1.1 物质是由大量分子组成的 课件 -2024-2025学年高二下学期粤教版（2019）选择性必修第三册

第一章分子动理论 第一节 物质是由大量分子组成的 金属原子 双螺旋结构的DNA分子 C60分子示意图 高中物理选择性必修三 1 分子 2 3 油膜法估算分子的大小 计划与措施 学习目标 4 阿伏伽德罗常数 分子的大小 2 分子定义： 【复习】研究化学性质：物质组成微粒，分子、原子、或者离子。 研究热学运动性质和规律：分子、原子、或者离子这些微粒统称为分子。 一、分子 硅原子排列 组成物质的分子很小， 高倍的光学显微镜也观察不到。 放大上亿倍的扫描隧道显微镜可以观察到 1.扫描隧道显微镜观测 二、分子的大小 2.分子大小的数量级 一般分子m的数量级，高分子化合物，分子直径的数量级可达到 硅晶体表面原子排列 分子 乒乓球 二、分子的大小 头部 C17H33— 烃链 不溶于水 对水有很强的亲和力 3．分子大小的估测——单分子油膜法 根据油酸分子的特性，当我们将油酸滴在水面上时，密度较小的油酸会在水面散开，形成极薄的一层油膜。 头部 尾部 尾部 羧基 —COOH 因此，油酸分子在水中会竖起来，“头部”露出水面，而“尾巴”则留在水中。 二、分子的大小 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理： (1)把分子看成一个个小球； (2)认为油酸分子一个紧挨一个整齐排列； (3)认为油膜厚度等于分子直径。 【实验思路】 三、油膜法估算分子的大小 1.不能用纯油酸 （1）难分散，不易形成单分子油膜。 （2）一滴纯油酸在水面展开的面积容器面积大得多。 2.酒精来稀释油酸，由于油酸溶于酒精，酒精也易溶于水，不会对实验造成影响。 思考与讨论：能否直接将纯油酸滴入水中呢？ 三、油膜法估算分子的大小 油膜散开 1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑴配制油酸溶液： ⑵测量一滴油酸溶液的体积： ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比（浓度）为 的油酸酒精溶液。 1滴油酸的体积= 【物理量的测量】 三、油膜法估算分子的大小 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉（痱子粉或细石膏粉），可以清楚地看出它的轮廓。 【物理量的测量】 三、油膜法估算分子的大小 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=s0 N 。 不足半个的舍去 根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。 多于半个的算一个 互补法 【物理量的测量】 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 三、油膜法估算分子的大小 1.配制溶液（稀释） 2.精测一滴液体体积 3.水盘取水，撒痱子粉 4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜 5.描油膜形状（放上玻璃板，等液面稳定后） 6.放坐标纸，数格子(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，计算油膜面积 7.求分子直径 【实验步骤】 三、油膜法估算分子的大小 产生原因 减小方法 系统误差 偶然误差 油膜的厚度不是单分子排列 配置油酸酒精溶液，浓度尽可能小一些 ①1滴油酸酒精溶液的实际体积不准确 ②测量油膜面积不准确 ②选用方格小一点坐标纸、油性笔选细头等方法 ①多测几次，求1滴油酸酒精溶液体积的平均值 【误差分析】 三、油膜法估算分子的大小 【例题1】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;  (1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2; 解析： 4.0×10-3 典例分析 【例题1】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;  (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;  4.0×10-3 (2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积:V==2.5×10-12 m3; ⑶由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为:d=m=6.3×10-10 m 解析： (3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　　　m(结果保留两位有效字);  2.5×10-12 6.3×10-10 典例分析 【练习1】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是(　　) A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10－2 mL B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上 C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状 D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积 C 用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2 mL，含有油酸的体积小于10－2 mL，选项A正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C错误．故选C。 课堂练习 【练习2】某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于（ ）。  A.油酸未完全散开 B.油酸酒精溶液中含有大量酒精 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴 油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果计算偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉,使测量结果更精确,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C错误;计算时把向量筒中滴入1 mL油脂酒精溶液时,滴数多数了10滴,浓度降低,则d偏小,故D正确。 D 课堂练习 【练习3】（多选）"用油膜法估测分子的大小"实验的科学依据是（ ） A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.将油酸分子看成球形 ABD 4.在“油膜法”估测分子大小的实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（ ） A.等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 累积法 C 课堂练习 ⑵数值： 1.阿伏加德罗常数 1 mol的任何物质都含有相同的粒子数. 是微观世界的一个重要常数，是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁． ⑶意义： ⑴定义： NA＝6.02×1023mol－1 2.计算：宏观量与微观量的关系 微观量 m0—分子质量 V0—分子体积 d—分子直径 V—物体体积 Vmol—摩尔体积 m—物体的质量 Mmol—摩尔质量 ρ—物体的密度 宏观量 微观 宏观 NA 桥梁 N-物质的粒子数N n—物质的量 四、阿伏加德罗常数 2.计算：宏观量与微观量的关系 (1)一个分子质量m0 （2）一个分子体积V0 微观量 m0—分子质量 V0—分子体积 d—分子直径 V—物体体积 Vmol—摩尔体积 m—物体的质量 Mmol—摩尔质量 ρ—物体的密度 宏观量 n—物质的量 N-物质的粒子数N 四、阿伏加德罗常数 微观 宏观 NA 桥梁 （3） mol mol ①固体、液体 小球模型 d d d d 在计算固液体分子大小时，作为一个近似的物理模型，一般可把分子看成是一小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）。则： 分子的直径 四、阿伏加德罗常数 ②气体 立方体模型 气体分子间的平均距离 d d d 立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.即： 四、阿伏加德罗常数 【例题2】如图所示，一棱长为L的立方体容器内充有密度为ρ的某种气体，已知该气体的摩尔质量为μ，阿伏加德罗常数为NA。求： (1)容器内气体的分子数； (2)气体分子间的平均间距。 解析： ⑴容器内气体的质量为： 容器内气体物质的量为： 容器内气体的分子数为： ⑵设气体分子间的平均距离为d，将分子占据的空间看做立方体，则有： 可得： 典例分析 【练习4】仅利用下列某一组数据，可以计算出阿伏加德罗常数的是（ ） A.水的密度和水的摩尔质量 B.水分子的体积和水分子的质量 C.水的摩尔质量和水分子的体积 D.水的摩尔质量和水分子的质量 D 解析　知道水的密度和水的摩尔质量可以求出其摩尔体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；知道水分子的体积和水分子的质量，不能求出水的摩尔质量或摩尔体积，所以不能求出阿伏加德罗常数，故B错误；知道水的摩尔质量和水分子的体积，不知道水的密度，故不能求出阿伏加德罗常数，选项C错误；用水的摩尔质量除以水分子的质量可以求得阿伏加德罗常数，故D正确. 课堂练习 【练习5】(多选)阿伏加德罗常数是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（ ） D.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA √ √ √ 课堂练习 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 解析　1 m3铜含有的原子数为，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. $$