物体是由大量分子组成的
基础巩固
1.已知水银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则水银分子的直径是( )
A. B.
C. D.
2.(多选)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小,下列哪些措施是可行的( )
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
3.某种物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则关于该物质的说法不正确的是( )
A.分子的质量是
B.单位体积内分子的个数是
C.分子的体积一定是
D.平均每个分子占据的空间是
4.将体积是10-6 cm3的油滴滴入水中,若油滴散开形成一层单分子油膜,则油膜面积的数量级是( )
A.102 cm2 B.10-2 cm2
C.106 cm2 D.108 cm2
5.一般物质分子非常小,分子质量也非常小。科学家采用摩尔为物质的量的单位,实现了微观物理量与宏观物理量间的换算。1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数量称为阿伏加德罗常数NA。通过下列条件可以得出阿伏加德罗常数的是( )
A.已知水的密度和水的摩尔质量
B.已知水分子体积和水分子质量
C.已知水的摩尔质量和水分子质量
D.已知水分子体积和水的摩尔质量
6.(多选)已知阿伏加德罗常数为NA,空气的摩尔质量为M,室温下空气的密度为ρ(均为国际单位),则( )
A.1 kg空气含分子的数目为
B.1个空气分子的质量是
C.1个空气分子的体积是
D.室温下相邻空气分子间的平均距离为
7.科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)
8.1 cm3的水中和标准状态下1 cm3的水蒸气中各有多少个水分子 在上述两种状态下,相邻两个水分子之间的距离各是多少
能力提升
1.某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于( )
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算
D.求每滴溶液的体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
2.空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间后,排出液化水的体积为V,水的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则液化水中水分子的总数N和水分子的直径d分别为( )
A.N=,d=
B.N=,d=
C.N=,d=
D.N=,d=
3.已知地球半径约为6.4×106 m,空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,标准大气压约为1.0×105 Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为(g取10 m/s2)( )
A.4×1016 m3
B.4×1018 m3
C.4×1020 m3
D.4×1022 m3
4.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
(1)用以上字母表示油酸分子的大小d= 。
(2)从图中数得X= 。
5.已知水的摩尔质量MA=18×10-3 kg/mol,1 mol水中含有6.0×1023个水分子,试估算水分子的质量和直径。
6.已知地球到月球的平均距离为384 400 km,金原子的直径为3.48×10-9 m,金的摩尔质量为197 g/mol。若将金原子一个接一个地紧挨排列起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”,试问:
(1)该“分子大道”需要多少个原子
(2)这些原子的总质量为多少
参考答案:
基础巩固
1.已知水银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则水银分子的直径是( )
A. B.
C. D.
解析1mol水银的体积V=,1个水银分子的体积V0=,若把水银分子看成球体,则V0=πd3,所以d=。若把水银分子看成立方体,则V0=d3,所以d=,故正确答案为A。
答案A
2.(多选)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小,下列哪些措施是可行的( )
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
解析为能形成单分子油膜,油酸浓度适当小些;绘制轮廓图应在油酸扩散并待其收缩稳定后进行,选项B、D正确。
答案BD
3.某种物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则关于该物质的说法不正确的是( )
A.分子的质量是
B.单位体积内分子的个数是
C.分子的体积一定是
D.平均每个分子占据的空间是
解析是平均每个分子占据的空间,并不一定是一个分子的体积,C项错误。
答案C
4.将体积是10-6 cm3的油滴滴入水中,若油滴散开形成一层单分子油膜,则油膜面积的数量级是( )
A.102 cm2 B.10-2 cm2
C.106 cm2 D.108 cm2
解析根据S=和分子直径的数量级为10-10m,可知S=102cm2,A项正确。
答案A
5.一般物质分子非常小,分子质量也非常小。科学家采用摩尔为物质的量的单位,实现了微观物理量与宏观物理量间的换算。1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数量称为阿伏加德罗常数NA。通过下列条件可以得出阿伏加德罗常数的是( )
A.已知水的密度和水的摩尔质量
B.已知水分子体积和水分子质量
C.已知水的摩尔质量和水分子质量
D.已知水分子体积和水的摩尔质量
解析水的密度和水的摩尔质量都是宏观量,可得水的摩尔体积,无法得到阿伏加德罗常数,故A错误;水分子体积和水分子质量都是微观量,无法得到阿伏加德罗常数,故B错误;利用水的摩尔质量和水分子质量直接相除可得阿伏加德罗常数,故C正确;水的摩尔体积和水分子的体积相除可得阿伏加德罗常数,但由水的摩尔质量无法求得水的摩尔体积,则由水分子体积和水的摩尔质量无法得到阿伏加德罗常数,故D错误。
答案C
6.(多选)已知阿伏加德罗常数为NA,空气的摩尔质量为M,室温下空气的密度为ρ(均为国际单位),则( )
A.1 kg空气含分子的数目为
B.1个空气分子的质量是
C.1个空气分子的体积是
D.室温下相邻空气分子间的平均距离为
解析1kg空气所含的分子数目为N=·NA,故1个空气分子的质量为,故A正确,B错误;由于空气分子之间的距离非常大,所以不能估算空气分子的大小。1m3空气的分子数为,故1个空气分子所占的空间V=,室温下相邻空气分子间的平均距离为,故C错误,D正确。
答案AD
7.科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)
解析摩尔体积V=πr3NA(或V=(2r)3NA)
由密度ρ=,解得ρ=
代入数据得ρ≈1×103kg/m3(或ρ≈5×102kg/m3,5×102~1×103kg/m3都算对)
答案1×103 kg/m3或5×102 kg/m3
8.1 cm3的水中和标准状态下1 cm3的水蒸气中各有多少个水分子 在上述两种状态下,相邻两个水分子之间的距离各是多少
解析1cm3水中的水分子个数为n=NA==3.3×1022
设相邻两个水分子间距离为d,视水分子为球形,则
d=2=2m≈3.85×10-10m
1cm3的水蒸气的水分子个数为n'=NA=≈2.7×1019
设相邻两个水分子间的距离为d',视水蒸气分子所占据的空间为正方体,则d'3=
d'=m≈3.3×10-9m。
答案3.3×1022个 2.7×1019个 3.85×10-10 m 3.3×10-9 m
能力提升
1.某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于( )
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算
D.求每滴溶液的体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
解析油酸分子直径D=。计算结果明显偏大,可能是V取大了或S取小了。油酸未完全散开,所测S偏小,D偏大,A正确;油酸中含有大量的酒精,不影响结果,B错误;若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算,会使S变大,D变小,C错误;若求每滴溶液的体积时,1mL的溶液的滴数多记了10滴,会使V变小,D变小,D错误。
答案A
2.空调在制冷过程中,室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水,经排水管排走,空气中水分越来越少,人会感觉干燥。某空调工作一段时间后,排出液化水的体积为V,水的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则液化水中水分子的总数N和水分子的直径d分别为( )
A.N=,d=
B.N=,d=
C.N=,d=
D.N=,d=
解析水的摩尔体积Vm=
水分子数N=NA=
将水分子看成球形,由πd3,解得水分子直径d=,C项正确。
答案C
3.已知地球半径约为6.4×106 m,空气的摩尔质量约为29×10-3 kg/mol,标准大气压约为1.0×105 Pa。利用以上数据可估算出地球表面大气在标准状态下的体积为(g取10 m/s2)( )
A.4×1016 m3
B.4×1018 m3
C.4×1020 m3
D.4×1022 m3
解析设地球周围大气的总质量为m,根据地球表面受到的大气压力等于气体的总重力列出方程
p(4πR2)=mg,再由V=Vm,
其中在标准状态下Vm=22.4×10-3m3/mol,
整理得V=Vm
=×22.4×10-3m3
≈4×1018m3。
答案B
4.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
(1)用以上字母表示油酸分子的大小d= 。
(2)从图中数得X= 。
解析(1)N滴溶液的总体积为V,一滴溶液的体积为,含有的油酸体积为,形成单分子层油膜,面积为Xa2,油膜厚度即分子直径d=。
(2)油膜分子所占有方格的个数,以超过半格算一格,不够半格舍去的原则,对照图示的油酸膜,共有62格。
答案(1) (2)62
5.已知水的摩尔质量MA=18×10-3 kg/mol,1 mol水中含有6.0×1023个水分子,试估算水分子的质量和直径。
解析水分子的质量
m0=kg=3.0×10-26kg
由水的摩尔质量MA和密度ρ,可得水的摩尔体积
VA=
把水分子看作是一个挨一个紧密地排列的小球,1个水分子的体积为
V0=m3=3.0×10-29m3
每个水分子的直径为
d=m
≈3.9×10-10m。
答案3.0×10-26 kg 3.9×10-10 m
6.已知地球到月球的平均距离为384 400 km,金原子的直径为3.48×10-9 m,金的摩尔质量为197 g/mol。若将金原子一个接一个地紧挨排列起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”,试问:
(1)该“分子大道”需要多少个原子
(2)这些原子的总质量为多少
解析(1)地球到月球的平均距离为384400km,金原子的直径为3.48×10-9m,故“分子大道”需要的原子数
N=≈1.1×1017。
(2)单个原子的质量m0=
这些原子的总质量m=m0N
联立解得m=kg≈3.6×10-8kg。
答案(1)1.1×1017个 (2)3.6×10-8 kg