人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论综合与测试导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论综合与测试导学案，共8页。学案主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题(本题8小题，每小题3分，共24分)
1．关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动就是分子的无规则运动
B．布朗运动是液体分子的无规则运动
C．温度越高，布朗运动越剧烈
D．在0 ℃的环境中布朗运动消失
答案 C
解析 布朗运动是指液体中悬浮颗粒无规则运动的现象，A、B错误；布朗运动是液体分子无规则运动碰撞悬浮颗粒引起的，温度越高液体分子运动得越剧烈，即布朗运动也越剧烈，C正确；分子的运动永不停息，所以布朗运动不会消失，只有明显和不明显之分，D错误．
2．(2019·北京卷)下列说法正确的是( )
A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
答案 A
解析 温度是分子平均动能的量度(标志)，A项正确；内能是物体内所有分子的分子热运动动能和分子势能的总和，B项错误；气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，C项错误；气体温度降低，则分子的平均动能变小，D项错误．
3．(2019·武汉市第六中学高二下月考)关于分子动理论基本观点和实验依据，下列说法正确的是( )
A．随着分子间距离增大，分子势能一定增大
B．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
C．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
D．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq \f(V,V0)
答案 C
解析 若分子力表现为引力，分子间距离增大，分子力做负功，分子间势能增大，若分子力表现为斥力，分子间距离增大，分子力做正功，分子势能减小，A错误．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到尘埃的运动，不是布朗运动，是由于空气的流动引起的，B错误．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，C正确．若气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，由于气体分子之间的距离远大于分子的直径，所以阿伏加德罗常数不能表示为NA＝eq \f(V,V0)，D错误．
4．(2020·哈尔滨三中高二月考)根据以下哪组数据可以估算出阿伏加德罗常数( )
A．一定量氧气的质量与体积
B．氧气的摩尔质量与分子质量
C．氧气的摩尔体积与分子体积
D．一定量氧气的体积与摩尔体积
答案 B
解析 知道一定量氧气的质量与体积，可以求出氧气的密度，不能计算出阿伏加德罗常数，故A错误；氧气的摩尔质量除以氧气分子的质量等于阿伏加德罗常数，故B正确；利用氧气分子占据空间的体积和氧气的摩尔体积，可求出阿伏加德罗常数，气体分子间隙较大，利用氧气分子的体积和氧气的摩尔体积，不能求出阿伏加德罗常数，故C错误；知道一定量氧气的体积与摩尔体积，能求出氧气的摩尔数，不能求出阿伏加德罗常数，故D错误．
5．关于温度和内能，下列说法正确的是( )
A．分子质量不同的物体，如果温度相同，分子的平均动能也相同
B．物体的内能变化时，它的温度一定改变
C．同种物质，温度高的内能肯定比温度低的内能大
D．物体的内能等于物体的势能和动能的总和
答案 A
解析 温度是物体分子平均动能的标志，所以温度相同，则物体分子的平均动能相同，A正确；内能是物体中所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，宏观上与物质的量、物体的温度、体积及物态有关，所以物体的内能变化，温度不一定改变，B、C、D错误．
6．若某种实际气体分子间的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系是( )
A．如果保持其体积不变，温度升高，内能增大
B．如果保持其体积不变，温度升高，内能减小
C．如果保持其温度不变，体积增大，内能不变
D．如果保持其温度不变，体积增大，内能减小
答案 A
解析 若保持气体的体积不变，则分子势能不变，温度升高，分子的平均动能变大，故气体的内能增大，A正确，B错误；若保持气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，体积增大，分子间的引力做负功，分子势能增大，故气体的内能增大，选项C、D错误．
7.如图1所示，用F表示两分子间的作用力，用Ep表示分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中( )
图1
A．F不断增大，Ep不断减小
B．F先增大后减小，Ep不断减小
C．F不断增大，Ep先增大后减小
D．F、Ep都是先增大后减小
答案 B
8．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数．若已知n滴油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(球的体积公式V＝eq \f(4,3)πR3)( )
A．d＝eq \f(V,nS)，NA＝eq \f(μn,ρV) B．d＝eq \f(V,nS)，NA＝eq \f(6μn3S3,πρV3)
C．d＝eq \f(V,S)，NA＝eq \f(6μn3S3,πρV3) D．d＝eq \f(V,S)，NA＝eq \f(6μn3S3,ρV3)
答案 B
解析 一滴油酸体积为eq \f(V,n)，故直径d＝eq \f(V,nS)；油酸的摩尔体积为Vml＝eq \f(μ,ρ)，一个油酸分子体积为V0＝eq \f(1,6)πd3＝eq \f(πV3,6n3S3)，故NA＝eq \f(Vml,V0)＝eq \f(6μn3S3,πρV3)，故B正确．
二、多项选择题(本题4小题，每题4分，共16分)
9.观察布朗运动的实验过程中，每隔5 s记录下颗粒的位置，最后将这些位置用直线依次连接，如图2所示，则下列说法正确的是( )
图2
A．由图可以看出布朗运动是无规则的
B．图中轨迹就是颗粒无规则运动的轨迹
C．若对比不同温度下的轨迹，可以看出温度高时布朗运动显著
D．若对比不同颗粒大小时的轨迹，可以看出颗粒小时布朗运动显著
答案 ACD
解析 由于是每隔5 s记录下颗粒的位置，最后将这些位置用直线依次连接，但并不知道这5 s时间内颗粒的运动轨迹(其实这5 s内的轨迹也是无规则的)，所以记录下的并不是颗粒的实际运动轨迹，温度越高，颗粒越小，布朗运动越显著．选项A、C、D正确，B错误．
10．(2020·盘县红果镇育才学校高三月考)关于分子动理论的规律，下列说法正确的是( )
A．扩散现象说明物质分子在做永不停息的无规则运动
B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
C．布朗运动是指悬浮在液体里的微小颗粒的运动
D．已知某种气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该气体分子之间的平均距离可以表示为eq \r(3,\f(M,ρNA))
答案 ACD
解析 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强作用的缘故，选项B错误．
11．对于一定质量的气体，下列说法正确的是( )
A．温度升高，气体中每个分子的动能都增大
B．在任一温度下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律
C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和分子的数密度
D．气体的压强由分子数密度、分子平均动能、重力共同决定
答案 BC
解析 温度升高时，气体分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定都增大，A错；气体分子的速率分布规律是“中间多、两头少”，B对；气体的压强由分子数密度和分子平均动能决定，与重力无关，C对，D错．
12.如图3所示，为分子力随分子间距离的变化关系图．设r0为A、B两分子间引力和斥力平衡时的位置，现将A固定在O点，将B从与A相距eq \f(1,2)r0处由静止释放，在B远离A的过程中，下列说法正确的是( )
图3
A．B速度最大时，分子势能最小
B．B在运动过程中分子势能一直减小
C．B速度最大时，A对B的分子力为零
D．引力和斥力均减小，但引力减小得更快
答案 AC
解析 由0.5r0到r0过程中，分子力表现为斥力，距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，B的动能增加；当r＞r0时，分子力表现为引力，分子间距离增大，分子力做负功，分子势能增大，B的动能减小，所以r＝r0时，B的动能最大，速度最大，此时B的分子势能最小，A、C正确，B错误；B从与A相距0.5r0处由静止释放，B远离A的过程中，距离增大，引力和斥力均减小，但斥力减小较快，D错误．
三、实验题(本题2小题，共14分)
13．(4分)为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的误差，下列方法可行的是________．
A．用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2＝eq \f(V1,100)
B．水平放置浅盘，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些
C．先在浅盘水中撒些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上
D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
答案 B(4分)
解析 如果100滴油酸酒精溶液的体积不是整数，那么估读的体积误差就大了，故选项A错．选项B的分析是对的．多滴几滴确实对测量形成油膜的油酸体积会更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，故选项C错．实验中并不需要油膜是矩形，故选项D错．
14．(10分)(2019·常州市高二检测)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中含有纯油酸1 mL,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爽身粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液．
(1)该实验中的理想化假设是________．
A．将油膜看作单分子层油膜
B．不考虑油分子间的间隙
C．不考虑油分子间的相互作用力
D．将油分子看成球体
(2)实验描出油酸薄膜轮廓如图4，已知每一个小正方形的边长为2 cm，则该油酸薄膜的面积为________ m2(结果保留一位有效数字)．
图4
(3)经计算，油酸分子的直径为________ m(结果保留一位有效数字)．
(4)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是_______________．
答案 (1)ABD(2分) (2)3×10－2(3分) (3)7×10－10(3分) (4)油酸酒精溶液中的酒精溶于水中(2分)
解析 (1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间的空隙，故A、B、D正确．
(2)由于每格边长为2 cm，则每一格就是4 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出75格，则油酸薄膜面积为75×4 cm2＝300 cm2＝3×10－2 m2.
(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积：V＝eq \f(1,50)×eq \f(1,1 000) mL＝2×10－5 mL，由于油膜是单分子紧密排列的，因此分子直径为：d＝eq \f(V,S)＝eq \f(2×10－11,3×10－2) m≈7×10－10 m.
(4)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是油酸酒精溶液中的酒精溶于水中．
四、计算题(本题4小题，共46分)
15．(10分)如图5所示，IBM的科学家在铜表面将48个铁原子排成圆圈，形成半径为7.13 nm的“原子围栏”，相邻铁原子间有间隙．估算原子平均间隙的大小，结果保留一位有效数字．已知铁的密度是7.8×103 kg/m3，摩尔质量是5.6×10－2 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 ml－1.
图5
答案 6×10－10 m
解析 一个铁原子的体积V＝eq \f(M,ρNA)(3分)
铁原子的直径D＝eq \r(3,\f(6M,πρNA))(3分)
围栏中相邻铁原子的平均间隙l＝eq \f(2πr,n)－D(2分)
解得l≈6×10－10 m．(2分)
16．(12分)(2019·黄冈市高二下期末)某同学在进行“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验前，网上查阅数据得知：油酸的摩尔质量M＝0.283 kg·ml－1，密度ρ＝0.895×103 kg/m3，若每100 mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL.已知球的体积V与直径D的关系为V＝eq \f(1,6)πD3，取NA＝6.02×1023 ml－1.问：(结果均保留一位有效数字)
(1)一个油酸分子的体积约为多少？
(2)一滴上述油酸酒精溶液所能形成的单分子油膜的面积约是多少？
答案 (1)5×10－28 m3 (2)0.1 m2
解析 (1)一个油酸分子的体积V＝eq \f(M,ρNA)(2分)
将数值代入解得V≈5×10－28 m3(2分)
(2)由球的体积与直径的关系V＝eq \f(1,6)πD3得分子直径D＝eq \r(3,\f(6V,π))(2分)
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为V0＝eq \f(1,100)×eq \f(1,100)×10－6 m3＝10－10 m3(2分)
故一滴油酸酒精溶液所能形成的单分子油膜的面积为S＝eq \f(V0,D)(2分)
联立解得S≈0.1 m2.(2分)
17．(12分)在标准状况下，有体积为V的水和体积为V的水蒸气，已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为Vml，求：
(1)说明标准状况下水分子与水蒸气分子的平均动能的大小关系．
(2)它们中各有多少水分子．
(3)它们中相邻两个水分子之间的平均距离．
答案 (1)相同 (2)eq \f(ρV,M)NA eq \f(V,Vml)NA (3)eq \r(3,\f(6M,πρNA)) eq \r(3,\f(Vml,NA))
解析 (1)由于在标准状况下水和水蒸气的温度相同，所以分子的平均动能相同．(2分)
(2)体积为V的水，质量为m＝ρV，
分子个数为：n1＝eq \f(m,M)NA＝eq \f(ρV,M)NA.(2分)
体积为V的水蒸气，分子个数为：
n2＝eq \f(V,Vml)NA(2分)
(3)将水分子视为球形模型，则两个水分子间距离为分子的直径．一个水分子的体积为V0＝eq \f(V,n1)＝eq \f(M,ρNA)(2分)
设水分子的平均直径为d1，
则d1＝eq \r(3,\f(6V0,π))＝eq \r(3,\f(6M,πρNA))(2分)
设两个水蒸气分子间的平均距离为d2，将气体分子占据空间视为立方体模型，则两个分子间的平均距离为：d2＝eq \r(3,\f(Vml,NA)).(2分)
18．(12分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V＝56 L，囊中氮气密度ρ＝2.5 kg/m3，已知氮气摩尔质量M＝0.028 kg/ml，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 ml－1.试估算：(结果均保留1位有效数字)
(1)囊中氮气分子的总个数N；
(2)囊中氮气分子间的平均距离．
答案 (1)3×1024个 (2)3×10－9 m
解析 (1)设N2的物质的量为n，则n＝eq \f(ρV,M)(2分)
氮气的分子总数N＝eq \f(ρV,M)NA(2分)
代入数据得N＝3×1024个(2分)
(2)每个氮气分子所占的空间为V0＝eq \f(V,N)(2分)
设氮气分子间平均距离为a
则有V0＝a3(2分)
即a＝eq \r(3,V0)＝eq \r(3,\f(V,N))(1分)
代入数据得a≈3×10－9 m(1分)