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第七章分子动理论1：一立方厘米的酒精滴入一百亿立方米的水中，分布均匀后，每立方厘米水中仍有100万以上的酒精分子2：一立方厘米水中含有的分子数，假如全世界60亿人不分昼夜每秒钟数一个，需要17万年才能数完一、分子的大小•组成物质的分子是很小的，不但用肉眼不能直接看到它们，就是用光学显微镜也看不到它们。那怎么才能看到分子呢？我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排布图，图中的每个亮斑都是一个碳原子.用扫描隧道显微镜（能有放大几亿倍）（一）、扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子排布图分子的大小•放大上亿倍的蛋白质分子结构模型第七章分子动理论二、分子模型分子的实际结构是很复杂的，可以把单个分子看成一个立方体，也可以看成是一个个小球.分子模型意义分子大小图例球形模型固体和液体可看成是一个个紧挨着的球形分子排列而成的，忽略分子间的空隙立方体模型气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是平均每个分子占有的活动空间，这时忽略空气分子的大小d＝36Vπd＝3V固体、液体小球模型ddd气体dd立方体模型dd分子的理想化模型注意：分子并不是真正的球形第七章分子动理论一、用油膜法估测分子的大小1．实验目的：用油膜法估测油酸分子的大小．初步学会用统计的方法求物理量．2．实验原理当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径．第七章分子动理论实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子直径的大小，即d＝VS.第七章分子动理论3．实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约为30cm～40cm)、注射器(或滴管)、玻璃板、彩笔、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500mL)．4．实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差；第七章分子动理论(2)配制油酸酒精溶液：取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液；(3)用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积时的滴数；(4)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上；(5)用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴；第七章分子动理论(6)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上；(7)将画有油酸薄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，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油膜的面积S；(8)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝VS算出油酸薄膜的厚度d；(9)重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．第七章分子动理论5．数据处理(计算方法：)(1)一滴油酸溶液的平均体积VV＝N滴油酸溶液的体积N(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积VV＝V×油酸溶液的体积比体积比＝纯油酸体积溶液的体积(3)油膜的面积S＝n×1cm2(n为有效格数，小方格的边长为1cm)(4)分子直径d＝VS(代入数据时注意单位的统一)第七章分子动理论6．注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差．(2)实验前应练习好滴法．(3)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受到油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．第七章分子动理论(4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面上会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱棉擦干，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．(5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉效果好．(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可．第七章分子动理论(2011·大纲全国卷·22)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．第七章分子动理论④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：第七章分子动理论(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为________m．(结果保留1位有效数字)第七章分子动理论解析：(1)根据所学知识解答．(2)d＝V0S＝1×1300×150×10－60.13m≈5×10－10m.答案：(1)④①②⑤③(2)5×1010第七章分子动理论试估算氢气分子在标准状态下的平均距离．(保留一位有效数字)第七章分子动理论解析：如题图所示，设L为小正方体的边长，d为分子间距，若取1mol标准状态下的氢气，则：d＝L＝3VNA＝322.4×10－3m3/mol6.02×1023mol＝7×10－10m.答案：7×10－10m第七章分子动理论2．分子的大小(1)除了一些有机物质的大分子外，多数分子尺寸的数量约为m.(2)分子的质量的数量级一般为10－26kg.(3)分子的数目很多，1mol物质含有个分子．10－10阿伏加德罗常数第七章分子动理论二、阿伏加德罗常数1．定义：1mol的任何物质都含有，这个数量可以用来表示．2．数值：阿伏加德罗常数通常取NA＝，粗略计算中可取NA＝.3．意义：阿伏加德罗常数是一个重要常数．它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与、等微观物理量联系起来了，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观世界与微观世界的桥梁.相同的粒子数阿伏加德罗常数6.02×1023mol－16.0×1023mol－1分子质量分子大小第七章分子动理论三、阿伏加德罗常数的应用1．宏观物理量：物质的质量MA，体积VA，密度ρ，摩尔质量M，摩尔体积V.2．微观物理量：分子质量m，分子体积V0，分子直径d.3．宏观量与微观量的桥梁：阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁．根据油膜法测出分子的直径，可算出阿伏加德罗常数；反过来，已知阿伏加德罗常数，根据摩尔质量(或摩尔体积)就可以算出一个分子的质量(或一个分子所占据的体积)．第七章分子动理论(1)一个分子的质量：m＝MNA.(2)一个分子的体积：V0＝MρNA.(3)一摩尔物质的体积：Vmol＝Mρ.(4)单位质量中所含分子数：n＝NAM.(5)单位体积中所含分子数：n′＝ρNAM.第七章分子动理论(6)气体分子间的距离：d＝3VmolNA.(7)分子球体模型d＝36VmolπNA.B、计算分子的质量kgNMmkgNMmAA2723326233103.31061021031061018摩氢摩水分子质量的数量级:10-26--10-27kg例4.已知:水和氢气的摩尔质量分别是1.8×10-2kg/mol和2×10-3kg/mol，求水分子和氢分子的质量（已知NA=6.0×1023mol-1)第七章分子动理论1．如果体积为V的一滴油在水面上充分散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，试求阿伏加德罗常数。解析：设阿伏加德罗常数为NA，每个分子的体积V0＝16π(VS)3，由ρNAV0＝M得NA＝6MS3πρV3。答案：6MS3πρV3第七章分子动理论【特别提醒】求每个分子的体积时用公式V＝MρNA，只适用于固体和液体．因为组成固体、液体的分子间隙比较小，可近似认为分子紧密排列，即忽略分子间隙，但此公式不能用于求气体分子的体积，因为气体分子间距离较大，用此公式求出的是每个气体分子平均占有的体积．第七章分子动理论2．已知水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩尔质量Mmol＝1.8×10－2kg/mol，求：(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol－1)(1)1cm3水中有多少个水分子。(2)估算一下水分子的直径多大。解析：水的摩尔体积为Vmol＝Mmolρ＝1.8×10－21.0×103m3/mol＝1.8×10－5m3/mol。(1)1cm3水中水分子的数目为N＝VVmolNA＝6.0×10231.8×10－5×106个≈3.3×1022个。第七章分子动理论(2010·江苏高考)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1.若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．(结果保留一位有效数字)．第七章分子动理论解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，在海底吸入的分子数N海＝ρ海VMNA，在岸上吸入的分子数N岸＝ρ岸VMNA，则有ΔN＝N海－N岸＝ρ海－ρ岸VMNA，代入数据得ΔN＝3×1022.答案：3×1022个第七章分子动理论(1)若每一小方格的边长为30mm，则油酸薄膜的面积为________m2；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________m2；(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m.思路点拨：第七章分子动理论解析：(1)用填补法数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去不算)为55个，油膜面积约为S＝55×(3.0×10－2m)2＝4.95×10－2m2.(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且溶液含纯油酸的浓度为ρ＝0.06%，故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0＝VNρ＝1×10－650×0.06%m3＝1.2×10－11m3.第七章分子动理论(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为d＝V0S＝1.2×10－114.95×10－2m＝2.4×10－10m答案：(1)4.95×10－2(2)1.2×10－11(3)2.4×10－10第七章分子动理论油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示：第七章分子动理论【跟踪发散】1－1：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2.由此可估算油酸分子的直径为多大？第七章分子动理论解析：1滴油酸酒精溶液的体积为V′＝1Ncm3.式中N＝50，为总的滴数．由于取用的油酸酒精溶液的浓度为1200＝0.5%，故1滴溶液中油酸的体积为V＝V′×0.5%＝1N×0.5%cm3＝1N×0.5%×10－6m3.第七章分子动理论已知油酸薄层的面积为S＝0.2m2，所以油酸分子的直径为d＝VS＝1N×0.5%×10－6Sm＝150×0.2×0.5%×10－6m＝5×10－10m.答案：5×10－10m第七章分子动理论1mol铜的质量为63.5g，铜的密度为8.9×103kg/m3，试估算一个铜原子的质量和体积．解析：铜的摩尔质量M＝63.5g/mol＝6.35×10－2kg/mol，1mol铜有NA＝