2019-2020学年高中物理第七章分子动理论1物体是由大量分子组成的课后检测含解析新人教版选修3-3

2019-2020学年高中物理第七章分子动理论1物体是由大量分子组成的课后检测含解析新人教版选修3-3

‎1　物体是由大量分子组成的 记一记 物体是由大量分子组成的知识体系 一个桥梁——阿伏加德罗常数是联系宏观与微观物理量的桥梁 一个方法——油膜法估测分子大小 两种模型—— 两种思想—— ‎ 辨一辨 ‎1.无论是无机物的分子，还是有机物的分子，其分子大小的数量级都是10－‎10 m．(×)‎ ‎2．本节中所说的“分子”，包含了分子、原子、离子等多种粒子．(√)‎ ‎3．分子的质量是很小的，其数量级为10－‎19 kg.(×)‎ ‎4．在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同．(×)‎ ‎5．‎3 g氢气所含原子数目为阿伏加德罗常数．(×)‎ 想一想 ‎1.已知气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，能否计算出一个气体分子的体积？‎ 提示：不能，因为气体分子间距离比较大，只能计算出一个气体分子平均占有的空间．‎ ‎2．用油膜法估测分子直径大小实验中，哪些步骤体现出了“估测”？‎ 提示：(1)在测油膜面积时，轮廓内不足半个格舍去，多于半个格的算一个．‎ ‎(2)油膜厚度视为单分子油膜．‎ ‎(3)认为分子为球形且无间隙排列．‎ ‎3．在用油膜法测分子大小的实验中，为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？‎ 提示：如果往水面上直接滴纯油酸，一是体积太大，形成的油膜面积太大，不便于在实验室中测量，二是纯油酸在水面上不易散开形成单分子油膜，而油酸酒精溶液更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果．‎ 思考感悟：　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ 练一练 ‎1.(多选)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是(　　)‎ A．将油酸形成的膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．考虑了各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 - 8 -‎ 解析：实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，所以A、B、D三项正确，C项错误．‎ 答案：ABD ‎2．关于物体中的分子数目，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．质量相等的物体含有相同的分子数 ‎ B．体积相同的物体含有相同的分子数 ‎ C．物质的量相同的物体含有相同的分子数 ‎ D．体积相同的气体含有相同的分子数 解析：1摩尔任何物质所含有的分子数相同，所以物质的量相同的物体，分子数一定相同．‎ 答案：C ‎3．(多选)在用油膜法估测分子直径大小的实验中，若已知油的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在水面上扩散后的最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA，以上各量均采用国际单位，那么(　　)‎ A．油滴分子直径d＝ B．油滴分子直径d＝ C．油滴所含分子数N＝NA D．油滴所含分子数N＝NA 解析：油膜法测分子直径，认为油膜的厚度就为分子直径，油膜的质量为m，最大面积为S，则油膜的体积为V＝，油滴分子直径为d＝，故B项正确，A项错误；油滴的物质的量为，油滴所含分子数为N＝NA，D项正确，C项错误．‎ 答案：BD ‎4．某种物质的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，密度为ρ(单位为kg/m3)，若用NA表示阿伏加德罗常数，则：‎ ‎(1)每个分子的质量是________；‎ ‎(2)‎1 m3‎的这种物质中包含的分子数目是________；‎ ‎(3)1 mol的这种物质的体积是________；‎ ‎(4)平均每个分子所占据的空间的大小是________．‎ 解析：(1)每个分子的质量等于摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值，即m0＝.‎ ‎(2)‎1 m3‎的这种物质中含有的分子的物质的量为：n＝，故‎1 m3‎的这种物质中含有的分子数为：n·NA＝.‎ ‎(3)1 mol这种物质的体积，即摩尔体积Vm＝.‎ ‎(4)平均每个分子所占据的空间的大小是摩尔体积与阿伏加德罗常数的比值，即V0＝＝.‎ 答案：(1)　(2)　(3)　(4) - 8 -‎ 要点一 分子大小的计算 ‎1.纳米材料具有广泛的应用前景，在材料科学中纳米技术的应用使材料科学日新月异，在1 nm的长度上可以排列的分子(其直径约为10－‎10 m)个数最接近于(　　)‎ A．1个 B．10个 C．100个 D．1 000个 解析：纳米是长度的单位，1 nm＝10－‎9 m，即1 nm＝10×10－‎10 m，所以排列的分子个数接近于10个．故B项正确．‎ 答案：B ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．物质是由大量分子组成的 B．无论是无机物质的小分子，还是有机物质的大分子，其分子大小的数量级都是10－‎‎10 m C．本节中所说的“分子”，只包含了化学中的分子，不包括原子和离子 D．分子的质量是很小的，其数量级为10－‎‎10 kg 解析：物质是由大量分子组成的，故A项正确；一些有机物质的分子较大，大小超过10－‎10 m，故B项错误；本节中所说的分子包括化学中的分子、原子和离子等统称为分子，故C项错误；分子质量的数量级一般为10－‎26 kg，故D项错误．‎ 答案：A 要点二 油膜法估测分子的大小 ‎3.(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(　　)‎ A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格 D．求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 解析：由油酸分子直径d＝知，计算结果明显偏大可能是V取大了或S取小了．油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A项正确；油酸中含有大量酒精，不影响测量结果，B项错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格，使S偏小，d偏大，C项正确；若求每滴溶液的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，使V偏小，d偏小，D项错误．‎ 答案：AC ‎4．为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是(　　)‎ A．用注射器取1 mL配制好的油酸酒精溶液，共可滴N滴，则每滴中含有油酸 mL B．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C．先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 解析： mL是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是一滴溶液中油酸的体积，A项错误；B项的做法是正确的；多滴几滴能够使形成油膜的油酸体积测量更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C项错误；D项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．‎ 答案：B ‎5．“用油膜法测量油酸分子的大小”实验的简要步骤如下：‎ A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S.‎ B．将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上．‎ - 8 -‎ C．用浅盘装入约‎2 cm深的水．‎ D．用公式d＝，求出薄膜的厚度，即油酸分子的直径．‎ E．根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.‎ 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整之处，请指出：‎ ‎(1)________________________________________________________________________．‎ ‎(2)________________________________________________________________________．‎ 上述实验步骤的合理顺序是________________．‎ 解析：在将溶液滴入水面之前，应在水面上均匀撒上一层痱子粉或细石膏粉，这样可以清楚地看出油膜的轮廓，在实验过程中，还必须量出一滴油酸溶液的体积．‎ 答案：(1)C步骤中，缺少在水面上撒痱子粉 ‎(2)遗漏的步骤：F.用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒增加一定体积时的滴数　CFBAED或FCBAED ‎6．在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.1 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为‎1 cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL，油酸膜的面积是________cm2.根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m.‎ 解析：每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝× mL＝5×10－7 mL，油膜的面积S＝40×‎1 cm2＝‎40 cm2，分子直径d＝ m＝1.25×10－‎10 m.‎ 答案：5×10－7　40　1.25×10－10‎ 要点三 阿伏加德罗常数的应用 ‎7.只要知道下列一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离的是(　　)‎ A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量 B．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度 C．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积 D．该气体的密度、体积和摩尔质量 解析：根据A项的条件可以求出分子的总个数，而不能继续求得分子的体积V0，故A项错误；再对B、C、D三项进行分析判断从而得出正确答案为B项．‎ 答案：B ‎8．(多选)已知阿伏加德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，下面的结论中正确的是(　　)‎ A．‎1 m3‎铜所含原子的数目为 B．1个铜原子的质量为 C．1个铜原子的体积为 D．‎1 kg铜所含原子的数目为NA 解析：固体与微观量之间的关系为 摩尔质量＝NA·原子质量 摩尔质量＝NA·原子体积 - 8 -‎ 故‎1 m3‎铜所含原子数目为·NA，故A项错误.1个铜原子的质量为，故B项正确．一个铜原子的体积是，故C项正确‎.1 kg铜所含原子的数目为，故D项错误．‎ 答案：BC ‎9．(多选)对于液体和固体来说，如果用Mmol表示摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质密度，Vmol表示摩尔体积，V分子表示分子体积，NA表示阿伏加德罗常量，下列各式中能正确反映这些量之间关系的是(　　)‎ A．NA＝ B．NA＝ C．Vmol＝ρMmol D．Vmol＝ 解析：对液体和固体来说NA＝，NA＝，A项正确，B项错误；摩尔体积Vmol＝，故C项错误，D项正确．‎ 答案：AD 基础达标 ‎1.关于分子的形状、大小及其估算，下列说法错误的是(　　)‎ A．分子看作球形是分子的简化模型，实际上分子的形状并不真的都是球形 B．所有分子的直径都相同 C．不同分子的直径一般不同，但一般分子直径的数量级相同 D．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种 解析：分子的结构和形状比较复杂，球状模型只是它的一种简化模型，分子的直径并不都相同，但直径的数量级一般都相同，油膜法是估测分子直径常用的一种方法，故B项错误．‎ 答案：B ‎2．(多选)某气体的摩尔质量为Mmol，摩尔体积为Vmol，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA不可表示为(　　)‎ A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 解析：阿伏加德罗常数NA＝＝＝，其中V应为每个气体分子所占有的体积，而V0是气体分子的体积，由于气体分子间有距离，故两者不相等，C项错误；D项中ρV0不是气体分子的质量，因而也是错误的．‎ 答案：CD ‎3．[2019·上海嘉定区模拟]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用“数格子”的方法是为了估算(　　)‎ A．一滴油酸的体积 B．油膜的面积 C．一个油酸分子的体积 D．一个油酸分子的面积 解析：用“数格子”的方法是为了估算一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的油膜的面积，B项正确．‎ 答案：B - 8 -‎ ‎4．(多选)关于用“油膜法”估测分子大小的实验，下列说法中正确的是(　　)‎ A．单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径 B．测量结果表明，分子直径的数量级是10－‎‎10 m C．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上 D．处理数据时，将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径 解析：单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，A项正确；测量结果表明，分子直径的数量级是10－‎10 m，B项正确；实验时先把痱子粉撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴入水面，C项错误；处理数据时，将一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径，D项错误．‎ 答案：AB ‎5．[2019·大连高二检测](多选)已知阿伏加德罗常数为NA，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(　　)‎ A．‎1 kg该物质所含的分子个数是NA B．该物质1个分子的质量是(kg)‎ C．该物质1个分子占有的空间是(m3)‎ D．该物质的摩尔体积是 解析：‎1 kg该物质所含的分子个数是NA，A项正确；该物质1个分子的质量是(kg)，B项错误；该物质的摩尔体积为，故1个分子占有的体积为(m3)，C、D正确．‎ 答案：ACD ‎6．下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量(　　)‎ A．氧气的密度和阿伏加德罗常数 B．单个氧气分子的体积和阿伏加德罗常数 C．单个氧气分子的质量和阿伏加德罗常数 D．单个氧气分子的体积和氧气分子的质量 解析：计算氧气的摩尔质量，可以用单个氧气分子的质量乘以阿伏加德罗常数，C项正确；也可以用氧气的密度乘以氧气的摩尔体积，而A项没有给出氧气的摩尔体积；B、D两项不能求出氧气的摩尔质量．‎ 答案：C ‎7．某物质的密度为ρ，其摩尔质量为Μ，阿伏加德罗常数为NA，那么单位体积内该物质所含的分子数是(　　)‎ A. B. C. D. 解析：该物质的摩尔体积为Vm＝，则单位体积内该物质的分子数为n＝＝，选项D正确．‎ 答案：D ‎8．(多选)关于“用油膜法估测分子大小”的实验，下列说法正确的是(　　)‎ A．实验时应先将痱子粉撒在水面上，再将1滴油酸酒精溶液滴在水面上 B．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴油酸酒精溶液中含有的油酸是10－2 mL C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油膜的形状 D．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数(小于半格的不算，超过半格的算一格)，并求得油膜的面积 - 8 -‎ E．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可算出油膜厚度d＝，即油酸分子的直径 解析：实验时应先将痱子粉撒在水面上，再将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，A项正确；若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2 mL,1滴溶液中纯油酸的体积小于10－2 mL，B项错误；在玻璃板上描油膜的形状时，要等油酸酒精溶液充分扩散形成单分子油膜后再进行，C项错误；将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数，并求得油膜的面积，D项正确；由于油膜为单分子薄膜，故通过d＝计算出的油膜的厚度即油酸分子的直径，E项正确．‎ 答案：ADE ‎9．已知在标准状况下，1 mol氢气的体积为‎22.4 L，氢气分子间距约为(　　)‎ A．10－‎9 m B．10－‎‎10 m C．10－‎11 m D．10－‎‎8 m 解析：在标准状况下，1 mol氢气的体积为‎22.4 L，则每个氢气分子占据的体积V0＝＝m3＝3.72×10－‎26 m3‎.按立方体计算，占据体积的边长为L＝＝ m≈3.3×10－‎9 m．故选A项．‎ 答案：A ‎10．(多选)关于分子的大小，下列说法正确的是(　　)‎ A．质量相同的任何物质，分子数都相同 B．摩尔质量相同的物质，分子质量一定相同 C．分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比 D．密度大的物质，分子质量一定大 E．固体和液体的每个分子的大小就是每个分子占据的空间的大小 解析：质量相同，摩尔质量不一定相同，分子数不一定相同，A项错误；摩尔质量相同，分子个数相同，每个分子质量相同，B项正确；分子质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，所以分子质量之比一定等于它们的摩尔质量之比，C项正确；密度大的物质体积相同时质量大，但分子个数不确定，无法比较分子质量大小，D项错误；我们认为固体和液体的分子是紧密排列的，每个分子的大小就是每个分子占据的空间的大小，E项正确．‎ 答案：BCE ‎11．用油膜法测得分子的直径为D，已知油酸的摩尔质量为M，阿伏加德罗常量为NA，则油酸的密度为ρ＝________.‎ 解析：每一个油酸分子的体积为V0＝πR3＝πD3，油酸的摩尔体积为V＝NAV0＝πD3NA.所以油酸的密度为ρ＝＝.‎ 答案： 能力达标 ‎12.(多选)某气体的摩尔质量为M，分子质量m.若1摩尔该气体的体积为Vm，密度为ρ，则该气体单位体积内的分子数为(阿伏加德罗常数为NA)(　　)‎ A. B. C. D. 解析：NA是指每摩尔该气体含有的气体分子数量，Vm是指每摩尔该气体的体积，即单位体积内该气体含有的分子数量，A项正确；摩尔质量M与分子质量m相除得到每摩尔该气体含有的气体分子数，即NA - 8 -‎ ‎，结合选项A的分析知，B项正确；气体摩尔质量除以密度得到气体的摩尔体积Vm，结合选项A的分析知，C项正确，D项错误．‎ 答案：ABC ‎13．某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，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)‎ 解析：(1)用油膜法估测分子的直径，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．故选A、B、D.(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＝‎300 cm2＝3×10－‎2 m2‎.(3)1滴油酸酒精溶液纯油酸体积V＝×0.1% L，由V＝Sd得d＝7×10－‎10 m.‎ 答案：(1)ABD　(2)3×10－2　(3)7×10－10‎ ‎14．教育部办公厅和卫生部办公厅联合发布了《关于进一步加强学校控烟工作的意见》(以下简称《意见》)．《意见》中要求，教师在学校的禁烟活动中应以身作则、带头戒烟，通过自身的戒烟，教育、带动学生自觉抵制烟草的诱惑．试估算一个高约‎2.8 m，面积约‎10 m2‎的两人办公室，若只有一人吸了一根烟．求(在标准状况下，空气的摩尔体积为22.4×10－‎3 m3‎/mol，可认为吸入气体的体积等于呼出气体的体积)：‎ ‎(1)估算被污染的空气分子间的平均距离；‎ ‎(2)另一不吸烟者呼吸一次大约吸入多少个被污染过的空气分子．(人正常呼吸一次吸入气体的体积为‎300 cm3，一根烟大约吸10次)‎ 解析：(1)吸烟者吸完一根烟吸入气体的总体积为10×‎300 cm3，含有的空气分子数为 n＝×6.02×1023个＝8.1×1022个 办公室单位体积空气内含被污染的空气分子数为 个/m3＝2.9×1021个/m3‎ 每个污染分子所占体积为V＝ m3‎ 所以被污染的空气分子间的平均距离为L＝＝7×10－‎8 m.‎ ‎(2)被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数约为2.9×1021×300×10－6个＝8.7×1017个．‎ 答案：(1)7×10－‎8 m　(2)8.7×1017个 - 8 -‎