分子、原子与科学家的创造力

道尔顿说:“如果说我比周围的人获得更多成就的话,那主要——不,我可以说,几乎完全是由于不懈的努力．”可是,要完成最伟大的事业,仅仅靠努力是不够的,科学家一定要有灵感,想象力要活跃,从而在自然的秘密一旦露出微弱的闪光时能够立即抓住．左图为道尔顿像．

知能概述

分子是保持物质化学性质的最小粒子(当物质由分子构成时),其特征为体积小、质量小、不断运动、有间隔,在化学变化中可再分．

原子是化学变化中的最小粒子,原子具有体积、质量小、不断运动、在化学变化中不可再分的特点．

原子可以构成分子,原子、分子均可以直接构成物质．

问题解决

例1　试举出实例或实验说明以下科学观点:

(1)化学反应中分子可以再分,原子是化学变化中的最小粒子;

(2)分子在不停地运动;

(3)分子间有间隔．

(山西省竞赛题)

解题思路　能说明以上科学观点的实例很多,如水通电分解时,水分子破裂生成原子,但氢原子、氧原子不会再变,只是重新组合形成新的分子．气体的扩散,气体体积加压时变小,说明了分子在运动及分子间有间隔．

例2　用分子的相关知识解释下列现象或事实,错误的是(　)．

A．一滴水中大约有1．67×1021个水分子,说明分子很小

B．石油气加压后可贮存在钢瓶中,说明分子之间有间隙

C．水沸腾时可掀起壶盖,说明分子大小随温度升高而增大

D．湿衣服晾在太阳下干得快,说明分子运动速率与温度有关

(上海市竞赛题)

解题思路　水加热至沸腾是物理变化,分子不变,且分子的大小也不会发生变化,只是分子间的间隔变大,体积变大,故可将壶盖掀起．

例3　用分子的知识解释生活中的现象,其中合理的是(　)．

A．八月桂花飘香说明分子总是在不断运动

B．水结成冰,是因为温度降低,分子停止运动

C．酒精挥发说明酒精分子的体积增大

D．碳单质在不同条件下燃烧可生成一氧化碳,也可生成二氧化碳,说明同种分子化学性质不同

(湖南省长沙市中考题)

解题思路　无论物质是固态、液态或是气态,分子都在不断运动,而温度升高时,分子的内能增加,分子运动加快;温度降低时,分子运动相对减慢,但不会停止;酒精由液态变为气态时分子间的距离变大;碳单质在氧气中燃烧时,当氧气充足或不充足时,分别生成不同的产物,由不同的分子构成,同种分子化学性质相同．

例4　(双选)科学家发现在特殊条件下水能表现出有趣的结构和性质．例如,在一定条件下给水施加弱电场,能使水在常温常压下结成冰(俗称“热冰”,结构见右图)．下列说法正确的是(　)．

A．在弱电场下,水分子的排列从无序转变为有序

B．水结成“热冰”的过程中原子个数发生变化

C．上述变化过程中分子之间的间隔没有发生变化

D．利用该性质,人们可能在常温常压下建成溜冰场

例4图

(全国化学竞赛复赛题)

解题思路　没有外加条件时,分子的运动是无序的,在弱电场的作用下,分子由无序转变为有序是一个物理变化过程,变化过程中,水分子未发生变化,构成分子的原子也不可能发生变化．

例5　德国化学家格哈德·埃特尔在固体表面化学的研究中取得了非凡的成就,其成果之一是揭示了氮气与氢气在催化剂表面合成氨的反应过程(下图所示)．符合上述反应历程的顺序是(　)．

例5图

A．⑤④①③②　B．④⑤①②③

C．⑤④①②③　D．④⑤①③②

(全国化学竞赛预赛题)

解题思路　这是合成氨反应的微观示意图,突出了该化学反应在固体催化剂表面进行的反应历程．显然,在催化剂的表面氮气与氢气的分子首先分裂为原子,原子重排又构成氨分子,然后离开催化剂的表面,完成了合成氨的化学反应．

1．下图为构成某物质的分子结构示意图,其中“”代表氢原子,“”代表硫原子．下列叙述正确的是(　)．

A．此物质属于混合物

B．此物质的1个分子由4个原子构成

C．此物质的分子式为HS

D．此物质中氢元素与硫元素的质量比是1∶1

第1题图

(上海市竞赛题)

2．压缩气体可使气体液化,气体液化后(　)．

A．分子的质量变大　B．分子的体积变小

C．分子的数目减少　D．分子的间隙变小

(2019年河北省中考题)

3．如图是一种处理汽车尾气反应的微观示意图,有关说法正确的是(　)．

第3题图

A．反应前后分子总数不变

B．反应前后原子种类发生变化

C．反应前后均为纯净物

D．该反应可以减少二氧化氮的排放

(2019年安徽省中考题)

分子结构示意图告诉我们该物质的1个分子中含有4个原子,这是客观事实,不能随意约简．

图中每一个图形代表一个分子,原子是化学变化中不变的粒子,分子是保持物质化学性质的最小粒子．纯净物中只含有一种分子．

4．下列关于分子的说法正确的是(　)．

A．压缩气体时,分子大小发生改变

B．物质都是由分子构成的

C．分子总是在不断运动

D．分子在化学变化中不可分

(湖北省武汉市调考题)

5．(双选)有6种物质能按下列顺序排序:①CO,②H2O,③NH3,④X,⑤C2H4,⑥P2O5．根据它们的组成和排列的规律,X可能是(　)．

A．NaNO3　B．CH4　C．Fe2O3　D．PCl5

(河北省竞赛题)

6．下列说法正确的是(　)．

A．分子是保持物质性质的粒子

B．在通电分解水时,原子个数发生变化,原子的种类也发生了变化

C．原子是化学变化中的最小粒子

D．HCl是由氢分子和氯分子构成的化合物

7．下列事例不能用分子的相关知识解释的是(　)．

A．品红溶解　B．篮球充气　C．酒精挥发　D．柳絮飞扬

(2019年四川省成都市中考题)(www.xing528.com)

8．下列关于分子和原子的说法,错误的是(　)．

A．分子和原子都可以直接构成物质

B．由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子

C．在化学变化中,分子可以分成原子,原子又可以结合成新的分子

D．分子和原子之间都有间隔,分子之间间隔较大,原子之间间隔较小

(广西壮族自治区南宁市中考题)

9．常温常压下,10mL某气态物质含有2．68×1020个分子,而在这些分子里又含有8．04×1020个原子,则判断该物质是一种(　)．

A．单质　B．化合物

C．混合物　D．以上都有可能

(全国复赛题)

10．根据上述结论分析,下列说法错误的是(　)．

A．同温同压下,分子的大小是影响气体体积的主要因素之一

B．同温同压下,分子间的距离是影响气体体积的主要因素之一

C．同温同压下,分子的个数是影响气体体积的主要因素之一

D．同温同压下,气体密度与其单位体积中气体质量有关

(上海市竞赛题)

11．对于下列事实的微观解释错误的是(　)．

A．变瘪的乒乓球放入热水中能鼓起来——分子的种类变多

B．一滴水中约有1．67×1021个水分子——分子的质量和体积都很小

C．切开成熟的波罗蜜能闻到浓浓的香味——分子在不断地运动

D．6000L氧气加压后可装入40L的钢瓶——分子间的间隔变小

(2019年海南省中考题)

其排列顺序规律为每一分子由2种元素组成且原子个数依次递增,则X分子中应含有5个原子．

分子保持物质的化学性质并非物理性质．HCl是化合物,其分子由氢原子和氯原子构成．

柳絮是宏观物质,不能用分子的相关知识解释．

12．请用微粒的观点解释:(1)酒香不怕巷子深,说明____________________;(2)氧气、一氧化碳均含有氧元素,但氧气可供人呼吸,而一氧化碳却有毒,说明_____________．

(河南省竞赛题)

13．“分子运动现象”是自然界的普遍现象．图1是27℃时氢分子和氧分子运动的微观示意图;图2是“探究分子运动现象”的实验．

第13题图

(1)图1说明:温度相同时,气体分子的质量越大,分子运动越_________(填“快”或“慢”)．

(2)已知浓氨水挥发出的氨气与浓盐酸挥发出的氯化氢气体相遇时会产生白烟,该变化属于________(填“物理变化”或“化学变化”)．图2中A,B,C三处最先产生白烟的是________处．

(2020年湖北省武汉市元月调考题)

14．根据如下年度十大科技进展的报道,回答问题:

材料1　法国科学家利用特种显微仪器,让一个分子做出了各种动作．这一成果使人类能精确控制单个分子运动,进而开发出分子机器人．

材料2　中科院上海硅酸盐研究所研制出了“药物分子运输车”．这种分子装载药物后,被引导到疾病靶点释放药物,对疾病进行高效治疗．

(1)材料1和材料2研究的粒子是_________,构成物质的粒子还有______________________．

(2)分析上述材料,谈谈你对“分子总是在不断运动着”的新认识:___________________________________________________________________．

(3)在阿西莫夫所写的科幻小说《梦幻航行》中,人被缩小到细胞般大小,在人体内经历了梦幻般的旅行．试想,如果你被缩小到一个原子般大小,把你放到水里,你会看到的景象是(请至少写2点):_____________________________________________________________________．

15．化学教师在通风橱里表演了一个小魔术——“无中生有”:相同条件下,A,B两个体积相同的集气瓶中分别充满无色的硫化氢(H2S)气体和二氧化硫气体．抽开毛玻璃片,瓶口对紧,颠倒几次,使两种气体充分混合．一会儿,观察到两瓶内壁附着淡黄色固体颗粒．请回答下列问题:

第15题图

硫化氢＋二氧化硫→硫＋水

2H2S＋SO2＝3S＋2H2O

硫化氢与二氧化硫反应时的体积比为2∶1．

(1)若用“”表示氢原子,用“”表示氧原子,用“”表示硫原子,上述反应过程可用下图所示:

该反应的化学方程式为_______________________________________．

(2)如果这两个瓶子是质地较软的塑料瓶,且使紧对的两瓶口密封,我们将会观察到塑料瓶变瘪了,原因是________________________________________________________________________________________．

(3)已知相同条件下,相等体积的气体所含的分子数目相等．则反应结束后,瓶内剩余的气体为_________,处理该气体的方法是_________________________________．

(江西省竞赛题)

16．已知一个氨分子(NH3)的分子质量小于一个氯化氢(HCl)分子,且分子运动速度和其质量成反比,又知(白色固体),如果反应发生会看到有大量白烟生成．实验如右图所示:

(1)若要使该装置中产生喷烟现象,其操作方法是____________________________,且首先在________处产生白烟．

(2)若要在A,B烧瓶中产生喷泉现象,其操作方法是___________________________________．

第16题图

17．如图是氢气在氯气中燃烧生成氯化氢的微观模拟图．请回答下列问题．

第17题图

(1)在B图中将相关粒子图形补充完整．

(2)此变化前后发生改变的粒子是___________．

(3)从微观角度解释此反应为化合反应的原因:___________________．

(黑龙江省哈尔滨市中考题)

二氧化硫＋氢氧化钠→亚硫酸钠＋水

氨分子质量较氯化氢分子质量小,故运动速度快．

氯化氢气体、氨气极易溶于水．

友情提示:

反应中氢气过量,并不是所有氢分子参加反应．

例1　(1)氧化汞受热分解成汞和氧气(或其他正确答案)．　(2)红墨水在水中扩散．　(3)物体的热胀冷缩．

例2　C　例3　A　例4　AD　例5　C

1．B　2．D　3．D　4．C　5．BC　6．C　7．D　8．D　9．D　10．A　11．A

12．(1)分子在不断地运动　(2)分子的组成和结构不同,性质也不同

13．(1)慢　(2)化学变化　(3)C

14．(1)分子　原子和离子　(2)随着研究的深入,人们可以在分子自由运动的同时,控制分子的定向运动　(3)注意:本小题只要想象符合现在对分子、原子性质和结构的认识即可．举例:我在水分子之间飞行,但不断运动的水分子有时会撞到我

15．(1)2H2S＋SO2＝3S＋2H2O　(2)H2S与SO2反应后生成固态的硫和液态的水,使瓶内压强小于瓶外的大气压,所以塑料瓶变瘪了　(3)SO2　向瓶内倒入NaOH溶液,振荡

16．(1)打开a,c处开关　C　(2)将胶头滴管中的水挤入B瓶中,打开a,c开关,最后打开b开关

17．(1)如图所示:　(2)氯分子和参加反应的氢分子

(3)两种分子反应生成了另一种分子