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蜀麓耕夫山野草堂

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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】我的第二课堂·课题3.2 分子和原子  

2011-07-25 12:50:39|  分类: 我的第二课堂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

 

 

【原创】我的第二课堂·课题3.2 分子和原子

 

知识点:

1.了解分子和原子的基本性质,能用分子运动论来解释日常生活中的一些现象。

2.树立物质是由分子、原子构成的观念,能用这种观点解释化学变化与物理变化。

3.理解分子是保持物质化学性质的最小粒子。

4.理解原子是化学变化中的最小粒子;了解分子与原子之间的关系。

5.能用分子和原子的观点解释纯净物与混合物,单质与化合物等物质分数的知识。

 

课文详解:

一、分子的基本性质

日常生活中,我们会遇到很多很多的现象,这些现象都说明,物质是可以再分成更小的粒子的。比如,湿衣服晒干、糖溶于水成为糖水、卫生丸放置一段时间后“消失”了、一瓶氨水打开后整个教室都能闻到氨气的气味等等。

科学早已证明,物质是由肉眼看不见的粒子——分子或原子构成的。现科学的发展,已经能够“看到”分子,甚至还能移动原子。这进一步证明了分子、原子是客观存在的。(见下图)

    

2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂      2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂       

                              用扫描隧道显微镜获得                     通过移走硅原子构成的文字

        的苯分子的图像

1.分子、原子的质量和体积很小

经科学测定,一滴水中大约含有1.67×1021个水分子。一滴水的质量约为0.05 g,由此可以计算出1个水分子的质量约为3×1026 kg

同学们可能对此还无直观的感受,笔者简单计算了一下,若将这1滴水中的分子平均分给全世界60亿人,60亿人一起来数这些分子,每秒钟数两个,4400多年。由此可见水分子之小了。

2.分子是运动的

现实生活中的诸多现象说明了分子是永恒运动的。现在我们用实验的方法来论证这一点。

实验1如右图所示,向盛有40 mL蒸馏水的烧杯中加入56滴酚酞溶液,搅拌均匀,观察溶液的颜色。

2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

1.取少量上述溶液置于试管中,向其中慢慢滴加浓氨水,观察溶液有什么变化。

2.将烧杯中的酚酞溶液分别倒入AB两个小烧杯中,另取一个小烧杯C,加入5 mL浓氨水。用一个大烧杯罩住AC两个小烧杯,烧杯B置于大烧杯外。观察几分钟后,记录现象,并解释这种现象。

现象水中滴加酚酞试液不变色;

1.在酚酞溶液中滴加酚酞试液,溶液变红色。

2.在ABC三个小烧杯中,只有A烧杯变红色,其他烧杯均未变色。

结论水中加入酚酞,溶液不变色,说明水不能使酚酞变红色。

1.酚酞溶液中滴加氨水,溶液变红色,说明酚酞遇氨水变红色。

2A小烧杯中变红色,说明C烧杯中氨水所含分子运动到A烧杯中,导致A烧杯变色;而B烧杯在大烧杯外,C烧杯中的分子无法运动到B烧杯中,故不变色。该实验中我们还观察到,A烧杯中溶液变色,而C烧杯中溶液不变色,说明不同物质的分子运动速率是不相同的。

(氨分子的质量小,酚酞分子的质量大。分子的运动速率跟分子的质量成反比,故氨分子的运动速率比酚酞分子的运动速率大得多。)2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

延伸实验有同学认为上述实验还有不尽人意之处,于是设计了如右图所示的实验。

在甲大烧杯罩着的两个小烧杯中,A烧杯中加入约5 mL浓氨水,B烧杯中加入约40 mL的酚酞溶液;在乙大烧杯罩着的小烧杯中,C烧杯中加入约40 mL酚酞溶液,D烧杯中加入约5 mL的蒸馏水。几分钟后观察现象。

问题该实验想证明什么?有没有必要?

分析该实验想论证水分子不能使酚酞试液变红色,但酚酞试液中本来就含有水,酚酞溶液本身就是无色的,故不必要做该实验。

分子总是不断运动着的,溶解、蒸发、升华、扩散等都是分子运动的结果。分子的运动速率,不仅跟分子的大小有关,还跟温度有关。

我们都知道,夏天的衣服比冬天容易干,就是因为夏天的气温高,冬天的气温低的缘故。在家里,如果要溶解冰糖,用热水要比冷水快得多,也是因为温度的原因。

3.分子、原子之间有间隙

2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

实验2在水中滴入几滴红墨水,使其变成红色。用量筒量取此液体50 mL。倒入100 mL烧瓶中,再缓缓加入酒精直到加满为止。塞紧带长玻璃管(玻璃管尽可能长些)的单孔塞。用橡皮圈记下玻璃管内液体的高度(如右图甲)。

用手堵住玻璃管口,将烧瓶颠倒多次,待液体呈现均匀的红色时,静置观察。

现象玻璃管内水位高度明显下降了(如右图乙)。

结论两种液体体积减少,那是因为两种物质混合物,不同分子相互渗透,挤占了分子之间的间隙,导致分子间距减小,从而总体积减小。

分子间有间隔,气体比较容易被压缩,就是因为气体分子间的间隙大;而液体和固体难以压缩,是因为液体和固体分子间的间隙小。物质的热胀冷缩现象,也是分子间隙改变的缘故。水蒸发后,体积增加很多倍,正是因为水分子之间的间隙增加了许多倍。

温馨提示通常情况下,分子的大小是不容易改变的。

分子是由原子构成的。如一个水分子由1个氧原子和2个氢原子构成;一个五氧化二磷分子由5个氧原子和2个磷原子构成的;1个氧分子由两种氧原子构成;1个氢分子由2个氢原子构成。下图所示的是几种分子的结构模型。

2011年07月25日 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

 

二、分子

我们先来分析两例物理变化:

水的三态变化。这是典型的物理变化。在变化过程中,水状态发生了改变,但水本身没有发生改变。也就是说,在该变化过程中,水分子并没有发生变化。

碘升华。固态碘直接变成气态碘。在该变化过程中,碘物质本身没有发生变化,也就是说,碘分子没有发生变化。

而在化学变化中,物质的分子却发生了变化。例如水通电分解的实验中。水是由水分子构成的,而生成物是氢气和氧气,分别由氢分子和氧分子构成的。可见该变化过程中,水分子变成了氢分子和氧分子。也就是说,在该化学变化过程中,物质的分子发生了变化,变成了别的物质的分子。

由此可见,物理变化过程中,物质的分子不变,但在化学变化过程中,物质的分子都发生了改变。反之亦然,物质的分子不发生改变,则发生的变化是物理变化;物质的分子发生了改变,则发生的变化一定是化学变化。

让我们再来分析刚才所提的两个物理变化,水变成水蒸气或冰的过程中,物质的物理性质的确发生了变化,但都是水,其化学性质没有发生改变。碘升华后也一样,物理性质发生了改变,但碘的化学性质没有发生改变。比如,固体碘可以使淀粉变蓝色,蒸气态的碘也能使淀粉变蓝色。

而水通电后变成了氢气和氧气,水分子变成了氢分子和氧分子。原来水不能燃烧,也不能支持燃烧;但生成的氢气能够燃烧,生成的氧气能支持燃烧。

由此可见,只要物质的分子不变,则物质的化学性质不变;而分子发生变化后,物质的化学性质必定发生改变。故有:分子是保持物质化学性质的最小粒子

三、原子

我们来分析两例化学变化:

水通电分解:

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在该变化过程中,水分子首先拆成原子,然后氢原子两两结合成氢分子,大量氢分子聚积成氢气;氧原子两两结合成氧分子,大量氧分子聚积成氧气。在该变化中,分子发生了变化,水分子变成了氢分子和氧分子;而氢原子和氧原子没有变化,只发生了重新组合。在图中可见,反应前,共有2个氧原子、4个氧原子,变化后生成1个氧分子,共有2个氧原子,生成2个氢分子,共有4个氢原子。可见,该变化过程中,原子的种类和个数均没有发生改变。

氧化汞分解:

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在此变化过程中,氧化汞分子首先拆成汞原子和氧原子,然后,汞原子直接构成金属汞,氧原子两两结合成氧分子,大量氧分子聚积在一起成为氧气。同样,变化过程,汞原子和氧原子的各类和个数均没有发生变化。

通过上述两个反应的分析可知,在化学变化过程中,分子可以拆成原子,但没有再分。换而言之,在化学变化中,原子是最小粒子。

故有:原子是化学变化中的最小粒子

因此,我们也很容易得出如下结论:化学变化的实质就是反应物的分子拆成原子,然后原子重新组合成生成物的分子

四、分子与原子的区别与联系。

物质都是由微粒构成的。绝大多数物质由分子构成,如氧气、氮气、水、二氧化碳、酒精、淀粉等。也有少数物质由原子直接构成,如金属和稀有气体,还有部分固体非金属。如铁由铁原子直接构成、氦气由氦原子直接构成等。

由此可知,分子可以构成物质,原子也能构成物质。

分子是不停运动的,原子也在不停运动;

分子之间有间隙,原子之间也有间隙;

分子质量和体积很小,原子的质量和体积也很小。相对来说,构成分子的原子质量小于分子,但不能笼统地比较分子与原子的大小。有很小的分子,如氢分子;也有比较大的分子,如金原子。

分子能保持物质的化学性质。由分子构成的物质,保持其化学性质的最小粒子是分子,原子不能保持物质的化学性质;但由原子直接构成的物质,保持其化学性质的最小粒子只能是构成其物质的最小粒子——原子。故,区分分子与原子不能依据能否保持物质的化学性质。

区分分子和原子,唯一的依据只能是在化学变化中能否再分。在化学变化中能再分(或者说,分子在化学变化中一定变化);而在化学变化中,原子不能再分(或者说,原子在化学变化中一定不会变化)。

分子与原子的联系是:分子由原子构成,原子构成分子。

五、分子、原子与物质分类的关系。

任何物质都有固定的组成。也就是说,无论用什么方法获得的物质,也不论物质取自什么地点,只要是同一种物质,其组成元素是相同的,构成的原子种类和原子个数也是相同的。

混合物是不同种物质组成,因此,混合物中含有不同的分子。

而纯净物是由一种物质组成的,因此,纯净物中只含有一种分子。

单质中只含有一种元素,因此,单质的分子中只含有一种原子。比如,氢气属于单质,氢分子中只含有原子原子一种原子。

而化合物中含有不同种元素,因此,化合物的分子中含有不同的原子。如水属于化合物,水分子由氢原子和氧原子构成;二氧化碳属于化合物,二氧化碳的分子中,含有氧原子和碳原子。

而氧化物是由两种元素组成的,其中一种元素是氧元素的化合价。故,氧化物的分子中,含有除氧原子以外的另一种原子。比如,五氧化二磷属于氧化物,在五氧化二磷分子中除含有氧原子外,只含有磷原子了。

 

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习题参考答案:

1间隙;间隙大;间隙小。

   不同;同。

   原子;分子。

2⑴ B    ⑵ B    ⑶ C D

3从分子的角度来看,混合物中含有不同种分子,而纯净物中只含有一种分子;

   由于分子不停运动,香味的分子不断运动扩散到墙外;

   在阳光和通风的地方,分子运动速率快,故湿衣服容易晾干;

   构成香水、汽油的分子运动速率都很快,如果不密封,由于分子的运动而扩散,香水和汽油都都可能由于挥发而损失。

   水蒸发后,水分子没有变,分子是保持物质化学性质的最上粒子,分子没变,故化学性质不变;

   气体间的分子间隙大,加压后,分子间隙变小,故气体总体积变小。

4

   同种分子可以结合成分子,如氧分子由氧原子构成;不同种原子也可能结合成分子,如二氧化碳分子就是由氧原子和碳原子结合而成。

   不对。空气是混合物,其中含有很多种不同的分子,如氮分子、氧分子、二氧化碳分子、水分子等,不存在空气分子。

   不对。空气中的氮气和氧气经混合后,其中的氮分子和氧分子没有发生变化,只是简单的混合,故其化学性质都没有发生改变。

   对。

5.略。

 

 

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