2018－2019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讲义（含解析）粤教版选修3-3.doc

物体是由大量分子组成的1分子是构成物质并保持物质化学性质的最小微粒，有些物质的分子只包含一个原子，有些物质的分子包含多个原子。2分子的质量和体积都非常小，一般分子的直径数量级为1010 m。分子质量的数量级为1026 kg。31 mol的任何物质都含有相同的粒子数，这个数量可用阿伏加德罗常数来表示，在通常的计算中NA6.021023_mol1。4若用M表示水的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，表示水的密度，则每个水分子的质量m0；水的摩尔体积Vm；每个水分子的体积V0；每个水分子的直径d。分子的大小1.分子的大小(1)尺度大小：多数分子直径的数量级为1010 m。(2)质量大小：一般分子质量的数量级为1026 kg。(3)分子如此微小，用肉眼根本无法直接看到它们，就是用高倍的光学显微镜也看不到。直到1982年人们研制了能放大几亿倍的扫描隧道显微镜，才观察到物质表面原子的排列。2两种分子模型：分子模型意义分子大小或分子间的平均距离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d (分子大小)立方体模型(气体)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，每个小立方体是每个分子占有的活动空间，这时忽略气体分子的大小d(分子间平均距离)(1)这里说的分子不同于化学上的分子，它既包括分子，也包括原子。(2)因分子间有间隙，小球模型和立方体模型算出的分子直径只是一个粗略的数量级，两种模型算出的数量级是相同的。1多选下列说法中正确的是()A物体是由大量分子组成的B. 无论是无机物质的分子，还是有机物质的分子，其分子大小的数量级都是1010 mC本节中所说的“分子”，包含了单原子分子、多原子分子等多种意义D分子的质量是很小的，其数量级为1019 kg解析：选AC大分子，特别是有机大分子的直径数量级会超过1010 m，故B错；分子质量的数量级，对一般分子来说是1026 kg，则选项A、C正确。阿伏加德罗常数1.定义1 mol物质所含有的粒子数，用符号NA表示。2数值通常取NA6.021023 mol1，粗略计算中可取NA6.01023 mol1。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分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了，即阿伏加德罗常数NA是联系宏观量与微观量的桥梁。4应用若用M表示摩尔质量，Vm表示摩尔体积，表示密度。m0、V0、d分别表示每个分子的质量、体积和直径，则：(1)一个分子的质量：m0(2)一个分子的体积：V0(3)单位质量所含有的分子数：N(4)单位体积所含有的分子数：N(5)摩尔质量M，摩尔体积Vm和密度的关系：MVm。(1)上面(1)(3)(5)适用于所有状态的物质，(2)(4)只适用于固体和液体，气体不能适用。(2)气体分子不像固体、液体分子一样紧密排列，气体分子在一个正方体的空间范围内活动，可近似认为气体分子均匀分布，每个气体分子占据一个正方体，其立方体边长为气体分子间的距离。2已知1 mol氢气的质量是2.016 g，在标准状况下氢气的密度是9.0105g/cm3，求每个氢分子的质量是多少？解析：方法一：1 mol氢气的质量为2.016103 kg，含有6.021023个氢分子，则1个氢分子质量为m0 kg3.31027 kg。方法二：在标准状况下1 mol氢气体积是22.4 L，则1个氢分子质量为m0 kg3.31027 kg。答案：3.31027 kg分子微观量的计算例1阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度是，则下列判断正确的是()A1 m3铜中含有的原子数目是B1 kg铜含有原子数目是NAC一个铜原子的质量为D1个铜原子占有的体积是解析铜的摩尔体积Vm，则单位体积内的原子数为，A正确；每个铜原子的体积为，D不正确；铜的摩尔质量为M，则单位质量内的原子数为，每个原子质量为，B、C选项不正确。答案A借题发挥分子的大小、体积、质量属微观量，直接测量它们的数值非常困难，可以借助较易测量的宏观量(摩尔体积、摩尔质量等)来估算这些微观量，这其中阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁。气体分子模型的应用例2PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 m的颗粒物，它能较长时间悬浮在空气中，其在空气中的含量(浓度)越高，就代表空气污染越严重，PM2.5也是形成雾霾天气的主因。北京曾经出现严重雾霾，PM2.5指标数高达300 g/m3。已知该颗粒物的平均摩尔质量为40 g/mol，试估算该地区1 m3空气中含有这种颗粒物的数目。(阿伏加德罗常数取6.01023 mol1，结果保留1位有效数字)思路点拨(1)由mV计算1 m3空气中含有PM2.5的质量。(2)由n计算物质的量。(3)由NnNA计算分子数。解析根据密度公式求出1 m3的空气中PM2.5的颗粒物的质量mV300 g，物质的量为n mol，总数目为NnNA6.01023个51018个。答案51018个借题发挥求解与阿伏加德罗常数有关的计算题的基本思路：1多选下列关于分子的说法正确的是()A分子是微观世界中的最小微粒B分子是保持物质化学性质的最小微粒C一般分子的直径数量级为1010 mD一般分子的直径数量级为1015 m解析：选BC分子是构成物质并保持物质化学性质的最小微粒，除了一些有机分子外，多数分子直径的数量级为1010 m。2下列可以算出阿伏加德罗常数的一组数据是 ()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：D3多选只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离()A阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D该气体的密度、体积和摩尔质量解析：选BD对四个选项的条件逐一分析，看根据每个选项的条件能求出何种物理量，从该物理量能否最终求出分子的距离。4多选(2016上海高考)某气体的摩尔质量为M，分子质量为m 。若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为，则该气体单位体积分子数为(阿伏伽德罗常数为NA)()A.B.C.D.解析：选ABC根据题意，气体单位体积分子数是指单位体积气体分子的数量，选项A中NA是指每摩尔该气体含有的气体分子数量，Vm是指每摩尔该气体的体积，两者相除刚好得到单位体积该气体含有的分子数量，选项A正确；选项B中，摩尔质量M与分子质量m相除刚好得到每摩尔该气体含有的气体分子数，即为NA，此时就与选项A相同了，故选项B正确；选项C中，气体摩尔质量与其密度相除刚好得到气体的摩尔体积Vm，所以选项C正确，D错误。5多选对于液体和固体来说，如果用Mmol表示摩尔质量，m表示分子质量，表示物质密度，Vmol表示摩尔体积，V分子表示分子体积，NA表示阿伏加德罗常数，下列各式中能正确反应这些量之间关系的是()ANABNACVmolMmol DVmol解析：选AD液体和固体分子模型是紧密排列的，忽略了分子间隙，所以阿伏加德罗常数NA，Vmol，选项A、D正确。6某物质的密度为，其摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，那么单位体积中所含的分子数是()ANA/ BNA/MCMNA/ DNA/M解析：选D单位体积的质量m，对应的摩尔数n，所以单位体积中分子的个数NnNA，D正确。7一滴水的体积大约是6.0106 cm3，这滴水里含有的分子数大约是()A3.61018个 B3.61017个C2.01017个 D2.71013个解析：选C由mV得水滴的质量，由于水的摩尔质量已知，故可得一滴水所含分子数，所以水分子个数nNA6.0210232.01017(个)，故选C。8多选关于分子质量，下列说法正确的是()A质量相同的任何物质，分子个数都相同B摩尔质量相同的物质，分子质量一定相同C分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比D密度大的物质，分子质量一定大解析：选BC质量相同，摩尔质量不一定相同，分子个数不一定相同，A错；摩尔质量相同，分子个数相同，每个分子质量相同，B对；分子质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，所以分子质量之比一定等于它们摩尔质量之比，C对；密度大，相同体积质量大，但分子个数不确定，无法比较分子质量大小，D错。9假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取61023 mol1)()A10年 B1千年C10万年 D1千万年解析：选C1 g水所含水分子的个数为61023 个，要数完其水分子个数所需时间为t 年1105年。选项C正确。10把冰的分子看成一个球体，不计冰分子之间的空隙，则由冰的密度9102 kg/m3、摩尔质量M01.8102 kg/mol和阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1可估算冰分子直径的数量级为()A108 m B1010 cmC108 cm D108 mm解析：选C冰的摩尔体积V，每个分子的体积V0d3，则d m4.01010 m4.0108 cm，C项正确。11已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.021023 mol1。若潜水员呼吸一次吸入2 L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)解析：本题主要考查分子动理论，意在考查考生的计算能力。设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为海和岸，一次吸入空气的体积为V，则有nNA，代入数据得n31022个。答案：31022个122015年2月，美国科学家创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的“人造树叶”系统，使太阳能取代石油成为可能。假设该“人造树叶”工作一段时间后，能将106 g的水分解为氢气和氧气。已知水的密度1.0103 kg/m3，摩尔质量M1.8102 kg/mol，阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1。试求：(结果均保留一位有效数字)(1)被分解的水中含有水分子的总数N；(2)一个水分子的体积V。解析：(1)水分子数N个31016个。(2)水的摩尔体积为VA，水分子体积V31029 m3。答案：(1)31016个(2)31029 m3