【物理】2019届一轮复习人教版 分子动理论 油膜法估测分子大小 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 分子动理论 油膜法估测分子大小 学案

‎ ‎ 第49讲 分子动理论 油膜法估测分子大小 ‎ ‎★重难点一、微观量的估算★‎ ‎1．两种分子模型 物质有固态、液态和气态三种情况，不同物态下应将分子看成不同的模型。‎ ‎(1)固体、液体分子一个一个紧密排列，可将分子看成球形或立方体形，如图所示，分子间距等于小球的直径或立方体的棱长，所以d＝ (球体模型)或d＝(立方体模型)。‎ ‎(2)气体分子不是一个一个紧密排列的，它们之间的距离很大，所以气体分子的大小不等于分子所占有的平均空间。如图所示，此时每个分子占有的空间视为棱长为d的立方体，所以d＝。‎ ‎2．宏观量与微观量的转换桥梁 作为宏观量的摩尔质量Mmol 、摩尔体积Vmol 、密度ρ与作为微观量的分子直径d、分子质量m、每个分子的体积V0都可通过阿伏加德罗常数联系起来。如下所示。‎ ‎(1)一个分子的质量：m＝。‎ ‎(2)一个分子所占的体积：V0＝(估算固体、液体分子的体积或气体分子平均占有的空间)。‎ ‎(3)1 mol 物质的体积：Vmol＝。‎ ‎(4)质量为M的物体中所含的分子数：n＝NA。‎ ‎(5)体积为V的物体中所含的分子数：n＝NA。‎ ‎【特别提醒】‎ 两种模型 ‎(1)球体模型直径为d＝ ‎(2)立方体模型边长为d＝ 。‎ 说明：　①固体和液体分子都可看成是紧密堆积在一起的。分子的体积V0＝，仅适用于固体和液体，对气体不适用。‎ ‎②对于气体分子，d＝的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离。‎ ‎★重难点二、分子动理论★‎ ‎1.布朗运动与分子热运动的比较如下 布朗运动 分子热运动 共同点 都是无规则运动，都随温度的升高而变得更加剧烈 不同点 小颗粒的运动 分子的运动 使用光学显微镜观察 使用电子显微镜观察 联系 布朗运动是由于小颗粒受到周围分子热运动的撞击力而引起的，反映了分子做无规则运动 ‎2.分子力、分子势能与分子间距的关系 名称 项目 分子间的相互作用力F 分子势能Ep 与分子间距的关系图象 随分 子间 r＜r0‎ F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＜F斥，F r增大，斥力做正功，分子势能减少。‎ r减小，斥力做负功，分子势能增加 距的 变化 情况 表现为斥力 r＞r0‎ F引和F斥都随距离的增大而减小，随距离的减小而增大，F引＞F斥，F表现为引力 r增大，引力做负功，分子势能增加。‎ r减小，引力做正功，分子势能减少 r＝r0‎ F引＝F斥，F＝0‎ 分子势能最小 r＞10r0 (10－9 m)‎ F引和F斥都已十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力 通常规定分子势能为零 ‎3.物体的内能与机械能的比较 名称 比较 内能 机械能 定义 物体中所有分子热运动动能与分子势能的总和 物体的动能、重力势能和弹性势能的统称 决定因素 与物体的温度、体积、物态和分子数有关 跟宏观运动状态、参考系和零势能点的选取有关 量值 任何物体都有内能 可以为零 测量 无法测量 可测量 本质 微观分子的运动和相互作用的结果 宏观物体的运动和相互作用的结果 运动形式 热运动 机械运动 联系 在一定条件下可以相互转化，能的总量守恒 在只有热传递改变物体内能的情况下，物体内能的改变量在数值上等于物体吸收或放出的热量 ‎4.判断分子势能变化的两种方法 方法一：根据分子力做功判断：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增加。‎ 方法二：利用分子势能与分子间距离的关系图线判断。如图所示。‎ 但要注意此图线和分子力与分子间距离的关系图线形状虽然相似但意义不同，不要混淆。‎ ‎【特别提醒】‎ ‎(1)分子势能在平衡位置有最小值，无论分子间距离如何变化，靠近平衡位置，分子势能减小，反之增大。‎ ‎(2)判断分子势能的变化有两种方法 ‎①看分子力的做功情况。‎ ‎②直接由分子势能与分子间距离的关系图线判断，但要注意其和分子力与分子间距离的关系图线的区别。‎ ‎★重难点三、实验：用油膜法估测分子的大小★‎ ‎1．实验原理 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝V/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。‎ ‎2．实验步骤 ‎(1)往边长约为30 cm～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。‎ ‎(2)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝mL。‎ ‎(3)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，油酸就在水平面上慢慢散开，形成单分子油膜。‎ ‎(4)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。‎ ‎(5)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。求面积时，以坐标纸上边长为1 cm的正方形 为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，等于或多于半个的算一个。‎ ‎(6)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，求出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10须重做实验。‎ 过关检测 一、选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中. 1~6题只有一项符合题目要求；7~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．下列说法正确的是 A．悬浮在液体中微粒越小，布朗运动越明显 B．高温下自行车爆胎现象说明轮胎内气体温度升高，气体分子间的斥力增大 C．相等质量的0℃的水和0℃的冰内能相同 D．一定质量的理想气体从外界吸收热量受，其内能一定增加 ‎2．下列关于分子热运动的说法中正确的是（　 　）‎ A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力 C．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它的内能一定减小 D．如果气体温度升高，分子平均动能会增加，但并不是所有分子的速率都增大 ‎3．小张在同一显微镜下观察水中三个不同研究对象的布朗运动情况，如图是其中某一个观测对象的观测记录图，则有关观测结果的说法中，正确的是（　　）‎ A．小张观测的是分子无规则运动情况 B．观测对象是沿折线运动的 C．温度越高，观测对象运动越剧烈 D．三个不同研究对象均在做情况一定相同的热运动 ‎4．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上。甲分子对乙分子的作用力F与两分子间距离关系如图中曲线所示。现把乙分子从a处逐渐向甲分子靠近，则 A．乙分子从a到b过程中，分子力增大，分子间势能增大 B．乙分子从a到c过程中，分子力先增大后减小，分子间势能一直减小 C．乙分子从b到d过程中，分子力先减小后增大，分子间势能一直增大 D．乙分子从c到d过程中，分子力增大，分子间势能减小 ‎5．关于物体的内能，下列说法中正确的是 ( )‎ A．机械能可以为零，但内能永远不为零 B．温度相同、质量相同的物体具有相同的内能 C．物体的温度越高，内能越大 D．0 °C的冰的内能与等质量的0 °C的水的内能相等 ‎6．纳米材料有很多优越性，有着广阔的应用前景．已知lnm（纳米）=10-9m，边长为1nm的立方体可容纳的氢分子的个数最接近下面哪一数值（ ）‎ A．102 B．103 C．106 D．109‎ ‎7．若以μ表示某气体的摩尔质量，V表示其摩尔体积，ρ表示其密度，为阿伏伽德罗常数，m、分别表示每个气体分子的质量和体积，下列关系中正确的有 A． B． C． D．‎ ‎8．下列说法正确的是 A．已知水的摩尔量和水分子的质減量，就可以算出阿伏细德罗常数 B．布朗运动就是液体分于的无规则运动，液体温度越高，布朗运动越激烈 C．两个分子由很远（r>10-9 m）距离减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．0 ℃的冰溶化成0℃的水，其分子热运动构乎均动能仍然不变 E．宇航员王亚平在太空中制作的水球呈球形是因为失重和水的表面张力作用的结果 二、非选择题（本大题共2小题，每题10分，共20分）‎ ‎9．（1）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）‎ A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量酒精 C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴 ‎（2）在本实验中，若用直径为0.5m的浅圆盘盛水，要让油酸在水面上形成单分子油酸膜，那么油酸滴的体积的数量级不能大于 m3．‎ ‎10．在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0. 6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1 cm，试求：‎ ‎(1）油酸膜的面积是 cm2 ;‎ ‎(2）实验测出油酸分子的直径是 m;（结果保留两位有效数字）‎ ‎(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？ 。‎ 参考答案 ‎1、A；2、D；3、C；4、B；5、A；6、B；7、AC；8、ADE；‎ ‎9、【答案】(1)AC (2)10-11‎ ‎10、【答案】(1)113～115都对； （2)6.5×10-10～6.6×10-10都对；(3)这样做的目的是为了让油膜在水面上形成单分子薄膜．‎