第章 試題解析5

PAGEPAGE12第十一章熱學學案51分子動理論一、概念規(guī)律題組1．關于分子下列說法正確的是()A．物體是由大量分子組成的B．不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致C．質(zhì)量相等的不同種物質(zhì)含有相同的分子數(shù)D．分子的質(zhì)量之比一定等于它們的摩爾質(zhì)量之比2．某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為()A．NA＝eq\f(V,V0) B．NA＝eq\f(ρV,m)C．NA＝eq\f(M,m) D．NA＝eq\f(M,ρV0)3．關于分子的熱運動，以下敘述正確的是()A．布朗運動就是分子的熱運動B．布朗運動是分子的無規(guī)則運動，同種物質(zhì)的分子的熱運動激烈程度相同C．氣體分子的熱運動不一定比液體分子激烈D．物體運動的速度越大，其內(nèi)部的分子熱運動就越激烈4．兩個分子從靠近得不能再近的位置開始，使二者之間的距離逐漸增大，這一過程中關于分子間的相互作用力的下述說法中正確的是()A．分子間的引力和斥力都在減小B．分子間的斥力在減小，引力在增大C．分子間相互作用的合力在逐漸減小D．分子間相互作用的合力，先減小后增大，再減小到零二、思想方法題組5．當氫氣和氧氣的質(zhì)量和溫度都相同時，下列說法中正確的是()A．兩種氣體分子的平均動能相等B．氫氣分子的平均速率大于氧氣分子的平均速率C．兩種氣體分子熱運動的總動能相等D．兩種氣體分子熱運動的平均速率相等6．用r表示兩分子間的距離，Ep表示兩個分子間相互作用的勢能，當r＝r0時，兩個分子間引力等于斥力，設兩分子間距離很遠時，Ep＝0，則()A．當10r0＞r＞r0時，Ep隨r的增大而增大B．當r＜r0時，Ep隨r的減小而增大C．當r＝r0時，Ep最小D．當r＝r0時，Ep＝0一、微觀量估算的基本方法1．微觀量：分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0.2．宏觀量：物體的體積V、摩爾體積Vm、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ.3．關系【例1】用放大600倍的顯微鏡觀察布朗運動，估計放大后的小顆粒(碳)體積為0.1×10－9m3，碳的密度為2.25×103kg/m3，摩爾質(zhì)量是1.2×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.02×(1)該小碳粒含分子數(shù)約為多少個？(取一位有效數(shù)字)(2)假設小碳粒中的分子是緊挨在一起的，試估算碳分子的直徑．[針對訓練1])某同學在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前，查閱數(shù)據(jù)手冊得知：油酸的摩爾質(zhì)量M＝0.283kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3.若100滴油酸的體積為1mL，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA＝6.02×1023mol－1，球的體積V與直徑D的關系為V＝eq\f(1,6)πD3，二、布朗運動的理解1．研究對象：懸浮在液體、氣體中的小顆粒．2．特點：①永不停息；②無規(guī)則；③顆粒越小，現(xiàn)象越明顯；④溫度越高，運動越激烈；⑤肉眼看不到．3．成因：布朗運動是由于液體分子無規(guī)則運動對小顆粒撞擊力的不平衡引起的，是分子無規(guī)則運動的反映．特別提示1．布朗運動不是固體分子的運動，也不是液體分子的運動，而是小顆粒的運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映．2．布朗運動中的顆粒很小，肉眼看不見，需用顯微鏡才能觀察到．【例2】關于布朗運動的下列說法中，正確的是()A．布朗運動就是分子的無規(guī)則運動B．布朗運動是組成固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映C．布朗運動是液體或氣體分子無規(guī)則運動的反映D．觀察時間越長，布朗運動就越顯著E．陽光從縫隙射入教室，從陽光中看到的塵埃的運動就是布朗運動[針對訓練2]圖1做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖1所示．圖中記錄的是()A．分子無規(guī)則運動的情況B．某個微粒做布朗運動的軌跡C．某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線D．按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線三、分子力與分子勢能圖21．分子間的相互作用力與分子間距離的關系分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間距離的減小而增大．但總是斥力變化得較快，如圖2所示．(1)當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，F(xiàn)＝0.(2)當r<r0時，F(xiàn)引和F斥都隨距離的減小而增大，但F引<F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為斥力．(3)當r>r0時，F(xiàn)引和F斥都隨距離的增大而減小，但F引>F斥，F(xiàn)表現(xiàn)為引力．(4)當r>10r0(10－9m)時，F(xiàn)引和F斥都已經(jīng)十分微弱，可以認為分子間沒有相互作用力(F＝2．分子勢能與分子間距離的關系分子勢能隨著物體體積的變化而變化，與分子間距離的關系為：圖3(1)當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著r的增大，分子引力做負功，分子勢能增大．(2)當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨著r的減小，分子斥力做負功，分子勢能增大．(3)當r＝r0時，分子勢能最小，但不一定為零，可為負值，因為可選兩分子相距無窮遠時分子勢能為零．(4)分子勢能曲線如圖3所示．【例3】(1)如圖4所示，圖4甲分子固定在坐標原點O，乙分子位于x軸上，甲分子對乙分子的作用力與兩分子間距離的關系如圖中曲線所示，F(xiàn)>0為斥力，F(xiàn)<0為引力，a、b、c、d為x軸上四個特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則()A．乙分子由a到b做加速運動，由b到c做減速運動B．乙分子由a到c做加速運動，到達c時速度最大C．乙分子由a到c的過程，動能先增后減D．乙分子由b到d的過程，兩分子間的分子勢能一直增加(2)圖5如圖5所示，兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊后懸掛起來，下面的鉛柱不脫落，主要原因是()A．鉛分子做無規(guī)則熱運動B．鉛柱受到大氣壓力作用C．鉛柱間存在萬有引力作用D．鉛柱間存在分子引力作用[規(guī)范思維][針對訓練3]分子間的相互作用力由引力與斥力共同產(chǎn)生，并隨著分子間距的變化而變化，則()A．分子間引力隨分子間距的增大而增大B．分子間斥力隨分子間距的減小而增大C．分子間相互作用力隨分子間距的增大而增大D．分子間相互作用力隨分子間距的減小而增大[針對訓練4]分子甲和分子乙相距較遠時，它們之間的分子力可忽略．現(xiàn)讓分子甲固定不動，將分子乙由較遠處逐漸向甲靠近直到不能再靠近，在這一過程中()A．分子力總是對乙做正功B．分子乙總是克服分子力做功C．先是分子力對乙做正功，然后是分子乙克服分子力做功D．分子力先對乙做正功，再對乙做負功，最后又對乙做正功【基礎演練】1．下列現(xiàn)象中不能說明分子間存在分子力的是()A．兩鉛塊能被壓合在一起 B．鋼繩不易被拉斷C．水不容易被壓縮 D．空氣容易被壓縮2．根據(jù)分子動理論，下列說法正確的是()A．一個氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比B．顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的不停地無規(guī)則運動，就是分子的運動C．分子間相互作用的引力和斥力一定隨分子間的距離增大而減小D．分子勢能隨著分子間的距離的增大，可能先減小后增大3．從下列哪一組物理量可以算出氧氣的摩爾質(zhì)量()A．氧氣的密度和阿伏加德羅常數(shù)B．氧氣分子的體積和阿伏加德羅常數(shù)C．氧氣分子的質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)D．氧氣分子的體積和氧氣分子的質(zhì)量4．根據(jù)熱力學定律和分子動理論，下列說法正確的是()A．氣體的溫度越高，氣體分子無規(guī)則運動的平均動能越大B．物體的溫度為0℃時，C．分子勢能一定隨分子間距離的增大而增大D．給物體加熱，物體的內(nèi)能不一定增加5．只要知道下列哪一組物理量，就可以估算出氣體分子間的平均距離()A．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和質(zhì)量B．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和密度C．阿伏加德羅常數(shù)，該氣體的摩爾質(zhì)量和體積D．該氣體的密度、體積和摩爾質(zhì)量6．圖6圖6為兩分子系統(tǒng)的勢能Ep與兩分子間距離r的關系曲線．下列說法正確的是()A．當r大于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為引力B．當r小于r1時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力C．當r等于r2時，分子間的作用力為零D．在r由r1變到r2的過程中，分子間的作用力做負功7．銅的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，若用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則下列說法正確的是()8．如圖7所示，縱坐標表示兩個分子間引力、斥力的大小，橫坐標表示兩個分子間的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關系，e為兩曲線的交點，則下列說法正確的是()圖7A．a(chǎn)b為斥力曲線，cd為引力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為10－10B．a(chǎn)b為引力曲線，cd為斥力曲線，e點橫坐標的數(shù)量級為10－10C．若兩個分子間距離大于e點的橫坐標，則分子間作用力表現(xiàn)為斥力D．若兩個分子間距離越來越大，則分子勢能亦越來越大9．假如全世界60億同時數(shù)1g水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5000個，不間斷地數(shù)，則完成任務所需時間最接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取6×1023molA．10年 B．1千年C．10萬年 D．1千萬年題號123456789答案【能力提升】10．(1)如圖8所示，把一塊潔凈的玻璃板吊在橡皮筋下端，使玻璃板水平接觸水面．圖8如果你想使玻璃板離開水面，必須用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋．原因是水分子和玻璃的分子間存在________作用．(2)往一杯清水中滴入一滴紅墨水，一段時間后，整杯水都變成了紅色．這一現(xiàn)象在物理學中稱為________現(xiàn)象，是由于分子的________而產(chǎn)生的，這一過程是沿著分子熱運動的無序性________的方向進行的．11．一個標準足球場的面積為105m×68m＝7140m2.通常用空氣濕度(相對濕度、絕對濕度)表示空氣中含有水蒸氣的情況，若球場附近一定體積的空氣中所含的水蒸氣凝結(jié)成水后的體積為103cm3，已知水的密度為ρ＝1.0×103kg/m3，水的摩爾質(zhì)量Mmol＝1.8×10(1)該足球場上方空氣的質(zhì)量；(2)水蒸氣凝結(jié)成的水中含有多少水分子；(3)估算一個水分子的直徑為多大．(以上計算結(jié)果均保留一位有效數(shù)字)12．在中國探月工程一期即“嫦娥一號”圓滿成功的同時，中國探月工程二期也已啟動．其中，嫦娥二號衛(wèi)星將于2011年底前完成發(fā)射．已知大氣壓強是由于大氣的重力而產(chǎn)生的，某學校興趣小組的同學，通過查資料知道：月球半徑R＝1.7×106m，月球表面重力加速度g＝1.6m/s2.為開發(fā)月球的需要，設想在月球表面覆蓋一層厚度為h的大氣，使月球表面附近的大氣壓達到p0＝1.0×105Pa，已知大氣層厚度h＝1.3×103(1)應在月球表面添加的大氣層的總質(zhì)量m；(2)月球大氣層的分子數(shù)；(3)分子間的距離．(空氣的平均摩爾質(zhì)量M＝2.9×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol學案51分子動理論【課前雙基回扣】1．ABD2．BC[氣體分子間距離很大，氣體的體積并不等于每個分子的體積之和，A錯，氣體的質(zhì)量等于每個分子質(zhì)量之和，C對．由于M＝ρV，B對．氣體的密度是對大量氣體分子而言的，一個分子質(zhì)量m≠ρV，D錯．]3．C[布朗運動是指固體小顆粒的運動，A錯誤．溫度越高，分子無規(guī)則運動越激烈，與物質(zhì)種類無關，B錯，C對．物體的宏觀運動速度大小與微觀分子的熱運動無關，D錯．故選C.]4．AD[分子間同時存在著引力和斥力，當距離增大時，二者都在減小，只是斥力減小得比引力快．當分子間距離r<r0時，分子間的斥力大于引力，分子力表現(xiàn)為斥力．當r>r0時，分子間的斥力小于引力，分子力表現(xiàn)為引力．當r＝r0時，合力為零，當r→∞時，分子間相互作用力為零．所以分子力的變化是先減小后增大，再減小到零．故A、D正確．]5．AB[因溫度是氣體分子平均動能的標志，所以選項A正確．因為氫氣分子和氧氣分子的質(zhì)量不同，且M(H)<M(O)，平均動能又相等，所以分子質(zhì)量大的平均速率小，故選項D錯，選項B正確．雖然氣體質(zhì)量和分子平均動能都相等，但由于氣體摩爾質(zhì)量不同，分子數(shù)目就不等，因此選項C錯．故本題應選A、B.]6．ABC[由分子勢能圖象可知，當10r0>r>r0時Ep隨r增大而增大，故A正確．當r<r0時，Ep隨r的減小而增大，B正確．當r＝r0時，Ep最小，故C正確．注意區(qū)分“分子勢能最小”和“分子勢能為零”是兩個不同的概念，“最小”不一定是“等于零”；反之，“等于零”也不一定是“最小”．自然，由于分子勢能數(shù)值的相對性，也可以取“分子勢能最小”的位置作為“分子勢能為零”的位置．如右圖，故D錯誤．]思維提升1．分子動理論的內(nèi)容：(1)物體是由大量分子組成的，分子很小，直徑：10－10m，質(zhì)量：10－26kg.(2)分子永不停息地做無規(guī)則運動，這種運動稱為熱運動．體現(xiàn)：擴散現(xiàn)象、布朗運動．(3)2．阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀世界與微觀世界的橋梁．3．溫度是分子平均動能的標志．【核心考點突破】例1(1)5×1010個(2)2.6×10－10解析(1)設小顆粒邊長為a，放大600倍后，則其體積為V＝(600a)3＝0.1×10－9實際體積為V′＝a3＝eq\f(10－16,216)m3質(zhì)量為m＝ρV′＝1.0×10－15含分子數(shù)為n＝eq\f(m,Mmol)NA＝eq\f(1.0×10－15,1.2×10－2)×6.02×1023個＝5×1010個(2)將碳分子看成球體模型，則有eq\f(V′,n)＝eq\f(4,3)π(eq\f(d,2))3＝eq\f(πd3,6)得d＝eq\r(3,\f(6V′,nπ))＝eq\r(3,\f(6×\f(10－16,216),5×1010×3.14))m＝2.6×10－10m[規(guī)范思維]微觀量的估算問題的關鍵是：(1)牢牢抓住阿伏加德羅常數(shù)，它是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁．(2)估算分子質(zhì)量時，不論是液體、固體還是氣體，均可用(3)估算分子大小和分子間距時，對固體、液體與氣體，應建立不同的微觀結(jié)構(gòu)模型．固體、液體分子可忽略分子間的間隙；固體、液體分子可建立球形模型，估算分子直徑；氣體分子可建立正方體模型，估算分子間距．例2C[布朗運動是布朗顆粒的運動，布朗顆粒是由很多固體分子組成的集體，A錯；布朗運動是由液體(或氣體)分子對布朗顆粒碰撞引起的，故布朗運動反映了液體(或氣體)分子運動的特點，但不能反映自身分子運動的特點，B錯，C對；布朗運動與時間無關，D錯；塵埃的運動是空氣對流引起的，不是布朗運動，E錯[規(guī)范思維]布朗顆粒是大量分子組成的，其大小人眼無法直接觀察，但用光學顯微鏡能看到．例3(1)B(2)D解析(1)乙分子從a到b再到c的過程中，分子之間均表現(xiàn)為引力，所以乙分子始終做加速運動，且到達c點時速度最大，故A錯誤，B正確，C錯誤．乙分子由b到c的過程，分子引力做正功，故兩分子間的分子勢能減小，從c到d的過程分子間為斥力，分子斥力做負功，分子間的勢能增加，故D錯誤．(2)當兩個接觸面平滑的鉛柱壓緊時，接觸面上的分子與分子間的距離非常小，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，使鉛柱不脫落．[規(guī)范思維]解答此題應把握以下幾點①熟知分子力作用的范圍及特點．②根據(jù)力和運動的關系分析分子速度和動能的變化．③由分子力做功的特點判斷分子勢能的變化．[針對訓練]1．1×10解析一個油酸分子的體積由球的體積與直徑的關系得分子直徑最大面積S＝eq\f(1×10－8m3,D)，代入數(shù)據(jù)，解得S＝1×101m2．D3.B4.C思想方法總結(jié)1．(1)固體和液體分子都可看成是緊密堆積在一起的．分子的體積，僅適用于固體和液體，對氣體，V0表示每個氣體分子平均占有的空間體積．(2)對于氣體分子，d＝eq\r(3,V0)的值并非氣體分子的大小，而是兩個相鄰的氣體分子之間的平均距離．(3)在計算時要注意先建立分子球形模型或立方體模型．2．對布朗運動的理解要準確(1)布朗運動不是液體分子的運動，而是固體顆粒的運動，但它反映了液體分子的無規(guī)則運動(理解時注意幾個關聯(lián)詞：不是……，而是……，但……)(2)溫度越高，懸浮顆粒越小，布朗運動越明顯．(3)產(chǎn)生原因：周圍液體分子的無規(guī)則運動對懸浮顆粒撞擊的不平衡造成的．(4)布朗運動是永不停止的．注意布朗顆粒的限度是非常小的，不能用肉眼直接觀察到．(5)擴散現(xiàn)象直接反映了分子的無規(guī)則運動，并且可以發(fā)生在固體、液體、氣體任何兩種物質(zhì)之間．3．關于物體的內(nèi)能，注意：(1)物體的體積越大，分子勢能不一定就越大，如0℃的水結(jié)成0℃的冰后體積變大，但分子勢能卻減小了．(2)理想氣體分子間相互作用力為零，故分子勢能忽略不計，一定質(zhì)量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關．(3)【課時效果檢測】1．D2.CD3.C4.AD5.B6.BC7．CD[1個銅原子的質(zhì)量為，1個銅原子占有的體積為.由1個銅原子的體積大小即可計算1m3銅所含原子的數(shù)目為eq\f(1,單個銅原子體積)＝，1kg銅所含原子的數(shù)目為eq\f(1,單個銅原子質(zhì)量)＝.故C、D正確．]8．B9．C[1g水的物質(zhì)的量為eq\f(1,18)mol1g水的分子數(shù)為eq\f(1,18)NA完成任務所需時間t＝eq\f(\f(1,18)×6×1023,60×108×5000×24×365)年≈105年，故C正確，A、B、D錯誤．]10．(1)大引力(2)擴散無規(guī)則運動(熱運動)增大解析(1)玻璃板接觸水面，水分子與玻璃板下表面分子間存在相互作用力，將玻璃板向上提時，分子間表現(xiàn)為引力，故此時所需向上的拉力比玻璃板的重力大．(2)紅墨水滴入水杯中后，由于擴散作用，一會兒整杯水都變成紅色．擴散是分子的熱運動造成的．根據(jù)熱力學第二定律，一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行．11．(1)7×107kg(2)3×1025個(3