第1节 分子动理论 内能

选修3-3第1节分子动理论内能基础必备1.(2019·广东揭阳模拟)(多选)以下说法正确的是( ACD )A.物质是由大量分子组成的B.-2 ℃时水已经结为冰,部分水分子已经停止了热运动C.温度越高,分子的平均动能越大D.分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小E.扩散现象和布朗运动的实质是相同的,都是分子的无规则运动解析:根据分子动理论知,物质是由大量分子组成的,A正确;-2 ℃时水已经结为冰,虽然水分子热运动的剧烈程度降低,但不会停止热运动,B错误;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,C正确;分子间的引力与斥力都随分子间距离的增大而减小,而斥力比引力减小得快,D正确;扩散现象是分子的运动,布朗运动不是分子的运动,但间接地反映了分子在做无规则运动,E错误.2.(2019·安徽皖南八校三模)(多选)下列说法正确的是( BCD )A.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大B.分子间引力和斥力同时存在,都随距离增大而减小,但斥力变化更快C.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润D.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离E.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能,热传递也不一定改变内能,但同时做功和热传递一定会改变内能解析:温度是分子平均动能的标志,气体温度升高,分子的平均动能增加,分子的平均速率增大,不是每个气体分子运动的速率都增大,故A 错误;根据分子力的特点可知,分子间引力和斥力同时存在,都随距离增大而减小,但斥力变化更快,故B正确;附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,附着层内分子间作用表现为斥力,附着层有扩展趋势,液体与固体间表现为浸润,故C正确;知道阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可求出气体的摩尔体积,然后求出每个气体分子占据的空间大小,从而能求出气体分子间的平均距离,故D正确;做功与热传递都可以改变物体的内能,但同时做功和热传递,根据热力学第一定律可知,不一定会改变内能,故E错误.3.(多选)下列说法中正确的是( ADE )A.水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动,反映了液体分子运动的无规则性B.压缩气体、液体和固体需要用力,都是因为分子间存在斥力的缘故C.水和酒精混合总体积会变小,说明分子之间有引力D.拉伸和压缩固体都会使固体内分子势能增大E.衣柜中充满卫生球的气味,是因为卫生球发生了升华和扩散现象解析:水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动,反映了液体分子运动的无规则性,选项A正确;压缩气体需要用力,是因为气体体积减小,压强增大,选项B错误;水和酒精混合总体积会变小,说明分子之间有间隙,选项C错误;由于分子处于平衡状态时,分子势能最小,所以拉伸和压缩固体都会使固体内分子势能增大,选项D正确;衣柜中充满卫生球的气味,是因为卫生球发生了升华和扩散现象,选项E正确.4.(多选)下列说法正确的是( ABE )A.液体中悬浮的颗粒越大,某时刻撞击它的分子越多,布朗运动越不明显B.用“油膜法估测分子大小”的实验中,油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C.温度升高,每个分子的动能都增大,导致分子平均动能增大D.某物体内能增大时,其温度一定升高E.温度升高,有的分子动能可能增大,有的分子动能可能减小,但分子平均动能一定增大解析:悬浮颗粒越大,则单位时间内受到液体分子的撞击越多,受到的力越平衡,布朗运动越不明显,A正确;用“油膜法估测分子大小”的实验中认为油酸分子之间无间隙,油酸膜为单层分子,所以可以认为油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积,故B正确;温度越高,分子的平均动能越大,但是个别分子的动能变化无法确定,可能增大,也可能不变,还可能减小,故C错误,E正确;物体的内能越大,可能是分子势能增大导致的,分子的平均动能不一定增大,温度不一定升高,故D错误.5.(多选)关于分子、内能和温度,下列说法正确的是( ACE )A.为了估算分子的大小或间距,可建立分子的球体模型或立方体模型B.分子间距离越大,分子势能越大;分子间距离越小,分子势能越小C.不同分子的直径一般不同,除少数大分子以外数量级基本一致D.用打气筒向篮球充气时需用力,说明气体分子间有斥力E.温度升高,物体的内能不一定增大解析:为了估算分子的大小或间距,可建立分子的球体模型或立方体模型,选项A正确;随分子距离增大,分子势能先减小后增大,选项B错误;不同分子的直径一般不同,除少数大分子以外数量级基本一致,均为10-10 m左右,选项C正确;用打气筒向篮球充气时需用力,这是气体压强的缘故,不是分子间斥力的作用,选项D错误;物体的内能与温度、体积及物质的量都有关系,故温度升高,物体的内能不一定增大,选项E正确.6.(多选)以下说法正确的是( CDE )A.相同质量的水和水蒸气的温度相同时,分子数相同但分子的平均动能不同B.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变C.悬浮在液体中的微粒运动的无规则性,间接地反映了液体分子运动的无规则性D.当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小E.若一定质量的理想气体温度升高,则气体分子的平均动能一定增大解析:温度相同的物质,分子的平均动能相同,故A错误;在熔化过程中,晶体要吸收热量,温度保持不变,分子的平均动能不变,但分子势能增大,所以内能增大,故B错误;悬浮在液体中的微粒的无规则运动就是布朗运动,间接地反映了液体分子运动的无规则性,故C正确;根据分子力做功与分子势能间的关系可知,当分子间的引力与斥力平衡时,分子势能最小,故D正确;温度是物体分子平均动能的标志,一定质量的理想气体温度升高,分子的平均动能一定增大,故E正确. 7.(多选)如图为两分子系统的势能E p与两分子间距离r的关系曲线.下列说法正确的是( BCE )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,分子间的作用力为零D.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做负功E.在r由r1变到r2的过程中,分子间的作用力做正功解析:由题图可知,分子间距离为r2时分子势能最小,故r2是分子间的平衡距离,当0<r<r2时,分子力表现为斥力,当r>r2时分子力表现为引力,故A错误,B正确;当r等于r2时,分子间的作用力为零,C正确;在r由r1变到r2的过程中,分子力表现为斥力,分子间距离增大,分子间的作用力做正功,故D错误,E正确.8.(2019·全国Ⅲ卷,33)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是.实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以 .为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是.解析:油膜法测量分子大小需要形成单分子层油膜,故而需要减小油酸浓度;一滴油酸酒精溶液的体积非常微小不易准确测量,故而使用累积法,测出N滴油酸酒精溶液的体积V′,用V′与N的比值计算一滴油酸酒精溶液的体积,再根据已知浓度计算出一滴溶液中纯油酸的体积V;由于形成的是单分子层油膜,油膜的厚度d可以认为是分子直径,故而还需要测量出油膜稳定后的面积S,以计算厚度d=.答案:使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积S9.(2017·江苏卷,12A)图(甲)和(乙)是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同.比较两张图片可知:若水温相同, [选填“(甲)”或“(乙)”]中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同, [选填“(甲)”或“(乙)”]中水分子的热运动较剧烈.解析:影响布朗运动快慢的因素有两个,即悬浮颗粒的大小和液体温度,颗粒越小布朗运动越明显,液体温度越高布朗运动越明显,从题图可以看出,乙中炭粒的布朗运动明显,因此温度相同时,甲中炭粒的颗粒大;颗粒相同时,乙中水的温度高,水分子的热运动较剧烈.答案:(甲) (乙)能力培养10.(2019·广西南宁联考)(多选)运用分子动理论的相关知识,判断下列说法正确的是( ADE )A.分子间距离增大时,可能存在分子势能相等的两个位置B.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数仅与单位体积内的分子数有关C.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数的数值可表示为N A=D.阳光从缝隙射入教室,从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动E.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成解析:由于分子之间的距离为r0时,分子势能最小,故存在分子势能相等的两个位置,选项A正确;气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,不仅与单位体积内的分子数有关,还与气体的温度有关,选项B错误;由于气体分子之间的距离远大于分子本身的大小,所以不能用气体的摩尔体积除以每个分子的体积得到阿伏加德罗常数的数值,选项C错误;做布朗运动的微粒非常小,肉眼是观察不到的,从阳光中看到的尘埃的运动不是布朗运动,是机械运动,选项D正确;扩散可以在气体、液体和固体中进行,生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素,这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成,选项E正确.11.(2019·河北保定模拟)(多选)我国已开展空气中PM 2.5浓度的监测工作.PM 2.5是指空气中直径小于或等于2.5 μm 的悬浮颗粒物,其飘浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后对人体形成危害.矿物燃料燃烧的排放物是形成PM 2.5的主要原因.下列关于PM 2.5的说法中正确的是( CDE )A.PM 2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当B.PM 2.5在空气中的运动属于分子热运动C.PM 2.5的运动轨迹只是由大量空气分子对PM 2.5无规则碰撞的不平衡和气流运动决定的D.倡导低碳生活,减小煤和石油等燃料的使用,能有效减小PM 2.5在空气中的浓度E.PM 2.5必然有内能解析:PM 2.5的尺寸比空气中氧分子的尺寸大得多,A错误;PM 2.5在空气中的运动不属于分子热运动,B错误;PM 2.5的运动轨迹是由大量空气分子对PM 2.5无规则碰撞的不平衡和气流的运动决定的,C正确;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,PM 2.5必然有内能,D,E正确.12.(多选)已知阿伏加德罗常数为N A,某物质的摩尔质量为M(kg/mol),该物质的密度为ρ(kg/m3),则下列叙述中正确的是( BDE )A.1 kg该物质所含的分子个数是ρN AB.1 kg该物质所含的分子个数是N AC.该物质1个分子的质量是D.该物质1个分子占有的空间是E.该物质的摩尔体积是解析:1 kg该物质的物质的量为,所含分子数目为N=N A×=,故A错误,B正确;每个分子的质量m0==,故C错误;每个分子所占体积为V0==,故D正确;该物质的摩尔体积为,故E正确.13.(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,已经准备的器材有:油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔,要完成本实验,还缺少的器材有 .(2)在用油膜法粗测分子直径的实验中,在哪些方面作了理想化的假设 ;实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,且只能滴一滴,这是因为 ;在将油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均匀撒些痱子粉,这样做是为了 .(3)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是(用符号表示).解析:(1)在本实验中,要用量筒量取酒精和油酸,从而配制油酸酒精溶液,先在水槽中洒上痱子粉(或石膏粉),再将用酒精稀释过的油酸用滴管滴到水面上,待油酸膜面积稳定后,将玻璃板盖在水槽上,在玻璃板上铺上坐标纸,用彩笔画出油膜的边界,用数格子的方法得出形成油膜的面积;则可根据体积公式求得分子直径,故实验中还需要量筒、痱子粉(或石膏粉)及描绘图形的坐标纸.(2)本实验中做了三点理想化假设,一是将油酸分子视为球形,二是认为油酸分子是紧挨在一起的,三是将油膜看成单分子膜.实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,这是因为纯油酸黏滞力较大,直接测量体积时误差太大,只能滴一滴是为了使油膜面积不至于太大而接触盘壁,造成测量面积时误差太大;在滴入溶液之前,要先在水面上均匀撒上痱子粉,这样做的目的是使油膜边界清晰,便于描绘油膜形状.(3)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边界→测量油膜面积→计算分子直径.很显然,操作先后顺序排列应是dacb.答案:(1)量筒、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸(2)将油膜看成单分子,将油酸分子看成球形,认为油酸分子是一个紧挨一个的纯油酸黏滞力较大,直接测量体积时误差太大,滴太多会使油膜面积过大,测量时误差太大使油膜边界清晰,便于描绘油膜形状(3)dacb14.目前,环境污染已非常严重,瓶装纯净水已经占领柜台.再严重下去,瓶装纯净空气也会上市.设瓶子的容积为500 mL,空气的摩尔质量M=29×10-3 kg/mol.按标准状况计算,N A=6.0×1023 mol-1,试估算:(1)空气分子的平均质量是多少.(2)一瓶纯净空气的质量是多少.(3)一瓶中约有多少个气体分子.解析:(1)m== kg=4.8×10-26 kg.(2)m空=ρV瓶== kg=6.5×10-4 kg.(3)分子数N=nN A=·N A==1.3×1022(个).答案:(1)4.8×10-26 kg (2)6.5×10-4 kg(3)1.3×1022个。