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1、 物理与生活如图111所示，一艘油轮装载着密度为的原 油在海上航行，由于某种事故使原油发生部分泄 露，设共泄露9t思考讨论 这次事故造成的最大可能的污染 面积为多少?知识点1 分子的大小分子动理论的基本内容是：物体是由大量分 子组成的；分子永不停息地做无规则运动；分子 之间存在着相互作用力为了给物体是由大量分子组成的这一理论提 供实验依据，应从测量分子的大小入手 1.微观量的测量必须借助适当的物理模型 在初中我们学习过了用分度值为毫米的刻度尺测量 一页纸的厚度，采用的办法是先测出一叠纸的厚度，数 出纸的页数，再求平均值，这个平均值就是一页纸的厚 度分子看不见、摸不着，怎样才能用这种“测出总量
2、求平均”的方法去测呢?用宏观的方法去测微观量，必须建立必要的物理模 型实际分子的结构是很复杂的，我们可以把单个分子 看成是一个立方体，也可以看成是一个小球，这样就把 分子当成了宏观的理想模型，使其具体化，形象化通 常情况下把分子当作一个小球来处理(气体分子所占的 空间往往当作一个立方体) 2.用油膜法估测分子的直径用油膜法测分子的直径实际上也是一种理想化 的方法，也类似于测一页纸的厚度“测出总量求平均 ”的方法，只是这里的“总量”不是若干个分子排列起 来的总长度测量的原理：油酸分子和水分子之间有很强的亲和力(分子力) ，当一滴油酸分子浮在水面上时，在这种亲和力的 作用下，油酸分子在水面上能够形
3、成一个单分子薄 膜如果事先测出这滴油酸体积V，并测出由它在 水面上所形成的单分子油膜的面积S，那么，这个油 膜的厚度l就是分子的直径d 即【注意】1单分子油膜是理想他的模型，实际情 况较复杂 2此方法类似“测总量求平均”，这里的平均值 是“厚度”，把“厚度”当成分予“直径”又是一个理想化 例如：滴一滴 油酸液滴在水面上，经 一段时间后在水面上形成一个0.13 m2的单分子油膜 ，以此估测油酸分子的大小 分析 设单分子油膜的厚度为l，面积为S，一滴油 酸的体积为V，由lS=V，得 3.用扫描隧道显微镜测量分子的大小现在可以用放大几亿倍的扫描隧道显微镜测 量分子的直径4.分子直径的数量级用各种不同
4、的方法测出分子直径的数量级是 一致的，除一些高分子有机物外，一般分子直径 的数量级约为10-10m 【注意】我们本章所说的“分子”是指组成物 质的原子、离子或分子。知识点2 阿伏加德罗常数1.阿伏加德罗常数的含义 1mol任何物质中含有的分子(微粒)数都相同， 这个数叫阿伏加德罗常数，用NA表示2.阿伏加德罗常数的应用阿伏加德罗常数是微观量和宏观量联系的桥 梁，可以利用阿伏加德罗常数： (1)求分子的质量 为物质的摩尔质 量某物质的摩尔质量，如果用 做单位 ，在数值上等于该物质的分子量，如水的摩尔质 量例如：求水分子的质量 分析 求水分子的质量m，要先知道水的摩尔 质量 解：水的摩尔质量 所以
5、一个水分子的质量(2)求分子的体积(或气体分子所占的空间) V1为物质的摩尔体积，摩尔体积可用摩尔质量除 以密度求得则有气体的摩尔体积：在标准状态下任何气体的体积 都是22.4 L，即气体的摩尔体积为 例如：求1个铜原子的体积，已知铜的原子量 为636，密度为 分析 要求铜原子的体积，必须先求出1mol铜 的体积V1 解：铜的分子量为636，那么铜的摩尔质量 为所以，铜的摩尔体积 则一个铜原子的体积又如：求在标准状态下，1个空气分子所占的空间 解：1mol任何气体在标准状态下的体积都是224 L ，所以一个空气分子在标准状态下所占的空间为【注意】气体分子所占的空间、气体分子间的距离，并 不是气
6、体分子的大小气体分子不是紧密排列的，它们 之间有很大的距离，这个距离约为分子直径的10倍 由求出的分子体积可求出分子间的距离d，球模型： ，立方体模型：(3)求物体所含总分子数N=NA，n为物体的摩尔 数 n可从两个途径求得：其一，知道这个物体的质量m和这种物质的摩尔 质量M1，那么，则总分子数例如：求1g NaCl里所含的总分子数 分析 要求1g NaCl里所含的总分子数，必须 先求出1g NaCl的摩尔数n 解：NaCl的分子量是585，可知其摩尔质量 Ml=585gmol1g NaCl的摩尔数则1g NaCl所含的分子总数个其二，知道这种物质的体积V和这种物质的摩尔体积V1，那么，则总分
7、子数又如：求在标准状态下，一间长45 m，宽30 m，高28m的房间里空气分子的总数分析 要求分子总数，首先应求出房间里空气 的摩尔数 解：房间里空气的体积 标准状态下空气的摩尔体积故房间里空气的摩尔数 得出房间里空气的 总分子数个【注意】根据体积来求物质的摩尔数，一般 是气体用这种方法，对于固态或液态物质，大多 通过密度和体积V求出质量m=V，再根据第一 种方法零出摩尔数利用阿伏加德罗常数估算微观量例1 已知金刚石的密度为 ，在一 块体积为 的金刚石内含有多少个碳原 子?一个碳原子的直径大约是多少?(保留两位有 效数字) 解析 金刚石的摩尔质量 这块金刚石的质量为 因此 金刚石内含的碳原子数
8、为： 个 把碳原子看作是球体模型，则一个碳原子的体积 为： ，又则 答案： 点拨： 实际分子的结构很复杂，并不是小球 ，且分子间存在空隙但在估算分子大小时，对 于固体和液体，可将分子视为球体，认为分子紧 密排列，分子间没有空隙例2 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 设该气体的摩尔质量为M，密度为 ，则气体的摩尔体积为V=M，阿伏加德罗 常数为NA每个气体分子占据的体积为v=V/NA 气体分子占据的空间
9、可看作一个边长 为d的正方体，则分子间的平均距离为由此可知，气体分子间的平均距离 与阿伏加德罗常数NA、气体的摩尔质量M和密度 (或气体的体积和质量)有关答案： B点拨：要掌握摩尔质量、摩尔体积和物体的质量、物体的体积及分子的质量、分子的体积的 区别和联系，以及质量、体积、密度三者之间的 关系易错点：对理想模型的应用 易错点导析：对理想模型的应用范围模糊， 是本节解题过程中的常见错误【例3】若已知阿伏加德罗常数，物质的摩尔 质量和摩尔体积，则可以算出( )A固态物质的分子质量和体积B液态物质的分子质量和体积C气态物质的分子质量和体积D气态物质的分子质量错解：C错解分析：错选C是因为不清楚气体
10、与固体和液体具有不同的微观模型一、学科综合思维专题点拨学科综合思维导析：本部分知识常与物质密 度公式及原子量等知识结合，进行物质微观量的 估算解决此类问题时要注意两个问题：一是分 子模型；二是每个分子所占的体积【例l】 如图1113所示，食盐(NaCl)是由钠 离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个 互相垂直的方向上等距离地交错排列着已知食 盐的摩尔质量是585 gmol，食盐的密度是2 2 gcm3，阿伏加德罗常数为6021023 mol 1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子的中心 距离为多少?解：食盐的摩尔体积为由于一个食盐分子中包含一个钠离子和一个氯离 子，因此1 mol食盐中包含的
11、离子数目应是2NA 故一个离子所占的体积为小正方形的边长为：两个距离最近的钠离子中心间的距离：点拨：本题主要考查固体分子直径或固体分 子间距离的估算认清食盐晶体的立方结构，找 准每摩尔食盐所含离子数及找出几何关系是解决 此题的关键二、实际应用思维专题点拨实际应用思维导析：环境污染日益严重，尤 其是水污染局部海域的水污染主要是由大型油 轮发生泄漏造成的，危害极大本节知识可为研 究人员估测污染海面的面积提供计算方法【例2】2006年8月11日，一艘载有200万升原 油的油轮在吉马拉斯岛附近沉没，泄漏的原油污 染了吉马拉斯岛200多公里长的海岸线，并严重 影响岛上4万人的正常生活，危害极大试估算 在
12、海中泄漏l吨原油造成的最大污染面积是多少?( 设原油的密度为0.91103kg/m3，结果保留一位有 效数字)解：1吨原油的体积为 ，因为估算最大 面积，所以可视油膜是单分子排列的，其厚度的 数量级为 点拨：明确估算最大污染面积时可视油膜为 单分子排列，其厚度即为分子直径的数量级，这 是解此题的关键三、研究性学习思维专题点拨 类比性思维专题点拨 类比性思维导析；在物理问题中常用类比来 处理问题，如万有引力场类比质点电荷形成的电 场，水流类比电流，重力势能类比电势能，通过 类比有利于理解较抽象的物理概念和规律 【例3】 已知地球的表面积 ，空气分 子的平均摩尔质量 个mol，大气压强则地球大气层 的空气分子数为多少个?(保留两位有效数字，g 取10 Nkg)解：大气层的质量为 ，物质的量 大气层含有的分子数，点拨：此题关键是理解大气压强产生的原因 ，可以和水的压强产生的原因类比水的压强产 生的原因是由于重力而产生可以知道大气压强 产生的原因也是由于地球的引力而产生1知识结构及要点小结2知识规律、思想方法、易错疑难小结
