2018-2019版高中物理 第一章 分子動理論 1 物體是由大量分子組成的學案 教科版選修3-3.doc

1物體是由大量分子組成的學習目標1.知道物體是由大量分子組成的.2.知道分子的球形模型和分子直徑的數量級.3.知道阿伏伽德羅常量的物理意義、數值和單位.4.知道分子之間存在空隙一、物體的組成在熱學范圍內，由于原子、分子或離子遵循相同的熱運動規(guī)律，因此在討論熱運動時，往往不區(qū)分原子、分子或離子，故物體是由分子組成的二、分子的大小多數分子的直徑的數量級為1010m.三、阿伏伽德羅常量1定義：1mol的任何物質都含有相同的分子數，這個數量用阿伏伽德羅常量表示2數值：NA6.021023mol1.3意義：阿伏伽德羅常量把摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量與分子質量、分子大小等微觀物理量聯系起來了四、分子之間存在空隙固體、液體、氣體分子間均存在空隙，氣體分子間的空隙(距離)要比分子的線度大的多即學即用判斷下列說法的正誤(1)所有分子直徑的數量級都是109m()(2)分子的形狀為球形或立方體形狀()(3)分子間距離等于分子的直徑()(4)分子體積等于摩爾體積與阿伏伽德羅常量的比值()一、分子的大小及模型導學探究通過初中物理的學習，我們知道組成物體的分子是很小的成年人做一次深呼吸，大約能吸入11022個分子那么分子到底有多小？這么小的分子又是什么形狀的呢？答案多數分子直徑的數量級為1010m一般把分子看做球形或立方體知識深化1熱學中的分子與化學上講的不同，它是構成物質的分子、原子、離子等微粒的統(tǒng)稱，因為這些微粒在熱運動時遵從相同的規(guī)律2分子的兩種模型(1)球形模型：固體、液體中分子間距較小，可認為分子是一個挨著一個緊密排列的球體分子體積V0和直徑d的關系為V0d3.(2)立方體模型：氣體中分子間距很大，一般建立立方體模型(如圖1所示)將每個氣體分子看成一個質點，氣體分子位于立方體中心，分子占據的空間V0和分子間距離d的關系為V0d3.圖13分子的大小(1)分子直徑的數量級為1010m.(2)分子體積的數量級一般為1029m3.(3)分子質量的數量級一般為1026kg.特別提醒對于分子模型，無論是球體還是立方體，都是一種簡化的理想模型，實際的分子是有復雜結構的，在用不同的模型計算分子的大小時，所得結果會有差別，但分子直徑的數量級一般都是1010m.例1關于分子，下列說法中正確的是()A分子看做小球是分子的簡化模型，實際上，分子的形狀并不真的都是球形B所有分子大小的數量級都是1010mC“物體是由大量分子組成的”，其中“分子”只包含分子，不包括原子和離子D分子的質量是很小的，其數量級一般為1010kg答案A解析將分子看做小球是為研究問題方便而建立的簡化模型，故A選項正確；一些有機物質分子大小的數量級超過1010m，故B選項錯誤；“物體是由大量分子組成的”，其中“分子”是分子、原子、離子的統(tǒng)稱，故C選項錯誤；分子質量的數量級一般為1026kg，故D選項錯誤例2現在已經有能放大數億倍的非光學顯微鏡(如電子顯微鏡、場離子顯微鏡等)，使得人們觀察某些物質內的分子排列成為可能如圖2所示是放大倍數為3107倍的電子顯微鏡拍攝的二硫化鐵晶體的照片據圖可以粗略地測出二硫化鐵分子體積的數量級為_m3.(照片下方是用最小刻度為毫米的刻度尺測量的照片情況)圖2答案1029解析由題圖可知，將每個二硫化鐵分子看做一個立方體，四個小立方體并排邊長之和為4d4.00cm，所以平均每個小立方體的邊長d1.00cm.又因為題圖是將實際大小放大了3107倍拍攝的照片，所以二硫化鐵分子的小立方體邊長為：dm3.331010m，所以測出的二硫化鐵分子的體積為：Vd3(3.331010m)33.71029m3.二、阿伏伽德羅常量導學探究(1)1mol的物質內含有多少個分子？用什么表示？(2)若某種物質的摩爾質量為M，摩爾體積為V，則一個分子的質量為多大？假設分子緊密排列，一個分子的體積為多大？(已知阿伏伽德羅常量為NA)(3)VmolNAV0(V0為一個分子的體積，Vmol為摩爾體積)，對于任何物質都成立嗎？答案(1)6.021023個NA(2)(3)VmolNAV0僅適用于固體和液體，不適用于氣體知識深化阿伏伽德羅常量的應用1NA的橋梁和紐帶作用阿伏伽德羅常量是聯系宏觀世界和微觀世界的一座橋梁它把摩爾質量Mmol、摩爾體積Vmol、物體的質量m、物體的體積V、物體的密度等宏觀量，跟單個分子的質量m0、單個分子的體積V0等微觀量聯系起來，如圖3所示圖3其中密度，但要切記對單個分子是沒有物理意義的2常用的重要關系式(1)分子的質量：m0.(2)分子的體積：V0(適用于固體和液體)注意：對于氣體分子只表示每個分子所占據的空間(3)質量為m的物體中所含有的分子數：n.(4)體積為V的物體中所含有的分子數：n.例3(多選)若以表示氮氣的摩爾質量，V表示在標準狀況下氮氣的摩爾體積，是在標準狀況下氮氣的密度，NA為阿伏伽德羅常量，m、v分別表示每個氮分子的質量和體積，下面四個關系式中正確的是()ANABCmDv答案AC解析摩爾質量mNAV，故NA，m，故A、C正確；氮氣分子間距離很大，NAv并不等于摩爾體積V，故B、D錯誤例4已知氧氣分子的質量m5.31026kg，標準狀況下氧氣的密度1.43kg/m3，阿伏伽德羅常量NA6.021023mol1，求：(1)氧氣的摩爾質量；(2)標準狀況下氧氣分子間的平均距離；(3)標準狀況下1cm3的氧氣中含有的氧分子數(保留兩位有效數字)答案(1)3.2102kg/mol(2)3.3109m(3)2.71019個解析(1)氧氣的摩爾質量為MNAm6.0210235.31026kg/mol3.2102 kg/mol.(2)標準狀況下氧氣的摩爾體積V，所以每個氧氣分子所占空間V0.而每個氧氣分子占有的體積可以看成是棱長為a的立方體，即V0a3，則a3，am3.3109m.(3)1cm3氧氣的質量為mV1.431106kg1.43106kg則1cm3氧氣中含有的氧分子個數N個2.71019個分子的兩種模型1球體模型：固體、液體分子可認為是一個挨著一個緊密排列的球體，由V0及V0d3可得：d.2立方體模型：氣體中分子間距很大，一般建立立方體模型將每個氣體分子看成一個質點，氣體分子位于立方體中心，如圖4所示，則立方體的邊長即為分子間距由V0及V0d3可得：d.圖41(分子的大小及模型)(多選)下列說法中正確的是()A物體是由大量分子組成的B無論是無機物質的分子，還是有機物質的分子，其分子大小的數量級都是1010mC本節(jié)中所說的“分子”，包含了單原子分子、多原子分子等多種意義D分子的質量是很小的，其數量級為1019kg答案AC解析有些大分子特別是有機大分子的直徑數量級會超過1010m，故B錯；分子質量的數量級，對一般分子來說是1026kg，則選項D錯誤2(阿伏伽德羅常量的應用)(多選)已知某氣體的摩爾體積為22.4L/mol，摩爾質量為 18 g/mol，阿伏伽德羅常量為6.021023mol1，由以上數據可以估算出這種氣體()A每個分子的質量B每個分子的體積C每個分子占據的空間D分子之間的平均距離答案ACD解析實際上氣體分子之間的距離比分子本身的直徑大得多，即氣體分子之間有很大空隙，故不能根據V0計算氣體分子的體積，這樣算得的應是該氣體每個分子所占據的空間，故B錯誤，C正確；可認為每個分子平均占據了一個小立方體空間，即為相鄰分子之間的平均距離，D正確；每個分子的質量可由m0計算，A正確3(阿伏伽德羅常量的應用)已知水的摩爾質量M18103kg/mol，1 mol水中含有61023個水分子，水的密度為1103 kg/m3，試估算水分子的質量和直徑(結果保留一位有效數字)答案31026kg41010m解析水分子的質量m0kg31026kg由水的摩爾質量M和密度，可得水的摩爾體積V把水分子看成是一個挨一個緊密排列的小球，1個水分子的體積為V0m331029m3每個水分子的直徑為dm41010m.一、選擇題考點一分子的大小及模型1(多選)如果把氧氣分子看成球形，則氧氣分子直徑的數量級為()A108cmB1010cmC1010mD1015m答案AC解析分子的直徑約1010m或108cm.故選A、C.2關于分子，下列說法中正確的是()A分子的形狀要么是球形，要么是立方體B所有分子的直徑都相同C不同分子的直徑一般不同，但數量級基本一致D密度大的物質，分子質量一定大答案C解析分子的結構非常復雜，它的形狀并不真的都是球形或立方體，分子的直徑不可能都相同，但大多數分子直徑的數量級是一致的，所以C正確，A、B錯誤；密度大指相同體積質量大，但分子個數不確定，無法比較分子質量大小，D錯誤3納米材料具有很多優(yōu)越性，有著廣闊的應用前景邊長為1nm的立方體，可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為1010m)的個數最接近于()A102個B103個C106個D109個答案B解析1nm109m，則邊長為1nm的立方體的體積V(109)3m31027m3；將液態(tài)氫分子看做邊長為1010m的小立方體，則每個氫分子的體積V0(1010)3m31030m3，所以可容納的液態(tài)氫分子的個數N103個考點二阿伏伽德羅常量的應用4已知在標準狀況下，1mol氫氣的體積為22.4L，氫氣分子間距約為()A109mB1010mC1011mD108m答案A解析在標準狀況下，1mol氫氣的體積為22.4L，則每個氫氣分子占據的體積V0m33.721026m3.按立方體估算，則每個氫氣分子占據體積的邊長：Lm3.3109m故選A.5從下列數據組可以算出阿伏伽德羅常量的是()A水的密度和水的摩爾質量B水的摩爾質量和水分子的體積C水分子的體積和水分子的質量D水分子的質量和水的摩爾質量答案D解析阿伏伽德羅常量是指1mol任何物質所含的粒子數，對固體和液體，阿伏伽德羅常量NA，或NA，選項D正確6(多選)某氣體的摩爾質量為M，摩爾體積為V，密度為，每個分子的質量和體積分別為m0和V0，則阿伏伽德羅常量NA可表示為()ANABNACNADNA答案BC解析氣體的體積是指氣體所充滿的容器的容積，它不等于氣體分子個數與每個氣體分子體積的乘積，所以A、D錯誤由質量、體積、密度關系可推知B、C正確7某物質的密度為，摩爾質量為，阿伏伽德羅常量為NA，則單位體積該物質中所含的分子個數為()A.B.C.D.答案D解析單個分子的質量為m，單位體積該物質中所含的分子個數為n，選項D正確8鉆石是首飾和高強度鉆頭、刻刀等工具中的主要材料，設鉆石的密度為(單位為kg/m3)，摩爾質量為M(單位為g/mol)，阿伏伽德羅常量為NA.已知1克拉0.2克則()Aa克拉鉆石所含有的分子數為Ba克拉鉆石所含有的分子數為C每個鉆石分子直徑的表達式為(單位為m)D每個鉆石分子直徑的表達式為(單位為m)答案C解析a克拉鉆石的物質的量為n，所含分子數為NnNA，鉆石的摩爾體積為Vm(單位為m3/mol)，每個鉆石分子的體積為V0，設鉆石分子直徑為d，則V0()3，聯立解得d (單位為m)二、非選擇題9(阿伏伽德羅常量的應用)已知空氣的摩爾質量是M29103kgmol1，則空氣中氣體分子的平均質量多大？成年人做一次深呼吸，約吸入450cm3的空氣，則做一次深呼吸所吸入的空氣質量是多少？所吸入的氣體分子數是多少？(按標準狀況估算)答案4.81026kg5.8104kg1.21022個解析空氣分子的平均質量為mkg4.81026kg成年人做一次深呼吸所吸入的空氣質量為m29103kg5.8104kg所吸入的氣體分子數為N1.21022個10(阿伏伽德羅常量的應用)在我國的“嫦娥奔月”工程中，科學家計算出地球到月球的平均距離L3.844105km.已知鐵的摩爾質量5.6102kg/mol，密度7.9103 kg/m3.若把鐵的分子一個緊挨一個地單列排起來，筑成從地球通往月球的“分子大道”，試問：(NA61023mol1)(1)這條大道共需多少個鐵分子？(2)這些分子的質量為多少？答案(1)1.361018個(2)1.26107kg解析(1)每個鐵分子可以視為直徑為d的小球，則分子體積V0d3，鐵的摩爾體積Vm，則NAV0Vm，所以V0d3dm2.831010m.這條大道需要的分子個數n個1.361018個(2)每個鐵分子的質量mkg9.31026kg這些分子的總質量Mnm1.3610189.31026kg1.26107kg.