高中物理选择性必修第三册第1章 2

第一章2A组·基础达标1．(多选)“用油膜法估测分子大小”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【答案】ABD【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，油酸分子直径的数量级为10－10m，所以A、B、D正确，C错误．2．(2021年北京名校月考)(多选)用油膜法估测分子的大小时，采用的理想化条件是()A．把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜B．把形成单分子油膜的分子看作紧密排列的球形分子C．把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙D．将单分子视为立方体模型【答案】AB【解析】由用油膜法估测分子大小的实验可知，将体积为V的油酸滴在水面上，形成面积为S的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d＝eq\f(V,S)，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d＝eq\f(V,S)中，并没有考虑分子间隙所占体积，所以A、B正确．3．(2021年成都二中期中)用油膜法估测分子的大小的实验中，下列操作正确的是()A．将纯油酸直接滴在水面上B．向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积C．用试管向水面倒油酸溶液少许D．计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数【答案】B【解析】油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A、C错误，B正确；计算油膜面积时应把占到方格一半以上的作为一个，少于半格的忽略，故D错误．4．某同学在“用油膜法估测分子大小”的实验中，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．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴【答案】A【解析】油酸分子直径d＝eq\f(V,S).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正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错误；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S变大，d变小，C错误；若求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d变小，D错误．5．把体积为V1(mL)的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2(mL)的油酸酒精溶液，测出1mL油酸酒精溶液共有N滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为S(cm2)的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为()A．eq\f(V1,NV2S)m B．eq\f(NV2,V1S)mC．eq\f(V2,NV1S)cm D．eq\f(V1,NV2S)cm【答案】D【解析】一滴溶液中纯油酸的体积V＝eq\f(V1,NV2)，由d＝eq\f(V,S)得d＝eq\f(V1,NV2S)(注意单位)．6．(2021年上海复旦附中期中)用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度0.1mL的量筒、盛有适量清水的45cm×50cm浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C．A．用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数NB．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数nC．____________________________________________________________________D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S(cm2)(2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子的直径大小为________cm.【答案】(1)见解析(2)eq\f(0.05%n,NS)【解析】(1)由步骤D可知，步骤C应该是：将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．(2)d＝eq\f(V,S)＝eq\f(1×10－6×0.05%×n,NS×10－4)m＝eq\f(0.05%n,NS)cm.7．在“用油膜法估测分子大小”的实验中．(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，配制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸估测油膜的面积．改正其中的错误：_____________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.1%，一滴溶液的体积为4.8×10－4mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.【答案】(1)②应在量筒中滴入N滴溶液，计算得出一滴溶液的体积；③应在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×10－10【解析】(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液体积误差太大，应先用累积法测出N滴溶液体积，再算出一滴溶液的体积．③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上撒上痱子粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝4.8×10－4×0.1%mL，d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4.8×10－4×10－3×10－6,40×10－4)m＝1.2×10－10m.B组·能力提升8．(2021年厦门一中模拟)油酸酒精溶液的浓度为每10000mL油酸酒精溶液中有油酸6mL，用滴管向量筒内滴75滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示．(1)若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为________m2.(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为__________m3；(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为____________m(保留1位有效数字)．【答案】(1)1.13×10－2(2)8×10－12(3)7×10－10【解析】(1)从题图中数出方格数约为113个，则油酸薄膜的面积为113×1cm2＝1.13×10－2m2.(2)每滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为eq\f(6mL,10000×75)＝8×10－12m3.(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－12,1.13×10－2)m≈7×10－10m.9．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；③往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将________均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20mm.根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③应填______________________．(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是__________________mL.(3)油酸分子直径是__________________m.【答案】(1)痱子粉或石膏粉(2)2×10－5(3)4.4×10－10【解析】(1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉．(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V′＝eq\f(V0,nV总)＝eq\f(1,100)×eq\f(1,500)mL＝2×10－5mL.(3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为113个，故面积S＝113×20×20mm2＝4.52×104mm2，油酸分子直径d＝eq\f(V′,S)＝eq\f(2×10－5×10－6,4.52×104×10－6)m≈4.4×10－10m.10．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10mm，该油酸膜的面积是________m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10－6mL，则油酸分子的直径是________m.【答案】8×10－35×10－10【解析】由于油酸膜所占小方格的个数约为80个，故油酸膜的面积是S＝80×100×10－6m2＝8×10－3m2；d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4×10－6×10－6,8×10－3)m＝5×10－10m.课后篇素养形成必备知识基础练1.已知在标准状况下,1mol氢气的体积为22.4L,氢气分子间距约为()A.10-9m B.10-10mC.10-11m D.10-8m答案A解析在标准状况下,1mol氢气的体积为22.4L,则每个氢气分子占据的体积V0=VNA=22.4×10-36.02×1023m3=3.72×10-26m3。按氢气分子占据的空间为立方体模型估算,2.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是()A.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B.2g氢气所含原子数目为NAC.在常温常压下,11.2L氮气所含的原子数目为NAD.17g氨气所含原子数为10NA答案D解析由于构成单质分子的原子数目不一定相同,所以同温同压下,相同体积气体单质所含原子数目不一定相同,A错误;2g氢气的物质的量为1mol,一个氢分子含有2个氢原子,则2g氢气所含原子数目为2NA,B错误;在常温常压下,11.2L氮气的物质的量不能确定,则所含原子数目不能确定,C错误;17g氨气即1mol氨气,其所含原子数为(7+3)NA,即10NA,D正确。3.(多选)某气体的摩尔质量为M,分子的质量为m。若1mol该气体的体积为Vm,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则该气体单位体积所含的分子数为()A.NAVm C.ρNAM 答案ABC解析1mol该气体的体积为Vm,则单位体积分子数为n=NAVm,气体的摩尔质量为M,分子质量为m,则1mol气体的分子数为NA=Mm,则单位体积分子数为n=NAVm=MmVm,1mol该气体的体积Vm=Mρ,4.从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.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数D.氧气分子的体积和氧气分子的质量答案C5.假如全世界60亿人同时数1g水的分子数,每人每小时可以数5000个,不间断地数,则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023mol-1)()A.10年 B.1千年C.10万年 D.1千万年答案C解析水的摩尔质量为18g/mol,故1g水的分子数n=NA18,需要的时间t=NA186×1096.某气体的摩尔质量为M,摩尔体积为V,密度为ρ,每个气体分子的质量和体积分别为m和V0,则阿伏加德罗常数NA可表示为()A.NA=VVB.NA=ρC.NA=MmD.NA=M答案C解析因气体分子间有间距,所以气体分子的体积并不等于所占空间的体积,故A错误。ρV0不是气体的摩尔质量M,再除以每个气体分子的质量m,不等于NA,故B错误。气体的摩尔质量M除以每个气体分子的质量m等于NA,故C正确。ρV0不是每个气体分子的质量,故D错误。7.某气体的摩尔质量为M,标准状况下的摩尔体积为V,阿伏加德罗常数为NA,下列叙述正确的是()A.该气体在标准状况下的密度为MB.该气体每个分子的质量为MC.每个气体分子在标准状况下的体积为VD.该气体单位体积内的分子数为V答案B解析摩尔质量除以摩尔体积等于密度,故A错误;每个气体分子的质量为MNA,故B正确;由于气体分子间距较大,每个气体分子的体积远小于VNA,故C错误;该气体单位体积内的分子数为N8.已知地球的半径为6.4×103km,水的摩尔质量为1.8×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,设想将1g水均匀地分布在地球表面,估算1m2的地球表面上分布的水分子个数约为()A.7×107 B.3×108C.3×1011 D.7×1010答案A解析1g水所含分子数为n=mMNA,S=1m2的地球表面上所含水分子个数为n'=nS4πR2=7×109.已知阿伏加德罗常数为NA,mkg水中所含氢原子数目是()A.19mNA×103 B.9mNC.118mNA×103 D.18mN答案A解析mkg水中所含水分子数为m×103M水NA,一个水分子中含有两个氢原子,则所含的氢原子数目为m×103M水NA×2=m×110.已知水银的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则水银分子的直径是()A.6MπB.3MC.6MD.M答案A解析1mol水银的体积V=Mρ,1个水银分子的体积V0=VNA=MρNA,把水银分子看成球体模型,则V0=16πd3,所以d=6MπρNA

13,关键能力提升练11.(多选)设某种液体的摩尔质量为μ,原子间的平均距离为d,已知阿伏加德罗常数为NA,下列说法正确的是()A.假设分子为球体,该物质的密度ρ=3B.假设分子为正方体,该物质的密度ρ=μC.假设分子为正方体,该物质的密度ρ=3D.假设分子为球体,该物质的密度ρ=6答案BD解析分子为正方体时,1mol该物质的体积为d3NA,则ρ=μd3NA,选项B正确,C错误。分子为球体时,1mol该物质的体积为16πd3NA,则ρ=μ112.已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量M=1.8×10-2kg/mol,在标准状况下,水蒸气的摩尔体积Vm=22.4×10-3m3/mol,水蒸气分子的间距约是水分子直径的(阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1)()A.1倍 B.10倍C.100倍 D.1000倍答案B解析水蒸气是气体,在标准状况下的摩尔体积Vm=22.4×10-3m3/mol,每个水蒸气分子所占空间的体积V=VmNA,把每个分子和它所占空间看成一个小立方体,分子间距等于每个立方体的边长,即d=3V=3.34×10-9m。液态时水分子的摩尔体积Vm'=Mρ,若建立液态水分子的球体模型,有16πD3=Vm'NA,水分子的直径D=3.85×10-1013.(多选)已知阿伏加德罗常数为NA,空气的摩尔质量为M,室温下空气的密度为ρ(均为国际单位),则()A.1kg空气含空气分子的数目为NB.1个空气分子的质量是NC.1个空气分子的体积是MD.室温下相邻空气分子之间的平均距离为3答案AD解析1kg空气所含空气分子数目为N=1M·NA,1个空气分子的质量为MNA,故A正确,B错误;由于空气分子之间的距离非常大,所以不能估算1个空气分子的体积,1m3空气的分子数为ρNAM,故1个空气分子所占