分子和原子(二)

官方化学老师·14 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·4 天前
分子原子化学变化微观粒子物质构成

分子和原子(二)

看清分子与原子的本质区别,掌握化学变化中原子如何重新组合

按 空格/→ 演示下一步

1 / 14 页

全部页面点击任意一页,跳回舞台从这页播放

分子原子化学变化微观粒子物质构成

分子和原子(二)

看清分子与原子的本质区别,掌握化学变化中原子如何重新组合

1第 1 页 · 分子和原子(二)

分子在物理变化中的作用

冰块放在阳光下化成水,继续加热又变成水蒸气——形态完全不同,但水还是水。物理变化中,分子到底做了什么?

分子本身不变
物理变化中,水分子仍是水分子,化学组成与化学性质都不改变
分子间隔改变
固→液→气,分子间距由小变大,是物理变化的核心标志
分子运动改变
温度升高→分子运动加快;温度降低→分子运动减慢
典型例子:水的三态
冰、水、水蒸气三者化学式都是 H₂O,分子完全相同
同一支队伍的队形调整对应 →分子在物理变化中的间隔变化

队员(分子)始终是同一批人,只是站位疏密不同

2第 2 页 · 分子在物理变化中的作用

分子在化学变化中的作用

上一页我们看到,物理变化里分子完好无损——水变冰、冰变水,水分子还是水分子。那化学变化中,分子又会怎样?

化学变化中分子会改变
与物理变化不同,化学变化里原有的分子会被打破
分子分裂成原子
原有的分子断开,重新变成单个的原子
原子重新组合
不同的原子重新结合,生成新的分子
形成新物质
新分子决定了生成物的化学性质
积木拆分重组对应 →分子在化学变化中的拆分与组合

积木=原子,拼好的造型=分子;打散旧造型、用同样的积木拼出新造型,就是化学变化

3第 3 页 · 分子在化学变化中的作用

分子是保持物质化学性质的

前几页我们看到,物理变化中分子不变,化学变化中分子重新组合——新物质出现了。这暗示:分子本身就携带着物质的身份。问题是,什么样的「身份」?由谁来背?

定义
分子是保持物质化学性质的最小粒子
「最小」的含义
分子再分就变成原子,不再具有原物质的化学性质
强调「化学性质」
不是所有性质——物理性质由分子聚集方式决定,化学性质由分子本身决定
汉字「水」对应 →水分子

「水」字由笔画组成,拆成笔画后含义消失;同样,水分子拆成氢、氧原子后,水的化学性质也消失

4第 4 页 · 分子是保持物质化学性质的

原子是化学变化的最小粒子

上一页看到,水通电时水分子分开,氢、氧原子再重新组合。继续追问:这些原子在反应中还能不能再分成更小的微粒?

变化判据
最小粒子的判断标准,是看它在化学变化中能否继续再分。
原子定义
在化学变化中,原子的结合方式改变,但原子不能被分成更小粒子。
配平应用
反应前后原子的种类和数目不变,可据此配平方程式。
范围边界
“最小”仅适用于化学变化;核反应中原子核还能再分。
积木拆搭对应 →原子重组

积木块对应原子,造型可重搭,但积木块不会消失;关键不是把积木劈小。

5第 5 页 · 原子是化学变化的最小粒子

元素种类在化学反应中的守

上一页我们说原子是化学变化中的最小粒子——这意味着什么?化学变化不会凭空创造或消灭原子,只把它们重新组合。那反应前后,元素的种类会变吗?

守恒的定义
化学反应中元素种类不变,只是原子的重新组合
守恒的根因
化学变化中原子不可再分,旧原子不消失、新原子不产生
典型实例
电解水:反应前后都只有氢、氧两种元素,没有新元素出现
怎么用
用元素守恒检查化学方程式的配平与正确性
乐高积木拼造型对应 →原子在反应中重组

积木块不增不减,只是拼出不同造型——原子也一样,重组成新分子

2H2O通电2H2+O22H_2O \xrightarrow{\text{通电}} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow
6第 6 页 · 元素种类在化学反应中的守

同种原子构成的分子

上一页讲分子是保持物质化学性质的最小粒子。那分子里一定有好几种原子吗?不一定。氧气 O₂、氮气 N₂,它们的分子里只含同一种原子。

同种原子也能组成分子
两个或多个相同原子结合,可形成只含一种原子的分子
常见实例
氧气 O₂、氮气 N₂、氢气 H₂、氯气 Cl₂ 都是双原子分子
对应物质:单质
由同种原子构成分子的物质属于单质,元素以分子形态存在
同原子不同分子
同样是氧原子,可组成 O₂(氧气)或 O₃(臭氧),性质截然不同
同一种乐高积木对应 →同种原子组成不同分子

积木一样,组合不同——两两一组是氧气,三三一组是臭氧

$O_2 \quad N_2 \quad H_2 \quad O_3 \quad P_4$
7第 7 页 · 同种原子构成的分子

不同原子构成的分子

上页认识了「同种原子构成的分子」,比如 O₂、N₂。但你喝的水、呼出的 CO₂、餐桌上的盐——身边大多数物质其实是不同原子构成的分子。今天我们看看这些「混合编队」。

异种原子分子
由两种或两种以上原子按一定比例结合而成
常见实例
H₂O(水)、CO₂、NaCl(食盐主要成分)
与单质分子对照
单质=同种原子;化合物=不同原子按固定比例组合
乐高积木拼装对应 →不同原子构成分子

不同形状/颜色积木按固定方式卡扣拼合,比例严格,形成新结构

8第 8 页 · 不同原子构成的分子

扩散现象

扩散现象:定义、要点与典型应用

扩散现象
扩散现象:定义、要点与典型应用
9第 9 页 · 扩散现象

分子的热运动与温度关系

上页我们看到扩散现象——不同物质的分子会自发混在一起。是什么让分子不停运动?温度升高,扩散为什么会变快?这就要走进'分子的热运动'。

分子热运动
物体内分子永不停息的无规则运动,温度越高,运动越剧烈
温度的微观本质
温度是分子平均动能的宏观标志,反映分子热运动的剧烈程度
温度与运动的关系
对同种物质,温度升高,分子运动速度加快,扩散等现象更明显
绝对零度
理论上下限约 -273.15℃,此时分子热运动趋于停止
操场上玩耍的孩子对应 →分子的热运动

温度像「操场氛围」——天热孩子跑得欢,天冷孩子动作慢,温度衡量的是整体躁动程度

TEkT \propto \overline{E_k}
10第 10 页 · 分子的热运动与温度关系

微观与宏观对应

扩散时墨水的颜色均匀了,但墨水的本质没扩散到水里——颜色能传,本质不能传。为什么看不见的'本质'不会散开?这就要从微观尺度找答案。

分子决定化学性质
一个分子就携带该物质的全部化学信息,原子种类、数目、排列改变,物质就变
宏观是集体表现
颜色、密度、熔沸点等可测性质,是无数分子行为的统计平均结果
结构差异→性质差异
金刚石和石墨都由碳原子构成,但原子排列不同,硬度相差几百倍
一个细胞和一个人体对应 →一个分子和一块物质

细胞藏着人体的全部遗传信息,分子藏着物质的全部化学性质

11第 11 页 · 微观与宏观对应

混合物与纯净物的区别(分

厨房里一袋盐、一袋糖:单独拿出来都是纯净物,但撒一点糖到盐里——又咸又甜——这就是混合物。从分子视角看,为什么混合后盐还是盐、糖还是糖?

纯净物
只含一种分子或原子,组成纯净单一
混合物
含两种或以上不同分子,彼此独立共存
性质保留
各成分分子完好,化学性质各自保持不变
组成特点
纯净物组成固定,混合物无固定比例
巧克力盒子对应 →纯净物与混合物

盒中只一种巧克力=纯净物只一种分子;混入其他品牌,每种巧克力仍保留各自味道,正如各分子保持化学性质

12第 12 页 · 混合物与纯净物的区别(分

本节要点

  • 物理变化分子不变,化学变化分子重组
  • 分子保化学性质,原子是化学变化最小粒子
  • 化学反应前后元素种类守恒不变
  • 温度越高分子运动越剧烈
  • 微观结构决定宏观性质
延伸主题:化学方程式的书写与配平原子的内部结构元素与原子的区别
13第 13 页 · 本节要点

课后思考

先自己想想,再看参考答案——没有标准答案,重要的是思考过程。

1物理变化和化学变化中,分子分别发生了什么?两种变化里'不变'的又是什么?

参考答案物理变化中分子本身不变,只是间隔和运动状态改变;化学变化中分子分解为原子,原子重新组合成新分子,但原子不变、元素种类守恒。

2夏天和冬天打开同一瓶香水,哪种情况香味扩散得更快?为什么?

参考答案夏天更快。温度越高,分子运动速率越快,扩散现象越明显——这正是分子热运动与温度的关系。

3既然原子在化学变化中'不可再分',那它就是'绝对不可分'吗?试着想一个反例。

参考答案不是绝对的。化学变化范畴内原子不可分,但核反应(如核电站、原子弹)能把原子再拆成质子、中子、电子。'最小'是有适用边界的。

14第 14 页 · 课后思考
分子和原子(二) · 知识图解