第1章 1 物体是由大量分子组成的-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

1　物体是由大量分子组成的 第一章　分子动理论 [学习目标]　1.认识物体是由大量分子组成的。2.知道分子大小的数量级为10-10 m。3.知道阿伏伽德罗常量及其意义,会用阿伏伽德罗常量进行计算或估算(重难点)。4.知道分子之间存在间隙。 课时作业 巩固提升 要点1　分子的大小　阿伏伽德罗常量 要点2　分子之间存在间隙　微观量的估算模型 内容索引 要点1　分子的大小　阿伏伽德罗常量 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.分子的大小 (1)分子:在热学范围内,由于分子、　　　　或　　　　遵循相同的热运动规律,故统称为分子。  (2)分子的大小:除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为　　　　 m。  原子 离子 10-10 2.阿伏伽德罗常量 (1)定义:1 mol的任何物质都含有相同的　　 　　,用NA表示。  (2)数值:通常取NA=　　　　 mol-1,在粗略计算中可取NA= 6.0×1023 mol-1。  (3)意义:阿伏伽德罗常量是一个重要的常数。它把　　　　　　、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、　　　　　　等微观物理量联系起来。  粒子数 6.02×1023 摩尔质量 分子大小 [思考与讨论] 如图所示为某购物网站出售的某地的新鲜空气,成年人做一次深呼吸,大约吸入450 cm3的空气,如果在标准状况下,该体积的空气物质的量是多少?大约含有多少个分子? 提示:成年人做一次深呼吸吸入空气的物质的量n== mol≈ 0.02 mol。大约含有的分子数N=nNA=0.02 mol×6.02×1023 mol-1 ≈1.2×1022(个)。 1.NA的桥梁和纽带作用 阿伏伽德罗常量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ρ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,如图所示。 其中密度ρ==,但要切记对单个分子ρ=是没有物理意义的。 归纳 关键能力 合作探究 2.常用的重要关系式 (1)分子的质量:m0=。 (2)分子的体积:V0==(适用于固体和液体)。 注意:对于气体分子只表示每个分子所占据的空间。 (3)质量为m的物体中所含有的分子数:N=。 (4)体积为V的物体中所含有的分子数:N=。 [典例1]　(多选)阿伏伽德罗常量是NA(单位为mol-1),铜的摩尔质量为M(单位为kg/mol),铜的密度为ρ(单位为kg/m3),则下列说法正确的是(　 　) A.1 m3铜所含的原子数目是 B.1个铜原子的质量是 C.1个铜原子占有的体积是 D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA ABC [解析]　1 m3铜所含的原子数为,根据ρ=得=,选项A正确; 1个铜原子的质量为m=,选项B正确;1个铜原子占有的体积为,因为ρ=,所以=,选项C正确;1 kg铜所含有的原子数目为≠ρNA,选项D错误。 [针对训练] 1.从下列各组数据中可以算出阿伏伽德罗常量的是(　　) 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 D 解析:阿伏伽德罗常量是指1 mol任何物质所含的粒子数,对固体和液体,阿伏伽德罗常量NA=,或NA=,选项D正确。 二 要点2　分子之间存在间隙　 微观量的估算模型 15 1.半试管水和半试管酒精混合之后的总体积要小于整个试管的容积,这说明液体分子间是有　　　　的。  2.气体很容易被压缩,表明气体分子之间存在　　 　　　　。  3.给装在钢筒中的油施加很大的压强,将有油从钢筒壁上渗出,这说明固体分子之间也是有　　　　的。  梳理 必备知识 自主学习 间隙 很大的间隙 间隙 [思考与讨论] 分子一般都具有较复杂的结构,在估测分子大小时,常用到以下分子模型。观察模型,回答下面问题。 (1)固体、液体的分子模型有什么特点? (2)气体分子模型有什么特点?图中d的意义是什么? 提示:(1)固体、液体分子可以看作紧密排列的小球。 (2)气体分子占据的空间可以看作正方体,每个分子占据的体积为V0,则分子之间平均距离d=。 1.实际分子的结构是很复杂的,且形状各异。如果我们只关心分子的大小,而不涉及分子内部的结构和运动时,既可以把分子看成球形,也可以看成立方体。 2.对于固体和液体,可认为分子紧密排列,分子间没有空隙,通常看成球形分子模型,如图a所示,则VA=NAV0(V0为一个分子的体积,VA为摩尔体积)。 归纳 关键能力 合作探究 3.对于气体来说,由于气体分子间的距离远大于气体分子的直径,故通常看成立方体分子模型,如图b所示。可以估算得到每个气体分子平均占有的空间,气体分子间距离l=d==,如图c所示。(图中黑点代表气体分子所在的位置,无法得到每个气体分子的实际体积。) [典例2]　下列事实中,能说明分子间有间隙的是(　　) A.用瓶子装满一瓶砂糖,反复抖动后总体积减小 B.手捏面包,体积减小 C.水很容易渗入沙土层中 D.用一带有活塞的容器封闭部分气体,用力压活塞,气体的体积减小 D [解析]　反复抖动砂糖、手捏面包,使总体积减小,水易渗入沙土层中,都只能说明宏观物体之间有空隙,不能说明微观分子间有间隙,故A、B、C均错误;封闭在容器中的气体可以被压缩,说明气体分子之间有间隙,故D正确。 [典例3]　假设在某材料表面镀银,镀层厚度为d,银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常量为NA,求: (1)银原子的直径D; (2)在面积为S的表面上共镀有银原子的数目N。 [答案]　(1) 　(2)NA [解析]　(1)银原子的体积 V== 又知V=πD3 解得银原子的直径D= 。 (2)在面积为S的表面上共镀有银原子的数目 N=NA=NA。 [针对训练] 2.(多选)空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(钢管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感到干燥,某空调工作一段时间后,排出液化水的体积为V,水的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏伽德罗常量为NA,则液化水中分子的总数N和水分子的直径d分别为(　　) A.N=　　　　　　 B.N= C.d= D.d= AD 解析:由题意可得,物质的量为n==,则液化水中分子的总数为N=nNA=,故A正确,B错误;一个水分子的体积为V0=,又因为V0=πd3,解得水分子的直径为d=,故C错误,D正确。 3.已知氧气分子的质量m0=5.3×10-26 kg,标准状况下氧气的密度 ρ=1.43 kg/m3,阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023 mol-1,求:(计算结果均保留两位有效数字) (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的氧气中含有的氧气分子数。 答案:(1)3.2×10-2 kg/mol　(2)3.3×10-9 m (3)2.7×1019个 解析:(1)氧气的摩尔质量为 M=NAm0=6.02×1023×5.3×10-26 kg/mol≈3.2×10-2 kg/mol。 (2)标准状况下氧气的摩尔体积Vmol= 所以每个氧气分子所占空间体积V0== 而每个氧气分子占有的体积可以看成是棱长为a的立方体,即V0=a3,则a3= 故a== m≈3.3×10-9 m。 (3)1 cm3氧气的质量为 m=ρV=1.43×1×10-6 kg=1.43×10-6 kg 则1 cm3氧气中含有的氧气分子个数 N==个≈2.7×1019个。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.关于分子的下列说法中正确的是(　　) A.分子看作球体是分子的简化模型,实际上,分子的形状并不真的都是球形 B.所有分子大小的数量级都是10-10 m C.“物体是由大量分子组成的”,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10-10 kg A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:将分子看作球体是为研究问题方便而建立的简化模型,故选项A正确;一些有机物分子大小的数量级超过10-10 m,故选项B错误;“物体是由大量分子组成的”,其中“分子”是分子、原子、离子的统称,故选项C错误;分子质量的数量级一般为10-26 kg,故选项D错误。 2.对于分子间有间隙,下列说法正确的是(　　) A.海绵很容易被压缩说明分子间有间隙 B.堆在墙角的煤过一段时间后煤分子会扩散到墙中,说明分子间有间隙 C.一块铁很难被压缩,说明分子间没有间隙 D.一根铜丝很难被拉长,说明分子之间没有间隙 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:海绵容易被压缩说明物质间有空隙,而不是分子间有间隙,故A错误;扩散现象是物质分子彼此进入对方的现象,说明分子间有间隙,故B正确;铁块很难被压缩、铜丝很难被拉长说明分子间存在作用力,故C、D错误。 3.(多选)某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m0和V0,则阿伏伽德罗常量NA可表示为(　　) A.NA=　　　　　　　　 B.NA= C.NA= D.NA= 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由于气体分子间的距离较大,所以气体分子的体积V0远小于摩尔体积与阿伏伽德罗常量之比,即V0<,可得NA<,故A错误;阿伏伽德罗常量等于气体的摩尔质量与气体分子质量之比,即NA==,故B、C正确;气体密度与单个分子体积的乘积不等于单个气体分子的质量,故D错误。 4.(多选)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摩尔的任何物质都含有相同的粒子数,这个数称为阿伏伽德罗常量NA。通过下列条件可以估算出阿伏伽德罗常量的是(　 　) A.已知水分子的体积和水蒸气的摩尔体积 B.已知酒精的摩尔质量和酒精分子的质量 C.已知液氧分子的体积和液氧的摩尔体积 D.已知氧气分子的质量和氧气的摩尔质量 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:水蒸气分子之间的距离远大于水分子之间的距离,所以知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积,不能计算出阿伏伽德罗常量,故A错误;由酒精的摩尔质量M和酒精分子的质量m0,可以计算出阿伏伽德罗常量NA=,故B正确;已知液氧分子的体积V0和液氧的摩尔体积V,可以计算出阿伏伽德罗常量NA=,故C正确;已知氧气分子的质量m0和氧气的摩尔质量M,可以计算出阿伏伽德罗常量NA=,故D正确。 5.已知铜的密度为8.9×103 kg/m3,摩尔质量为64 g/mol。通过估算可知每个铜原子所占的体积最接近下列的(　　) A.7×10-6 m3 B.1×10-29 m3 C.1×10-26 m3 D.8×10-24 m3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:铜中的每个铜原子所占的体积为V0=== m3 ≈1×10-29 m3,故B正确。 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(　　) A.10-9 m B.10-10 m C.10-11 m D.10-8 m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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体积V0== m3≈3.72×10-26 m3。按立方体估算,则每个氢气分子占据空间体积的边长L== m≈3.3×10-9 m,故选项A正确。 7.已知阿伏伽德罗常量为NA(mol-1),铜的摩尔质量为M(kg/mol),铜的密度为ρ(kg/m3),则可估算1个铜原子占有的体积为　　　　m3,m千克铜中所含的原子数目为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:铜的摩尔体积V摩尔=(m3) 每个铜原子体积V==(m3) m千克铜中所含的原子数目为N=NA·n=NA·。 [B组　综合强化练] 8.(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,阿伏伽德罗常量为6.02×1023 mol-1,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.分子之间的平均距离 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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,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, 即为相邻分子之间的平均距离,故D正确;每个分子的质量可由m0=计算,故A正确。 9.(多选)钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料,设钻石的密度为ρ(kg/m3),摩尔质量为M(g/mol),阿伏伽德罗常量为NA。已知1克拉=0.2克,则以下选项正确的是(　　 ) A.a克拉钻石物质的量为 B.a克拉钻石所含有的分子数为 C.a克拉钻石所含有的分子数为 D.每个钻石分子直径的表达式为 (m) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:a克拉钻石的质量为0.2a克,则物质的量为,所含分子数为·NA,B错误,A、C正确;每个钻石分子的体积为V=(m3),固体分子看作球体,则有V=πR3=π()3=πd3,解得分子直径为d=(m),D正确。 10.(多选)已知地球大气层的厚度h远小于地球半径R,空气平均摩尔质量为M,阿伏伽德罗常量为NA,地面大气压强是由大气的重力产生的,大小为p0,重力加速度大小为g。由以上数据可估算出(　　) A.地球大气层空气分子总数为4π B.地球大气层空气分子总数为4π C.空气分子之间的平均距离为 D.空气分子之间的平均距离为 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:地球大气层空气的质量m==,地球大气层空气分子总数N=NA=NA,故A正确,B错误;空气总体积V=Sh=4πR2h,空气分子之间的平均距离d==,故C正确,D错误。 11.如图所示,食盐(NaCl)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。阿伏伽德罗常量为6.0×1023 mol-1。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(　　) A.3.0×10-8 cm B.3.5×10-8 cm C.4.0×10-8 cm D.5.0×10-8 cm 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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V0'=a3,a== m≈2.8×10-10 m;从题图中可以看出,处于正方形对角线的两个钠离子的间距最小,为d=a≈4.0×10-10 m=4.0×10-8 cm,故选C。 [C组　培优选做练] 12.拒绝烟草,洁身自好,是一个中学生时刻要提醒自己的行为准则。燃烧一支烟产生的气体中含一氧化碳和二氧化碳,假设最终进入空气中的一氧化碳约为84毫克。一个人在一个空间约为30 m3的房间内,吸了一支烟,一氧化碳气体在房间中均匀分布,已知一氧化碳的相对原子质量为28 g/mol,阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023 mol-1,人正常呼吸一次吸入气体的体积约为300 cm3,试估算:(结果均保留两位有效数字) (1)房间空气中一氧化碳分子间的平均距离; (2)一个不吸烟者进入此房间,呼吸一次吸入的一氧化碳分子数。 答案:(1)2.6×10-7 m　(2)1.8×1016个 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:(1)吸一支烟进入空气中的一氧化碳的物质的量n== mol =3×10-3 mol 一氧化碳分子个数N=nNA≈1.8×1021个 每个一氧化碳分子所占空间的体积V0= m3 分子间的平均距离d== m≈2.6×10-7 m。 (2)不吸烟者进入此房间呼吸一次吸入的一氧化碳分子数为N=×1.8×1021个=1.8×1016个。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$