Конспект урока по теме "Основные положения МКТ"

Урок в 10 классе на тему

«Основные положения МКТ. Масса молекул. Количество вещества»

Цель урока. Обеспечить знание учащимися основных положений молекулярно-кинетической теории и величин, характеризующих вещество.

Ход урока

       I.            Оргмомент.

    II.            Актуализация знаний.

Учитель физики. От изучения движения механического мы переходим к изучению движения молекул и атомов. В 7-8 классах вы уже получили некоторые представления об атомах, молекулах и их движении при объяснении различных физических и химических явлений. Вспомним эти сведения.

Ответы учеников. (Все тела состоят из атомов и молекул, они движутся и взаимодействуют между собой. Привести в пример явления, подтверждающие эти факты)

 III.            Новый материал.

1.      Основные положения МКТ.

Учитель физики. Ближайшим подтверждением представления о дискретном строении вещества является сжимаемость тел. Пример: опыт Бриджмена – заключенное в стальной сосуд масло под сверхвысоким давлением просачивается сквозь стенки сосуда.

Учитель химии.

В качестве косвенного доказательства существования атомов и молекул можно привести «закон постоянных отношений», открытый Джоном Дальтоном (1766-1844). Для этого используем следующую таблицу (на экране).

Вещество	Химическая формула	Масса, %		Отношение массы кислорода к массе азота
		азот	кислород	в единицах массы	в условных единицах
закись азота	N2O	63,7	36,3	0,57	1
окись азота	NO	46,7	53,3	1,14	2
азотистый ангидрид	N2O3	36,8	63,2	1,71	3
двуокись азота	N2O4	30,4	69,6	2,28	4
азотный ангидрид	N2O5	25,9	74,1	2,85	5

Из таблицы видно, что кислород входит в окислы азота в кратных отношениях 1:2:3:4:5. Закон кратных отношений справедлив для всех химических соединений. Следовательно, вещество имеет дискретную структуру. Единицей этой структуры является атом.

Как вы знаете из курса химии, атом – это наименьшая частица химического элемента, т.е., наименьшая частица вещества, не делящаяся при химических реакциях и являющаяся носителем химических свойств вещества.

Молекула состоит из однородных или разнородных атомов. Молекула – это наименьшая устойчивая частица простого или сложного вещества, обладающая основными химическими свойствами этого вещества. Примеры молекул: анальгина (38 атомов), белков (более тысячи атомов), полимеров (десятки тысяч атомов), каучук (до полумиллиона атомов).

Некоторые газы (гелий, аргон) и кристаллы (графит, медь и др.) состоят из одноатомных молекул.

Итак, основными положениями МКТ будем считать следующие утверждения (запись в тетради):

§  любое вещество состоит из мельчайших частиц (молекул и атомов), между которыми имеются промежутки;

§  частицы вещества находятся в непрерывном хаотичном движении;

§     частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).

2.                  Размеры молекул.

Учитель физики. Для представления размеров молекул можно использовать следующие способы:

а) по толщине пленки масла на поверхности воды;

б) с помощью фотографий молекулярного строения тел, полученных электронным и ионным, если имеется масштаб (увеличение) изображения.

Из курса физики VII класса и химии VIII вы знаете первоначальные представления о размерах и массе молекул. Грубую оценку размеров молекул можно получить из опыта, проведенного немецким физиком В. Рентгеном и английским физиком Д. Рылеем.

(Сообщение первого обучающегося. Если пустить капельку масла известного объема на поверхность воды, то она расплывется, образуя тонкую пленку, состоящую из одного слоя молекул. Поэтому предельную толщину такой пленки можно принять равной диаметру молекулы.) Результат одного из опытов таков: объем капли масла 3,6×10^-5см³, площадь поверхности пленки 90см², следовательно, толщина пленки

d =  = 4×10^-7см = 4×10^-9м.

(Сообщение второго обучающегося) С помощью фотографии молекулярного строения тел, полученных электронным микроскопом, мы вычисляли размер молекулы в 7 классе при выполнении лабораторной работы «Измерение размеров малых тел». Для этого мы использовали метод рядов. (Работа в парах. На каждой парте фотография с известным увеличением. Выслушиваем полученные ответы.)

Учитель физики. Молекулы и атомы так малы, что представить себе их размеры можно только путем сравнений. Приведем два из них. Атом железа во столько раз меньше грецкого ореха, во сколько раз орех меньше Луны. Если увеличить молекулу воды до размеров булавочной головки, то сама головка при таком же увеличении превысила бы размеры высочайшей горы на Земле – Джомолунгмы.

Учитель химии.

Как ни малы молекулы и атомы, их массы измерены довольно точно. Они выражаются очень малыми числами. Так, масса молекулы кислорода равна 53,5×10^-27кг, водорода – 3,34×10^-27кг. На практике пользоваться такими числами неудобно. Их трудно запоминать и производить над ними арифметические действия. Поэтому, как  вы знаете из курса химии VIII класса, за единицу измерения массы атомов и молекул принята атомная единица массы (а.е.м.). Атомную единицу массы выбрали так, чтобы масса самого распространенного изотопа углерода была точно в 12 раз больше этой единицы. Иными словами, атомная единица массы равна 1/12 массы самого распространенного изотопа углерода.

Вопросы учащимся.

1. Массу атома, выраженную в атомных единицах массы, называют… (относительной атомной массой М).

Относительной атомной массой вещества М_r называют отношение массы атома m_о данного вещества к 1/12 массы атома углерода m_с:

M =  ,

т.е. показывает, во сколько раз масса атома m_о данного вещества больше 1/12 массы атома углерода. Очевидно, что относительная атомная масса углерода равна 12 (обычно атомные массы приводятся без наименования «атомные единицы массы»). Относительная атомная масса магния равна 24. Это означает, что масса атома магния в 24 раза больше 1/12 массы атома углерода. Масса атома водорода почти в 12 раз меньше атома углерода, т.е. относительная атомная масса водорода близка к 1.

2. Откуда же мы узнаем относительные атомные массы элементов… (они указаны в периодической таблице Менделеева)

Работа с периодической системой химических элементов: относительная атомная масса кислорода равна??? – 15,9994 (»16), железа??? – 55,847 (»56).

3. Как поступим, если вещество состоит не из атомов, а из молекул? (тогда его относительная молекулярная масса M_r равна сумме относительных атомных масс атомов, образующих молекулу)

4. Рассчитайте относительную молекулярную массу углекислого газа: (12+16+16=44)

Учитель физики.

Экспериментально установлено, что атомная единица массы равна 1,66×10^-27кг. Поскольку в таблице Менделеева указаны относительные атомные массы, то легко вычислить массу любого атома или молекулы. (К доске вызывается один ученик) Например, рассчитать массу молекулы углекислого газа.

= 1,66×10^-27кг×44 = 73,04×10^-27кг.

Учитель физики. Следовательно, массу молекулы любого вещества можно определить по формуле

=1,66×10^-27кг× M_r,

где  – масса молекулы (в кг), M_r – относительная молекулярная масса этого вещества. (Данную формулу записать в тетрадь)

Размеры и массы молекул малы, поэтому число их в любом макроскопическом теле огромно. Для примера подсчитаем число молекул воды в капле массой 1г. (Ученик работает у доски, а все в тетради)

Формула, которую нам нужно использовать в этом случае, запишется

n = . где m – масса вещества (воды).

Ответ: 3,3×10²². Это число огромно. Оно неизмеримо больше числа стаканов воды, содержащейся во всех морях, океанах и реках.

Учитель химии. Поэтому удобнее указывать не абсолютное число атомов или молекул в теле, а относительное. Принято сравнивать число молекул или атомов в данном теле с числом атомов в 0,012кг углерода. Относительное число атомов или молекул в теле называют количеством вещества. Вспомним определение данной величины (ответ обучающегося: количеством вещества называют отношение числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012кг углерода). Из курса химии вам известно, что моль любого вещества содержит 6,02×10²³ молекул (постоянная Авогадро, названная в честь итальянского ученого XIXв. Амедео Авогадро). Записывается формула для количества вещества так (записать в тетрадь)

= .

Измеряют количество вещества в молях. Например, 1 моль водорода (Н₂) содержится в 2г водорода, 1 моль кислорода (О₂) – в 32г кислорода.

Принятый в науке способ измерения количества вещества имеет аналог и в повседневной жизни. Так, например, яйца часто продают десятками или ячейками, по 30 штук в каждой. При этом их масса (и цена) может быть различной в зависимости от размера.

 IV.            Закрепление материала

1.      Чему равна молярная масса сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁)

2.      Сколько молекул содержит 2г водяного пара?

3.      Находившаяся в стакане вода массой 200гполностью испарилась за 20сут. Сколько в среднем молекул воды вылетало с ее поверхности за 1с?

    V.            Подведение итогов.

 VI.            Домашнее задание. §31, 32; упр.26