高中物理 7.1 物体是由大量分子组成的 课件 新人教选修33.ppt
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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三101.1.实验目的实验目的:用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小.2.2.实验原理实验原理把一定体积的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜,如图所把一定体积的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜,如图所示,不考虑分子间的间隙,把油酸分子看成球形模型,计算出示,不考虑分子间的间隙,把油酸分子看成球形模型,计算出1 1滴油
2、酸中含有纯油酸的体积滴油酸中含有纯油酸的体积V V并测出油膜面积并测出油膜面积S S,通过计算求,通过计算求出油膜的厚度出油膜的厚度d d,即,即 就是油酸分子的直径就是油酸分子的直径.2021/8/11 星期三113.3.实验器材实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉.4.4.实验步骤实验步骤(1)(1)在浅盘中倒入约在浅盘中倒入约2 cm2 cm深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上在水面上.(2)(2)取取1 1毫升毫升(1 cm
3、(1 cm3 3)的油酸溶于酒精中,制成的油酸溶于酒精中,制成200200毫升的油酸酒毫升的油酸酒精溶液精溶液.(3)(3)用注射器往量筒中滴入用注射器往量筒中滴入1 mL1 mL配制好的油酸酒精溶液配制好的油酸酒精溶液(浓度已浓度已知知),记下滴入的滴数,记下滴入的滴数n n,算出一滴油酸酒精溶液的体积,算出一滴油酸酒精溶液的体积 .(4)(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上.2021/8/11 星期三12(5)(5)待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔画待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔画出油酸薄膜的形状出油酸薄膜的形状.(6
4、)(6)将玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积将玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S S或者玻璃板或者玻璃板上有边长为上有边长为1 cm1 cm的方格的个数,通过数方格个数,算出油酸薄的方格的个数,通过数方格个数,算出油酸薄膜的面积膜的面积S.S.计算方格数时,不足半个的舍去,多于半个的算一计算方格数时,不足半个的舍去,多于半个的算一个个.(7)(7)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积油酸的体积V.V.(8)(8)计算油酸薄膜的厚度计算油酸薄膜的厚度 ,即为油酸分子的大小即为油酸分子的大小.2021/8/11 星
5、期三135.5.注意事项注意事项(1)(1)油酸酒精溶液配制好后,不要长时间放置,以免造成溶液油酸酒精溶液配制好后,不要长时间放置,以免造成溶液浓度改变,产生误差浓度改变,产生误差.油酸酒精溶液的浓度以小于油酸酒精溶液的浓度以小于0.0010.001为宜为宜.(2)(2)实验之前应练习好滴定方法,注射器针头高出水面的高度实验之前应练习好滴定方法,注射器针头高出水面的高度应在应在1 cm1 cm之内之内.(3)(3)待测油酸液面扩散后又收缩待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓要在稳定后再画轮廓.扩散后扩散后又收缩有两个原因又收缩有两个原因:第一第一,水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;水面受
6、油酸液滴冲击凹陷后又恢复;第二,酒精挥发后液面收缩第二,酒精挥发后液面收缩.2021/8/11 星期三14(4)(4)当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦拭,再用清水冲洗,留油酸,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦拭,再用清水冲洗,这样做可保持盘的清洁这样做可保持盘的清洁.(5)(5)从盘的中央加痱子粉或细石膏粉,粉自动扩散至均匀,这从盘的中央加痱子粉或细石膏粉,粉自动扩散至均匀,这是由于以下两种因素所致:第一,加粉后水的表面张力系数变是由于以下两种因素所致:第一,加粉后水的表面张力系数变小,水将
7、粉粒拉开;第二,粉粒之间的排斥小,水将粉粒拉开;第二,粉粒之间的排斥.这样做比将粉撒这样做比将粉撒在水面上的效果好在水面上的效果好.(6)(6)本实验只要求估算分子的大小,实验结果的数量级符合要本实验只要求估算分子的大小,实验结果的数量级符合要求即可求即可.2021/8/11 星期三156.6.数据处理数据处理计算方法:计算方法:(1)(1)一滴油酸溶液的平均体积一滴油酸溶液的平均体积(2)(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V=V=油酸溶液的体积比油酸溶液的体积比2021/8/11 星期三16(3)(3)油膜的面积油膜的面积S=n1 cmS=n1 cm2 2(n(n
8、为有效格数,小方格的边长为为有效格数,小方格的边长为1 cm)1 cm)(4)(4)分子直径分子直径 (代入数据时注意单位的统一代入数据时注意单位的统一)2021/8/11 星期三17 简化处理是在一定场合、一定条件下,突出客观简化处理是在一定场合、一定条件下,突出客观事物的某种主要因素、忽略次要因素而建立的事物的某种主要因素、忽略次要因素而建立的.将分子简化成将分子简化成球形,并且紧密排列,有利于主要问题的解决球形,并且紧密排列,有利于主要问题的解决.2021/8/11 星期三18【典例【典例1 1】(2011(2011大纲版全国卷大纲版全国卷)在在“油膜法估测油酸分子的大油膜法估测油酸分子
9、的大小小”实验中,有下列实验步骤:实验中,有下列实验步骤:往边长约为往边长约为40 cm40 cm的浅盘里倒入约的浅盘里倒入约2 cm2 cm深的水深的水.待水面稳定后待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.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,待薄膜形状稳定膜形状稳定.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积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.2021/8/11 星期三19
10、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,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精溶液的体积.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板上.2021/8/11 星期三20完成下列填空:完成下列填空:(1)(1)上述步骤中,正确的顺序是上述步骤中,正确的顺序是_.(_.(填写步骤前面的数字填写步骤前面的数字)(2)(2)将将1 cm1 cm3 3的油酸溶于酒精,制成的油酸溶于酒精,制
11、成300 cm300 cm3 3的油酸酒精溶液;测的油酸酒精溶液;测得得1 cm1 cm3 3的油酸酒精溶液有的油酸酒精溶液有5050滴滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在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水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m0.13 m2 2.由此估算出油酸由此估算出油酸分子的直径为分子的直径为_m.(_m.(结果保留结果保留1 1位有效数字位有效数字)2021/8/11 星期三21 【解题指导】【解题指导】2021/8/11 星期三22【标准解答】【标准解答】(1)(1)实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液,实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液,确
12、定每一滴溶液中含有纯油酸的体积,所以步骤确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积,所以步骤放在首位放在首位.实验操作时要在浅盘放水、痱子粉,为油膜形成创造条件,实验操作时要在浅盘放水、痱子粉,为油膜形成创造条件,然后是滴入油酸、测量油膜面积,计算油膜厚度然后是滴入油酸、测量油膜面积,计算油膜厚度(即油酸分子即油酸分子直径直径),),所以接下来的步骤是所以接下来的步骤是.(2)(2)油酸溶液的体积百分比浓度是油酸溶液的体积百分比浓度是 一滴溶液的体积是一滴溶液的体积是 cm cm3 3=210=210-8-8 m m3 3,所以分子直径,所以分子直径答案:答案:(1)(2)510(1)(2)510-10
13、-102021/8/11 星期三23【规律方法】【规律方法】油膜法估测分子大小的解题技巧油膜法估测分子大小的解题技巧(1)(1)首先要准确计算出纯油酸的体积首先要准确计算出纯油酸的体积V.V.(2)(2)其次计算出油膜的面积其次计算出油膜的面积S.S.(3)(3)最后利用公式最后利用公式 求出的数值就是分子直径的大小求出的数值就是分子直径的大小.2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三281.1.桥梁和纽带作用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.它把它把摩尔质量摩尔质量M Mmolmol、摩尔体积、摩尔
14、体积V Vmolmol、物质的质量、物质的质量m m、物质的体积、物质的体积V V、物质的密度物质的密度等宏观量,跟单个分子的质量等宏观量,跟单个分子的质量m m0 0、单个分子的、单个分子的体积体积V V0 0等微观量联系起来等微观量联系起来.下图将这种关系呈现得淋漓尽致下图将这种关系呈现得淋漓尽致.其中密度其中密度 但要切记但要切记 是没有物理意义的是没有物理意义的.2021/8/11 星期三292.2.重要的关系式重要的关系式(1)(1)分子的质量:分子的质量:(2)(2)分子的体积:分子的体积:(适用于固体和液体适用于固体和液体).).(3)(3)单位质量中所含有的分子数:单位质量中所
15、含有的分子数:(4)(4)单位体积中所含有的分子数:单位体积中所含有的分子数:(5)(5)气体分子间的平均距离:气体分子间的平均距离:(V (V0 0为气体分子所占为气体分子所占据空间的体积据空间的体积).).(6)(6)固体、液体分子直径固体、液体分子直径2021/8/11 星期三30 (1)(1)固体、液体分子可视为球形固体、液体分子可视为球形,分子间紧密排分子间紧密排列可忽略间隙列可忽略间隙.(2)(2)可以近似认为气体分子是均匀分布的,每个气体分子占据可以近似认为气体分子是均匀分布的,每个气体分子占据一个正方体,其边长即为气体分子间的距离一个正方体,其边长即为气体分子间的距离.2021
16、/8/11 星期三31【典例【典例2 2】(2010(2010江苏高考江苏高考)已知潜水员在岸上和海底吸入空已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为气的密度分别为1.3 kg/m1.3 kg/m3 3和和2.1 kg/m2.1 kg/m3 3,空气的摩尔质量为,空气的摩尔质量为0.029 kg/mo0.029 kg/mol l,阿伏加德罗常数,阿伏加德罗常数N NA A=6.0210=6.02102323 mo mol l-1-1.若潜水若潜水员呼吸一次吸入员呼吸一次吸入2 2 L L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼空气,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吸一次多吸入
17、空气的分子数.(.(结果保留一位有效数字结果保留一位有效数字).).【解题指导】【解题指导】解答本题时可按以下思路进行:解答本题时可按以下思路进行:2021/8/11 星期三32【标准解答】【标准解答】设空气的摩尔质量为设空气的摩尔质量为M M,在海底和岸上的密度分,在海底和岸上的密度分别为别为海海和和岸岸,一次吸入空气的体积为,一次吸入空气的体积为V V,在海底吸入的分,在海底吸入的分子数子数 在岸上吸入的分子数在岸上吸入的分子数则有则有 代入数据得代入数据得N=310N=3102222.2021/8/11 星期三33【规律方法】【规律方法】(1)(1)求气体分子数的方法求气体分子数的方法计
18、算气体分子数一定要先计算物质的量计算气体分子数一定要先计算物质的量.气体的分子数等于物质的量乘以阿伏加德罗常数气体的分子数等于物质的量乘以阿伏加德罗常数.(2)(2)求物质的量的方法求物质的量的方法利用物质的量等于质量除以摩尔质量利用物质的量等于质量除以摩尔质量.利用物质的量等于标准状况下体积除以标准状况下的摩尔利用物质的量等于标准状况下体积除以标准状况下的摩尔体积体积.2021/8/11 星期三34【典例】【典例】(2011(2011西城高二检测西城高二检测)假如全世界假如全世界6060亿人同时数亿人同时数1 g1 g水水的分子个数,每人每小时可以数的分子个数,每人每小时可以数5 0005
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