内容正文:
第2章物质的微观结构第2节《建构分子模型》知识清单
一、模型与符号
1. 模型的概念:模型是人们为了某种特定的目的,对认识对象(系统)所做的一种简化的、概括性的描述或模拟,这种描述可以是定性的,也可以是定量的,但需要体现原有对象(系统)某些本质的特征。比如为了认识和研究地球,建立地球仪模型;为了认识和研究生物细胞的基本结构而建构细胞结构图。模型可以是一幅图、一张表、一幅计算机图像,也可以是一个复杂的对象或过程的示意,有直观的,也有抽象的。
2. 模型的作用:模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物或复杂的现象。例如,便于认识微观世界中分子、原子等粒子的结构,因为这些粒子太小,无法直接观察;便于观察一些复杂的内部结构或过程,像眼睛内部结构复杂难以描述,建立眼球的结构模型就能更好地帮助理解;电路过程复杂,设计电路图可以清晰展示电路连接和电流走向等。
3. 符号的概念:符号是人为规定、被人们所广泛接受的,具有一定意义的图形、文字等。例如元素符号H表示氢元素,化学符号H₂O表示水这种物质。
4. 符号的作用:用符号能简单明了地表示事物,可避免由于事物外形不同和表达的文字语言不同而引起的混乱。比如交通符号,全世界基本统一,看到特定的交通符号,驾驶员就能明白其含义,减少因语言不通造成的误解;化学领域中,化学式能简洁地表示物质的组成和结构,不同国家的化学家都能通过化学式准确交流。
二、分子模型
1. 物质的构成微粒:物质通常是由分子构成的,如水由水分子构成,但也有些物质是由原子直接构成的,如铅笔芯内的石墨由碳原子构成;还有些物质是由离子构成,如食盐的主要成分氯化钠由钠离子和氯离子构成。
2. 分子的构成:分子是由原子构成的,构成分子的原子可以是同种原子,也可以是不同种原子。相同原子可以构成不同分子,例如氧原子可以构成氧分子(O₂)、臭氧分子(O₃);不同种类和数量的原子可以构成不同的分子,如氢原子构成氢分子(H₂),氢原子和氧原子构成水分子(H₂O)。
3. 分子的性质:
分子的质量和体积很小,且不随外界条件(如温度、压强)的变化而改变。例如,一个水分子的质量约是3×10⁻²⁶千克,如此微小的质量难以用常规方式测量。
分子之间有一定的空隙。在固体和液体中,粒子之间空隙比较小;在气体中,粒子之间空隙比较大。所以气体往往比较容易被压缩,而固体和液体不易被压缩。比如给自行车轮胎打气时,空气能被压缩进轮胎内,是因为气体分子间空隙大;而挤压一块木头,很难使其体积变小,是因为固体分子间空隙小。
构成物质的分子都在不停地做无规则运动。例如,打开一瓶香水,不一会儿就能闻到香味,这是香水分子不断运动,扩散到空气中的结果。
4. 分子与物质化学性质的关系:在由分子构成的物质中,分子是保持物质化学性质的最小微粒。当分子不变时,该物质的化学性质不变,但物理性质可能改变。比如水由水分子构成,无论水是液态、固态还是气态,只要水分子结构不变,水的化学性质就不变,但是其物理性质如状态、密度等发生了变化。
三、水的电解实验
1. 实验装置:由水电解器、电源、电极(一般为石墨电极)、电解液(通常为氢氧化钠溶液或稀硫酸溶液,目的是增强导电性)和玻璃管组成。
2. 实验现象:
通电前,水是无色液体。
通电后,电极上产生气泡,两玻璃管内液面下降,正极产生气泡的速率慢,负极产生气泡的速率快。
经过一段时间后,观察到正极与负极产生气体的体积比约为1:2。
3. 实验结论:
水通电生成氢气(H₂)和氧气(O₂),文字表达式为:水→(通电)氢气+氧气。
该实验表明,水分子中含有两种不同的、更小的粒子,这种粒子就是原子,1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。
4. 实验注意事项:
实验前要检查装置的气密性,防止气体泄漏影响实验结果。
加入的电解液浓度不能过高或过低,过高可能有危险,过低则导电性差,影响电解速率。
“正氧负氢1比2”是指气体体积比,而非质量比。
四、原子
1. 原子的构成:原子由**原子核(带正电)和核外电子(带负电)**构成。原子核体积很小,但质量极大,若把原子比作一个庞大的体育场,原子核就像放在足球场中央的一颗芝麻。原子核一般由质子和中子构成,其中质子带正电,中子不带电。在原子中,质子数=核电荷数=核外电子数。例如,氢原子的原子核内有1个质子,核外有1个电子;氧原子的原子核内有8个质子,8个中子,核外有8个电子。
2. 原子与物质的构成:有些物质是直接由原子构成的,如金属铝由铝原子构成;铅笔芯中的石墨由碳原子构成;在常温常压下,稀有气体都是无色无味的单原子气体,如氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)等由原子直接构成。
3. 原子的质量和体积:原子的体积很小,半径的数量级在10⁻¹⁰米。原子的质量也非常小,数量级在10⁻²⁶千克。不同质量的原子质量不同,体积也不同。比如碳原子的半径为零点六乘十的负十次方米,一个碳原子的质量约为一点九九三乘十的负二十六次方千克。
4. 原子与分子的比较:
在化学变化中,分子可分,原子不可再分。例如,水电解时,水分子分裂成氢原子和氧原子,氢原子和氧原子再重新组合成氢分子和氧分子。
由分子构成的物质中,保持物质化学性质的最小微粒是分子;由原子构成的物质中,保持物质化学性质的最小微粒则是原子。
分子是由原子构成的,组成某个分子的原子,肯定比分子更小,如氢分子由2个氢原子构成,氢原子比氢分子小。但不能说原子一定比分子小,某些原子比某些分子大,如铁原子比氢分子大。
答案
一、模型与符号
1. 模型的概念:简化、概括性,定性、定量,本质
2. 模型的作用:认识、理解,微观世界,内部结构,电路
3. 符号的概念:人为规定,图形、文字
4. 符号的作用:简单明了,混乱,交通,化学式
二、分子模型
1. 物质的构成微粒:分子,原子,离子
2. 分子的构成:原子,同种,不同种,氧分子,臭氧分子,氢分子,水分子
3. 分子的性质:
质量、体积,外界条件
空隙,小,大,压缩,压缩
无规则,香水
4. 分子与物质化学性质的关系:化学性质,物理性质
三、水的电解实验
1. 实验装置:水电解器,电源,电极,电解液,玻璃管
2. 实验现象:
无色
气泡,下降,慢,快
1:2
3. 实验结论:
氢气,氧气,水→(通电}氢气+氧气
原子,2,1
4. 实验注意事项:
气密性
浓度
体积,质量
四、原子
1. 原子的构成:原子核,核外电子,小,大,质子,中子,质子,中子,质子数,核电荷数,核外电子数
2. 原子与物质的构成:铝原子,碳原子,稀有气体
3. 原子的质量和体积:10⁻¹⁰,10⁻²⁶,不同
4. 原子与分子的比较:
可分,不可分
分子,原子
原子,小,大
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