高中物理 第1章 用統(tǒng)計思想研究分子運動 1_1 一種新的研究方法 1_2 走進分子世界學業(yè)分層測評 滬科版選修3-3

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一種新的研究方法 走進分子世界 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．用油膜法估測分子直徑實驗的科學依據(jù)是(　　) A．將油膜看成單分子油膜 B．不考慮各油分子間的間隙 C．考慮了各油分子間的間隙 D．將油膜分子看成球形 E．考慮了油膜由多層分子構成 【解析】　該實驗的原理就是把油酸分子視為球形，且認為是一個一個緊挨著單層分布，不考慮分子間隙，故A、B、D選項正確． 【答案】　ABD 2．關于分子，下列說法中不正確的是(　　) A．分子是球形的，就像我們平時的乒乓球有彈性，只不過分子非常非常小 B．所有分子的直徑都相同 C．不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致 D．測定分子大小的方法只有油膜法一種方法 E．測定分子大小的方法有多種 【解析】　分子的形狀非常復雜，為了研究和學習方便，把分子簡化為球形，實際上不是真正的球形，故A項錯誤；不同分子的直徑一般不同，但數(shù)量級基本一致，為10－10 m，故B錯、C對；油膜法只是測定分子大小的一種方法，還有其他方法，如掃描隧道顯微鏡觀察法等，故D錯誤、E正確． 【答案】　ABD 3．下列可算出阿伏伽德羅常量的一組數(shù)據(jù)是(　　) 【導學號：35500002】 A．水的密度和水的摩爾質量 B．水的摩爾質量和水分子的體積 C．水分子的體積和水的摩爾體積 D．水分子的質量和水的摩爾質量 E．水的摩爾體積、水的密度和水分子的質量 【解析】　知道水的密度和水的摩爾質量可以求出其摩爾體積，不能計算出阿伏伽德羅常量，A錯誤；若知道水的摩爾質量和水分子質量或者知道水的摩爾體積以及水分子的體積都能求出阿伏伽德羅常量；B錯誤，C、D、E正確． 【答案】　CDE 4．某同學在用油膜法估測分子直徑的實驗中，計算結果明顯偏大，可能是由于(　　) A．油酸未完全散開 B．油酸中含有大量酒精 C．求每滴體積時，1 mL溶液的滴數(shù)多數(shù)了幾滴 D．求每滴體積時，1 mL溶液的滴數(shù)少數(shù)了幾滴 E．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格 【解析】　形成的油膜不是單分子層，計算的油膜厚度就不是分子直徑，比分子直徑大得多，A正確；滴入水中后酒精都溶入水中，B錯誤；計算體積時多數(shù)了幾滴，會使計算的油滴體積偏小，當然計算的分子直徑也偏小，C錯誤，D正確；數(shù)方格時舍去了所有不足一格的方格，計算出的油膜面積偏小，導致計算結果偏大，E正確． 【答案】　ADE 5．知道下列哪一組物理量，不能估算出氣體分子間的平均距離(　　) A．阿伏伽德羅常量、氣體的摩爾質量 B．阿伏伽德羅常量、氣體的摩爾質量和密度 C．氣體的密度、體積和摩爾質量 D．氣體的質量和體積 E．阿伏伽德羅常量、氣體的摩爾體積 【解析】　A項知道阿伏伽德羅常量和氣體的摩爾質量，只能求出分子的質量．B項已知氣體的密度，可以求出單位體積氣體的質量，知道氣體摩爾質量可以求出單位體積氣體物質的量，知道阿伏伽德羅常量可以求出單位體積分子個數(shù)，可以求出分子平均占據(jù)的體積，可以進一步求出分子間的平均距離，故B正確；C項知道該氣體的密度、體積和摩爾質量，可以求出該體積氣體物質的量，求不出氣體分子體積，求不出分子間的平均距離，故C錯誤；D項知道氣體的質量和體積，只能求解氣體的密度，故D錯誤；E項中可以求出一個氣體分子占據(jù)的體積． 【答案】　ACD 6．已知某氣體的摩爾體積為22.4 L/mol，摩爾質量為18 g/mol，阿伏伽德羅常量為6.021023 mol－1，由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體(　　) A．每個分子的質量 B．每個分子的體積 C．每個分子占據(jù)的空間 D．分子之間的平均距離 E．分子總數(shù) 【解析】　實際上氣體分子之間的距離遠比分子本身的線度大得多，即氣體分子之間有很大空隙，故不能根據(jù)V′＝計算分子體積，這樣算得的應是該氣體每個分子所占據(jù)的空間，故C正確；可認為每個分子平均占據(jù)了一個小立方體空間，即為相鄰分子之間的平均距離，D正確；每個分子的質量顯然可由m′＝估算，A正確；根據(jù)條件無法估算分子總數(shù)，E錯誤． 【答案】　ACD 7．在“用單分子油膜估測分子大小”實驗中 (1)某同學操作步驟如下： ①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； ②向量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積； ③在蒸發(fā)皿內盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定； ④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積． 改正其中的錯誤： (2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.810－3mL，其形成的油膜面積為40 cm2，則估測出油酸分子的直徑為 m. 【解析】　(1)②由于一滴溶液的體積太小，直接測量時相對誤差太大，應用微小量累積法減小測量誤差． ③液面上不撒痱子粉時，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜，油膜間的縫隙會造成測量誤差增大甚至實驗失?。? (2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內純油酸的體積可得： d＝＝m ＝1.210－9 m. 【答案】　(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉　(2)1.210－9 8．標準狀態(tài)下1 cm3的水蒸汽中有多少個水分子？相鄰兩個水分子之間的距離是多少？ 【解析】　1 mol的任何氣體在標準狀態(tài)下，占有的體積都為22.4 L，則1 cm3水蒸汽內所含有的分子數(shù)為 n′＝NA＝6.021023個≈2.71019個， 設水蒸汽分子所占據(jù)的空間為正方體，分子間距為d′，則有V′0＝＝d′3， 所以d′＝＝ m≈3.310－9 m. 【答案】　2.71019個　3.310－9 m [能力提升] 9．(2016濟南高二檢測)已知阿伏伽德羅常量NA，銅的摩爾質量為M，銅的密度是ρ，則下列說法中正確的是(　　) 【導學號：35500003】 A．1 m3銅所含原子數(shù)目是 B．1 kg銅所含原子數(shù)目是ρNA C．一個銅原子的質量是 D．一個銅原子占有的體積為 E．一個銅原子占有的體積為 【解析】　據(jù)已知條件知1 m3銅的質量為ρ kg，相當于 mol，所含原子數(shù)為NA，A正確；1 kg銅所含原子數(shù)目是，B錯誤；每個原子的質量為，C正確；每個原子占有體積為＝，D正確，E錯誤． 【答案】　ACD 10．若以V表示在標準狀態(tài)下水蒸汽的摩爾體積，ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸汽的密度，M表示水的摩爾質量，M0表示一個水分子的質量，V0表示一個水分子的體積，NA表示阿伏伽德羅常量，則下列關系式正確的是(　　) A．V＝ B．V0＝ C．M0＝ D．ρ＝ E．NA＝ 【解析】　因ρ表示在標準狀態(tài)下水蒸汽的密度，M表示水的摩爾質量，則在標準狀態(tài)下水蒸汽的摩爾體積為V＝，選項A正確；表示一個水分子運動占據(jù)的空間，不等于一個水分子的體積，選項B錯誤；一個水分子的質量為：M0＝，選項C正確；表示水的密度，選項D錯誤；ρV是水的摩爾質量，則阿伏伽德羅常量可表示為：NA＝，選項E正確． 【答案】　ACE 11．利用油膜法估測分子的大小實驗時，現(xiàn)有按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個充入約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒． 請補充下述估測分子大小的實驗步驟： (1) ．(需測量的物理量自己用字母表示) (2)用滴管將1滴油 圖114 酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖114所示，(已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)則油膜面積為 ． (3)估算油酸分子直徑的表達式為d＝ . 【解析】　(1)用滴管向量筒內加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V. (2)由圖可查得面積為105S. (3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V′＝， 油膜面積S′＝105S，由d＝，得d＝. 【答案】　(1)見解析　(2)105S　(3) 12．隨著“嫦娥一號”的成功發(fā)射，中國探月工程順利進行．假設未來在月球建一間實驗室，長a＝8 m，寬b＝7 m，高c＝4 m，實驗室里的空氣處于標準狀態(tài)．為了估算出實驗室里空氣分子的數(shù)目，有兩位同學各提出了一個方案： 方案1　取分子直徑D＝110－10 m，算出分子體積V1＝πD3，根據(jù)實驗室內空氣的體積V＝abc，算得空氣分子數(shù)為：n＝＝. 方案2　根據(jù)化學知識，1 mol空氣在標準狀態(tài)下的體積V0＝22.4 L＝22.410－3 m3.由實驗室內空氣的體積，可算出實驗室內空氣的摩爾數(shù)nmol＝＝；再根據(jù)阿伏伽德羅常量算得空氣分子數(shù)為：n＝nmolNA＝NA. 請對這兩種方案做一評價，并估算出實驗室里空氣分子的數(shù)目． 【解析】　方案1把實驗室里的空氣分子看成是一個個緊挨在一起的，沒有考慮空氣分子之間的空隙，不符合實際情況．通常情況下氣體分子間距的數(shù)量級為10－9 m，因此分子本身體積只是氣體所占空間的極小一部分，常?？梢院雎圆挥?，方案1錯誤；方案2的計算方法是正確的，根據(jù)方案2計算結果如下：n＝NA＝6.021023個＝6.021027個． 【答案】　方案1錯誤，方案2正確　6.021027個