2019-2020学年高中物理 第一章 分子动理论 第一节 物体是由大量分子组成的课件 粤教版选修3

第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的第一章分子动理论1.知道物体是由大量分子组成的．2.知道分子的球形模型，知道分子直径的数量级，初步认识到微观世界是可以认知的．3.知道阿伏加德罗常数的物理意义、数值和单位．一、分子的大小1．分子：构成物质并保持物质化学性质的_______微粒．2．分子直径的数量级：一般来说除有机物质的大分子外，分子直径的数量级为______m.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NA表示．NA＝___________________．最小10－106.02×1023mol－12．阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁(1)已知物质的摩尔质量M，可求出分子质量m0＝MNA＝ρVmNA(Vm为摩尔体积，ρ为物质的密度)，分子质量的数量级为10－27～10－26kg.(2)已知物质的量(摩尔数)n，可求出物体所含分子的数目N，N＝___________．(3)已知物质的摩尔体积Vm，可求出分子的体积V0，V0＝___________．nNAVmNA(1)1mol的固态物质(如铁)和1mol的气态物质(如氧气)所含分子数不同．()(2)所有分子的直径都相同．()××如何认识“物体是由大量分子组成的”1．分子的认识：分子是具有各种物质的化学性质的最小粒子．实际上，构成物质的单元是多种多样的，或是原子(如金属)或是离子(如盐类)或是分子(如有机物)，在热学中，由于这些微粒做热运动时遵循相同的规律，所以统称为分子．2．对“物体是由大量分子组成的”理解(1)分子数之多1mol任何物质中所含有的分子数都为6.02×1023，可见物体内含有大量的分子．(2)分子之小①从分子几何尺寸来说，多数分子尺寸的数量级为10－10m.②从分子的体积的数量级来说，多数分子的体积的数量级为10－29m3.③从一个分子的质量的多少来体会“大量”的含义：一般一个分子质量的数量级为10－26kg.3．分子的两种模型：对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的球体模型，设分子体积为V，则分子直径：d＝36Vπ.对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均间距d＝3V.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/m3，阿伏加德罗常数NA＝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；(保留两位有效数字)(3)标准状况下1cm3的氧气中含有的氧分子数．[解析](1)氧气的摩尔质量为M＝NA·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V0＝VNA＝MρNA.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V0＝a3，则a3＝MρNA，a＝3MρNA＝33.2×10－21.43×6.02×1023m＝3.3×10－9m.(3)1cm3氧气的质量m′＝ρV′＝1.43×1×10－6kg＝1.43×10－6kg，则1cm3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．[答案](1)3.2×10－2kg/mol(2)3.3×10－9m(3)2.7×1019个气体分子不是一个个紧密排列的，它们分子间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间，此时每个分子占有的体积视为棱长为a的立方体，所以体积为a3，而不能再把它视为球体模型，用43πR3来求体积．把冰分子看成球体，不计冰分子间空隙，则由冰的密度ρ＝9×102kg/m3可估算冰分子直径的数量级是()A．10－8mB．10－10mC．10－12mD．10－14m解析：选B.冰的摩尔质量与水的摩尔质量相同，根据V＝Mρ＝0.0189×102m3·mol－1＝2×10－5m3·mol－1一个冰分子的体积V0＝VNA＝2×10－56.02×1023m3＝13×10－28m3冰分子的直径d＝36V0π＝36×13×10－28πm≈10－10m，故B对．对“阿伏加德罗常数”的理解1．阿伏加德罗常数1mol的任何物质都含有相同的分子数，这个数量可以用阿伏加德罗常数来表示.1986年用X射线测得的阿伏加德罗常数是NA＝6.0221367×1023mol－1，通常取NA＝6.02×1023mol－1.阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁．在此所指的微观量为：分子体积V0、分子的直径d、分子的质量m0等．宏观物理量为：物体的体积V、摩尔体积Vmol、物体的质量m、摩尔质量M、物质的密度ρ等．2．阿伏加德罗常数的应用(1)计算分子的质量：m0＝MNA＝ρVmolNA.(2)计算分子的体积：V0＝VmolNA＝MρNA.进而还可以估算分子的直径(线度)d——把分子看成小球，由V0＝43πd23得d＝36V0π.(3)计算物质所含的分子数：N＝mMNA＝ρVMNA或N＝VVmolNA＝mρVmolNA.(4)对于气体，每个分子不是紧密排列的，在不同的状态下，一定质量的气体可以有不同的体积，一般气体分子所占据的空间数倍于气体分子体积．所以，一般情况下我们把气体分子所占据的空间视为立方体模型，由此我们可以估算出气体分子间的平均距离L＝3VmolNA.式中Vmol是气体的摩尔体积，NA是阿伏加德罗常数．(1)任何物质在任何状态下阿伏加德罗常数相同；(2)在标准状况下，1mol气体的体积为22.4L；(3)气体分子的体积与它所占的空间体积是不同的，显然后者远大于前者．命题视角1微观量与宏观量关系的判断已知阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，某物质的摩尔质量为M(kg/mol)，该物质的密度为ρ(kg/m3)，则下列叙述中正确的是()A．1kg该物质所含的分子个数是ρNAB．1kg该物质所含的分子个数是ρNAMC．该物质1个分子的质量是ρNA(kg)D．该物质1个分子占有的空间是MρNA(m3)[解析]1kg该物质的物质的量为1M；所含分子数目为NA×1M＝NAM，故A、B错误；每个分子的质量为m0＝MNAkg，故C错误；每个分子所占体积为V0＝m0ρ＝MρNAm3，故D正确．[答案]D命题视角2微观量的估算已知铜的摩尔质量M＝6.4×10－2kg/mol，铜的密度ρ＝8.9×103kg/m3，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023mol－1.试估算：(计算结果保留两位有效数字)(1)一个铜原子的质量；(2)若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10－5m3的铜导体中有多少个自由电子？[解题探究](1)铜原子的质量太小，怎样用宏观量M和NA去求解这个微观量？(2)怎样求解3×10－5m3的铜导体中铜原子的个数？[解析](1)一个铜原子的质量m＝MNA＝6.4×10－26.0×1023kg≈1.1×10－25kg.(2)铜导体的物质的量n＝ρVM＝8.9×103×3.0×10－56.4×10－2mol≈4.2mol铜导体中含有的自由电子数N＝2nNA≈5.0×1024(个)．[答案](1)1.1×10－25kg(2)5.0×1024个(1)分子体积V0的意义：V0＝VANA，对于固体和液体指分子的体积，对于气体则指每个分子所占据空间的体积．(2)物体的密度ρ的计算：ρ＝MV＝MAVA，但要切记ρ＝m0V0是没有物理意义的．【通关练习】1．(多选)关于阿伏加德罗常数NA，下列说法正确的是()A．标准状况下，相同体积的任何气体所含的分子数目相同B．2g氢气所含原子数目为NAC．常温常压下，11.2L氮气所含的分子数目为12NAD．17g氨气所含电子数目为10NA解析：选AD.标准状况下，相同体积的任何气体含有的分子数目相同，选项A正确；2gH2所含原子数目为2NA，选项B错误；在常温常压下，11.2L氮气的物质的量不能确定，则所含分子数目不能确定，选项C错误；17g氨气即1mol氨气，其所含电子数为(7＋3)mol，即10NA，选项D正确．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酒精测试仪报警，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(已知酒精分子的摩尔质量为46g·mol－1，NA＝6.02×1023mol－1)．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一次呼出酒精分子的个数为N＝mM·NA＝7.2×10－546×6.02×1023个≈9.42×1017个．答案：9.42×1017个