内容正文:
课时跟踪练64 分子动理论 内能
基础应用练
1.下列说法正确的是 ( )
A.温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B.内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C.气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D.气体膨胀对外做功且温度降低,则气体分子的平均动能可能不变
A 解析:温度是分子平均动能的标志,标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度,A正确;内能是所有分子的分子动能与分子势能的总和,B错误;气体压强与气体分子的平均动能和分子密集程度有关,C错误;气体温度降低,则气体分子的平均动能一定减小,D错误。
2.(多选)(经典高考题)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是 ( )
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形
C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形
D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
ABC 解析:每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积相等,A正确,D错误;气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,速率大的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C正确。
3.(多选)对于实际的气体,下列说法正确的是 ( )
A.气体的内能包括气体分子的重力势能
B.气体的内能包括气体分子之间相互作用的势能
C.气体的内能包括气体整体运动的动能
D.气体的体积变化时,其内能可能不变
BD 解析:实际气体的内能包括气体分子间相互作用的势能和分子热运动的动能,B正确,A、C错误;一定质量的实际气体的内能由温度和体积决定,当气体体积变化时影响的是气体的分子势能,内能可能不变,D正确。
4.(多选)已知水的摩尔质量为M(kg/mol),水的密度为ρ(kg/m3),阿伏加德罗常数为NA(mol-1)。下列判断正确的是 ( )
A.1 kg水所含的水分子数为
B.1 kg水所含的水分子数为
C.1 m3水所含的水分子数为
D.1个水分子的质量为
AD 解析:1 kg水所含的水分子数N=NA=,A正确,B错误;同理,1 m3水所含的水分子数N=NA=,C错误;1个水分子的质量m0=,D正确。
5.(2023·北京卷)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法,已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径d=________。
答案:
解析:油酸分子的直径为d=。
素养提升练
6.(多选)下列说法错误的是 ( )
A.烟花三月,鲜花盛开,香气扑鼻,人能够闻到花香是因为鲜花释放的有香气的物质分子做布朗运动的结果
B.夏天车胎容易爆胎是因为随着温度升高,胎内气体分子间斥力增大的缘故
C.封装在汽缸中的气体,汽缸容积不变,气体温度升高,单位时间内碰撞汽缸内壁单位面积的分子数增多
D.理想气体的压强与单位体积的分子数、温度以及气体的摩尔质量有关
ABD 解析:人能够闻到花香是因为鲜花释放的有香气的物质分子在空气中做无规则运动的结果,A错误;气体分子间几乎不存在相互作用力,夏天车胎容易爆胎是因为随着温度升高,胎内气体分子无规则运动加剧,气体压强变大的缘故,B错误;封装在汽缸中的气体,汽缸容积不变,单位体积内的分子数不变,气体温度升高,分子运动的剧烈程度增加,单位时间碰撞汽缸内壁单位面积的分子数增多,C正确;理想气体的压强与单位体积的分子数以及温度有关,D错误。
7.(多选)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,图线b与r轴的交点对应的分子间距离为r1、最低点对应的分子间距离为r2。关于该图线的理解,下列说法正确的是 ( )
A.分子间距离增大,分子间斥力、引力均减小
B.分子间距离增大,分子间斥力、引力均增大
C.分子间距离等于r2时,分子间作用力最小
D.分子间距离等于r1时,分子间引力与斥力大小相等
AD 解析:从图线a、c可知分子间距离增大,分子间斥力、引力均减小,A正确,B错误;从图线b可知,分子间距离等于r1时,分子引力与斥力相等,分子间作用力为零,分子间作用力最小,分子势能最小,C错误,D正确。
8.(多选)某气体的摩尔质量为M,分子质量为m。若1摩尔该气体的体积为Vm,密度为ρ,则该气体单位体积内的分子数为(阿伏加德罗常数为NA) ( )
A. B.
C. D.
ABC 解析:1摩尔该气体的体积为Vm,则单位体积内气体分子数为n=;气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1摩尔气体的分子数为NA=,可得单位体积内气体分子数为n=;单位体积的质量等于单位体积乘以密度,质量除以摩尔质量等于物质的量,则单位体积内气体分子数为n=,A、B、C正确。
9.某潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3,空气的摩尔质量为0.029 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气,试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数约为 ( )
A.3×1021 B.3×1022
C.3×1023 D.3×1024
B 解析:设空气的摩尔质量为M,在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸,一次吸入空气的体积为V,在海底和在岸上分别吸入的空气分子个数为n海和n岸,则n海=,n岸=,多吸入的空气分子个数为Δn=n海-n岸,代入数据得Δn=3×1022个,B正确。
10.一个绝热容器内封闭一定质量的理想气体,气体分子的速率分布如图所示,横坐标表示速率v,纵坐标表示某速率区间的分子数占总分子数的百分比N,经过一段时间分子的速率分布图由状态①变为②,图线①下方的面积为S1,图线②下方的面积为S2。则由图可知 ( )
A.S1>S2
B.气体的压强变大
C.气体的内能不变
D.气体对外界做功
B 解析:由于横坐标表示速率v,纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N,则图线下方的面积均为1,即有S1=S2=1,A错误;由图像可知,由状态①变为②,分子速率大的分子数占总分子数的百分比在增加,说明气体温度升高,对于一定质量的理想气体,不计分子势能,则温度升高,气体的内能一定增大,C错误;由于气体在绝热容器内,与外界没有热交换,即Q=0,根据上述分析可知气体的内能增大,根据ΔU=W+Q,可知外界对气体做功,D错误;外界对气体做功,气体体积减小,而气体温度升高,根据理想气体状态方程=C,可知气体压强增大,B正确。
11.在“用油膜法估测分子大小”的实验中,将1 mL的油酸加入酒精中配制成1 000 mL的油酸酒精溶液,通过注射器测得80滴这样的溶液为1 mL,取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中,待油膜界面稳定后,测得油膜面积为253 cm2。
(1)估算油酸分子的直径d(保留1位有效数字)。
(2)将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间,再使用该溶液进行实验会导致分子直径的测量结果怎样变化?
答案:(1)5×10-10 (2)偏小
解析:(1)测得油膜面积为S=253 cm2=2.53×10-2m2,每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=× mL=1.25×10-11m3,油酸分子的直径为d== m≈5×10-10m。
(2)将油酸酒精溶液置于一个敞口容器中,如果时间偏长,酒精挥发,会导致油酸酒精溶液浓度增大,因此分子直径的测量结果偏小。
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