第1章 第1节 物体是由大量分子组成的-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用课件(鲁科版)

第一章　分子动理论 第1节　物体是由大量分子组成的 1．知道物体是由大量分子组成的。　2.知道分子大小的数量级。会用阿伏伽德罗常量进行相关的计算。 3．知道分子之间存在间隙，了解哪些现象可以说明分子间存在间隙。　 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 随堂巩固落实 3 内容 索引 课前知识梳理 PART 01 第一部分 分子 分子 热运动规律　 分子　 课前知识梳理 返回导航 扫描隧道显微镜 10－10 课前知识梳理 返回导航 阿伏伽德罗常量 6.02×1023 摩尔质量 分子质量　 课前知识梳理 返回导航 液体分子 气体分子 固体分子 课前知识梳理 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)1 mol 氧气和1 mol水所含的粒子数相等。(　　) (2)用电子显微镜可以观察到单个的分子。(　　) (3)在热学中，分子、原子和离子统称为分子。(　　) (4)手捏面包，面包体积变小，说明固体分子之间是有间隙的。(　　) × √ √ × 课前知识梳理 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 知识点一　阿伏伽德罗常量的应用 1．物体是由大量分子组成的 (1)构成物质的微粒：原子(如金属)、离子(如盐类)、分子(如有机物)等统称为分子。 (2)组成物质的分子很小，不同物质分子直径大小不同，如果把分子看成球形，一般分子直径的数量级为10－10 m。用扫描隧道显微镜可以观察到单个的分子或原子。 课堂深度探究 返回导航 (3)物体是由大量分子组成的。我们知道，1 mol 水的质量是18 g，所含水分子的数量约为6.02×1023个，那么1 g水含有的水分子的数量约为3.34×1022个。可以看出，组成物体的分子是大量的。 课堂深度探究 返回导航 2．相关物理量 (1)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0。 (2)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ。 课堂深度探究 返回导航 课堂深度探究 返回导航 课堂深度探究 返回导航 角度1　阿伏伽德罗常量 　下列各项中的数值大小能表示阿伏伽德罗常量的是(　　) A．0.012 kg 12C所含的原子数 B．标准状况下，22.4 L苯所含的分子数 C．1 mol金属钠含有的电子数 D．1 L 1 mol·L－1的硫酸溶液中所含的H＋数 √ 课堂深度探究 返回导航 标准状况下，苯不是气体，22.4 L苯的物质的量不是1 mol，故B错误； 1 mol 金属钠含有11 mol电子，故C错误； 1 L 1 mol·L－1硫酸溶液中含有2 mol H＋，故D错误。 课堂深度探究 返回导航 √ √ 课堂深度探究 返回导航 因为气体分子间的空隙很大，气体摩尔体积与一个气体分子所占有的体积的比值等于阿伏伽德罗常量NA，V0不是一个气体分子所占有的体积，C错误； 课堂深度探究 返回导航 课堂深度探究 返回导航 物态 分子模型 说明 气体   气体分子模型：一个分子占据的平均空间V0＝d3(d为分子的间距) 课堂深度探究 返回导航 √ 课堂深度探究 返回导航 课堂深度探究 返回导航 　(2024·江苏常州期中)已知金属铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常量为NA。若将铜块中的铜原子看成立方体模型，且它们紧密排列、没有间隔。求： (1)单个铜原子的体积V0； 课堂深度探究 返回导航 课堂深度探究 返回导航 (2)单个铜原子的直径d。 课堂深度探究 返回导航 模型2　液体的球体模型 　雨后，湖中荷叶上有1滴体积约为0.1 cm3的水珠， 已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8 ×10－2 kg/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6.02×1023 mol－1， 试估算：(结果保留2位有效数字) (1)该滴水珠含有的水分子数； [答案]　3.3×1021个　 课堂深度探究 返回导航 (2)一个水分子的直径大小。 [答案]　3.9×10－10 m 课堂深度探究 返回导航 √ 课堂深度探究 返回导航 [解析]　摩尔质量Mm＝m0NA，故A错误； 因为气体分子间的距离比较大，阿伏伽德罗常量不等于摩尔体积与一个分子体积的比值，故D错误。 课堂深度探究 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 √ √ 随堂巩固落实 返回导航 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。 随堂巩固落实 返回导航 √ 随堂巩固落实 返回导航 随堂巩固落实 返回导航 3．(气体的立方体模型)根据下列物理量(一组)，就可以估算出气体分子间的平均距离的是(　　) A．阿伏伽德罗常量，该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏伽德罗常量，该气体的质量和体积 C．阿伏伽德罗常量，该气体的摩尔质量和密度 D．该气体的密度、体积和摩尔质量 √ 随堂巩固落实 返回导航 随堂巩固落实 返回导航 4．(液体的球体模型)已知瓶装矿泉水的体积V＝750 mL，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6.0×1023 mol－1。试求： (1)该瓶水中含有水分子的总数N； 答案：2.5×1025个　 随堂巩固落实 返回导航 (2)一个水分子的直径d(保留1位有效数字)。 答案：4×10－10 m 随堂巩固落实 返回导航 一、分子的大小 1．物体由大量 eq \o(□,\s\up1(1)) ________组成， eq \o(□,\s\up1(2)) __________是组成物质并保持物质化学性质的最小微粒。有些分子只包含一个原子，有些分子包含多个原子。在热学范围内，由于分子、原子或离子遵循相同的 eq \o(□,\s\up1(3)) __________________，因此在讨论热运动时，往往不再区分分子、原子或离子，而把它们统称为 eq \o(□,\s\up1(4)) ________。 2．组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到，用普通的光学显微镜和电子显微镜也都难以观察到。 eq \o(□,\s\up1(5)) ____________________________在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别达到0.1 nm和0.01 nm，可以分辨出单个的原子。 3．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为 eq \o(□,\s\up1(6)) ____________m。 二、阿伏伽德罗常量 1．物质的量的单位，称为摩尔(mol)。1 mol的任何物质都含有相同的粒子数NA，这个数量叫作 eq \o(□,\s\up1(7)) ________________________。通常计算取NA＝ eq \o(□,\s\up1(8)) __________________/mol。 2．在热学研究中，阿伏伽德罗常量把 eq \o(□,\s\up1(9)) ________________、摩尔体积这些宏观物理量跟 eq \o(□,\s\up1(10)) ______________、分子大小等微观物理量联系起来，成为连接微观量和宏观量的纽带。 三、分子之间存在间隙 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 eq \o(□,\s\up1(11)) ________间是有间隙的；气体很容易被压缩，表明 eq \o(□,\s\up1(12)) ____________之间存在很大的间隙；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 eq \o(□,\s\up1(13)) ________之间也是有间隙的。 3．阿伏伽德罗常量的桥梁作用 其中密度ρ＝ eq \f(m,V) ＝ eq \f(Mmol,Vmol) ，但要切记ρ＝ eq \f(m0,V0) 是没有物理意义的。 4．微观量与宏观量的关系 (1)一个分子的质量：m0＝ eq \f(M,NA) ＝ eq \f(ρVmol,NA) 。 (2)一个分子的体积：V0＝ eq \f(Vmol,NA) ＝ eq \f(M,ρNA) (注：对气体，V0为分子所占空间体积)。 (3)物体所含的分子数：N＝ eq \f(V,Vmol) ·NA＝ eq \f(m,ρVmol) ·NA或N＝ eq \f(m,M) ·NA＝ eq \f(ρV,M) ·NA。 [解析]　1 mol任何物质所含有的粒子数，都可表示阿伏伽德罗常量，0.012 kg 12C的物质的量为 eq \f(12 g,12 g/mol) ＝1 mol，故A正确； 角度2　微观量的估算 　(多选)某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，分子的体积为V0。若1 mol该气体的体积为VM，密度为ρ，该气体单位体积分子数为n，则阿伏伽德罗常量NA可表示为(　　) A．nVM B． eq \f(nM,ρ) C． eq \f(VM,V0) D． eq \f(M,ρV0) [解析]　1 mol该气体的体积为VM，则单位体积分子数为n＝ eq \f(NA,VM) ，故NA＝nVM，又有VM＝ eq \f(M,ρ) ，故NA＝ eq \f(nM,ρ) ，A、B正确； 气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则1 mol气体的分子数为NA＝ eq \f(M,m) ，因为D选项中ρV0不是气体分子的质量，故D错误。 知识点二　微观量估算的“两种建模方法” 分子模型 物态 分子模型 说明 固体 液体 球体模型：一个分子的体积V0＝ eq \f(4,3) π( eq \f(d,2) )3＝ eq \f(1,6) πd3，d＝ eq \r(3,\f(6V0,π)) (d为分子直径) 立方体模型：一个分子的体积V0＝d3，d＝ eq \r(3,V0) 模型1　固体的球体模型和立方体模型 　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(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏伽德罗常量为NA。已知1克拉＝0.2克，则(　　) A．a克拉钻石所含有的分子数为 eq \f(0.2×10－3aNA,M) B．a克拉钻石所含有的分子数为 eq \f(aNA,M) C．每个钻石分子的直径为 eq \r(3,\f(6M×10－3,NAρπ)) (单位为m) D．每个钻石分子的直径为 eq \r(\f(6M,NAρπ)) (单位为m) [解析]　a克拉钻石所含有的分子数n＝ eq \f(0.2a,M) NA，所以A、B错误； 每个钻石分子的体积V0＝ eq \f(M×10－3,ρNA) ，由于钻石分子模型为球体，则V0＝ eq \f(1,6) πd3，解得每个钻石分子直径d＝ eq \r(3,\f(6M×10－3,NAρπ)) ，所以C正确，D错误。 [解析]　取物质的量为n的铜原子，质量 m＝nM 总体积V＝ eq \f(m,ρ) ＝ eq \f(nM,ρ) 可得单个铜原子的体积V0＝ eq \f(V,nNA) ＝ eq \f(M,NAρ) 。 [答案]　 eq \f(M,NAρ) 　 [解析]　由V0＝d3 解得单个铜原子的直径d＝ eq \r(3,\f(M,NAρ)) 。 [答案]　 eq \r(3,\f(M,NAρ)) [解析]　分子数N＝nNA＝ eq \f(ρV,M) ·NA＝ eq \f(1.0×103×0.1×10－6,1.8×10－2) ×6.02×1023个≈3.3×1021个。 [解析]　分子体积V0＝ eq \f(V,N) ＝ eq \f(0.1×10－6,3.3×1021) m3≈3.0×10－29 m3 根据球的体积公式得V0＝ eq \f(1,6) πd3 故分子直径d＝ eq \r(3,\f(6V0,π)) ≈3.9×10－10 m。 模型3　气体的立方体模型 　某气体的摩尔体积和摩尔质量分别为Vm和Mm，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m0和V0，阿伏伽德罗常量为NA。以下结果正确的是(　　) A.摩尔质量Mm＝ eq \f(m0,NA) B．摩尔体积Vm＝ eq \f(NAm0,ρ) C．分子体积V0＝ eq \f(Vm,NA) D．阿伏伽德罗常量NA＝ eq \f(Vm,V0) 表达式Vm＝ eq \f(NAm0,ρ) 中，分子表示摩尔质量，分母是气体的密度，二者的比值等于摩尔体积，故B正确； 表达式V0＝ eq \f(Vm,NA) 计算出来的是一个分子占据的空间，比单个分子的体积要大，故C错误； 1．(阿伏伽德罗常量)(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＝ eq \f(V,V0) B．NA＝ eq \f(ρV,m0) C．NA＝ eq \f(M,m0) D．NA＝ eq \f(M,ρV0) 解析：由于气体分子间的距离较大，所以分子的体积V0远小于摩尔体积与阿伏伽德罗常量之比，即NA＜ eq \f(V,V0) ，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＝ eq \f(M,m0) ＝ eq \f(ρV,m0) ，故B、C正确； 2．(阿伏伽德罗常量的应用)(2024·江苏苏州月考)某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1 mol该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积分子数的表达式正确的是(阿伏伽德罗常量为NA)(　　) A． eq \f(Vm,NA) B． eq \f(m,MVm) C． eq \f(ρNA,M) D． eq \f(ρNA,m) 解析：用阿伏伽德罗常量NA除以1 mol该气体的体积Vm等于单位体积的分子数，其中 eq \f(M,m) ＝NA， eq \f(M,ρ) ＝Vm，则解得可表示该气体单位体积分子数的有 eq \f(NA,Vm) 、 eq \f(M,mVm) 、 eq \f(ρNA,M) 。 解析：由气体的立方体模型可知，每个分子平均占有的活动空间V0＝r3，r是气体分子间的平均距离，摩尔体积V＝NAV0＝ eq \f(M,ρ) 。因此，要计算气体分子间的平均距离r，需要知道阿伏伽德罗常量NA、摩尔质量M和该气体的密度ρ，故C正确。 解析：水的摩尔体积Vmol＝ eq \f(M,ρ) 水分子数N＝ eq \f(V,Vmol) NA＝ eq \f(ρVNA,M) 解得N＝ eq \f(103×750×10－6×6.0×1023,1.8×10－2) 个＝2.5×1025个。 解析：将水分子看成球形，有 eq \f(Vmol,NA) ＝ eq \f(1,6) πd3 解得水分子直径 d＝ eq \r(3,\f(6M,πρNA)) ＝ eq \r(3,\f(6×1.8×10－2,3.14×103×6×1023)) m≈4×10－10 m。 $