选修3-3 第2讲 固体 液体与气体

第2讲固体液体与气体时间：60分钟1．(多选)(2013·苏北四市三调)如图1－2－16所示的四幅图分别对应四种说法，其中正确的是()．图1－2－16A．微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动B．当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等C．食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用解析布朗运动是颗粒的运动不是分子的运动，选项A错误；食盐是晶体，晶体具有各向异性的特点，选项C错误；B、D正确．答案BD2．(单选)如图1－2－17所示，图1－2－17用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的汽缸内(活塞与汽缸壁之间无摩擦)，现通过汽缸内一电阻丝对气体加热，则下列图象中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是 ()．图1－2－17解析设活塞重力为G，面积为S，则密封气体压强p＝p0＋eq\f(G,S)，气体被加热的过程中，做等压变化，所以B图正确．答案B3．(多选)(2012·上海卷，19)图1－2－18图1－2－18a为测量分子速率分布的装置示意图．圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置．从原子炉R中射出的银原子蒸汽穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图b所示，NP、PQ间距相等．则 ()．图1－2－18A．到达M附近的银原子速率较大B．到达Q附近的银原子速率较大C．位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率D．位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率解析根据分子速率分布规律的“中间多，两头少”特征可知：M附近的银原子速率较大，故选项A正确，B错误．PQ区间的分子百分率最大，故选项D错误，C正确．答案AC4．封闭在汽缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，图1－2－19其体积V与热力学温度T的关系如图1－2－19所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏加德罗常数为NA.图1－2－19(1)(多选)由状态A变到状态D过程中()．A．气体从外界吸收热量，内能增加B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大D．气体的密度不变(2)在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体________(填“吸收”或“放出”)热量________J.(3)在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？解析(3)A→D，由状态方程eq\f(pV,T)＝C，得TD＝2T0，分子数n＝eq\f(2ρV0NA,M).答案(1)AB(2)吸收14(3)2T0eq\f(2ρV0NA,M)5．如图1－2－20所示，图1－2－20上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa，g取10m/s2)．若从初温27℃开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50m缓慢地变为0.51m．则此时气体的温度为________℃.图1－2－20解析p1＝eq\f(F,S)＝eq\f(mg,S)＝eq\f(2×10,5×10－3)Pa＝0.04×105Pa，所以p＝p1＋p0＝0.04×105Pa＋1.01×105Pa＝1.05×105Pa，由盖—吕萨克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)，即eq\f(0.5S,273＋27)＝eq\f(0.51S,273＋t)，所以t＝33℃.答案1.05×105336．在某高速公路发生一起车祸，车祸系轮胎爆胎所致．已知汽车行驶前轮胎内气体压强为2.5atm，温度为27℃，爆胎时胎内气体的温度为87℃，轮胎中的空气可看作理想气体．(1)求爆胎时轮胎内气体的压强；(2)从微观上解释爆胎前胎内压强变化的原因；(3)爆胎后气体迅速外泄，来不及与外界发生热交换，判断此过程胎内原有气体内能如何变化？简要说明理由．解析(1)气体作等容变化，由查理定律得：eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2) ①T1＝t1＋273 ②T2＝t2＋273 ③p1＝2.5atmt1＝27℃t2＝87℃由①②③得：p2＝3atm.答案(1)3atm(2)气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，导致气体压强增大．(3)气体膨胀对外做功，没有吸收或放出热量，据热力学第一定律ΔU＝W＋Q得ΔU<0，内能减少．7．质量一定的某种物质，图1－2－21在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成理想气体)变化过程中温度(T)随加热时间(t)变化关系如图1－2－21所示，单位时间所吸收的热量可看做不变．图1－2－21(1)(多选)以下说法正确的是()．A．在区间Ⅱ，物质的内能不变B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C．在区间Ⅲ，气体膨胀对外做功，内能减小D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度升高________(选填“变快”、“变慢”或“快慢不变”)，请说明理由．解析(1)在区间Ⅱ，物质的压强、温度均不变，但从外界吸收热量，物质的内能增加，A错；在区间Ⅲ，物质已变成理想气体，分子间已无作用力，分子间的势能为0，由eq\f(pV,T)＝常数及一定量理想气体内能与温度的关系知：当压强一定，温度升高时气体体积增大，膨胀对外做功，气体内能增大，所以B对C错；在区间Ⅰ，随着温度的升高，分子平均动能增大，D对．(2)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W和理想气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，在吸收相同的热量Q时：压强不变的条件下，V增大，W<0，ΔU1＝Q－|W|体积不变的条件下，W＝0，ΔU2＝Q所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下温度升高变快．答案(1)BD(2)变快理由见解析8．(1)(多选)以下说法中正确的是 ()．A．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动是布朗运动B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性C．相同物质在不同的条件下能够生成不同的晶体D．在液体表面分子之间总表现为斥力图1－2－22(2)如图1－2－22所示是一定质量的理想气体状态变化的p－V图象，ab平行于p轴．气体从状态a到b的变化过程中内能________(填“增加”或“减少”)；气体________(填“吸热”或“放热”)．图1－2－22(3)1mol气体在某状态下的体积是1.62×10－2m3，阿伏加德罗常数取NA＝6.0×1023mol－1，则气体分子之间的平均距离是多少？(结果保留一位有效数字)解析(1)考查热学基本概念．扫地时扬起的尘埃在空气中的运动不是空气分子对尘埃频繁碰撞形成的，不是布朗运动；液体表面分子之间的张力是分子之间表现为引力的结果．(2)考查气态方程、p－V图象及热力学第一定律．气体从状态a到b的变化过程中体积不变压强增大，根据气态方程可知，气体的温度升高，内能增加；体积不变，外界对气体没有做功，根据热力学第一定律，气体吸热．(3)平均每个分子占有的空间体积为V′＝eq\f(V,A)，把每个气体分子占有的体积看成立方体，由几何关系得l3＝v，求得l＝3×10－9m.答案(1)BC(2)增加吸热(3)3×10－9m9．(1)(多选)以下说法中正确的是 ()．A．被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映C．分子间距增大，分子势能就一定增大D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现图1－2－23(2)如图1－2－23所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10cm2，大气压强1.0×105Pa，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将________(填“增加”、“减小”或“不变”)，气体内能变化量为________J.图1－2－23(3)一滴体积为V的油酸，配制成体积比为1∶k的油酸溶液(k＞1)，现取一滴体积仍为V的油酸溶液滴在水面上，在水面上形成面积为S的单分子油膜，已知油酸的密度为ρ，摩尔质量为M.请据此推算阿伏加德罗常数的表达式．解析(3)一滴油酸溶液中油酸的体积V′＝eq\f(V,k)，油酸分子直径d＝eq\f(V,S)，油酸分子的体积V0＝eq\f(1,6)πd3，阿伏加德罗常数NA＝eq\f(M,ρV0)，综上解得NA＝eq\f(6k3S3M,πρV3).答案(1)AD(2)不变50(3)eq\f(6k3S3M,πρV3)10．图1－2－24中A、B汽缸的长度为图1－2－24L＝30cm，横截面积为S＝20cm2，C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强pA＝2.0×105Pa的氮气，B内有压强pB＝1.0×105Pa的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．图1－2－24(1)求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；(2)活塞C移动过程中A中气体对外做功为25J，则A中气体是吸热还是放热？吸收或者放出的热量为多少？(假定氧气和氮气均为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)解析(1)由玻意耳定律对A部分气体有：pALS＝p(L＋x)S对B部分气体有