【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第一章分子運動論?

【山話||? 由于單位“摩爾”是在1975年才正式確立，而本教材是60年代的成果，因此此處使用的單位是“克分子”和“克原子”，換算關(guān)系是：1克分子=1mol分子，1克原子=1mol原子】

§1-2分子的大小和質(zhì)量

【01】我們已經(jīng)知道，要保持物質(zhì)的特性，就不能無限制地分割下去。一定有人會問：要把物體分割到什么程度才能看見分子呢？這個問題的回答也許不能令人滿意，因為無論把物體怎么樣分割下去，我們用肉眼永遠也不可能直接看到分子。

【02】非但如此，即使用最好的光學(xué)顯微鏡也不能看到分子，而在用顯微鏡所能看到的極為微小的顆粒中，也包含著大量的分子。

【03】為了對分子的大小有一個初步的認識，我們先來看看下面的數(shù)據(jù)。

【04】鋼塊可以做成0.003毫米薄的鋼片。金塊可以做成0.0001毫米薄的金箔，這種金箔能夠透過光線。一滴油在水面上可以散開成0.000001毫米的薄層，這些物質(zhì)的分子的大小當(dāng)然比上面的數(shù)據(jù)還要小。

【05】通過這幾個實例，我們已經(jīng)可以看到：物質(zhì)不同，分子的大小也不同；可是一切物質(zhì)的分子都是非常小的。

【06】但是這些例子還只能告訴我們：金的分子比一萬分之一毫米還要小，油的分子比一百萬分之一毫米還要小……。而分子究竟有多大呢？

【07】科學(xué)研究的結(jié)果，肯定地回答了這個問題?，F(xiàn)在已經(jīng)能夠精確地測出各種物質(zhì)分子的大小。前面已經(jīng)講過，在本書中，都將分子看成是彈性小球來討論；因此，我們就可以用直徑來表示它的大小。例如，氫分子的直徑是2.5×10??（即是2.5×1/10?＝0.000000025）厘米，水分子的直徑是4.0×10??厘米。一般分子的直徑都在10??厘米左右。因此，如果把一千萬個分子一個挨一個地排列起來，也不過是幾毫米長。

【08】科學(xué)家用種種方法（這些方法我們現(xiàn)在還不能介紹）確定了：一個克分子的任何物質(zhì)所含的分子數(shù)都是6.023×1023個【這個數(shù)字叫做阿伏伽德羅常數(shù)，是物理和化學(xué)中最重要的常數(shù)之一，應(yīng)該牢記】；在標準狀況下（即在0°C和760毫米高水銀柱的壓強下），每立方厘米的任何氣體所含的分子數(shù)也是相同的，大約有2.7×101?個。

【09】為了設(shè)想這些數(shù)字有多么大，我們來看幾個例子。

【10】有一只容器的容積為1立方厘米，假設(shè)它原來是絕對真空，也就是連一個分子也沒有。如果在器壁上鉆一個小孔，使得在1秒鐘里可以有1億個空氣分子進入容器，試問要經(jīng)過多少時間，容器中的空氣才能夠達到它在標準狀況時的密度呢？答案是：要經(jīng)過九千年，就是九十個世紀！

【11】如果把0°C和標準大氣壓下1立方厘米中的氣體分子一個挨一個地排列起來，那么可以排成8,100,000公里長，也就是沿著赤道圍繞地球203圈。

【12】如果把同樣數(shù)目的磚頭緊密地砌筑在一起，它們就會蓋滿地球上所有的陸地，而高度可以達到120米，這個高度大約相當(dāng)于三層樓房高度的十二倍。

【13】物質(zhì)的分子雖然這樣小，可是它們都具有一定的質(zhì)量。分子的質(zhì)量可以用兩種方法來計算，下面就來介紹一下。

【14】(1)知道了一個克分子物質(zhì)的質(zhì)量和它所含的分子數(shù)，我們就可以很方便地計算出一個分子的質(zhì)量。

【15】在化學(xué)課本中我們已經(jīng)知道，所謂一個克分子的物質(zhì)就是指質(zhì)量的克數(shù)等于它的分子量的那部分物質(zhì)。例如氧的分子量為32，則32克氧就是一個克分子氧，又如18克的水，98克的硫酸等都是一個克分子物質(zhì)。

【16】用氫氣作例子來說明。一個克分子氫氣的質(zhì)量是2.016克，里面含有6.023×1023個氫分子，所以，一個氫分子的質(zhì)量。

【17】由于1個氫分子是由2個氫原子所構(gòu)成，因此，一個氫原子的質(zhì)量只有1.65×10?2?克。

【18】(2)知道了氣體在標準狀況下的密度和1厘米3體積中所含的分子數(shù)，同樣也可以計算出一個分子的質(zhì)量。

【19】還是以氫氣作為例子。氫氣在標準狀況下的密度是0.00009克/厘米3，1厘米3里的分子數(shù)是2.7×101?個。因此，氫分子的質(zhì)量。

【20】答案和上面一樣。

習(xí)題1-2

1、月球和地球的平均距離是384,400公里，太陽和地球的平均距離是14,950萬公里，如果用鐵的分子一個緊挨一個地排列起來，從地球筑成通往月球和太陽的“分子大道”，試問這兩條大道各需要多少個分子？質(zhì)量各是多少？設(shè)鐵分子的直徑為3×10??厘米，分子量為55.85。

[提示：55.85克的鐵含有6.023×1023個分子。地球通向月球的“分子大道”大約需要1.281×101?個鐵分子，這些分子的質(zhì)量是1.18×10??克，也就是0.118毫克。通往太陽的“分子大道”大約需要5×102o鐵分子，它們的總質(zhì)量約為0.046克，還不到50毫克。]

2、計算下列各元素一個分子的質(zhì)量：氦（分子量為4），氮（分子量為28），氧（分子量為32），金（分子量為197）。

3、計算水(H?O)、氯化鈉(NaCl)和氧化鐵(FeO)的分子質(zhì)量。

[提示：分子的質(zhì)量等于組成分子的各原子質(zhì)量之和。以水為例，一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成，而氧分子的質(zhì)量為氫分子質(zhì)量的16倍。一個氧分子又由兩個氧原子組成，故得水分子的質(zhì)量為 mH?O＝3.3×10?2?＋8×3.3×10?2?＝(1+8)×3.3×10?2?＝2.97×10?23克，同理算得 mNaCl＝9.57×10?23克，mFeO＝1.19×10?22克。]

4、一滴露水中含有19.71×101?個水分子。如果每秒鐘能數(shù)出1,000,000個分子，那么，要多少年才能數(shù)完這滴露水中的全部分子？【≈625年】

5、1克分子的任何氣體在標準狀況下的體積約為22.4升。計算在標準狀況下每1厘米3氣體所含的分子數(shù)?！?.7×101?個】

6、1厘米3鐵中含有多少個鐵分子？【8.4×10?22個】

7、已知某種物質(zhì)的密度 D 和分子量 μ，試分別計算單位質(zhì)量中所含該物質(zhì)分子數(shù)的公式以及單位體積中所含該物質(zhì)分子數(shù)的公式（阿伏伽德羅常數(shù)用 N 來表示）?！?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=%5Cfrac%7BN%7D%7B%5Cmu%20%7D%20%2C%5Cfrac%7BN%7D%7B%5Cmu%20%7D%20%2CD" alt="%5Cfrac%7BN%7D%7B%5Cmu%20%7D%20%2C%5Cfrac%7BN%7D%7B%5Cmu%20%7D%20%2CD">】