人教版 (新课标)选修31 物体是由大量分子组成的教案及反思

这是一份人教版 (新课标)选修31 物体是由大量分子组成的教案及反思，共6页。教案主要包含了10克的氧气，在标准状况下等内容，欢迎下载使用。

7.1、物质是由大量分子组成的


教学目标：（1）知道一般分子直径和质量的数量级；（2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。


重点、难点分析


1．使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；


2．运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方法。


主要教学过程


自古以来，人们就不断的研究物质的组成


2500年前，古希腊德谟克利特认为，物质是由不可再分的“原子”构成。


我国古代学者认为，“语小，天下莫能破焉”


从本章开始学习热学，研究与热现象有关的事物，研究热现象的规律，从宏观的内能和微观的分子运动论两个方面讨论热现象，两种方法相辅相成，使人们对热现象的研究越来越深入。


初中讲过的分子运动论的内容


物质是由大量分子构成的――大小、质量、动能？？？


分子永不停息的做无规则的运动――根据什么？？？


分子间存在着相互作用的引力和斥力。――怎样变化？？？


分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒，在热学中，原子、离子、分子这些微粒做热运动时，遵从相同的规律，所以，统称为“分子”


热学内容简介


1．热现象：与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。


2．热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。


3．热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。





新课教学过程


一．分子的大小。分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？


（1）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。


介绍并定性地演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。如图1所示。


粗测：（单层、球形、空隙 1+1≠2根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。）


（2）利用离子显微镜测定分子的直径。


看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话，那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d，如图2所示。


（3）扫描隧道显微镜 （几亿倍）


注意：（1）用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。测量结果表明，一般分子直径的数量级是10-10m。例如水分子直径是4×10-10m，氢分子直径是2.3×10-10m。


（2）指出认为分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题，实际分子结构很复杂，但通过估算分子大小的数量级，对分子的大小有了较深入的认识。





二．阿伏伽德罗常数


提问：在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？数值是多少？明确1ml物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数……）都相同。此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数， NA=6.02×1023个／ml，粗略计算可用NA=6×1023个／ml。（阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种方法测量它，以期得到它精确的数值。）


再问学生，摩尔质量、摩尔体积的意义。


如果已经知道分子的大小，不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如，1ml水的质量是0.018kg，体积是1.8×10-5m3。每个水分子的直径是4×10-10m，它的体积是（4×10－10）m3=3×10-29m3。如果设想水分子是一个挨着一个排列的。


提问：如何算出1ml水中所含的水分子数？








三．微观物理量的估算


1、分子的质量 = 摩尔质量 / 阿伏加德罗常数


练习：估测水分子的质量估测水分子的质量


解：


练习：估测氢气分子的质量


2 分子的体积 = 摩尔体积 / 阿伏加德罗常数


练习：估算水分子的体积


3、几个常用的等式


（1）


（2）分子的个数 = 摩尔数 ×阿伏加德罗常数


练习：若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的（气体不能这样假设）。


提问学生：1ml水的质量是M=18g，那么每个水分子质量如何求？





问：若已知铁的相对原子质量是56，铁的密度是7.8×103kg／m3，试求质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）。又问：是否可以计算出铁原子的直径是多少来？




















例题一、将1摩尔的油酸溶于酒精，制成200毫升的溶液。已知1毫升的溶液有50滴，取1滴滴在水面上，在水面上形成0.2平方米的油膜，估算油酸分子的直径


解：1 cm3的溶液中，酒精溶于水后，油酸的体积


V0 ＝1/200 cm3 ＝1/200×10－6m3


1滴溶液中，油酸的体积v＝V/50


得到油酸分子的直径为d ＝ v / s＝5×10－10米


注：酒精的作用 （1）、提高扩散速度


（2）、油膜面积不致于很大，易于测量





例题二、10克的氧气，在标准状况下（0 ℃，1 atm）


（1）、含有多少个氧气分子？


（2）、占有多大体积？





例题三、估算标准状况下，气体分子和水分子的间距


1、气体分子间距





r


r


1、同理，水的摩尔体积v＝18×10－3，


注：1、比较间距的大小


2、边长＝间距


还可以看成球形模型v＝4 π r 3 / 3





例题四、空气的摩尔质量m＝29×10 －3 kg / ml， 当V＝45 m3时，


求：气体的质量M＝？


解：





例题五、水的质量为m，密度为ρ，变成蒸气后体积为V，求：


解：








课堂练习


1．体积是10-4cm3的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是（B）


A.102cm2B.104cm2C.106cm2D. 108cm2


2．已知铜的密度是8.9×103kg／m3，铜的摩尔质量是63．5×10-3kg／ml。体积是4．5cm3的铜块中，含有多少原子？并估算铜分子的大小。


答案：3．8×1023， 3×10-10m











阅读材料


纳米时代科技





互联网的来临，带给人类的是沟通的无限；基因工程研究的突破，使人类看到了再造自身的希望；现在人类的脚步迈进了纳米时代，各领域、行业、行为都充满了太多的未知和希望。


纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。纳米是一个什么样的概念呢？纳米是一个几何尺寸的量度单位，同我们常用“米”一样，只不过它仅为一米的十亿分之一，略等于45个原子排列起来的长度，而纳米技术则是指制造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。


在纳米的世界里，物质的我发生了神奇的变化。如导电性能良好的铜在纳米级就不导电了，而绝缘的二氧化硅在纳米级就开始导电了；二氧化硅陶瓷在通常情况下是很脆的，但当二氧化硅陶瓷颗粒缩小到纳米级时，脆性的陶瓷竟然具有了韧性。


新的制高点


可以说，互联网是美国人发明的，所以美国人靠着互联网不断地掠夺着世界上的大部分资源和财富，因为它是互联网的统治者。


在纳米时代还未达到全盛之际，一切规则还没有确定，谁占有了制高点谁就有了一切。因此在过去的五年中，集中于纳米方面的研究项目几乎在所有的工业化国家就已经开始了。目前的现状是，美国在全成、化学、生物方面领先，但在纳米设备的研究、纳米器械的生产和超精机械、陶瓷等材料上是落后的；日本在纳米器械的加固结构上领先；欧洲则在分散和涂层新型的仪器方面实力非常强大。


我国对纳米技术也并不落后，在某些方面还居领先地位。


90年代初起，中国科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门设立了攀登计划项目和相关的重大、重点项目。去年，科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目，投入数千万元人民币资金支持基础研究。目前，中国已经建成了几个纳米研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已经形成了一支从事纳米研究的队伍，在国际上取得了一系列令人瞩目的成果。


中国重大基础研究纳米材料科学专家组首席专家张立德日前在接受采访时说，中国纳米基础研究实力总体上已经跻身世界前列，“超级纤维”、碳纳米管等个别工作甚至走在了世界最前沿。


改变生活


与基因技术不同，纳米技术对人体本身的改造是后天的。对于那些有先天不足的人们来说，高精密和超微型技术已经成功地提高了残疾人的生活质量和老年人的寿命。帮助不能用双手打字的人用眼睛就可以完成工作，帮助失明者探索前途，纳米技术因为其“微小”而在听觉移植、骨髓移植等医学领域获得了极大的成功。


在全球日益关注的环保问题上，纳米技术同样可以一展身手。大规模的纳米技术生产，使得产品越来越小，每件产品所消耗的原材料也越来越少，这样就减少了能源和其他资源的消耗。另外，在对太阳能的利用和新能源的开发方面，纳米技术同样会功不可没。


当纳米机器人出现以后，我们的生活会更加精彩。在一本1986年出版的《有创造力的发动机》一书中，作者对未来纳米技术的潜在用途作了一番引人入胜的描述：当成群的肉眼看不见的微型机器人在地毯上或书架上爬行时，大量的灰尘被分解成为原子，使这些原子复原成餐巾、肥皂或是纳米计算机等等诸如此类的东西。