第一节-物体是由大量分子组成的(上课)

第一节物体是由大量分子组成的第一节物体是由大量分子组成的[教学目的]：1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道用油膜法测定分子大小的原理.3.知道分子的球形模型，知道分子大小，质量的数量级.4.知道阿伏加德罗常数，理解它是联系微观世界和宏观世界的桥梁，记住它的数值及单位,会用这个常数进行有关的计算或估算.[教学重点]：阿伏加德罗常数及其应用[教学难点]：摩尔质量、摩尔体积跟分子质量、分子体积的联系[教具]：课件1电子显微镜和隧道显微镜下分子照片，课件2水面上的单分子油膜的示意图。

[教学过程]：一、引入新课：前面的课程我们研究的是力学内容，从这节课开始我们学习热学，对热学进行简介。

从而说明这一章从微观和宏观的角度分别讲述了分子的运动情况，从初中学习过的分子运动，我们知道"物体是由大量分子组成的"，这节课咱们就来研究这个问题。

二、进行新课：给大家五分钟时间看书，然后利用十分钟时间对下列问题进行讨论：（投影显示）1、分子动理论的基本内容是什么?2、对“物体是由大量分子组成的”中的分子怎样理解？3、分子直径的测量方法是什么?4、什么叫数量级？5、分子直径的数量级是多少？6、阿伏加德罗常数的数值及单位分别是什么?7、阿伏加德罗常数的物理意义是什么?8、标准状况下，气体的摩尔体积是多少升?9、已知某物体质量m，摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，求此物体中所含分子数.10、已知某物体摩尔质量M，密度p及分子体积V，求阿伏加德罗常数NA.11、分子质量的确定方法是什么？分子质量的数量级是多少?讨论完毕，提问学生再对上述问题共同讨论和解答（师生互动）.问题1：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用力。

问题2：物体是由大量分子组成的，所谓分子就是保持原物质化学性质的最小粒子，根据不同的物质组成，它包括分子、原子、离子等粒子. 问题3：(演示课件1)，说明分子直径可根据显微镜的放大倍数计算。

第一节物体是由大量分子组成的教学设计（二）教学目标：知识目标1．说出物体是由大量的分子组成的。

2．说出用油膜法测定分子大小的原理。

油膜分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜。

实验时如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可估计出油酸分子的大小。

3．说出分子大小、质量的数量级。

分子直径的数量级:1010-。

分子的质量的数量级:27261010----。

4．说出阿伏加德罗常数的数值和单位。

阿伏加德罗常数的数值:236.0210⨯单位:mol 。

能力目标1．油膜法测分子大小原理、方法的掌握。

2．理想化模型解释实际问题的思想方法。

情感目标通过油膜法测分子大小的实验，培养用测定宏观量的方法去求出微观量大小的思维方法。

教学重点：分子大小的计算教学难点：微观量与宏观量之间的联系教学媒体：幻灯片，分子模型教学过程：一、物质有大量分子构成结合化学提出不同物体不同的分子组成，并且物理中此时提到的分子有别于化学中的分子，它包括分子、原子、离子等．展示几个漂亮的分子模型，激发学生学习兴趣．二、分子的大小分子大小的测量方法（1）显微镜观测（2）实验油膜法估测分子大小实验原理：将体积为的油滴到水面上，使其均匀地、尽可能地散开成很薄的一层，此时可以认为油分子一个挨一个紧密排成一单层油膜，油膜的厚度就是单个分子的直径，因此只需测出油膜的面积，就知道该油分子的近似直径实验过程所用的酒精油酸溶液溶于水时，酒精溶于水，油酸形成单分子油膜．例题：将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液．已知1cm3溶液有50滴，一滴滴到水面上，酒精溶于水，油酸形成一单分子层，其面积为0.2 m2. 由此可知油酸分子大约为多少？解：一滴油酸酒精溶液含油酸体积油酸分子直径约为：二、阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数是联系微观和宏观的一个重要桥梁，其大小为每摩尔物质含有的微粒数（或12g炭12含有的炭原子数），即6.02×1023mol-1．已知物质的体积和摩尔体积，就可以求出物质的分子数，；已知物质的质量和摩尔体积，就可以求出物质的分子数，；已知物质的摩尔体积，就可以求出该物质的单个分子体积；已知物质的摩尔质量，就可以求出该物质的单个分子质量例题：已知地球到月球的距离是3.84×105km，铁的摩尔质量为56g，密度为7.9×103kg/m3，如果将铁原子一个一个地排列起来，从地球到月亮需要多少个铁原子？Ａ.1.4×105个. B.1.4×1010个C.1.4×1018个.D.1.4×1021个答案：C分析：本题可以先求出单个铁原子的直径：所以需要的铁原子个数为：另外，本题还可以从数量级上迅速判断出答案，由于地球到月亮的距离数量级为108m，而分子直径的数量级在10-10m 左右，所以需要的铁原子个数在1018的数量级上，应选C选项．四、作业。

第一节物体是由大量分子组成的教学目标：1、知道物体是由大量分子组成的.2、理解用单分子油膜法测定分子大小的原理，并能进行计算。

3、知道分子的球形模型，知道分子大小的数量级.4、理解阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，记住它的数值和单位，会用这个常数进行有关的计算和估算.教学重点：1、物体是由大量分子组成的；2、分子大小的数量级及用单分子油膜法测定分子大小的原理.教学难点：1、理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；2、用阿伏加德罗常数进行有关计算或估算的方法教学方法：讲述法、练习法教学用具：多媒体教学课件教学过程：（一）引入新课自古以来，人们在不断地探索物质组成的秘密，两千多年以前，古希腊的著名思想家德谟克利特说过：万物都是由极小的微粒构成的.科学技术发展到今天，这种猜想已被证实，本节课我们就来学习构成物质的微粒的特点.（二）新课教学1、分子的大小自然界中所有物质都是由大量的分子组成的。

此处所提出的“分子”是个广义概念，指组成物质的原子、离子或分子。

(1)分子模型首先，可以把单个分子看做一个立方体，也可以看做是一个小球。

通常情况下把分子看做小球，是对分子的简化模型。

实际上，分子有着复杂的内部结构，并不真的都是小球。

其次，不同的物质形态其分子的排布也有区别，任何物质的分子间都有空隙。

对固体和液体而言，分子间空隙比较小，我们通常认为分子是一个挨着一个排列的，而忽略其空隙的大小。

(2)用油膜法估测分子的大小估测分子的大小通常采用油膜法。

具体把一滴油膜滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径。

最后根据1滴油酸的体积V 和油膜面积S 就可以算出油膜的厚度(S V D =)，即油酸分子的尺寸。

其线度的数量级为m 1010-。

用油膜法测定分子的直径时，实际是一种理想化处理过程，我们做了如下理想化处理：①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层.②把分子看成球形. 我们可以用不同的方法估测分子的大小。

1物体是由大量分子组成的-人教版选修3-3教案1.引言物质是由分子组成的，这是一种最基本的认识。

所有的物体都是由大量分子组成的，分子是物质的基本结构单位。

分子是构成物体的最小单位，不同种类的物质有不同种类的分子，分子之间通过各种化学键紧密结合。

在本次教学中，我们将深入探讨物体是如何由大量分子组成的。

2. 物质和分子2.1 物质的概念物质是指组成宏观物体的各种原子或分子。

物质具有很强的稳定性和惯性，它既不可创造，也不可毁灭，只能进行物态变化。

2.2 分子的概念分子是同种元素或不同种元素按照一定的比例结合在一起形成的，具有独立稳定的化学实体。

分子的形成是元素化学反应所产生的。

2.3 物质与分子的关系物质由分子构成，不同种类的物质有不同种类的分子，分子之间通过各种化学键紧密结合。

在实际的应用中，我们可以利用分子之间的化学键进行物质的合成和分解。

3. 分子间的相互作用3.1 范德华力范德华力是分子之间的一种弱作用力。

这种力是由于电子在分子内部的运动而产生的，它可以使分子彼此之间产生短暂的吸引力或排斥力。

3.2 诱导力诱导力是电子在一种分子中的位置改变，导致与之接触的另一种分子内部的电子也发生位置改变并产生吸引力的一种作用力。

这种力通常为中长程力，也是分子之间的一种弱作用力。

3.3 氢键氢键是一种极易形成的分子之间的作用力。

通常情况下，氧、氮、氟等元素会与氢原子形成氢键。

氢键的强度通常都很大，可以使得分子之间产生强烈的相互吸引力。

4. 分子间的相互作用与物体性质的关系分子之间的相互作用对物体的物理和化学性质有着重要的影响。

具体来说，分子之间的作用力越强，物体的熔点、沸点和平衡常数越高。

例如，氢键是分子间最常见的强作用力之一，因此可以使得分子之间的相互作用变得越来越强，从而使得物体的熔点、沸点、密度等性质变得更加稳定。

5. 总结综上所述，物体是由大量分子组成的，分子是构成物体的最小单位。

分子之间具有多种多样的相互作用力，例如范德华力、诱导力和氢键等。

第一讲 物体是由大量分子组成的[目标定位] 1.知道物体是由大量分子组成的.2.知道分子的简化模型，即球形模型或立方体模型，知道分子直径的数量级.3.知道阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁，记住它的物理意义、数值和单位，会用这个常数进行有关的计算和估算. 一、分子的大小1.分子：物体是由大量分子组成的，分子是构成物质并保持物质化学性质的最小微粒.2.除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量级为10－10m.二、阿伏加德罗常数1.定义：1mol 物质所含有的粒子数为阿伏加德罗常数，用符号N A 表示.2.数值：阿伏加德罗常数通常取N A ＝6.02×1023mol －1，粗略计算中可取N A ＝6.0×1023mol －1. 3.意义：阿伏加德罗常数是一个重要的常数，它是联系微观量和宏观量的桥梁，阿伏加德罗常数把物体的体积V 、摩尔体积V m 、物质的质量m 、摩尔质量M 、物质的密度ρ等宏观物理量和分子体积V 0、分子直径d 、分子质量m 0等微观物理量都联系起来了. 一、分子的两种模型 1.球体模型对固体和液体，分子间距比较小，可以认为分子是一个一个紧挨着的球. 设分子的体积为V ，由V ＝43π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 23，可得分子直径d ＝36V π.2.立方体模型图1由于气体分子间距比较大，是分子直径的10倍以上，此时常把分子占据的空间视为立方体，认为分子处于立方体的中心(如图1所示)，从而计算出气体分子间的平均距离为a ＝3V . 例1 现在已经有能放大数亿倍的非光学显微镜(如电子显微镜、场离子显微镜等)，使得人们观察某些物质内的分子排列成为可能.如图2所示是放大倍数为3×107倍的电子显微镜拍摄的二硫化铁晶体的照片.据图可以粗略地测出二硫化铁分子体积的数量级为m 3，(照片下方是用最小刻度为毫米的刻度尺测量的照片情况)图2答案 10－29解析 由题图可知，将每个二硫化铁分子看做一个立方体，四个小立方体并排边长之和为4d ′＝4cm ，所以平均每个小立方体的边长d ′＝1cm.又因为题图是将实际大小放大了3×107倍拍摄的照片，所以二硫化铁分子的小立方体边长为： d ＝d ′3×107＝1×10－23×107m ≈3.33×10－10m.所以测出的二硫化铁分子的体积为：V ＝d 3＝(3.33×10－10m)3≈3.7×10－29m 3.故二硫化铁分子体积的数量级为10－29m 3.二、阿伏加德罗常数的应用 1.N A 的桥梁和纽带作用阿伏加德罗常数是宏观世界和微观世界之间的一座桥梁.它把摩尔质量M mol 、摩尔体积V mol 、物质的质量m 、物质的体积V 、物体的密度ρ等宏观量，跟单个分子的质量m 0、单个分子的体积V 0等微观量联系起来.下图将这种关系呈现得淋漓尽致. 其中密度ρ＝m V ＝M mol V mol ，但要切记对单个分子ρ＝m 0V 0是没有物理意义的. 2.常用的重要关系式 (1)分子的质量：m 0＝M molN A. (2)分子的体积：V 0＝V mol N A ＝M mol ρN A (适用于固体和液体).注意：对于气体分子V molN A只表示每个分子所占据的空间.(3)质量为m 的物质中所含有的分子数：n ＝mN AM mol. (4)体积为V 的物质所含有的分子数：n ＝VN AV mol. 例2 据统计“酒驾”是造成交通事故的主要原因之一，交警可以通过手持式酒精测试仪很方便地检测出驾驶员呼出的气体中的酒精含量，以此判断司机是否饮用了含酒精的饮料.当司机呼出的气体中酒精含量达2.4×10－4g/L 时，酒精测试仪开始报警.假设某司机呼出的气体刚好使仪器报警，并假设成人一次呼出的气体体积约为300mL ，试求该司机一次呼出的气体中含有酒精分子的个数(已知酒精分子量为46gmol －1，N A ＝6.02×1023mol －1). 答案 9.42×1017个解析 该司机一次呼出气体中酒精的质量为m ＝2.4×10－4×300×10－3g ＝7.2×10－5g一次呼出酒精分子数目为N ＝m M ·N A ＝7.2×10－546×6.02×1023 ≈9.42×1017个例3 已知氧气分子的质量m ＝5.3×10－26kg ，标准状况下氧气的密度ρ＝1.43kg/m 3，阿伏加德罗常数N A ＝6.02×1023mol －1，求： (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1cm 3的氧气中含有的氧分子数.(保留两位有效数字) 答案 (1)3.2×10－2kg/mol (2)3.3×10－9m (3)2.7×1019个解析 (1)氧气的摩尔质量为M ＝N A m ＝6.02×1023×5.3×10－26kg/mol ≈3.2×10－2kg/mol.(2)标准状况下氧气的摩尔体积V ＝Mρ， 所以每个氧分子所占空间V 0＝V N A ＝MρN A.而每个氧分子占有的体积可以看成是棱长为a 的立方体， 即V 0＝a 3， 则a 3＝MρN A， a ＝3M ρN A ＝3 3.2×10－21.43×6.02×1023m ≈3.3×10－9m. (3)1cm 3氧气的质量为m ′＝ρV ′＝1.43×1×10－6kg ＝1.43×10－6kg则1cm 3氧气中含有的氧分子个数N ＝m ′m ＝1.43×10－65.3×10－26个≈2.7×1019个.分子模型1.登陆月球是每个天文爱好者的梦想，天文爱好者小明设想将铁分子一个接一个地排列起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，已知地球到月球的平均距离为384400km ，试问，这条“大道”需要多少个分子？这些分子的总质量为多少？(设铁分子的直径为 3.0×10－10m ，铁的摩尔质量为5.60×10－2kg/mol)答案 1.28×1018个 1.2×10－7kg解析 “分子大道”需要的铁分子的个数为n ＝s d ＝384400×1033.0×10－10个＝1.28×1018个，这些分子的总质量为n N A ·M ＝1.28×10186.02×1023×5.6×10－2kg ＝1.2×10－7kg. 阿伏加德罗常数的应用2.铜的摩尔质量为M ，密度为ρ，若用N A 表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是( )A.1个铜原子的质量是ρ/N AB.1个铜原子占有的体积是M ρN AC.1m 3铜所含原子的数目是ρ/M D.1kg 铜所含原子的数目是N A /M 答案 BD解析 1个铜原子的质量应是m ＝M N A ，A 错；1个铜原子的体积V 0＝V N A ＝M ρN A，B 正确；1m 3铜所含原子个数N ＝nN A ＝ρV M N A ＝ρN A M ，C 错；1kg 铜所含原子个数N ＝nN A ＝1M N A ＝N AM，D 正确. 3.已知水的摩尔质量M A ＝18×10－3kg/mol,1mol 水中含有6.0×1023个水分子，试估算水分子的质量和直径. 答案 3.0×10－26kg 4.0×10－10m解析 水分子的质量m 0＝M A N A ＝18×10－36.0×1023kg ＝3.0×10－26kg 由水的摩尔质量M A 和密度ρ，可得水的摩尔体积V A ＝M Aρ把水分子看做是一个挨一个紧密地排列的小球，1个水分子的体积为V 0＝V A N A ＝M A ρ·N A ＝18×10－31.0×103×6.0×1023m 3＝3.0×10－29m 3每个水分子的直径为d ＝36V 0π＝36×3.0×10－293.14m≈4.0×10－10m.(时间：60分钟)题组一 分子模型及微观量的估算 1.下列说法中正确的是( ) A.物体是由大量分子组成的B.无论是无机物的分子，还是有机物的分子，其分子大小的数量级都是10－10mC.本节中所说的“分子”，包含了分子、原子、离子等多种含义D.分子的质量是很小的，其数量级为10－19kg答案 AC2.纳米材料具有很多优越性，有着广阔的应用前景.边长为1nm 的立方体，可容纳液态氢分子(其直径约为10－10m)的个数最接近于( )A.102个B.103个C.106个D.109个答案 B解析1nm＝10－9m，则边长为1nm的立方体的体积V＝(10－9)3m3＝10－27m3；将液态氢分子看作边长为10－10m的小立方体，则每个氢分子的体积V0＝(10－10)3m3＝10－30m3，所以可容纳的液态氢分子的个数N＝VV0＝103(个).液态氢分子可认为分子是紧挨着的，其空隙可忽略，对此题而言，建立立方体模型比球形模型运算更简洁.3.已知在标准状况下，1mol氢气的体积为22.4L，氢气分子间距约为( )A.10－9mB.10－10mC.10－11mD.10－8m答案 A解析在标准状况下，1mol氢气的体积为22.4L，则每个氢气分子占据的体积ΔV＝VN A ＝22.4×10－36.02×1023m3＝3.72×10－26m3.按立方体估算，占据体积的边长：L＝3ΔV＝33.72×10－26m≈3.3×10－9m.故选A.4.有一种花卉叫“滴水观音”，在清晨时，其叶尖部往往会有一滴水，体积约为0.1cm3，则这滴水中含有水分子的个数最接近(已知阿伏加德罗常数N A＝6.0×1023mol－1，水的摩尔体积V m＝18cm3/mol)( )A.6×1023个B.3×1021个C.6×1019个D.3×1017个答案 B题组二阿伏加德罗常数的应用5.若已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量、摩尔体积，则可以计算出( )A.固体物质分子的大小和质量B.液体物质分子的大小和质量C.气体分子的大小和质量D.气体分子的质量和分子的大小答案AB6.从下列数据组可以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 答案 D解析 阿伏加德罗常数是指1mol 任何物质所含的粒子数，对固体和液体，阿伏加德罗常数N A ＝摩尔质量M 分子质量m 0，或N A ＝摩尔体积V分子体积V 0.因此，正确的选项是D.7.N A 代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )A.在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B.2g 氢气所含原子数目为N AC.在常温常压下，11.2L 氮气所含的原子数目为N AD.17g 氨气所含电子数目为10N A 答案 D解析 由于构成单质分子的原子数目不同，所以同温同压下，同体积单质气体所含原子数目不一定相同，A 错；2 g 氢气所含原子数目为2N A ，B 错；只有在标准状况下，11.2 L 氮气所含的原子数目才为N A ，而常温常压下，原子数目不能确定，C 错；17 g 氨气即1 mol 氨气，其所含电子数目为(7＋3)N A ，即10N A ，D 正确.8.2008年北京奥运会上，美丽的“水立方”游泳馆简直成了破世界纪录的摇篮，但“水立方”同时也是公认的耗水大户，因此，“水立方”专门设计了雨水回收系统，平均每年可以回收雨水10500m 3，相当于100户居民一年的用水量，请你根据上述数据估算一户居民一天的平均用水量与下面哪个水分子数目最接近(设水分子的摩尔质量为M ＝1.8×10－2kg/mol)( )A.3×1031个 B.3×1028个 C.9×1027个 D.9×1030个答案 C解析 每户居民一天所用水的体积V ＝10 500100×365 m 3≈0.29 m 3，该体积所包含的水分子数目n＝ρVMN A ≈9.7×1027个，选项C 正确. 9.1mol 铜的质量为63.5g ，铜的密度为8.9×103kg/m 3，试估算一个铜原子的质量和体积.(已知N A ＝6.02×1023mol －1) 答案 1.05×10－25kg 1.18×10－29m 3解析 铜的摩尔质量M ＝63.5g/mol ＝6.35×10－2 kg/mol ，1mol 铜有N A ＝6.02×1023个原子，一个原子的质量为：m 0＝MN A＝1.05×10－25kg铜的摩尔体积为：V m ＝M ρ＝6.35×10－28.9×103m 3/mol ≈7.13×10－6 m 3/mol所以，一个铜原子的体积：V 0＝V m N A ＝7.13×10－66.02×1023m 3≈1.18×10－29m 3. 10.某种物质的摩尔质量为M (kg/mol)，密度为ρ(kg/m 3)，若用N A 表示阿伏加德罗常数，则： (1)每个分子的质量是kg ；(2)1m 3的这种物质中包含的分子数目是； (3)1mol 的这种物质的体积是m 3； (4)平均每个分子所占有的空间是m 3. 答案 (1)MN A (2)ρN A M (3)M ρ (4)MρN A解析 (1)每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即m 0＝MN A.(2)1m 3的物质中含有的分子的物质的量为n ＝1Mρ＝ρM，故1m 3的物质中含有的分子数为n ·N A＝ρN AM. (3)1mol 物质的体积，即摩尔体积V m ＝M ρ.(4)平均每个分子所占有的空间是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值， 即V 0＝V m N A ＝MρN A.11.用长度放大600倍的显微镜观察悬浮在水中的小颗粒(炭粒)的运动.估计放大后的体积为0.1×10－9m 3，碳的密度是2.25×103kg/m 3，摩尔质量是1.2×10－2kg/mol ，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol －1，则该小炭粒含分子数约为多少个？(结果取一位有效数字) 答案 5×1010个解析 设小颗粒边长为a ，放大600倍后，则其体积V ＝(600a )3＝0.1×10－9m 3，实际体积V ′＝a 3＝10－16216m 3，质量m ＝ρV ′＝2524×10－15kg ，含分子数为N ＝m1.2×10－2×6.0×1023个≈5×1010个.。