第一篇:蘇州市藍(lán)纓學(xué)校高二物理《物質(zhì)是由大量分子組成的》教案
第七章
7.1、物質(zhì)是由大量分子組成的
教學(xué)目標(biāo):(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí);
(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位;
(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ?/p>
2.運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。
教學(xué)過(guò)程
自古以來(lái),人們就不斷的研究物質(zhì)的組成1、2500年前,古希臘德謨克利特認(rèn)為,物質(zhì)是由不可再分的“原子”構(gòu)成。
2、我國(guó)古代學(xué)者認(rèn)為,“語(yǔ)小,天下莫能破焉”
從本章開(kāi)始學(xué)習(xí)熱學(xué),研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的事物,研究熱現(xiàn)象的規(guī)律,從宏觀的內(nèi)能和微觀的分子運(yùn)動(dòng)論兩個(gè)方面討論熱現(xiàn)象,兩種方法相輔相成,使人們對(duì)熱現(xiàn)象的研究越來(lái)越深入。
初中講過(guò)的分子運(yùn)動(dòng)論的內(nèi)容
1、物質(zhì)是由大量分子構(gòu)成的――大小、質(zhì)量、動(dòng)能???
2、分子永不停息的做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)――根據(jù)什么???
3、分子間存在著相互作用的引力和斥力。――怎樣變化???
分子是具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒,在熱學(xué)中,原子、離子、分子這些微粒做熱運(yùn)動(dòng)時(shí),遵從相同的規(guī)律,所以,統(tǒng)稱為“分子” 熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1.熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
2.熱學(xué)的主要內(nèi)容:熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。3.熱學(xué)的基本理論:由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
新課教學(xué)過(guò)程
一.分子的大小。分子是看不見(jiàn)的,怎樣能知道分子的大小呢?
(1)單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。
介紹并定性地演示:如果油在水面上盡可能地散開(kāi),可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜,可以通過(guò)幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
(單層、球形、空隙 1+1≠2根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。)粗測(cè):(2)利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖,鎢針的尖端原子分布的圖樣:插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話,那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d,如圖2所示。
(3)掃描隧道顯微鏡(幾億倍)注意:(1)用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10
m。
1(2)指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型,是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題,實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí),對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
二.阿伏伽德羅常數(shù)
提問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)??)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德
23羅常數(shù),可用符號(hào)NA表示此常數(shù),NA=6.02×10個(gè)/mol,粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù),科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它,以期得到它精確的數(shù)值。)
再問(wèn)學(xué)生,摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。
如果已經(jīng)知道分子的大小,不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如,1mol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m,它的體積是-103-293(4×10)m=3×10m。如果設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
提問(wèn):如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)?
三.微觀物理量的估算
1、分子的質(zhì)量 = 摩爾質(zhì)量 / 阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):估測(cè)水分子的質(zhì)量估測(cè)水分子的質(zhì)量
解:練習(xí):估測(cè)氫氣分子的質(zhì)量 分子的體積 = 摩爾體積 / 阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):估算水分子的體積
3、幾個(gè)常用的等式
(1)
(2)分子的個(gè)數(shù) = 摩爾數(shù) ×阿伏加德羅常數(shù)
練習(xí):若已知阿伏伽德羅常數(shù),可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的(氣體不能這樣假設(shè))。
提問(wèn)學(xué)生:1mol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求?
問(wèn):若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56,鐵的密度是7.8×103kg/m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)。又問(wèn):是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來(lái)?
例題
一、將1摩爾的油酸溶于酒精,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,估算油酸分子的直徑
解:1 cm的溶液中,酒精溶于水后,油酸的體積 V0 =1/200 cm3 =1/200×10-6m3 1滴溶液中,油酸的體積v=Vo/50 得到油酸分子的直徑為d = v / s=5×10-10米
注:酒精的作用(1)、提高擴(kuò)散速度(2)、油膜面積不致于很大,易于測(cè)量
例題
二、10克的氧氣,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0 ℃,1 atm)(1)、含有多少個(gè)氧氣分子?
(2)、占有多大體積?
例題
三、估算標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體分子和水分子的間距
1、氣體分子間距
1、同理,水的摩爾體積v=18×10,注:
1、比較間距的大小
2、邊長(zhǎng)=間距
-
31、還可以看成球形模型v=4 π r / 3
例題
四、空氣的摩爾質(zhì)量m=29×10 -3 kg / mol,當(dāng)V=45 m3時(shí),求:氣體的質(zhì)量M=?
3解:
例題
五、水的質(zhì)量為m,密度為ρ,變成蒸氣后體積為V,求:
解:
課堂練習(xí)
-431.體積是10cm的油滴滴于水中,若展開(kāi)成一單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)是(B)
22426282A.10cm B.10cm C.10cm D.10cm
2.已知銅的密度是8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量是63.5×10-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中,含有多少原子?并估算銅分子的大小。
23-10答案:3.8×10,3×10m
閱讀材料
納米時(shí)代科技
互聯(lián)網(wǎng)的來(lái)臨,帶給人類的是溝通的無(wú)限;基因工程研究的突破,使人類看到了再造自身的希望;現(xiàn)在人類的腳步邁進(jìn)了納米時(shí)代,各領(lǐng)域、行業(yè)、行為都充滿了太多的未知和希望。
納米技術(shù)是繼互聯(lián)網(wǎng)、基因之后人們關(guān)注的又一大熱點(diǎn)。納米是一個(gè)什么樣的概念呢?納米是一個(gè)幾何尺寸的量度單位,同我們常用“米”一樣,只不過(guò)它僅為一米的十億分之一,略等于45個(gè)原子排列起來(lái)的長(zhǎng)度,而納米技術(shù)則是指制造體積不超過(guò)數(shù)百個(gè)納米的物體,其寬度只有幾十個(gè)原子聚集在一起的寬度。
在納米的世界里,物質(zhì)的我發(fā)生了神奇的變化。如導(dǎo)電性能良好的銅在納米級(jí)就不導(dǎo)電了,而絕緣的二氧化硅在納米級(jí)就開(kāi)始導(dǎo)電了;二氧化硅陶瓷在通常情況下是很脆的,但當(dāng)二氧化硅陶瓷顆粒縮小到納米級(jí)時(shí),脆性的陶瓷竟然具有了韌性。
新的制高點(diǎn)
可以說(shuō),互聯(lián)網(wǎng)是美國(guó)人發(fā)明的,所以美國(guó)人靠著互聯(lián)網(wǎng)不斷地掠奪著世界上的大部分資源和財(cái)富,因?yàn)樗腔ヂ?lián)網(wǎng)的統(tǒng)治者。在納米時(shí)代還未達(dá)到全盛之際,一切規(guī)則還沒(méi)有確定,誰(shuí)占有了制高點(diǎn)誰(shuí)就有了一切。因此在過(guò)去的五年中,集中于納米方面的研究項(xiàng)目幾乎在所有的工業(yè)化國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始了。目前的現(xiàn)狀是,美國(guó)在全成、化學(xué)、生物方面領(lǐng)先,但在納米設(shè)備的研究、納米器械的生產(chǎn)和超精機(jī)械、陶瓷等材料上是落后的;日本在納米器械的加固結(jié)構(gòu)上領(lǐng)先;歐洲則在分散和涂層新型的儀器方面實(shí)力非常強(qiáng)大。
我國(guó)對(duì)納米技術(shù)也并不落后,在某些方面還居領(lǐng)先地位。
90年代初起,中國(guó)科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院等部門(mén)設(shè)立了攀登計(jì)劃項(xiàng)目和相關(guān)的重大、重點(diǎn)項(xiàng)目。去年,科技部又啟動(dòng)了有關(guān)納米材料的國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目,投入數(shù)千萬(wàn)元人民幣資金支持基礎(chǔ)研究。目前,中國(guó)已經(jīng)建成了幾個(gè)納米研究基地。中科院、清華大學(xué)、北京大學(xué)等單位已經(jīng)形成了一支從事納米研究的隊(duì)伍,在國(guó)際上取得了一系列令人矚目的成果。
中國(guó)重大基礎(chǔ)研究納米材料科學(xué)專家組首席專家張立德日前在接受采訪時(shí)說(shuō),中國(guó)納米基礎(chǔ)研究實(shí)力總體上已經(jīng)躋身世界前列,“超級(jí)纖維”、碳納米管等個(gè)別工作甚至走在了世界最前沿。
改變生活
與基因技術(shù)不同,納米技術(shù)對(duì)人體本身的改造是后天的。對(duì)于那些有先天不足的人們來(lái)說(shuō),高精密和超微型技術(shù)已經(jīng)成功地提高了殘疾人的生活質(zhì)量和老年人的壽命。幫助不能用雙手打字的人用眼睛就可以完成工作,幫助失明者探索前途,納米技術(shù)因?yàn)槠洹拔⑿ 倍诼?tīng)覺(jué)移植、骨髓移植等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得了極大的成功。
在全球日益關(guān)注的環(huán)保問(wèn)題上,納米技術(shù)同樣可以一展身手。大規(guī)模的納米技術(shù)生產(chǎn),使得產(chǎn)品越來(lái)越小,每件產(chǎn)品所消耗的原材料也越來(lái)越少,這樣就減少了能源和其他資源的消耗。另外,在對(duì)太陽(yáng)能的利用和新能源的開(kāi)發(fā)方面,納米技術(shù)同樣會(huì)功不可沒(méi)。
當(dāng)納米機(jī)器人出現(xiàn)以后,我們的生活會(huì)更加精彩。在一本1986年出版的《有創(chuàng)造力的發(fā)動(dòng)機(jī)》一書(shū)中,作者對(duì)未來(lái)納米技術(shù)的潛在用途作了一番引人入勝的描述:當(dāng)成群的肉眼看不見(jiàn)的微型機(jī)器人在地毯上或書(shū)架上爬行時(shí),大量的灰塵被分解成為原子,使這些原子復(fù)原成餐巾、肥皂或是納米計(jì)算機(jī)等等諸如此類的東西。
第二篇:《物質(zhì)是由大量分子組成的》教案
《物質(zhì)是由大量分子組成的》教案
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí);
(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位;(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
2、過(guò)程與方法:通過(guò)單分子油膜法估算測(cè)量分子大小,讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)是由大量分子組成的。形成正確的唯物主義價(jià)值觀。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 教學(xué)重難點(diǎn)
(1)使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?;
(2)運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。教學(xué)教具
(1)教學(xué)掛圖或幻燈投影片:水面上單分子油膜的示意圖;離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣;
(2)演示實(shí)驗(yàn):演示單分子油膜:油酸酒精溶液(1:20O),滴管,直徑約20cm圓形水槽,燒杯,畫(huà)有方格線的透明塑料板。教學(xué)過(guò)程:
第一節(jié) 物質(zhì)是由大量分子組成的
(一)熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
(1)熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
(2)熱學(xué)的主要內(nèi)容:熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。(3)熱學(xué)的基本理論:由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
(二)新課教學(xué)
1、分子的大?。悍肿邮强床灰?jiàn)的,怎樣能知道分子的大小呢?(1)單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。
演示:如果油在水面上盡可能地散開(kāi),可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜,可以通過(guò)幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
提問(wèn):已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少?(如果分子直徑為d,油滴體積是V,油膜面積為S,則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m)
(2)利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖,鎢針的尖端原子分布的圖樣:插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話,那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d,如圖2所示。
(3)用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級(jí)是相同的。
測(cè)量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(4)分子是小球形是一種近似模型,是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題,實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí),對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
2、阿伏伽德羅常數(shù)
提問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù),可用符號(hào)NA表示此常數(shù),NA=6.02×1023個(gè)/mol,粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù),科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它,以期得到它精確的數(shù)值。)
提問(wèn):摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義?
如果已經(jīng)知道分子的大小,不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如,1mol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m,它的體積是(4×10-10)m3=3×10-29m3。如果設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)?
3、微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù),可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的(氣體不能這樣假設(shè))。
提問(wèn):1mol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求?
提問(wèn):若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56,鐵的密度是7.8×103kg/m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)。又問(wèn):是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來(lái)?
總結(jié):以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑,都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說(shuō),阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積(直徑)等這些微觀量聯(lián)系起來(lái)。
課堂練習(xí):
(1)體積是10-4cm3的油滴滴于水中,若展開(kāi)成一單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)是(B)A.102cm2 B.104cm2
C.106cm2 D.108cm2
(2)已知銅的密度是8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量是63.5×10-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中,含有多少原子?并估算銅分子的大小。(3.8×1023,3×10-10m)
課堂小結(jié)
(1)物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10m的數(shù)量級(jí)。
(2)阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù),它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。(3)學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量(如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等)的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的,人們可以測(cè)定宏觀物理量,用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁,間接計(jì)算出微觀量來(lái)。如分子質(zhì)量m,可通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA,得到m=M/
NA。通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量 M、密度 ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA,計(jì)算出分子直徑:
第三篇:高二物理教案11.1.物質(zhì)是由大量分子組成的.doc
學(xué)習(xí)資 料
物質(zhì)是由分子組成的
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在物理知識(shí)方面的要求:
(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí);
(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位;(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
2.培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力,會(huì)通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液體分子的質(zhì)量、分子的體積(或直徑)、分子數(shù)等微觀量。
3.滲透物理學(xué)方法的教育。運(yùn)用理想化方法,建立物質(zhì)分子是球形體的模型,是為了簡(jiǎn)化計(jì)算,突出主要因素的理想化方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn)有兩個(gè),其一是使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ黄涠沁\(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。
2.盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平,但是在物理課上還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識(shí)帶來(lái)一定的困難,也更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究固體、液體分子的體積、直徑、分子數(shù)的重要意義。
三、教具
1.教學(xué)掛圖或幻燈投影片:水面上單分子油膜的示意圖;離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。
2.演示實(shí)驗(yàn):演示單分子油膜:油酸酒精溶液(1∶200),滴管,直徑約20cm圓形水槽,燒杯,畫(huà)有方格線的透明塑料板。
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1.熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
2.熱學(xué)的主要內(nèi)容:熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。
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學(xué)習(xí)資 料
3.熱學(xué)的基本理論:由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律。
(二)新課教學(xué)過(guò)程
1.分子的大小。分子是看不見(jiàn)的,怎樣能知道分子的大小呢?(1)單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。
介紹并定性地演示:如果油在水面上盡可能地散開(kāi),可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜,可以通過(guò)幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
提問(wèn):已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少? 在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,還要指出:
①介紹數(shù)量級(jí)這個(gè)數(shù)學(xué)名詞,一些數(shù)據(jù)太大,或很小,為了書(shū)寫(xiě)方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫(xiě)成10的乘方數(shù),如3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí),那么1×10-10m和9×10-10m,數(shù)量級(jí)都是10-10m。
②如果分子直徑為d,油滴體積是V,油膜面積為S,則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。
(2)利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖,鎢針的尖端原子分布的圖樣:插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話,那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d,如圖2所示。
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(3)物理學(xué)中還有其他不同方法來(lái)測(cè)量分子的大小,用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(4)指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型,是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題,實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí),對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
2.阿伏伽德羅常數(shù)
向?qū)W生提問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù),可用符號(hào)NA表示此常數(shù),NA=6.02×1023個(gè)/mol,粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù),科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它,以期得到它精確的數(shù)值。)
再問(wèn)學(xué)生,摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。
如果已經(jīng)知道分子的大小,不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如,1mol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4 子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
提問(wèn)學(xué)生:如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)?
3.微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù),可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的(氣體不能這樣假設(shè))。
提問(wèn)學(xué)生:1mol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求?
提問(wèn)學(xué)生:若已知鐵的原子量是56,鐵的密度是7.8×103kg/m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)。又問(wèn):是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來(lái)?
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歸納總結(jié):以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑,都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說(shuō),阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積(直徑)等這些微觀量聯(lián)系起來(lái)。
阿伏伽德羅常數(shù)是自然科學(xué)的一個(gè)重要常數(shù)(曾經(jīng)學(xué)過(guò)的萬(wàn)有引力恒量也是一個(gè)重要常數(shù))。物理常數(shù)是物理世界客觀規(guī)律的反映。一百多年來(lái),物理學(xué)家想出各種辦法來(lái)測(cè)量它,不斷地努力,使用一次比一次更精確的測(cè)量方法。現(xiàn)在測(cè)定它的精確值是NA=6.022045×1023/mol。
(三)課堂練習(xí)
1.體積是10-4cm3的油滴滴于水中,若展開(kāi)成一單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)是 [ ] A.102cm2 B.104cm2 C.106cm2 D.108cm2 答案:B 2.已知銅的密度是8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量是63.5×10-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中,含有多少原子?并估算銅分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10米。
五、課堂小結(jié)
1.物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10米的數(shù)量級(jí)。
2.阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù),它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。3.學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量(如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等)的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的,人們可以測(cè)定宏觀物理量,用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁,間
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接計(jì)算出微觀量來(lái)。如分子質(zhì)量m,可通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA,得到m=M/NA。通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M、密度ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA,計(jì)算出分子直徑
六、說(shuō)明
1.由于課堂內(nèi)時(shí)間限制,單分子油膜法測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)不可能在課堂上完成全過(guò)程。在課堂上讓學(xué)生看到油膜散開(kāi)現(xiàn)象和油膜面積的測(cè)量方法即可。
要想造成單分子油膜,必須選用脂肪酸類,如油酸C17H33COOH或棕櫚酸C15H31COOH,這類脂肪酸分子的形狀為長(zhǎng)鏈形,它的羧基一端浸入水中,而烴鏈C17H33伸在水面上方,造成油酸長(zhǎng)分子在水面上垂直排列,如圖3所示。
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第四篇:物質(zhì)是由大量分子組成的教案示例(之一)
物質(zhì)是由大量分子組成的教案示例(之一)
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在物理知識(shí)方面的要求:
(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí);
(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位;(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。
2.培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中的估算能力,會(huì)通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)估算固體和液體分子的質(zhì)量、分子的體積(或直徑)、分子數(shù)等微觀量。
3.滲透物理學(xué)方法的教育。運(yùn)用理想化方法,建立物質(zhì)分子是球形體的模型,是為了簡(jiǎn)化計(jì)算,突出主要因素的理想化方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn)有兩個(gè),其一是使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒?;其二是運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。
2.盡管今天科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平,但是在物理課上還不能給學(xué)生展現(xiàn)出分子的真實(shí)形狀和分子的外觀。這給講授分子的知識(shí)帶來(lái)一定的困難,也更突出了運(yùn)用估算方法和建立理想模型方法研究固體、液體分子的體積、直徑、分子數(shù)的重要意義。
三、教具
1.教學(xué)掛圖或幻燈投影片:水面上單分子油膜的示意圖;離子顯微鏡下看到鎢原子分布的圖樣。
2.演示實(shí)驗(yàn):演示單分子油膜:油酸酒精溶液(1:20O),滴管,直徑約20cm圓形水槽,燒杯,畫(huà)有方格線的透明塑料板。
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1.熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
2.熱學(xué)的主要內(nèi)容:熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。
3.熱學(xué)的基本理論:由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
(二)新課教學(xué)過(guò)程
1.分子的大小。分子是看不見(jiàn)的,怎樣能知道分子的大小呢?(1)單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。
介紹并定性地演示:如果油在水面上盡可能地散開(kāi),可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜,可以通過(guò)幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。
提問(wèn):已知一滴油的體積V和水面上油膜面積S,那么這種油分子的直徑是多少?
在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,還要指出:
①介紹數(shù)量級(jí)這個(gè)數(shù)學(xué)名詞,一些數(shù)據(jù)太大,或很小,為了書(shū)寫(xiě)方便,習(xí)慣上用科學(xué)記數(shù)法寫(xiě)成10的乘方數(shù),如3×10-10m。我們把10的乘方數(shù)叫做數(shù)量級(jí),那么1×10-10m和9×10-10m,數(shù)量級(jí)都是10-10m。
②如果分子直徑為d,油滴體積是V,油膜面積為S,則d=V/S,根據(jù)估算得出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。
(2)利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖,鎢針的尖端原子分布的圖樣:插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話,那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d,如圖2所示。
(3)物理學(xué)中還有其他不同方法來(lái)測(cè)量分子的大小,用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(4)指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型,是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題,實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí),對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
2.阿伏伽德羅常數(shù) 向?qū)W生提問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?明確1mol物質(zhì)中含有的微粒數(shù)(包括原子數(shù)、分子數(shù)、離子數(shù)……)都相同。此數(shù)叫阿伏伽德羅常數(shù),可用符號(hào)NA表示此常數(shù),NA=6.02×1023個(gè)/mol,粗略計(jì)算可用NA=6×1023個(gè)/mol。(阿伏伽德羅常數(shù)是一個(gè)基本常數(shù),科學(xué)工作者不斷用各種方法測(cè)量它,以期得到它精確的數(shù)值。)
再問(wèn)學(xué)生,摩爾質(zhì)量、摩爾體積的意義。
如果已經(jīng)知道分子的大小,不難粗略算出阿伏伽德羅常數(shù)。例如,1mol水的質(zhì)量是0.018kg,體積是1.8×10-5m3。每個(gè)水分子的直徑是4×10-10m,它的體積是(4×10-10)m3=3×10-29m3。如果設(shè)想水分子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的。
提問(wèn)學(xué)生:如何算出1mol水中所含的水分子數(shù)? 3.微觀物理量的估算
若已知阿伏伽德羅常數(shù),可對(duì)液體、固體的分子大小進(jìn)行估算。事先我們假定近似地認(rèn)為液體和固體的分子是一個(gè)挨一個(gè)排列的(氣體不能這樣假設(shè))。
提問(wèn)學(xué)生:1mol水的質(zhì)量是M=18g,那么每個(gè)水分子質(zhì)量如何求?
提問(wèn)學(xué)生:若已知鐵的相對(duì)原子質(zhì)量是56,鐵的密度是7.8×10kg/m3,試求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字)。又問(wèn):是否可以計(jì)算出鐵原子的直徑是多少來(lái)?
3歸納總結(jié):以上計(jì)算分子的數(shù)量、分子的直徑,都需要借助于阿伏伽德羅常數(shù)。因此可以說(shuō),阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把摩爾質(zhì)量、摩爾體積等這些宏觀量與分子質(zhì)量、分子體積(直徑)等這些微觀量聯(lián)系起來(lái)。
阿伏伽德羅常數(shù)是自然科學(xué)的一個(gè)重要常數(shù)(曾經(jīng)學(xué)過(guò)的萬(wàn)有引力常量也是一個(gè)重要常數(shù))。物理常數(shù)是物理世界客觀規(guī)律的反映。一百多年來(lái),物理學(xué)家想出各種辦法來(lái)測(cè)量它,不斷地努力,使用一次比一次更精確的測(cè)量方法?,F(xiàn)在測(cè)定它的精確值是NA=6.022045×1023/mol。
(三)課堂練習(xí)
1.體積是10-4cm3的油滴滴于水中,若展開(kāi)成一單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)是
A.102cm2 B.104cm2 C.106cm2 D.108cm2 答案:B
2.已知銅的密度是8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量是63.5×10-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中,含有多少原子?并估算銅分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10m
(四)課堂小結(jié) 1.物體是由體積很小的分子組成的。這一結(jié)論有堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。單分子油膜實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)是上述結(jié)論的有力依據(jù)。分子直徑大約有10-10m的數(shù)量級(jí)。
2.阿伏伽德羅常數(shù)是物理學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù),它的意義和常數(shù)數(shù)值應(yīng)該記住。
3.學(xué)會(huì)計(jì)算微觀世界的物理量(如分子數(shù)目、分子質(zhì)量、分子直徑等)的一般方法。由于微觀量是不能直接測(cè)量的,人們可以測(cè)定宏觀物理量,用阿伏伽德羅常數(shù)作為橋梁,間接計(jì)算出微觀量來(lái)。如分子質(zhì)量m,可通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量M和阿伏伽德羅常數(shù)NA,得到m=M/NA。通過(guò)物質(zhì)摩爾質(zhì)量 M、密度 ρ、阿伏伽德羅常數(shù)NA,計(jì)算出分子直徑
(五)說(shuō)明
1.由于課堂內(nèi)時(shí)間限制,單分子油膜法測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)不可能在課堂上完成全過(guò)程。在課堂上讓學(xué)生看到油膜散開(kāi)現(xiàn)象和油膜面積的測(cè)量方法即可。
要想造成單分子油膜,必須選用脂肪酸類,如油酸C17H33COOH或棕櫚酸C15H31COOH,這類脂肪酸分子的形狀為長(zhǎng)鏈形,它的羧基一端浸入水中,而烴鏈C17H33伸在水面上方,造成油73酸長(zhǎng)分子在水面上垂直排列,如圖3所示。
第五篇:7.1 物體是由大量分子組成的 (教案)
房山高級(jí)中學(xué)教案
高二物理學(xué)科
編號(hào):001
第七章
7.1、物質(zhì)是由大量分子組成的
教學(xué)目標(biāo):(1)知道一般分子直徑和質(zhì)量的數(shù)量級(jí);(2)知道阿伏伽德羅常數(shù)的含義,記住這個(gè)常數(shù)的數(shù)值和單位;(3)知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.使學(xué)生理解和學(xué)會(huì)用單分子油膜法估算分子大?。ㄖ睆剑┑姆椒ǎ?/p>
2.運(yùn)用阿伏伽德羅常數(shù)估算微觀量(分子的體積、直徑、分子數(shù)等)的方法。
分子是具有各種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小微粒,在熱學(xué)中,原子、離子、分子這些微粒做熱運(yùn)動(dòng)時(shí),遵從相同的規(guī)律,所以,統(tǒng)稱為“分子” 熱學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1.熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理現(xiàn)象。如熱脹冷縮、摩擦生熱、水結(jié)冰、濕衣服晾干等都是熱現(xiàn)象。
2.熱學(xué)的主要內(nèi)容:熱傳遞、熱膨脹、物態(tài)變化、固體、液體、氣體的性質(zhì)等。3.熱學(xué)的基本理論:由于熱現(xiàn)象的本質(zhì)是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),因此研究熱學(xué)的基本理論是分子動(dòng)理論、量守恒規(guī)律。
新課教學(xué)過(guò)程
一.分子的大小。分子是看不見(jiàn)的,怎樣能知道分子的大小呢?
(1)單分子油膜法是最粗略地說(shuō)明分子大小的一種方法。
介紹并定性地演示:如果油在水面上盡可能地散開(kāi),可認(rèn)為在水面上形成單分子油膜,可以通過(guò)幻燈觀察到,并且利用已制好的方格透明膠片蓋在水面上,用于測(cè)定油膜面積。如圖1所示。粗測(cè):d?v(單層、球形、空隙 1+1≠2根據(jù)估算得s出分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。)
(2)利用離子顯微鏡測(cè)定分子的直徑。
看物理課本上彩色插圖,鎢針的尖端原子分布的圖樣:插圖的中心部分亮點(diǎn)直接反映鎢原子排列情況。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出鎢原子之間的距離是2×10-10m。如果設(shè)想鎢原子是一個(gè)挨著一個(gè)排列的話,那么鎢原子之間的距離L就等于鎢原子的直徑d,如圖2所示。
(3)掃描隧道顯微鏡
(幾億倍)
注意:(1)用不同方法測(cè)量出分子的大小并不完全相同,但是數(shù)量級(jí)是相同的。測(cè)量結(jié)果表明,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。例如水分子直徑是4×10-10m,氫分子直徑是2.3×10-10m。
(2)指出認(rèn)為分子是小球形是一種近似模型,是簡(jiǎn)化地處理問(wèn)題,實(shí)際分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但通過(guò)估算分子大小的數(shù)量級(jí),對(duì)分子的大小有了較深入的認(rèn)識(shí)。
二.阿伏伽德羅常數(shù)
提問(wèn):在化學(xué)課上學(xué)過(guò)的阿伏伽德羅常數(shù)是什么意義?數(shù)值是多少?明確1mol物
房山高級(jí)中學(xué)教案
高二物理學(xué)科
編號(hào):001
例題
一、將1摩爾的油酸溶于酒精,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,估算油酸分子的直徑
解:1 cm3的溶液中,酒精溶于水后,油酸的體積
-
V0 =1/200 cm3 =1/200×106m
31滴溶液中,油酸的體積v=Vo/50
-
得到油酸分子的直徑為d = v / s=5×1010米
注:酒精的作用
(1)、提高擴(kuò)散速度
(2)、油膜面積不致于很大,易于測(cè)量
例題
二、10克的氧氣,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0 ℃,1 atm)
3210=?n??
6.02?1023n3210
(2)、占有多大體積?
=?v??
-3v22.4?10
(1)、含有多少個(gè)氧氣分子?
來(lái)源:.]例題
三、估算標(biāo)準(zhǔn)狀況下,氣體分子和水分子的間距
1、氣體分子間距
22.4?10-3v?=?6.02?102把這個(gè)體積看成小立方體,其邊長(zhǎng)就是分子間距
r?3v?3.3?10-9m1、同理,水的摩爾體積v=18×10,r?-
3318?10-3-10=3.1?10 236.02?10r 注:
1、比較間距的大小
2、邊長(zhǎng)=間距
1、還可以看成球形模型v=4 π.3
-例題
四、空氣的摩爾質(zhì)量m=29×10 3 kg / mol,當(dāng)V=45 m3時(shí),求:氣體的質(zhì)量M=?
來(lái)源:.]
r 22.4?10-345=?M?58.3kg 解:
M29?10-3房山高級(jí)中學(xué)教案
高二物理學(xué)科
編號(hào):001
例題
五、水的質(zhì)量為m,密度為ρ,變成蒸氣后體積為V,求:
解:
蒸氣分子所占空v1間??
水分子所占空v間2水分子空間v1=
m?NAVv1?V=NAv2m ?
蒸氣分子空間v2=
課堂練習(xí)
v1?V= v2m1.體積是10-4cm3的油滴滴于水中,若展開(kāi)成一單分子油膜,則油膜面積的數(shù)量級(jí)是(B)
A.102cm2
B.104cm2
C.106cm2
D.108cm2
2.已知銅的密度是8.9×103kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量是63.5×10-3kg/mol。體積是4.5cm3的銅塊中,含有多少原子?并估算銅分子的大小。
答案:3.8×1023,3×10-10m 教后感: