高中物理《物体是由大量分子组成的》智能优化训练及解析（教科版)

物理选修3-3 第1章第1节《物体是由大量分子组成的》
智能优化训练
1．(单选)阿伏加德罗常数所表示的是(　　)
A．1 g物质内所含的分子数
B．1 kg物质内所含的分子数
C．单位体积的物质内所含的分子数
D．1 mol任何物质内所含的分子数
答案：D
2．(单选)从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量(　　)
A．氧气的密度和阿伏加德罗常数
B．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数
D．氧气分子的体积和氧气分子的质量
解析：选C.摩尔质量在数值上等于1 mol物质的质量，等于一个分子的质量与阿伏加德罗常数的乘积．
3．(单选)若以μ表示水的摩尔质量，V表 ( http: / / www.21cnjy.com )示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为在标准状态下水蒸气的密度，NA为阿伏加德罗常数，m、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式：
①NA＝　②ρ＝V0　③m＝　④V0＝
其中正确的是(　　)
A．①和②都是正确的
B．①和③都是正确的
C．③和④都是正确的
D．①和④都是正确的
解析：选B.对于气体，宏观量μ、V、ρ之间 ( http: / / www.21cnjy.com )的关系式仍适用，有μ＝ρV，宏观量与微观量之间的质量关系也适用，有NA＝μ/m，所以m＝μ/NA，③正确．NA＝μ/m＝，①式正确，由于气体的分子间有较大的距离，求出的是一个气体分子平均占有的空间，一个气体分子的体积远远小于该空间．所以④式不正确．而②式是将④式代入①式得出的，也不正确．
4．(单选)假如全世界60亿人同时数1 g ( http: / / www.21cnjy.com )水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol－1)(　　)
A．10年
B．1千年
C．10万年
D．1千万年
解析：选C.1 g水所含水分子的个数为×6×1023，要数完所需时间为t＝年＝1×105年，所以答案为C。
5．铜的摩尔质量为6.35×10－2 kg/mol，密度为8.9×103 kg/m3，求：
(1)铜原子的质量和体积；
(2)1 m3铜所含的原子数；
(3)估算铜原子的直径．
解析：由宏观量通过阿伏加德罗常数做桥梁，便可求出微观量
(1)铜原子的质量m＝＝ kg
＝1.05×10－25 kg，
铜原子的体积V0＝＝
＝ m3
＝1.19×10－29 m3.
(2)1 m3铜的物质的量
n＝＝ mol＝1.4×105 mol.
1 m3铜中含铜原子数
n′＝nNA＝1.4×105×6.02×1023个＝8.4×1028个．
(3)把铜原子看成球体，设直径为D，由
V0＝πD3得
D＝ ＝ m＝2.8×10－10 m.
答案：(1)1.05×10－25 kg　1.19×10－29 m3
(2)8.4×1028个　(3)2.8×10－10m
一、单项选择题
1．分子大小的数量级是(　　)
A．10－3 cm
B．10－10 cm
C．10－3 m
D．10－10 m
解析：选D.分子大小的数量级是10－10 m，要注意单位．
2．从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数(　　)
A．水的密度和水的摩尔质量
B．水的摩尔质量和水分子的体积
C．水分子的体积和水分子的质量
D．水分子的质量和水的摩尔质量
解析：选D.A项：无论设水的体积、水的物质的量还是水的质量，都不能将ρ、Mmol与NA联系起来，故无法求出NA.
同理可判断B、C两项均不能求出NA.
D项：设取n摩尔水为研究对象，则其质量m＝nMmol，水的分子总数N＝＝，故NA＝＝，其中m0为水分子质量．
3．阿伏加德罗常数是NA，铜的摩尔质量为M，铜的密度是ρ，则下列判断正确的是(　　)
A．1 m3铜中含有原子数目是
B．1 kg铜含有原子数目是ρNA
C．一个铜原子的质量为
D．1个铜原子占有的体积是
答案：A
4．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：选A.水银的摩尔体积 ( http: / / www.21cnjy.com )V＝，水银分子的体积V0＝＝，把水银分子看成球形，据V＝πD3得水银分子直径，直径D＝()＝().
5．地球到月球的平均距离为384400 ( http: / / www.21cnjy.com ) km，如果把铁的分子一个紧挨一个地排列起来，筑成从地球通往月球的“分子大道”，试估算这条大道需要多少个铁分子(　　)
A．3×1018个
B．3×1019个
C．3×1020个
D．3×1021个
解析：选A.铁分子的直径数量级为：10－10 m，则N＝384400 km/10－10 m＝3×1018(个)．
6．只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离(　　)
A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量
B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度
C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积
D．该气体的密度、体积和摩尔质量
解析：选B.由摩尔质量M和气体密度 ( http: / / www.21cnjy.com )算出摩尔体积Vmol＝，由摩尔体积和阿伏加德罗常数可算出每个气体分子所占体积V0＝，也可看做气体分子的平均活动空间，把这些空间看成一个个小立方体，其边长可认为是分子间平均距离．
7．下列说法正确的是(　　)
A．质量相同的氢气和氦气含有相同的分子数
B．物质的量相同的任何物质都含有相同的分子数
C．体积相同的水和冰含有相同的分子数
D．密度相同的不同物质，单位体积内的分子数一定相同
解析：选B.质量相同的氢气和氦气的 ( http: / / www.21cnjy.com )物质的量不同，所以含有的分子数不同．体积相同的水和冰，由于它们的密度不同，由m＝ρV知，它们的质量不同，而它们的摩尔质量又相同，故它们的物质的量不同，所以含有的分子数不同．同样，密度相同的不同物质，单位体积的质量相同，但由于摩尔质量不同，所含的物质的量不同，分子数也就不同，故只有B项正确．
二、双项选择题
8．关于分子，下列说法中正确的是(　　)
A．分子看做球是对分子的简化模型，实际上分子的形状并不真的都是小球
B．所有分子的直径都相同
C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
D．分子直径多数为10－10 m
解析：选AC.10－10 m是分子直径的数量级，而不是所有分子的直径是10－10 m.
9．对于液体和固体来说，如果用Mmol表示摩 ( http: / / www.21cnjy.com )尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质密度，Vmol表示摩尔体积，V分子表示分子体积，NA表示阿伏加德罗常数，下列各式中能正确反映这些量之间关系的是(　　)
A．NA＝
B．NA＝
C．Vmol＝ρMmol
D．Vmol＝
答案：AD
10．关于分子的质量，下列说法中正确的是(　　)
A．质量相同的任何物质，其分子质量一定相同
B．摩尔数相同的物质，分子的质量一定相同
C．分子的质量之比一定等于它们的摩尔质量之比
D．密度大的物质，分子的质量不一定大
解析：选CD.由于1摩尔任何物质的微粒数都相同，分子的质量之比就等于它们的摩尔质量之比，分子的质量与分子的体积和密度有关，故答案选C、D.
三、非选择题
11．已知金刚石的密度为ρ ( http: / / www.21cnjy.com )＝3.5×103 kg/m3，现有体积为4.0×10－8 m3的一小块金刚石，它含有多少个碳原子？假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起的，试估算碳原子的直径．(保留一位有效数字)
解析：这块金刚石的摩尔数为：
n＝＝ mol＝1.2×10－2 mol
则这块金刚石所含的碳原子数为：
n′＝nNA＝1.2×10－2×6.0×1023＝7×1021(个)
每个碳原子体积为：
V0＝＝ m3＝5.7×10－30 m3
把金刚石中碳原子看成球体，则由公式：
V0＝π3＝d3
可得d＝＝2.2×10－10 m.
答案：7×1021　2.2×10－10 m
??12.一间教室长a＝ ( http: / / www.21cnjy.com )8 m，宽b＝7 m，高c＝4 m，假设教室里的空气处于标准状况．为了估算出教室里空气分子的数目，有两位同学各自提出了一个方案：
方案1　取分子直径D＝1×10－10 m，算出分子体积V1＝πD3，根据教室内空气的体积V＝abc，算得空气分子数为：N＝＝.
方案2　根据化学知识，1 mol空气在 ( http: / / www.21cnjy.com )标准状况下的体积V0＝22.4 L＝22.4×10－3 m3.由教室内空气的体积，可算出教室内空气的摩尔数n＝＝；再根据阿伏加德罗常数，算得空气分子数为：N＝nNA＝NA.
请对这两种方案做一评价，并估算出你们教室里空气分子的数目．
解析：方案1　把教室里的空气分子看成是 ( http: / / www.21cnjy.com )一个个紧挨在一起的，没有考虑空气分子之间的空隙，不符合实际情况．通常情况下气体分子间距的数量级为10－9 m，因此分子本身体积只是气体所占空间的极小一部分，常常可以忽略不计．方案2的计算方法是正确的．请根据方案2完成计算．由方案2知：n＝＝，解得n＝100 mol，代入N＝nNA，得N＝6.02×1025个．
答案：6.02×1025个