第10.1节 分子的大小-2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）.docx

第十章分子动理论

10.1分子的大小

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知识要点

难易度

1.分子直径数量级10-10m，1nm=10-9m

2.油墨法测油酸分子大小d=

3.物质的量n单位mol

4.阿伏伽德罗常数，即NA＝6.02×1023mol－1

5.求分子数：

6.求分子质量和体积：

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??知识精讲

一、分子的大小

常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。

(1)无论是生命体还是非生命体，无论物体是大还是小，都是由分子、原子等粒子构成的。

(2)分子和原子非常小，若把分子看成球形，一般分子的直径以10-10m为单位来量度。

(3)构成物质的分子数量非常巨大。例如：体积为1cm3的空气中分子数大约为2.7×1019个。

(4)构成物质的分子间有间隙。

例1.如图所示是新型冠状病毒的电子显微镜照片，根据所学知识分析图中“100”的单位是（）

A．nmB．mmC．mD．km

答案：A

解析：电子显微镜是利用电子束代替光束，利用电子的波动性进行观测的工具，分辨率大约是0.2nm，

故该图中100的单位应该是nm，A正确。

二、分子大小的测量：油膜法测油酸分子大小

1.实验原理：a毫升油酸配制成b毫升溶液，1毫升溶液有n滴，油膜面积S，则d=QUOTEabnS

三点理想化处理：

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。

③油分子一个紧挨一个整齐排列。

2.实验器材：

盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔

3.实验步骤：

(1)用注射器(或胶头滴管)取配好的酒精油酸溶液，滴入量筒，记下1mL溶液的滴数；

(2)在方盘中盛入适量的水(约2cm深)，使水处于稳定状态后，将痱子粉均匀地撒在水面上；

(3)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上；

(4)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出油膜的形状；

(5)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，算出油酸分子直径的大小。

4.注意事项：

(1)酒精的作用是稀释，溶入水中对测量无影响，不能用没有稀释或浓度高的油酸溶液。

(2)只滴1滴。

(3)痱子粉的作用是使轮廓清晰，便于计算面积。

5.数据处理：

计算坐标纸上方格的数目来计算(边长1cm)，不足半个的舍去，多于半个的算1个。

6.误差分析：

使用分子直径的理论计算公式d=QUOTEabnS，进行误差分析。

(1)方格的计数偏多，S偏大，测量值偏小。

(2)主要误差是分子排列不是单层，多层导致面积S偏小，测量值偏大。

(3)计算1ml的溶液的滴数时，多滴了一滴，体积大于1ml，导致测量值偏小。

7.物理思想：(1)建立模型进行估测(2)累计法（单摆周期测量同理）

例2.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每103mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得58滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入到浅盘里，等油膜稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。

(1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?

(2)油酸膜的面积是多少?

(3)按以上数据，估算油酸分子的大小。

答案：(1)1.7×10－11m3(2)2.57×10－2m2(3)6.6×10－10m

解析：(1)

(2)数格子，大于半个算1个，少于半个不算，257个，所以S=257×10-4=2.57×10-2m2

(3)

三、物质的量阿伏伽德罗常数

1.物质的量定义：粒子的数量，用n表示。

日常生活中用“个”表示，物理上通常省略不写，而且“个”对于微观世界太小，所以需要定义新单位。

2.单位：摩尔（mol）国际单位制中7个基本单位之一。

1摩尔（mol）的任何物质都含有相同的粒子数，称为阿伏伽德罗常数，即NA＝6.02×1023mol－1

物理含义：1mol的任何物质含有6.02×1023个粒子！

3.计算公式

①N=nNA由摩尔数可计算粒子个数。

?n=由粒子数可计算其物质的量，即摩尔数。

4.摩尔质量：指单位物质的量的物质所具有的质量，即1mol物质的质量，用符号Mmol表示。

①根据定义：m0为分子质量?

摩尔质量单位：g/mol，在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。

对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着摩尔数不同而发生变化。

?m=nMmol

5.摩尔体积：指单位物质的量的物质所具有的体积，即1mol物质的体积