2019—2020学年人教版选修3-3
分子动理论
单元检测试题(解析版)
1.在高原地区烧水需要使用高压锅,水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽,停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却,在冷却过程中,锅内水蒸汽的变化情况为
A.压强变小
B.压强不变
C.一直是饱和汽
D.变为未饱和汽
2.关于物体的内能,下列说法正确的是
A.热水的内能一定比冷水的大
B.当温度等于时,分子动能为零
C.分子间距离为时,分子势能不一定为零
D.温度相等的氢气和氧气,它们的分子平均动能相等
3.下列说法正确的是( )
A.分子势能随着分子间距离的增大,一定先减小后增大
B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大
C.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
D.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性
4.下列说法正确的是________(填正确答案标号)
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故
E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
5.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
E.与0
℃时相比,100
℃时氧气分子速率出现在0~400
m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
6.如图为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( )
A.当r大于r1时,分子间的作用力表现为引力
B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力
C.当r等于r2时,分子间的作用力最大
D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功
7.在观察布朗运动时,下面说法正确的是
A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体分子的运动
B.布朗运动是指液体分子的运动
C.布朗运动是液体分子运动的反映
D.布朗运动是固体分子无规则运动的反映
8.下列现象说明分子间存在相互作用力的是( )
A.气体容易被压缩
B.高压密闭的钢管中的油沿筒壁逸出
C.滴入水中的微粒向各方向运动
D.两个纯净的铅块紧压后合在一起
9.A、B两个分子的距离等于分子直径的10倍,若将B分子向A分子靠近,直到不能再靠近的过程中,关于分子力做功及分子势能的变化下列说法正确的是( )
A.分子力始终对B做正功,分子势能不断减小
B.B分子始终克服分子力做功,分子势能不断增大
C.分子力先对B做正功,而后B克服分子力做功,分子势能先减小后增大
D.B分子先克服分子力做功,而后分子力对B做正功,分子势能先增大后减小
10.用下列哪组物理量可以计算阿伏加德罗常数( )
A.某种物质的摩尔质量M和该物质的一个分子质量m
B.某种物质的密度ρ,摩尔质量M以及该物质的一个分子的体积V
C.某种物质的密度ρ以及该物质的一个分子的质量m0、体积V0
D.某种物质的密度ρ,体积V以及该物质的一个分子的质量m
11.用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;
②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水;
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;
⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;
⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格的两个格算一格,多于半个格的算一格。
上述实验步骤中有遗漏和错误,遗漏的步骤是______________________;错误的步骤是______________________________(指明步骤,并改正),油酸分子直径的表达式______。
12.某实验小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的体积分数为0.1%,1
mL上述溶液有50滴,实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴:
(1)该实验中的理想化假设是________;
A.将油膜看作单分子层薄膜
B.不考虑油酸分子间的间隙
C.不考虑油酸分子间的相互作用力
D.将油酸分子看成球形
(2)实验中描出油酸薄膜轮廓如图所示,已知每一个正方形小方格的边长为2
cm,则该油酸薄膜的面积为________m2(结果保留一位有效数字);
(3)经计算,油酸分子的直径为________
m。(结果保留一位有效数字)
13.2020年1月1日起,TPMS(胎压监测系统)强制安装法规将开始执行。汽车行驶时,TPMS显示某一轮胎内的气体温度为27
℃,压强为250
kPa,己知该轮胎的容积为30L。阿伏加德罗常数为NA=6.0×
1023
mol-1,标准状态下1mol任何气体的体积为22.4L,1atm=100kPa。求该轮胎内气体的分子数。(结果保留一位有效数字)
14.如图,容积均为的气缸、下端有细管(容积可忽略)连通,阀门位于细管的中部,、的顶部各有一阀门、;中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在的底部;关闭、,通过给气缸充气,使中气体的压强达到大气压的3倍后关闭。已知室温为27℃,气缸导热。(取)。
(1)打开,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;
(2)接着打开,求稳定时活塞的位置;
(3)再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。
15.金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物,也是自然界中最坚硬的物质。已知金刚石的密度。碳原子的摩尔质量为,现有一块体积的金刚石,阿伏加德罗常数为。(计算结果保留2位有效数字)
(1)它含有多少个碳原子?
(2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的,把金刚石中的碳原子看成球体,试估算碳原子的直径。
16.在做“用油膜法估测分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器得1mL上述溶液中有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标中正方形小方格的边长为20mm。求:
(1)油酸膜的面积是多少?
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?
(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是多少?(保留一位有效数字)
参考答案
1.AC
【解析】
水上方蒸汽的气压叫饱和气压,只与温度有关,只要下面还有水,那就是处于饱和状态,饱和气压随着温度的降低而减小,AC正确,BD错误.
【点睛】考查饱和汽和饱和汽压等概念的理解,关于这两个概念注意:饱和汽压随温度的升高而增大,饱和气压与蒸汽所占的体积无关,与该蒸汽中有无其他气体也无关,不能用气体实验定律分析,这是饱和气体,不是理想气体,对于未饱和汽,气体实验定律近似适用.
2.CD
【解析】
物体的内能与物质的量、物体的体积和温度均有关分子永不停息地做无规则运动,分子势能是相对的.温度是分子平均动能的标志结合这些知识分析;解决本题的关键要掌握物体内能的决定因素,知道分子势能的相对性,明确温度是分子平均动能的标志.
【详解】
热水的内能不一定比冷水的大,还与它们的质量有关,故A错误.分子永不停息地做无规则运动,则当温度等于时,分子动能也不为零,故B错误.分子势能是相对的,与零势能点的选择有关,所以分子间距离为时,分子势能不一定为零,故C正确.温度是分子平均动能的标志,则温度相等的氢气和氧气,它们的分子平均动能相等,故D正确.故选CD.
3.CD
【解析】
A.当分子间起始距离小于时,随着分子间距离的增大,分子势能先减小后增大;当分子间起始距离大于时,分子势能随分子距离增大而增大,选项A错误;
B.当分子间起始距离小于时,随着分子间距离的增大,分子间的相互作用力先减小后增大再减小;当分子间起始距离等于时,随着分子间的距离增大,分子力先增大后减小,选项B错误;
C.扩散现象是分子热运动,温度越高,分子运动越激烈,在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素,选项C正确;
D.在显微镜观察下的小炭粒的运动是布朗运动,它是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的,反映了液体分子运动的无规则性,选项D正确。
故选CD。
4.BCE
【解析】
A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动,而不是反映花粉分子的热运动,选项A错误;
B.由于表面张力的作用使液体表面收缩,使小雨滴呈球形,选项B正确;
C.液晶的光学性质具有各向异性,彩色液晶显示器就利用了这一性质,选项C正确;
D.高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小,水的沸点随大气压强的降低而降低,选项D错误;
E.由于液体蒸发时吸收热量,温度降低,所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,选项E正确。
故选BCE。
5.ABC
【解析】
A.
由题图可知,在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,即相等;故A项符合题意.
B温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,虚线为氧气分子在0
℃时的情形,分子平均动能较小,则B项符合题意.
C.
实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大,说明实验对应的温度大,故为100℃时的情形,故C项符合题意.
D.
图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例,但无法确定分子具体数目;故D项不合题意
E.由图可知,0~400
m/s段内,100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值,因此100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小;则E项不合题意.
6.B
【解析】
当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小;当分子间距离小于平衡距离时,分子力表现为斥力;当分子间距离大于平衡距离时,分子力表现为引力。
【详解】
由图象可知:分子间距离为r2时分子势能最小,此时分子间的距离为平衡距离;
A.r2是分子的平衡距离,当0<r<r2时,分子力为斥力,当r>r2时分子力为引力,故A错误;
B.当r小于r1时,分子间的作用力表现为斥力,故B正确;
C.当r等于r2时,分子间的作用力为零,故C错误;
D.在r由r1变到r2的过程中,分子力为斥力,分子间距离增大,分子间的作用力做正功,故D错误。
【点睛】
本题主要考查分子间的相互作用力,较为简单。
7.C
【解析】
A.布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒的运动,不是固体分子,固体微粒是实物粒子,所以A项错误;
B.布朗运动不是液体分子的运动,但布朗运动是大量液体分子对固体微粒撞击的集体行为的结果,所以B项错误;
CD.布朗运动反映了周围液体分子是在永不停息地做无规则运动的,所以C项正确,D项错误。
故选C。
8.D
【解析】
A.气体容易被压缩,说明气体分子间存在间隙,不能恰当地说明分子间有相互作用力,故A错误;
B.高压密闭的钢管中的油从筒壁渗出,说明组成物质的分子间存在间隙,不能恰当地说明分子间有相互作用力,故B错误;
C.刚滴入水中的微粒向各个方向运动,说明水分子在永不停息的做无规则热运动,故C错误;
D.两块纯净的铅块紧压后合在一起,说明分子间存在相互作用的引力,故D正确。
故选D。
9.C
【解析】
由于两分子的距离等于分子直径的10倍,即r=10-9m,则将B分子向A分子靠近的过程中,分子间相互作用力先为引力后为斥力,对B分子先做正功、后做负功,分子势能先减小后增大,故C正确,ABD错误。
故选C。
10.A
【解析】
A.由物质的摩尔质量M除以该物质的一个分子质量m,即得到阿伏加德罗常数,故A正确;
B.某种物质的密度ρ,摩尔质量M可以求出摩尔体积。若该物质是液体或固体,由摩尔体积除以一个分子的体积V,可以计算阿伏加德罗常数。若该物质是气体,由于气体分子间距较大,则不能计算阿伏加德罗常数,故B错误;
C.由物质的密度ρ以及该物质的一个分子的质量m0、体积V0无法计算阿伏加德罗常数,故C错误;
D.某种物质的密度ρ,体积V以及该物质的一个分子的质量m只能求出分子总数,即
不能计算阿伏加德罗常数,故D错误。
故选A。
11.将痱子粉均匀撒在水面上
应该是不足半格的舍去,多于半格的算一格
【解析】
[1]由实验步骤可知,缺少的实验步骤是,在步骤③后加上:将痱子粉均匀撒在水面上。
[2]错误的是步骤⑥,应该改为:计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格舍去,多于半个格的算一格。
[3]一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积
油膜的面积
油酸分子的直径
12.ABD
3×10-2
7×10-10
【解析】
(1)[1]用油膜法测量分子的直径,不考虑分子间的间隙,将油膜看成单分子层薄膜,将油酸分子看成球形,因此ABD正确,C错误。
故选ABD。
(2)[2]由于每个小方格的边长为2
cm,则每一个小方格的面积就是4
cm2,估算油膜面积时超过半格的按一格计算,小于半格的舍去,由题图所示,可估算出油酸薄膜占75格,则油酸薄膜面积
S=75×4
cm2=3×10-2m2
(3)[3]1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
V=×0.1%
mL=2×10-5mL=2×10-11m3
则油酸分子的直径
13.个
【解析】
设胎内气体在100kPa、0℃状态下的体积为V0,根据气体状态方程有:
,
代入解得:
V0=68.25L
则胎内气体分子数为:
N=个
14.(1),;(2)上升到的顶部;(3)
【解析】
(1)设打开后,稳定时活塞上方气体的压强为,体积为。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得
①
②
联立①②式得
③
④
(2)打开后,由④式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与中气体的体积之和为时,活塞下气体压强为。由玻意耳定律得
⑤
由⑤式得
⑥
由⑥式知,打开后活塞上升直到的顶部为止;此时为
(3)设加热后活塞下方气体的压强为,气体温度从升高到的等容过程中,由查理定律得
⑦
将有关数据代入⑦式得
15.(1);(2)。
【解析】
(1)金刚石的质量
碳的物质的量
金刚石所含碳原子数
个
(2)一个碳原子的体积
把金刚石中的碳原子看成球体,则由公式可得碳原子直径为
16.(1)
2.32×10-2m2
;(2)
1.2×10-5mL
;(3)
5×10-10m
【解析】
(1)数轮廓包围方格约58个,则油酸膜的面积
S=58×(2×10-2)2m2=2.32×10-2m2
(2)每滴溶液中含纯油酸的体积
V=mL=1.2×10-5mL
(3)油酸分子直径
m=5×10-10m