課時(shí)分層作業(yè) 三十六分子動理論　內(nèi)能 (45分鐘　100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分) 1.(多選)對于分子動理論和物體內(nèi)能的理解,下列說法正確的是 (　　) A.溫度高的物體內(nèi)能不一定大,但分子平均動能一定大 B.外界對物體做功,物體內(nèi)能一定增加 C.溫度越高,布朗運(yùn)動越顯著 D.當(dāng)分子間的距離增大時(shí),分子間作用力就一直減小 E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢能隨分子間距離的減小而增大 【解析】選A、C、E。溫度高的物體分子平均動能一定大,但是內(nèi)能不一定大,選項(xiàng)A正確;外界對物體做功,若物體同時(shí)向外散熱,物體內(nèi)能不一定增加,選項(xiàng)B錯誤;溫度越高,布朗運(yùn)動越顯著,選項(xiàng)C正確;當(dāng)分子間的距離增大時(shí),分子間作用力可能先增大后減小,選項(xiàng)D錯誤;當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢能隨分子間距離的減小而增大,選項(xiàng)E正確。 【加固訓(xùn)練】 (多選)下列四幅圖的有關(guān)說法中不正確的是 (　　) A.分子間距離為r0時(shí),分子間不存在引力和斥力 B.分子間距小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時(shí),斥力增大引力減小,分子力表現(xiàn)為斥力 C.水面上的單分子油膜,在測量分子直徑d大小時(shí)可把分子當(dāng)作球形處理 D.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性 E.猛推木質(zhì)推桿,密閉的氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大,分子間表現(xiàn)為斥力,可看作是絕熱變化 【解析】選A、B、E。當(dāng)分子間距離為r0時(shí),分子間存在的引力和斥力,且大小相等,所以分子力整體的效果為0,故A錯誤;分子間距小于r0范圍內(nèi)分子間距離減小時(shí),斥力和引力都增大,但引力增大得慢,所以分子力表現(xiàn)為斥力,故B錯誤;水面上的單分子油膜,在測量油膜分子直徑d大小時(shí)把它們當(dāng)作球形處理,故C正確;晶體具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),食鹽屬于晶體,食鹽中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性,故D正確;猛推木質(zhì)推桿,外界對氣體做正功,密閉的氣體溫度升高,壓強(qiáng)變大,此時(shí)氣體分子之間的距離仍然大于r0,分子之間的相互作用力仍然表現(xiàn)為引力,但是很小,幾乎可以忽略不計(jì),故E錯誤。 2.(多選)已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,銅的摩爾質(zhì)量為M0,密度為ρ(均為國際制單位),則 (　　) A.1個(gè)銅原子的質(zhì)量是 B.1個(gè)銅原子的體積是 C.1 kg銅所含原子的數(shù)目是ρNA D.1 m3銅所含原子的數(shù)目為 【解析】選A、B、D。銅的摩爾質(zhì)量即NA個(gè)銅原子的質(zhì)量,因此1個(gè)銅原子的質(zhì)量是,故A正確;1摩爾銅的體積為,故每個(gè)銅原子的體積為,故B正確; 1 kg銅的摩爾數(shù)為,則原子數(shù)目為NA,故C錯誤;1個(gè)銅原子的體積是,則1 m3銅所含原子的數(shù)目為,故D正確。 3.(多選)(2018唐山模擬)物體體積變化時(shí),分子間距離會隨之變化,分子勢能也會發(fā)生變化。如圖為分子勢能Ep與分子間距離r的關(guān)系曲線,以下判斷正確的是 (　　) A.當(dāng)r=r1時(shí),分子勢能最小 B.當(dāng)r=r2時(shí),分子引力與斥力大小相等 C.當(dāng)r>r2時(shí),分子間作用力的合力表現(xiàn)為引力 D.在r由r2變到r1的過程中,分子間作用力的合力做正功 E.在r由r2逐漸增大的過程中,分子間作用力的合力做負(fù)功 【解析】選B、C、E。當(dāng)r=r2時(shí),分子引力與斥力大小相等,分子間作用力的合力為零,分子勢能最小,故A錯誤,B正確;當(dāng)r>r2時(shí),分子間引力大于斥力,作用力的合力表現(xiàn)為引力,C正確;在r由r2變到r1的過程中,分子間作用力的合力為斥力,該斥力做負(fù)功,D錯誤;在r由r2逐漸增大的過程中,分子間作用力的合力為引力,引力做負(fù)功,E正確。 4.(2018西安模擬)以下說法正確的是 (　　) A.無論什么物質(zhì),只要它們的摩爾數(shù)相同就含有相同的分子數(shù) B.分子引力不等于分子斥力時(shí),違背了牛頓第三定律 C.1 g氫氣和1 g氧氣含有的分子數(shù)相同,都是6.021023個(gè) D.陽光從縫隙射入教室,從陽光中看到的塵埃的運(yùn)動就是布朗運(yùn)動 【解析】選A。由于物體的分子數(shù)等于摩爾數(shù)與阿伏加德羅常數(shù)的乘積,所以只要它們的摩爾數(shù)相同就含有相同的分子數(shù),A正確;分子引力與分子斥力不是一對作用力和反作用力,它們的大小不一定相等,B錯誤;氫氣分子和氧氣分子的摩爾質(zhì)量不同,所以1 g氫氣和1 g氧氣含有的分子數(shù)不同,C錯誤;布朗運(yùn)動只有在顯微鏡下才能看到,人肉眼是看不到的,從陽光中看到的塵埃的運(yùn)動是物體的機(jī)械運(yùn)動,D錯誤。 5.(2018哈爾濱模擬)關(guān)于分子間作用力和分子勢能,下列敘述正確的是 (　　) A.分子間距離增大時(shí),分子間引力增大,斥力減小 B.分子間距離減小時(shí),分子間引力和斥力都增大 C.物體的體積減小時(shí),內(nèi)部分子勢能一定減小 D.一個(gè)物體在分子間顯引力時(shí)分子勢能一定比顯斥力時(shí)分子勢能要多 【解析】選B。分子間距離增大時(shí),分子間引力和斥力都減小,分子間距離減小時(shí),分子間引力和斥力都增大,A錯誤,B正確;物體的體積減小時(shí),內(nèi)部分子勢能不一定減小,如0 ℃的冰熔化成0 ℃ 的水的過程中要不斷吸熱,內(nèi)能增大,而溫度不變,分子動能不變,分子勢能增大,C錯誤;當(dāng)r=r0時(shí)分子間作用力為零,分子勢能最小,D錯誤。 6.如圖是氧氣分子在不同溫度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布,由圖可得信息正確的是 (　　) A.同一溫度下,氧氣分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律 B.隨著溫度的升高,每一個(gè)氧氣分子的速率都增大 C.隨著溫度的升高,氧氣分子中速率小的分子所占的比例高 D.隨著溫度的升高,氧氣分子的平均速率變小 【解析】選A。溫度是分子平均動能的標(biāo)志,溫度升高分子的平均動能增加,不同溫度下相同速率的分子所占比例不同,同一溫度下,中等速率大的氧氣分子數(shù)所占的比例大,A正確;溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大,B錯誤;溫度越高,一定速率范圍內(nèi)的氧氣分子所占的比例有高有低,C錯誤;溫度升高使得速率較小的氧氣分子所占的比例變小,D錯誤。故選A。 7.(多選)(2018鄭州模擬)兩分子間的斥力和引力的合力F與分子間距離r的關(guān)系如圖中曲線所示,曲線與r軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為r0,相距很遠(yuǎn)的兩分子在分子力作用下,由靜止開始相互接近。若兩分子相距無窮遠(yuǎn)時(shí)分子勢能為零,下列說法正確的是 (　　) A.在r>r0階段,F做正功,分子動能增加,勢能減小 B.在r<r0階段,F做負(fù)功,分子動能減小,勢能也減小 C.在r=r0時(shí),分子勢能最小,動能最大 D.在r=r0時(shí),分子勢能為零 E.分子動能和勢能之和在整個(gè)過程中不變 【解析】選A、C、E。由圖象可知,分子間距離為r0時(shí)分子勢能最小,此時(shí)分子間的距離為平衡距離,C正確;r0是分子的平衡距離,r大于平衡距離,分子力表現(xiàn)為引力,F做正功,分子動能增加,勢能減小,故A正確;當(dāng)r小于r0時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥力,F做負(fù)功,分子動能減小,勢能增加,故B錯誤;當(dāng)r等于r0時(shí),分子勢能最小但不為零,故D錯誤;在整個(gè)過程中只有分子力做功,只有分子勢能和動能的轉(zhuǎn)化,分子動能和勢能之和不變,故E正確。 8.(多選)分子力比重力、引力等要復(fù)雜得多,分子勢能跟分子間的距離的關(guān)系也比較復(fù)雜。圖示為分子勢能與分子間距離的關(guān)系圖象,用r0表示分子引力與分子斥力平衡時(shí)的分子間距,設(shè)r→∞時(shí),Ep=0,則下列說法正確的是 (　　) A.當(dāng)r=r0時(shí),分子力為零,Ep=0 B.當(dāng)r=r0時(shí),分子力為零,Ep為最小 C.當(dāng)r0<r<10r0時(shí),Ep隨著r的增大而增大 D.當(dāng)r0<r<10r0時(shí),Ep隨著r的增大而減小 E.當(dāng)r<r0時(shí),Ep隨著r的減小而增大 【解析】選B、C、E。由Ep-r圖象可知,r=r0時(shí),Ep最小但不為零,再結(jié)合F-r圖象知此時(shí)分子力為0,則A錯誤,B正確;結(jié)合F-r圖象可知,在r0<r<10r0內(nèi)分子力表現(xiàn)為引力,當(dāng)間距增大過程中,分子引力做負(fù)功,分子勢能增大,則C正確,D錯誤;結(jié)合F-r圖象可知,在r<r0內(nèi)分子力表現(xiàn)為斥力,當(dāng)間距減小過程中,分子斥力做負(fù)功,分子勢能增大,則E正確。 二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共20分) 9.(8分)(2018濰坊模擬)在“用油膜法估測油酸分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)按如下操作: a.在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液,測出其體積; b.在裝有水、撒適量痱子粉的淺盤中滴入一滴已配制好的溶液,使薄膜形狀穩(wěn)定; c.將玻璃板放在淺盤上,將油膜形狀描繪在玻璃板上; d.將玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸體積和面積計(jì)算出油酸分子的直徑。 (1)其中有操作錯誤的步驟是　　　　。 (2)已知油酸酒精溶液中油酸體積占比為k,N滴油酸溶液體積為V,一滴油酸溶液形成油膜的面積為S,則油酸分子的直徑為　　　　。 【解析】(1)要測出一滴油酸酒精溶液的體積,即在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液,測出其體積為V,則一滴該溶液的體積為V1=,故有操作錯誤的步驟是a。 (2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V0=,一滴油酸酒精溶液形成的油膜面積為S,那么油酸分子直徑為d=。 答案:(1)a　(2) 10.(12分)在“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中, (1)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是 (　　) A.將油膜看成單分子層油膜 B.不考慮各油酸分子間的間隙 C.不考慮各油酸分子間的相互作用力 D.將油酸分子看成球形 (2)實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是 (　　) A.可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓 B.對油酸溶液起到稀釋作用 C.有助于測量一滴油酸的體積 D.有助于油酸的顏色更透明便于識別 (3)某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液,實(shí)驗(yàn)室配備的器材有:面積為0.22 m2的蒸發(fā)皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒體積約為1毫升)、純油酸和無水酒精若干。已知分子直徑數(shù)量級為10-10 m,則該老師配制的油酸酒精溶液濃度(油酸與油酸酒精溶液的體積比)至多為　　　　‰(保留兩位有效數(shù)字)。 【解析】(1)計(jì)算分子直徑是根據(jù)體積與面積之比,所以需將油膜看成單分子層油膜,不考慮各油酸分子間的間隙,將油酸分子看成球形,故選A、B、D。 (2)實(shí)驗(yàn)中使用到油膜酒精溶液,其中酒精溶液的作用是對油酸起到稀釋作用,酒精稀釋油酸是為了進(jìn)一步減小油酸的面密度,使油酸分子盡可能的少在豎直方向上重疊,更能保證其形成單層分子油膜,也就是為了減小系統(tǒng)誤差。 (3)根據(jù)題意可得=0.22,解得x=0.001 1,所以千分比為1.1‰。 答案:(1)A、B、D　(2)B　(3)1.1 三、計(jì)算題(本題共2小題,共32分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 11.(15分)(2018石家莊模擬)很多轎車為了改善夜間行駛時(shí)的照明問題,在車燈的設(shè)計(jì)上選擇了氙氣燈,因?yàn)殡瘹鉄魺艄獾牧炼仁瞧胀魺艄饬炼鹊?倍,但是耗電量僅是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會選擇含有氙氣燈的汽車,若氙氣充入燈頭后的容積V=1.6 L,氙氣密度ρ= 6.0 kg/m3。已知氙氣摩爾質(zhì)量M=0.131 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=61023 mol-1。試估算:(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (1)燈頭中氙氣分子的總個(gè)數(shù)N。 (2)燈頭中氙氣分子間的平均距離。 【解析】(1)設(shè)氙氣的物質(zhì)的量為n,則n=, 氙氣分子的總數(shù) N=NA≈41022個(gè)。 (2)每個(gè)分子所占的空間為V0= 設(shè)分子間平均距離為a, 則有V0=a3, 即a=≈310-9 m。 答案:(1)41022(個(gè))　(2)310-9 m 【加固訓(xùn)練】 已知CO2的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA。 (1)在常溫常壓下CO2氣體的密度為ρ,求在該狀態(tài)下容器內(nèi)體積為V的CO2氣體含有的分子個(gè)數(shù)。 (2)第(1)問中常溫常壓下容器內(nèi)體積為V的CO2氣體,在低溫和高壓下可以濃縮成固體,此時(shí)若將CO2分子看作直徑為d的球,求該容器內(nèi)CO2氣體全部變成固體后的體積。 【解析】(1)體積為V的CO2氣體質(zhì)量m=ρV,則分子數(shù)n=NA=。 (2)CO2濃縮成固體,分子個(gè)數(shù)不變,則該容器內(nèi)CO2氣體全部變成固體后體積約為:V′=nπd3= 答案:(1) (2) 12.(17分)空調(diào)在制冷過程中,室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水,經(jīng)排水管排走,空氣中水分越來越少,人會感覺干燥。某空調(diào)工作一段時(shí)間后,排出液化水的體積V=1.0103 cm3。已知水的密度ρ=1.0103 kg/m3、摩爾質(zhì)量M=1.810-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023 mol-1。試求:(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字) (1)該液化水中含有水分子的總數(shù)N。 (2)一個(gè)水分子的直徑d。 【解析】(1)V=1.0103 cm3水的摩爾數(shù) n=,水分子數(shù):N=nNA, 則得N=NA=61023≈31025個(gè)。 (2)建立水分子的球模型,設(shè)其直徑為d。由上題得: 每個(gè)水分子的體積為 V0=== 又V0=πd3 故得水分子直徑d=, 代入解得 d=410-10 m。 答案:(1)31025個(gè)　(2)410-10 m