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1、第35講 分子動理論 內(nèi)能
[解密考綱]掌握分子動理論的基本內(nèi)容;知道內(nèi)能的概念;會分析分子力、分子勢能隨分子間距離的變化.
1.(2019·寶雞高三質(zhì)檢)(多選)關(guān)于布朗運動,下列說法正確的是( )
A.布朗運動是分子的運動,牛頓運動定律不再適用
B.布朗運動是分子無規(guī)則運動的反映
C.懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動是布朗運動
D.布朗運動的激烈程度跟溫度有關(guān),所以布朗運動也叫作熱運動
E.布朗運動的明顯程度與顆粒的體積和質(zhì)量大小有關(guān)
BCE 解析 布朗運動是懸浮在液體中粒子的運動,這些粒子不是微觀粒子,牛頓運動定律仍適用,故選項A錯誤.懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)
2、則運動是布朗運動,固體小顆粒做布朗運動說明了液體分子不停地做無規(guī)則運動,故選項B、C正確.布朗運動反映的是分子的熱運動,其本身不是分子的熱運動,故選項D錯誤.布朗運動的明顯程度與顆粒的體積和質(zhì)量大小有關(guān),體積和質(zhì)量越小,布朗運動越劇烈,故選項E正確.
2.(多選)下列敘述正確的是( )
A.布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動
B.當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時,分子勢能隨分子間距離的增加而增加
C.對于一定質(zhì)量的理想氣體,溫度升高時,壓強(qiáng)可能減小
D.已知水的密度和水的摩爾質(zhì)量,則可以計算出阿伏加德羅常數(shù)
E.?dāng)U散現(xiàn)象說明分子之間存在空隙,同時分子在永不停息地做無規(guī)則運動
BCE 解析 布
3、朗運動是懸浮在液體表面的固體顆粒的無規(guī)則運動,是液體分子的無規(guī)則運動的表現(xiàn),選項A錯誤;當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時,分子距離增加時,分子引力做負(fù)功,則分子勢能增加,選項B正確;根據(jù)=k 可知對于一定質(zhì)量的理想氣體,溫度升高時,壓強(qiáng)可能減小,選項C正確;已知水的密度和水的摩爾質(zhì)量,可以求解摩爾體積,但是不能計算出阿伏加德羅常數(shù),選項D錯誤;擴(kuò)散現(xiàn)象說明分子之間存在空隙,同時分子在永不停息地做無規(guī)則運動,選項E正確.
3.(2018·北京卷)關(guān)于分子動理論,下列說法正確的是( )
A.氣體擴(kuò)散的快慢與溫度無關(guān)
B.布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動
C.分子間同時存在著引力和斥力
D.分子間的引
4、力總是隨分子間距增大而增大
C 解析 擴(kuò)散的快慢與溫度有關(guān),溫度越高,擴(kuò)散越快,故選項A錯誤;布朗運動為懸浮在液體中固體小顆粒的運動,不是液體分子的熱運動,固體小顆粒運動的無規(guī)則性,是液體分子運動的無規(guī)則性的間接反映,故選項B錯誤;分子間斥力與引力是同時存在,而分子力是斥力與引力的合力,分子間的引力和斥力都是隨分子間距增大而減??;當(dāng)分子間距小于平衡位置時,表現(xiàn)為斥力,即引力小于斥力,而分子間距大于平衡位置時,分子表現(xiàn)為引力,即斥力小于引力,但總是同時存在的,故選項C正確,D錯誤.
4.根據(jù)分子動理論,下列說法正確的是( )
A.一個氣體分子的體積等于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比
5、
B.顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒所做的無規(guī)則運動,就是分子的運動
C.分子間的相互作用的引力和斥力一定隨分子間的距離增大而增大
D.分子勢能隨著分子間距離的增大,可能先減小后增大
D 解析 由于氣體分子的間距大于分子直徑,故氣體分子的體積小于氣體的摩爾體積與阿伏加德羅常數(shù)之比,選項A錯誤;顯微鏡下觀察到的墨水中的小炭粒不停地做無規(guī)則運動,是布朗運動,它是分子無規(guī)則運動的體現(xiàn),但不是分子的運動,選項B錯誤;分子間的相互作用力隨分子間距離增大而減小,但斥力減小得更快,選項C錯誤;若分子間距是從小于平衡距離開始變化,則分子力先做正功再做負(fù)功,故分子勢能先減小后增大,選項D正確.
5.(2
6、019·揭陽一模)(多選)下列說法正確的是( )
A.氣體溫度越高,每個分子的速度一定越大
B.理想氣體向外界放出熱量時,溫度可能不變
C.布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的液體分子的無規(guī)則運動
D.一定量的理想氣體,溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)
E.熱量可能從低溫物體傳到高溫物體
BDE 解析 溫度是分子平均動能的宏觀體現(xiàn),溫度越高,分子的平均速率越大,但每個分子的速率不一定都大,選項A錯誤;理想氣體向外界放出熱量時,若外界對氣體做功,則溫度可能不變,選項B正確;布朗運動是指在顯微鏡下觀察到的固體小顆粒的無規(guī)則運動,是液體分子無規(guī)則運動的體現(xiàn),選項C錯誤;一定量
7、的理想氣體,溫度每升高1 K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān),選項D正確;由熱力學(xué)第一定律可知,選項E正確.
6.下列關(guān)于熱運動的說法正確的是( )
A.水流速度越大,水分子的熱運動越劇烈
B.水凝結(jié)成冰后,水分子的熱運動停止
C.水的溫度越高,水分子的熱運動越劇烈
D.水的溫度升高,每一個水分子的運動速率都會增大
C 解析 分子熱運動的快慢只與溫度有關(guān),與物體速度無關(guān),溫度越高,分子熱運動越劇烈,選項A錯誤,C正確;水凝結(jié)成冰后,水分子的熱運動仍存在,選項B錯誤;熱運動是大量分子運動的統(tǒng)計規(guī)律,即溫度是分子平均動能的標(biāo)志,所以溫度升高,分子的平均速率增大,并不代表每一個分子的速
8、率都增大,選項D錯誤.
7.(2019·上海金山區(qū)一模)阿伏加德羅常數(shù)為NA,水的摩爾質(zhì)量為M,則質(zhì)量為m的水所含分子數(shù)為( )
A.NA B. NA
C. mNA D. MNA
A 解析 水的物質(zhì)的量為 n=,故質(zhì)量為m的水所含的分子數(shù)為N=nNA=NA,選項A正確.
8.(多選)氧氣分子在0 ℃和100 ℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示.下列說法正確的是( )
A.圖中兩條曲線下的面積相等
B.圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形
C.圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100 ℃時的情形
D.圖中曲線給出了任
9、意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目
E.與0 ℃時相比,100 ℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0~400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大
ABC 解析 根據(jù)圖線的物理意義可知,曲線下的面積表示總分子數(shù),所以圖中兩條曲線下的面積相等,選項A正確;溫度是分子平均動能的標(biāo)志,且溫度越高,速率大的分子所占比例較大,所以圖中實線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較大的情形,虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形,選項B、C正確;根據(jù)曲線不能求出任意區(qū)間的氧氣分子數(shù)目,選項D錯誤;由圖線可知100℃時的氧氣分子速率出現(xiàn)在0~400 m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比比0 ℃時的百分比小,選項E錯誤.
9.(2019
10、·江西九校高三聯(lián)考)(多選)下列判斷正確的是( )
A.在真空高溫條件下,可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素
B.固體很難被拉伸,也很難被壓縮,說明分子間既有引力又有斥力
C.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可以算出氣體分子的體積
D.溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志,溫度升高,則物體的每一個分子的動能都增大
E.晶體在熔化過程中吸收熱量,但溫度保持不變,分子勢能增加
ABE 解析 在真空高溫條件下,可以利用分子擴(kuò)散向半導(dǎo)體材料摻入其他元素,選項A正確;固體很難被拉伸,也很難被壓縮,說明分子間既有引力又有斥力,選項B正確;只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可
11、以算出氣體一個分子運動占據(jù)的空間的體積,選項C錯誤;溫度是分子熱運動平均動能的標(biāo)志,溫度升高,則物體分子的平均動能增大,并非每個分子的動能都變大,選項D錯誤;晶體在熔化過程中吸收熱量,但溫度保持不變,分子勢能增加,選項E正確.
10.(2019·湖北八校聯(lián)考)(多選)下列說法正確的是( )
A.零攝氏度的物體的內(nèi)能為零
B.氣體如果失去了容器的約束會散開,這是因為氣體分子熱運動的結(jié)果
C.溫度相同的氧氣和臭氧氣體,分子平均動能相同
D.理想氣體,分子之間的引力、斥力依然同時存在,且分子力表現(xiàn)為斥力
E.浸潤現(xiàn)象是分子間作用力引起的
BCE 解析 一切物體都有內(nèi)能,故選項A錯誤;
12、氣體如果失去了容器的約束會散開,這是因為氣體分子熱運動的結(jié)果,故選項B正確;溫度是平均動能的標(biāo)志,所以溫度相同的氧氣和臭氧氣體,分子平均動能相同,故選項C正確;分子間引力和斥力同時存在,當(dāng)分子間距離增大時引力和斥力同時減小,只是斥力減小得更快,分子間表現(xiàn)為引力,當(dāng)分子間距離減小時,引力和斥力同時增大,只是斥力增大得更快,分子間表現(xiàn)為斥力,所以分子間作用力是引力和斥力的合力表現(xiàn),故選項D錯誤;浸潤現(xiàn)象是分子間作用力引起的,與分子力有關(guān),故選項E正確.
11.(2019·北京西城區(qū)一模)關(guān)于兩個分子之間的相互作用力,下列判斷正確的是( )
A.兩分子處于平衡位置時,分子間沒有引力和斥力
B
13、.兩分子處于平衡位置時,分子間的引力和斥力大小相等
C.兩分子間距離減小時,分子間的引力增大斥力減小
D.兩分子間距離增大時,分子間的引力減小斥力增大
B 解析 分子間同時存在引力和斥力,故選項A錯誤;在平衡位置時,引力和斥力大小相等,故選項B正確;隨著間距減小,引力和斥力都變大,故選項C錯誤;隨著間距增加,引力和斥力都變小,故選項D錯誤.
12.下列四幅圖中,能正確反映分子間作用力f和分子勢能Ep隨分子間距離r變化關(guān)系的圖線是( )
B 解析 當(dāng)r < r0時,分子力表現(xiàn)為斥力,隨分子間距離r減小,分子勢能Ep增大,當(dāng)r>r0時,分子力表現(xiàn)為引力,隨分子間距離r增大,分子勢能
14、Ep增大,當(dāng)r=r0時,分子力為零,此時分子勢能最小,故選項B正確.
13.(2019·鄭州模擬)很多轎車為了改善夜間行駛時的照明問題,在車燈的設(shè)計上選擇了氙氣燈,因為氙氣燈燈光的亮度是普通燈燈光亮度的3倍,但是耗電量僅是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會選擇含有氙氣燈的汽車,若氙氣充入燈頭后的容積V=1.6 L,氙氣密度ρ=6.0 kg/m3.已知氙氣摩爾質(zhì)量M=0.131 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023 mol-1.試估算:(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
(1)燈頭中氙氣分子的總個數(shù)N;
(2)燈頭中氙氣分子間的平均距離.
解析 (1)設(shè)氙氣的物質(zhì)的
15、量為n,則n=,
氙氣分子的總數(shù)N=NA≈4×1022個.
(2)每個氙氣分子所占的空間為V0=,
設(shè)氙氣分子間平均距離為a,
則有V0=a3,
即a= ≈3×10-9 m.
答案 (1)4×1022個 (2)3×10-9 m
14.科學(xué)家可以運用無規(guī)則運動的規(guī)律來研究生物蛋白分子.資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66 kg/mol,其分子可視為半徑為3×10-9 m的球,已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023 mol-1.請估算該蛋白的密度.(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
解析 摩爾體積V=πr3NA,
由密度ρ=,
解得ρ=,
代入數(shù)據(jù)得ρ≈1×103 kg/m3.
答案 1×103 kg/m3
6