(结果保留1位有效数字)思路点拨(1)要先配溶液，再滴入，油膜稳定后再测量(2)直径数量级为1010 m.解析(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒爽身粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水
10、面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d计算(2)一滴油酸酒精溶液中含油酸体积V m3，故d51010 m.答案(1)(2)51010油膜法估测分子大小的实验中各物理量的计算在实验中由d计算分子的直径，V是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的总体积各物理量的计算方法如下(1)一滴油酸酒精溶液的体积：V(N为滴数，V液2为N滴油酸酒精溶液的体积)(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸所占体积：VV(V油为纯油酸体积，V液1为油酸酒精溶液的总体积)(3)油酸薄膜的面积Sna2(n为有效格数，a为小格的边长)(4)分子直径d.(5)注意单位的统一1在“用油膜法估测分子大小”实验
11、中所用的油酸酒精溶液的浓度为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所示，图中每一小方格的边长为1 cm，试求：(1)油酸薄膜的面积是_cm2；(2)实验测出油酸分子的直径是_m(结果保留两位有效数字)；(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？_.解析(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有114(113115)个；一个小方格的面积S0L21 cm2，所以面积S1141 cm2114 cm2.(2)一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V mL7.51012m3，
12、油酸分子直径d m6.61010 m.(3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜答案(1)114(113115都对)(2)6.61010(3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜 考点2阿伏伽德罗常数我们在初中已经学过，物体是由大量分子组成的一个直径1 m大小的水珠，尺寸与细菌差不多，其中分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好多倍！怎样才能计算出水分子的个数呢？提示知道水的摩尔体积和阿伏伽德罗常数就可以算出水分子的个数1两种分子模型(1)球形分子模型：对于固体和液体，其分子间距离比较小，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，分子间的距离近似等于分子的直径
13、如图所示其分子直径d .球形分子模型(2)立方体分子模型：对于气体，其分子间距离比较大，是分子直径的数十倍甚至上百倍，此时可把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如图所示其分子间的距离d.立方体分子模型2阿伏伽德罗常数的应用(1)一个分子的质量m.(2)一个分子的体积V0(对固体和液体)(3)单位质量中所含分子数n.(4)单位体积中所含分子数n.(5)气体分子间的平均距离d.(6)固体、液体分子直径d.【典例2】只要知道下列一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离的是()A阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C阿伏伽德罗常
14、数、该气体的质量和体积D该气体的密度、体积和摩尔质量思路点拨首先导出气体分子间平均距离的表达式，再对照题目中各选项所给条件进行判断，也可以从题给条件出发，看能否求得所需结果，从而进行正确判断B方法一：根据气体分子间的平均距离d的表达式d，对照4个选项的条件，可知选项B正确方法二：根据A选项的条件可以求出分子的总个数，而不能继续求得分子的体积V0，故A选项错误；同理可对选项B、C、D进行分析判断从而得出正确答案为B(1)求解与阿伏伽德罗常数有关问题的思路(2)V0对固体、液体指分子体积，对气体则指平均每个分子所占据空间的体积，即无法求解气体分子的大小2很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全轿
15、车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊若氮气充入后安全气囊的容积V56 L，囊中氮气密度2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M0.028 kg/mol，阿伏伽德罗常数NA61023 mol1.试估算：(1)囊中氮气分子的总个数N；(2)囊中氮气分子间的平均距离(结果保留一位有效数字)解析(1)设N2的物质的量为n，则n，氮气的分子总数NNA，代入数据得N31024个(2)每个分子所占的空间为V0，设分子间平均距离为a，则有V0a3，即a，代入数据得a3109 m.答案(1)31024个(2)3109 m1物理观念：分子大小、阿伏伽德罗常数、油膜法
16、估测分子大小2科学思维：用油膜法估测油酸分子的具体操作及用阿伏伽德罗常数进行相关计算3科学方法：理想化模型、实验法、计算法等1(多选)下列说法正确的是()A分子是保持物质化学性质的最小微粒B物质是由大量分子组成的C本节所说的“分子”，只包含化学中的分子，不包含原子和离子D无论是有机物质，还是无机物质，分子大小数量级都是1010 mAB保持物质化学性质的最小微粒是分子；在研究物质化学性质时，认为组成物质的微粒有分子、原子和离子，但在热学中，我们研究的是粒子的运动和相互作用规律，就不必区分在化学变化中起的不同作用，因此化学中的分子、原子、离子在这里统称为“分子”，即物质是由大量分子组成的；除了一些
17、有机物质的大分子外，多数分子大小数量级为1010 m2(多选)关于分子，下列说法正确的是 ()A把分子看成小球，是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的是球B所有分子的直径都相同C不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法ACD将分子看成球形是为了方便研究问题而建立的理想化模型；不同分子直径一般不同，但数量级基本一致；油膜法是测定分子大小的方法之一3用“油膜法”来粗略估测分子的大小，认为油滴在水面上散开后油酸分子的排列需要建立在一定模型基础上，下列哪项说法是不正确的()A分子都是球形的B所有分子都能形成单分子油膜C分子都是一个挨着一个紧密
18、排列的D滴入的油酸溶液是高纯度的溶液D在“用油膜法估测分子的大小”实验中，做这样的近似：油膜是呈单分子分布的；把油酸分子看成球形；分子之间没有空隙，紧密排列；为了获取单分子油膜，则将油酸滴入酒精溶液，形成低纯度的油酸溶液，故A、B、C正确，D不正确4标准状态下1 cm3的水蒸气中有多少个水分子？相邻两个水分子之间的距离是多少？解析1 mol的任何气体在标准状态下，占有的体积都为22.4 L，则1 cm3水蒸气内所含有的分子数为nNA6.021023个2.71019个，设水蒸气分子所占据的空间为正方体，分子间距为d，则有V0d3，所以dm3.3109 m.答案2.71019个3.3109 m5在标准状况下，空气的摩尔质量是M2.9102 kg/mol，则空气中气体分子的平均质量是多少？成年人做一次深呼吸约吸入4.5 cm3的空气，则做一次深呼吸吸入空气的质量是多少？所吸入的分子个数大约是多少？已知阿伏伽德罗常数NA6.021023 mol1，标准状态下空气的摩尔体积为22.4 L/mol.(计算结果保留两位有效数字)解析空气中气体分子的平均质量mkg4.81026kg，做一次深呼吸吸入空气的质量mM2.9102kg5.8106kg，做一次深呼吸所吸入的分子个数nNA6.021023个1.21020个答案4.81026kg5.8106 kg1.21020个
