2018版高中物理第一章分子運動論學案（打包6套）粵教版選修.zip

2018版高中物理第一章分子運動論學案（打包6套）粵教版選修.zip,2018,高中物理,第一章,分子運動論,打包,粵教版,選修 第一節(jié)　物體是由大量分子組成的 [目標定位] 1.知道物體是由大量分子組成的.2.知道分子的球體模形和立方體模型，知道分子直徑的數量級.3.知道阿伏加德羅常數，會用它進行相關的計算和估算． 一、分子的大小 [導學探究]　(1)我們知道組成物體的分子是很小的．成年人做一次深呼吸，大約能吸入1.2×1022個分子．那么分子到底有多?。? (2)組成物體的分子真的是球形嗎？ 答案　(1)多數分子大小的數量級為10－10 m. (2)不是．分子實際的結構很復雜，不同物體的分子形狀各異． [知識梳理] 1．熱學中的分子與化學上講的不同，它是構成物質的分子、原子、離子等微粒的統稱，因為這些微粒在熱運動時遵從相同的規(guī)律． 2．一般分子直徑的數量級是10－10 m. 3．分子的兩種模型 (1)球體模型：固體、液體中分子間距較小，可認為分子是一個挨著一個緊密排列的球體，分子體積V0和直徑d的關系為V0＝πd3. (2)立方體模型：氣體中分子間距很大，一般建立立方體模型．如圖1所示，將每個氣體分子看成一個質點，氣體分子位于立方體中心，每個分子占據的空間V0和分子間距d的關系為V0＝d3. 圖1 二、阿伏加德羅常數及微觀量的估算 [導學探究]　1毫升水的質量是1 g，大約有24滴，請結合化學知識估算： (1)每滴水中含有多少個水分子？ (2)每個水分子質量為多少？ (3)每個水分子體積為多少？每個水分子的直徑為多少？ 答案　(1)每滴水的質量為m＝ g，水的摩爾質量M＝18 g·mol－1，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023 mol－1.則每滴水中水分子個數N＝NA≈1.4×1021個． (2)每個水分子的質量m0＝≈3.0×10－26 kg. (3)水的摩爾體積Vm＝，則每個水分子的體積V0＝＝≈3.0×10－29 m3.代入球的體積公式V0＝πd3可解得：d≈3.9×10－10 m. [知識梳理] 阿伏加德羅常數：NA＝6.02×1023 mol－1 它是聯系宏觀世界和微觀世界的橋梁．它把摩爾質量M、摩爾體積Vm、物質的質量m、物質的體積V、物質的密度ρ等宏觀量，跟單個分子的質量m0、單個分子的體積V0等微觀量聯系起來，如圖2所示． 圖2 其中密度ρ＝＝，但要切記對單個分子ρ＝是沒有物理意義的． 1．分子的質量：m0＝. 2．固體、液體中分子的體積：V0＝＝. 氣體中分子所占的空間：V0＝. 3．質量為m的物體所含分子數：N＝NA. 4．體積為V的物體所含分子數：N＝NA.  一、分子的大小 例1　關于分子，下列說法中正確的是(　　) A．分子看作小球是分子的簡化模型，實際上，分子的形狀并不真的都是小球 B．所有分子大小的數量級都是10－10 m C．“物體是由大量分子組成的”，其中“分子”只包含分子，不包括原子和離子 D．分子的質量是很小的，其數量級一般為10－10 kg 答案　A 解析　將分子看作小球是為研究問題方便而建立的簡化模型，故A選項正確．一些有機物質的分子大小的數量級超過10－10 m，故B選項錯誤．“物體是由大量分子組成的”，其中“分子”是分子、原子、離子的統稱，故C選項錯誤．分子質量的數量級一般為10－26 kg，故D選項錯誤． 例2　現在已經有能放大數億倍的非光學顯微鏡(如電子顯微鏡、場離子顯微鏡等)，使得人們觀察某些物質內的分子排列成為可能．如圖3所示是放大倍數為3×107倍的電子顯微鏡拍攝的二硫化鐵晶體的照片．據圖可以粗略地測出二硫化鐵分子體積的數量級為______ m3.(照片下方是用最小刻度為毫米的刻度尺測量的照片情況) 圖3 答案　10－29 解析　由題圖可知,將每個二硫化鐵分子看作一個小球,四個小球并排直徑之和為4d′＝4 cm，所以平均每個小球的直徑d′＝1 cm.又因為題圖是將實際大小放大了3×107倍拍攝的照片，所以二硫化鐵分子的小球直徑為：d＝＝ m≈3.33×10－10 m，所以測出的二硫化鐵分子的體積為：V＝πd3＝×3.14×(3.33×10－10 m)3≈1.9×10－29 m3. 二、阿伏加德羅常數的應用 例3　水的分子量是18，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023 mol－1，則： (1)水的摩爾質量M＝______ g·mol－1或M＝________ kg·mol－1，水的摩爾體積Vm＝________ m3·mol－1. (2)水分子的質量m0＝________ kg，水分子的體積V′＝________ m3(保留一位有效數字)． (3)將水分子看作球體，其直徑d＝________ m(保留一位有效數字)，一般分子直徑的數量級是________ m. (4)36 g水中所含水分子個數n＝________個． (5)1 cm3的水中所含水分子個數n′＝________個． 答案　(1)18　1.8×10－2　1.8×10－5　(2)3×10－26　3×10－29　(3)4×10－10　10－10　(4)1.2×1024 (5)3.3×1022 解析　(1)某種物質的摩爾質量用“g·mol－1”作單位時，其數值與該種物質的分子量相同，所以水的摩爾質量M＝18 g·mol－1.如果摩爾質量用國際單位制的單位“kg·mol－1”，就要換算成M＝1.8×10－2 kg·mol－1. 水的摩爾體積Vm＝＝ m3·mol－1＝1.8×10－5 m3·mol－1. (2)水分子的質量m0＝＝ kg≈3×10－26 kg. 水分子的體積V′＝＝ m3≈3×10－29 m3. (3)將水分子看作球體就有π()3＝V′， 水分子直徑 d＝＝ m≈4×10－10 m，這里的“10－10”稱為數量級，一般分子直徑的數量級就是這個值． (4)36 g水中所含水分子個數 n＝NA＝×6.02×1023個≈1.2×1024個 (5)1 cm3水中水分子的個數 n′＝NA＝個≈3.3×1022個． 針對訓練　已知潛水員在岸上和海底吸入空氣的密度分別為1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空氣的摩爾質量為0.029 kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023 mol－1，若潛水員呼吸一次吸入2 L空氣，試估算潛水員在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空氣的分子數．(結果保留一位有效數字) 答案　3×1022個 解析　設空氣的摩爾質量為M，在海底和岸上的密度分別為ρ海和ρ岸，一次吸入空氣的體積為V， 在海底吸入的分子數N海＝NA， 在岸上吸入的分子數N岸＝NA， 則有ΔN＝N海－N岸＝NA， 代入數據得ΔN≈3×1022個． 1．(分子的大小)納米材料具有很多優(yōu)越性，有著廣闊的應用前景．邊長為1 nm的立方體，可容納液態(tài)氫分子(其直徑約為10－10 m)的個數最接近于(　　) A．102個 B．103個 C．106個 D．109個 答案　B 解析　1 nm＝10－9 m，則邊長為1 nm的立方體的體積V＝(10－9)3 m3＝10－27 m3；將液態(tài)氫分子看作邊長為10－10 m的小立方體，則每個氫分子的體積V0＝(10－10)3 m3＝10－30 m3，所以可容納的液態(tài)氫分子的個數N＝＝103(個)．液態(tài)氫分子可認為分子是緊挨著的，其空隙可忽略，對此題而言，建立立方體模型比球形模型運算更簡潔． 2．(分子的大小與模型)關于分子，下列說法中正確的是(　　) A．分子的形狀要么是球形，要么是立方體 B．所有分子的直徑都相同 C．不同分子的直徑一般不同，但數量級基本一致 D．密度大的物質，分子質量一定大 答案　C 解析　分子的結構非常復雜，它的形狀并不真的都是小球，分子的直徑不可能都相同，但數量級是一致的，所以C正確，A、B錯誤．密度大指相同體積質量大，但分子個數不確定，無法比較分子質量大小，D錯誤． 3．(阿伏加德羅常數的應用)已知某氣體的摩爾體積為22.4 L/mol，摩爾質量為18 g/mol，阿伏加德羅常數為6.02×1023 mol－1，由以上數據不可以估算出在標準狀態(tài)下這種氣體(　　) A．每個分子的質量 B．每個分子的體積 C．每個分子占據的空間 D．分子之間的平均距離 答案　B 解析　實際上氣體分子之間的距離遠比分子本身的直徑大得多，即氣體分子之間有很大空隙，故不能根據V0＝計算分子體積，這樣算得的應是該氣體每個分子所占據的空間；可認為每個分子平均占據了一個小立方體空間，即為相鄰分子之間的平均距離；每個分子的質量顯然可由m0＝估算，故答案選B. 題組一　分子的大小 1．關于分子，下列說法中正確的是(　　) A．分子是組成物質的最小粒子 B．分子是保持物質化學性質的最小粒子 C．分子是保持物質物理性質的最小粒子 D．分子是假想的物質粒子 答案　B 解析　比分子小的粒子還有電子、中子、質子等，A、C項錯誤；用掃描隧道顯微鏡已經觀察到了分子，D項錯誤；由物質的化學性質可知B項正確． 2．(多選)如果把氧氣分子看成球形，則氧氣分子直徑的數量級為(　　) A．10－8 cm B．10－10 cm C．10－10 m D．10－15 m 答案　AC 3．在室溫下水分子的平均間距約為3×10－10 m，假定此時水分子是一個緊挨一個的，若使水完全變?yōu)橥瑴囟认碌乃魵?，水蒸氣的體積約為原來水體積的1 600倍，此時水蒸氣分子的平均間距最接近于(　　) A．3.5×10－9 m B．4.0×10－9 m C．3×10－8 m D．4.8×10－7 m 答案　A 解析　氣體體積增大1 600倍，則邊長增加倍，故正確選項為A. 題組二　阿伏加德羅常數的應用 4．(多選)下列數值等于阿伏加德羅常數的是(　　) A．1 m3的任何物質所含的分子數 B．1 kg的任何物質所含的分子數 C．標準狀態(tài)下1 mol氣體所含的分子數 D．任何狀態(tài)下1 mol任何物質所含的分子數 答案　CD 解析　1 mol任何物質所含的分子數均為6.02×1023個，這一數值稱為阿伏加德羅常數，因此，A、B錯誤，C、D正確． 5．從下列哪一組數據可以算出阿伏加德羅常數(　　) A．水的密度和水的摩爾質量 B．水的摩爾質量和水分子的體積 C．水分子的體積和水分子的質量 D．水分子的質量和水的摩爾質量 答案　D 解析　阿伏加德羅常數是聯系宏觀世界和微觀世界的橋梁，有兩個主要公式求阿伏加德羅常數，分別為：NA＝ 和NA＝.對應可得D項正確． 6．(多選)某氣體的摩爾質量為M，摩爾體積為Vm，密度為ρ，每個分子的質量和體積分別為m0和V0，則阿伏加德羅常數NA可表示為(　　) A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 答案　BC 解析　氣體的體積是指氣體所充滿的容器的容積，它不等于氣體分子個數與每個氣體分子體積的乘積，所以A、D錯．由質量、體積、密度關系可推知B、C正確． 7．已知阿伏加德羅常數為NA，某物質的摩爾質量為M，該物質的密度為ρ，則下列敘述中正確的是(　　) A．1 kg該物質所含的分子個數是ρNA B．1 kg該物質所含的分子個數是 C．該物質1個分子的質量是 D．該物質1個分子占有的空間是 答案　D 解析　1 kg該物質的物質的量為，所以分子個數為，選項A、B均錯；該物質1個分子的質量是，選項C錯；該物質的摩爾體積為Vm＝，所以每個分子占有的空間是＝，選項D對． 8．已知水銀的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA，則水銀分子的直徑是(　　) A．() B．() C. D. 答案　A 解析　1 mol水銀的體積V＝，1個水銀分子的體積V0＝＝，把水銀分子看成球體，則V0＝πd3，所以d＝().把水銀分子看成立方體，則V0＝d3，所以d＝().故正確答案為A. 題組三　阿伏加德羅常數及微觀量的估算 9．已知在標準狀況下，1 mol氫氣的體積為22.4 L，氫氣分子間距約為(　　) A．10－9 m B．10－10 m C．10－11 m D．10－8 m 答案　A 解析　在標準狀況下，1 mol氫氣的體積為22.4 L，則每個氫氣分子占據的體積ΔV＝＝ m3≈3.72×10－26 m3.按立方體估算，占據體積的邊長：L＝＝ m≈3.3×10－9 m．故選A. 10．對于固體和液體來說，其內部分子可看作是一個挨著一個緊密排列的球體．已知汞的摩爾質量為200.5×10－3 kg/mol，密度為13.6×103 kg/m3，阿伏加德羅常數為6.0×1023 mol－1，則汞原子的直徑與以下數值中最接近的是(　　) A．1×10－9 m B．2×10－10 m C．4×10－10 m D．6×10－11 m 答案　C 解析　由摩爾質量和密度計算出摩爾體積Vm＝；由摩爾體積除以阿伏加德羅常數計算出一個分子所占的體積：V0＝；再由球體體積公式求出分子的直徑．計算后可知選項C正確． 11．2008年8月8日北京奧運會開賽以來，美麗的“水立方”游泳館簡直成了破世界紀錄的搖籃，但“水立方”同時也是公認的耗水大戶，因此，“水立方”專門設計了雨水回收系統，平均每年可以回收雨水10 500 m3，相當于100戶居民一年的用水量，請你根據上述數據估算一戶居民一天的平均用水量與下面哪個水分子數目最接近(設水分子的摩爾質量為M＝1.8×10－2 kg/mol)(　　) A．3×1031個 B．3×1028個 C．9×1027個 D．9×1030個 答案　C 解析　每戶居民一天所用水的體積V＝ m3≈0.29 m3，該體積所包含的水分子數目N＝NA≈9.7×1027個，最接近C項，故選C. 12．2015年2月，美國科學家創(chuàng)造出一種利用細菌將太陽能轉化為液體燃料的“人造樹葉”系統，使太陽取代石油成為可能．假設該“人造樹葉”工作一段時間后，能將10－6 g的水分解為氫氣和氧氣．已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩爾質量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德羅常數NA＝6.02×1023 mol－1.試求：(結果均保留一位有效數字) (1)被分解的水中含有水分子的總數N； (2)一個水分子的體積V. 答案　見解析 解析　(1)水分子數：N＝≈3×1016個． (2)水的摩爾體積為：V0＝，水分子體積： V＝＝≈3×10－29 m3. 9