高中物理鲁科版选修3-3 章末测试 分子动理论　内能　用油膜法估测分子的大小 Word版含解析

　分子动理论　内能　用油膜法估测分子的大小
1.下列说法正确的是________。
A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数
B.悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
C.在使两个分子间的距离由很远(r>10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大
D.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大
解析　悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，选项B错误；在使两个分子间的距离由很远(r>10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，选项C错误。
答案　AD
2.(2018·连云港调研)已知水的密度会随温度的变化而变化，现给体积相同的玻璃瓶甲、乙分别装满温度为60 ℃的热水和0 ℃的冷水(如图1所示)。下列说法中正确的是________。
图1
A.温度是分子平均动能的标志，所以甲瓶中水分子的平均动能比乙瓶中水分子的平均动能大
B.温度越高，布朗运动愈显著，所以甲瓶中水分子的布朗运动比乙瓶中水分子的布朗运动更显著
C.甲瓶中水的内能与乙瓶中水的内能相等
D.由于甲、乙两瓶水体积相等，所以甲、乙两瓶中水分子间的平均距离相等
解析　温度是分子平均动能的标志，甲的温度高，故甲的分子平均动能大，故A项正确；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，不是水分子的运动，故B项错误；因两水的温度不同，并且物质的量不一定相同，因此内能不一定相等，故C项错误；因水的密度会随温度的变化而变化，不同温度时水分子的平均距离不同，故D项错误。
答案　A
3.(2019·苏北四市联考)关于分子间的作用力，下列说法正确的是__________。
A.分子之间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
B.分子间距离减小时，分子力一直做正功
C.分子间距离增大时，分子势能一直减小
D.分子间距离增大时，可能存在分子势能相等的两个位置
解析　分子间存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，选项A正确；若分子间距离小于平衡位置间距，分子力表现为斥力，则随分子间距离减小，分子力做负功，选项B错误；若分子间距离大于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能增大，选项C错误；若分子间距离小于平衡位置间距，则随分子间距离增大，分子势能先减小后增大，可能存在分子势能相等的两个位置，选项D正确。
答案　AD
4.下列说法正确的是__________。
A.已知某固体物质的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数，可以估算出分子大小
B.布朗运动表明组成微粒的分子在做无规则运动
C.已知某物质的摩尔质量和分子质量，可以计算出阿伏加德罗常数
D.物体运动的速率越大，其内部的分子热运动就越剧烈
解析　已知某固体物质的摩尔质量和密度，可以算出物质的摩尔体积，再除以阿伏加德罗常数就能计算出分子体积，进而计算出分子大小，选项A正确；布朗运动表明微粒周围液体的分子在做无规则运动，不能表明组成微粒的分子在做无规则运动，选项B错误；已知某物质的摩尔质量M和分子质量m，可以计算出阿伏加德罗常数NA＝，选项C正确；物体内部的分子热运动与温度有关，与物体运动的速率无关，选项D错误。
答案　AC
5.(2018·常州一中一模)近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重。PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后危害人体健康，矿物燃料的燃烧是形成PM2.5的主要原因。下列关于PM2.5的说法中正确的是________。
A.PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当
B.PM2.5在空气中的运动属于布朗运动
C.温度越低PM2.5活动越剧烈
D.倡导低碳生活，减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的
浓度
解析　“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，其尺寸远大于空气中氧分子的尺寸的数量级，故A项错误；PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，属于布朗运动，故B项正确；大量空气分子对PM2.5无规则碰撞，温度越高，空气分子对颗粒的撞击越剧烈，则PM2.5的运动越激烈，故C项错误；导致PM2.5增多的主要原因是矿物燃料的燃烧，故应该提倡低碳生活，并可有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D项正确。
答案　BD
6.1 g 100 ℃的水和1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法正确的是________。
A.分子的平均动能和分子的总动能都相同
B.分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C.内能相同
D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
解析　温度相同则它们的分子平均动能相同；又因为1 g水和1 g水蒸气的分子数相同，因而它们的分子总动能相同，选项A正确，B错误；当100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，分子力做负功，分子势能增加，该过程吸收热量，所以1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能，选项C错误，D正确。
答案　AD
7.(2018·江苏省南京市高三三模)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1 mL的油酸溶于酒精，制成500 mL的油酸酒精溶液；测得1 mL的油酸酒精溶液有100滴；将1滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸上正方形小方格的边长为2 cm，则一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为________m3；油酸分子的直径为________m。(结果均保留1位有效数字)
图2
解析　一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为
V＝× mL＝2×10－5mL＝2×10－11 m3
由图所示可知，共有90个方格，油膜的面积
S＝90×0.02×0.02 m2＝3.6×10－2 m2，
油酸分子的直径为D＝≈6×10－10 m。
答案　2×10－11　 6×10－10
8.(2018·江苏七校联考)已知常温常压下CO2气体的密度为ρ，CO2的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则在该状态下容器内体积为V的CO2气体含有的分子数为________。在3 km的深海中，CO2浓缩成近似固体的硬胶体，此时若将CO2分子看做直径为d的球，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为________。
解析　体积为V的CO2气体质量m＝ρV，
则分子数n＝NA＝。
CO2浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积约为
V′＝n·πd3＝。
答案　　
9.(2019·南京市高三学情调研)(1)下列说法正确的是______。
A.知道阿伏加德罗常数和某物质的摩尔体积就可估算出分子体积
B.若分子间距增大，则分子间的斥力变小，引力变大
C.一定质量的某理想气体，在温度升高时其内能一定增大
D.一滴液态金属在失重条件下呈球状，是由液体的表面张力所致
(2)将1 mL的纯油酸配成500 mL的油酸酒精溶液，用滴管取一些该油酸酒精溶液，向量筒内自然滴出200滴，读出量筒示数增加了1 mL。现用滴管将其中一滴油酸酒精溶液滴到盛水浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为
200 cm2。
①求每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积；
②估算油酸分子的直径。
解析　(1)知道阿伏加德罗常数及某固体和液体的摩尔体积就可估算出分子体积，气体不行，A项错误；若分子间距增大，则分子间的斥力、引力都变小，B项错误；一定质量的某理想气体内能由温度决定，所以温度升高时其内能一定增大，C项正确；由于液体的表面张力导致一滴液态金属在失重条件下表面最小，呈球状，D项正确。
(2)①V0＝××10－6 m3＝1×10－11 m3
②V0＝Sd
d＝＝ m＝5×10－10 m。
答案　(1)CD　(2)①1×10－5 mL或1×10－11 m3　②5×10－8 cm或5×10－10 m
10.(2018·苏锡常镇四市高三教学情况调研)(1)某同学做了如下实验：先把空烧瓶放入冰箱冷冻，取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上，再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球胀大起来，如图3所示。与烧瓶放进热水前相比，放进热水后密闭气体的________。
图3
A.内能减小
B.分子平均动能增大
C.分子对烧瓶底的平均作用力增大
D.体积是所有气体分子的体积之和
(2)我国科技人员用升温析晶法制出了超大尺寸单晶钙钛矿晶体，尺寸超过
71 mm，这是世界上首次报道尺寸超过0.5英寸的钙钛矿单晶。假设该单晶体的体积为V，密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA。则该晶体所含有的分子数为________，分子直径为________。(球的体积V＝πD3，D为球的直径)
解析　(1)温度升高，分子的平均动能增大，分子内能增大，选项A错误，B正确；因为气体的压强增大，所以分子对烧瓶底的平均作用力增大，选项C正确。
(2)晶体内所含分子数n＝NA＝，每个分子的体积为V0＝，把分子看做球形，
则分子直径为D＝＝。
答案　(1)BC　(2)　
11.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V＝1.0×103 cm3。已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1。试求：(结果均保留1位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d。
解析　(1)水的摩尔体积为V0＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol，水分子数：N＝＝个≈3×1025个。
(2)建立水分子的球体模型有＝πd3，可得水分子直径：
d＝ ＝  m≈4×10－10 m。
答案　(1)3×1025个　(2)4×10－10 m
12.(2019·海安中学模拟)现在轿车已进入普通家庭，为保证驾乘人员人身安全，汽车增设了安全气囊，它会在汽车发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸时产生气体(假设都是N2)充入气囊，以保护驾乘人员。若已知爆炸瞬间气囊容量为70 L，氮气的密度ρ＝1.25×102 kg/m3，氮气的平均摩尔质量M＝
0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1，试估算爆炸瞬间气囊中N2分子的总个数N(结果保留1位有效数字)。
解析　设N2气体摩尔数为n，则n＝，气体分子数N＝NA，联立解得N＝2×1026(个)。
答案　2×1026个