人教版 (2019)选择性必修 第三册4 分子动能和分子势能免费当堂达标检测题

第一章　分子动理论

第1～4节综合拔高练

五年选考练

考点1　分子动理论的基本内容

1.[2020课标Ⅰ,33(1),5分,]分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示,r=r1时,F=0。分子间势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,在两分子间距减小到r2的过程中,势能　　　　(填“减小”“不变”或“增大”);在间距由r2减小到r1的过程中,势能　　　　(填“减小”“不变”或“增大”);在间距等于r1处,势能　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)零。 

2.(2018北京理综,14,6分,)关于分子动理论,下列说法正确的是(　　)

A.气体扩散的快慢与温度无关

B.布朗运动是液体分子的无规则运动

C.分子间同时存在着引力和斥力

D.分子间的引力总是随分子间距增大而增大

3.[2017江苏单科,12A(3),]科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子。资料显示,某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol,其分子可视为半径为3×10-9 m的球,已知阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1。请估算该蛋白的密度。(计算结果保留一位有效数字)

4.[2017江苏单科,12A(2),]甲和乙图是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片,记录炭粒位置的时间间隔均为30 s,两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知:若水温相同,　　　　(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大;若炭粒大小相同,　　　　(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈。 

考点2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小

5.[2019课标Ⅲ,33(1),5分,]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是　　　　　　　　　。 

考点3　分子运动速率分布规律

6.[2017课标Ⅰ,33(1),5分,](多选)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是　　　　。 

A.图中两条曲线下面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C.图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形

D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E.与0 ℃时相比,100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

7.(2017北京理综,13,6分,)以下关于热运动的说法正确的是(　　)

A.水流速度越大,水分子的热运动越剧烈

B.水凝结成冰后,水分子的热运动停止

C.水的温度越高,水分子的热运动越剧烈

D.水的温度升高,每一个水分子的运动速率都会增大

三年模拟练

应用实践

1.(2019山东日照高二上期末,)关于布朗运动,下列说法正确的是(　　)

A.固体小颗粒的体积越大,布朗运动越明显

B.与固体小颗粒相碰的液体分子数越多,布朗运动越显著

C.布朗运动的无规则性,反映了液体分子运动的无规则性

D.布朗运动就是液体分子的无规则运动

2.(2020四川泸县高三期末改编,)(多选)下列说法正确的是(　　)

A.物体温度升高,其内能一定增大

B.在分子相互远离的过程中,分子间的引力和斥力都减小

C.一定质量0 ℃的冰,变为0 ℃的水,其内能增大的原因是平均动能变大了

D.一定质量的水,温度从30 ℃升高到50 ℃,水分子的平均动能变大

3.(2020上海金山中学高三上期中,)当两分子间距离变化时分子势能变大了,则可以判定在此过程中(　　)

A.分子间的作用力一定做了功

B.分子间的作用力一定增大

C.分子间距离一定变大

D.分子间的作用力一定是引力

4.(2020山东莱州一中高二上月考,)阿伏加德罗常数是NA mol-1,铜的摩尔质量是μ kg/mol,铜的密度是ρ kg/m3,则下列说法不正确的是(　　)

A.1 m3铜中所含的原子数为

B.一个铜原子的质量是 kg

C.1 kg铜所含有的原子数目是ρNA

D.一个铜原子所占的体积是 m3

5.(2020山东平邑一中高二下测试,)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下:

①向体积为1 mL的油酸中加入酒精,配制一定浓度的油酸酒精溶液;

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100滴时,测得其体积恰好是1 mL;

③向边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀撒在水面上;

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a=20 mm。

根据以上信息,回答下列问题:

(1)油酸薄膜的面积约为　　　　mm2; 

(2)若测得油酸分子的直径约为4×10-10 m,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为　　　　mL; 

(3)由此可知,油酸酒精溶液的浓度为　　　　%。(结果均保留2位有效数字) 

迁移创新

6.()一间教室长a=8 m,宽b=7 m,高c=4 m,假设教室里的空气处于标准状况。为了估算出教室里空气分子的数目,有两位同学各提出了一个方案:

方案1:取分子直径D=1×10-10 m,算出分子体积V1=πD3,根据教室内空气的体积V=abc,算得空气分子数为n==。

方案2:根据化学知识,1 mol空气在标准状况下的体积V0=22.4 L=22.4×10-3 m3。由教室内空气的体积,可算出教室内空气的物质的量nmol==;再根据阿伏加德罗常数,算得空气分子数为n=nmolNA=NA。

请对这两种方案做一评价,并估算出教室里空气分子的数目。

答案全解全析

五年选考练

1.答案　减小　减小　小于

解析　当两分子间距减小到r2的过程中,分子间作用力表现为引力,做正功,分子势能减小;在间距由r2减小到r1的过程中,分子间作用力表现为引力,做正功,分子势能减小;因取两分子相距无穷远时分子间的势能为零,在两分子靠近至间距为r1过程中,分子间作用力始终做正功,分子势能减小,故在间距等于r1处,分子势能小于零。

2.C　扩散的快慢与温度有关,温度越高,扩散越快,故A错误;布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,不是液体分子的热运动,固体小颗粒运动的无规则性,是液体分子运动的无规则性的间接反映,故B错误;分子间斥力与引力同时存在,而分子间作用力是斥力与引力的合力,分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小,故C正确,D错误。

3.答案　见解析

解析　摩尔体积V=πr3NA[或V=(2r)3NA]

由密度ρ=,解得ρ=

代入数据得ρ=1×103 kg/m3(5×102~1×103 kg/m3都算对)

4.答案　甲　乙

解析　温度相同的条件下,较大炭粒的布朗运动的剧烈程度较弱,炭粒在30 s始、末时刻所在位置连线的距离就较短,故甲图中炭粒的颗粒较大;炭粒大小相同时,温度越高,分子的热运动越剧烈,做布朗运动的炭粒运动也越剧烈,故乙中水分子的热运动较剧烈。

5.答案　使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积

解析　用油膜法估算分子大小,是用油膜厚度代表油酸分子的直径,所以要使油酸分子在水面上形成单分子层油膜;因为一滴溶液的体积很小,不能准确测量,故需测量较多滴的油酸酒精溶液的总体积,再除以滴数得到一滴溶液的体积,进而得到一滴溶液中纯油酸的体积;因为本题中纯油酸的体积等于厚度乘以面积,故测厚度时不仅需要测量一滴溶液的体积,还需要测量单分子层油膜的面积。

6.ABC　每条曲线下面积的意义是各种速率的分子总和占总分子数的百分比,故面积相等,A正确、D错误。气体温度越高,分子无规则运动越剧烈,分子平均动能越大,速率大的分子所占的百分比越大,故虚线对应的温度较低,B、C正确。由图中0~400 m/s区间图线下的面积可知0 ℃时出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大,E错误。

7.C　温度是分子热运动的平均动能的标志,温度越高,分子热运动越剧烈,分子热运动的剧烈程度与机械运动的速度大小无关,故选项A错,C对;水凝结成冰后,分子热运动依然存在,B错;温度升高,分子的平均动能增大,则分子运动的平均速率增大,但不是每个分子的运动速率都会增大,D错。

三年模拟练

1.C　布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动,是液体分子无规则运动过程中撞击固体颗粒的不平衡性造成的,故可反映液体分子的无规则运动;固体颗粒越小,同一时刻撞击固体颗粒的分子数目就越少,不平衡性就越明显,布朗运动就越明显,故C正确,A、B、D错误。

2.BD　物体的内能包含所有分子的热运动动能与分子势能,与物体的温度、体积以及物质的量等都有关系,当物体温度升高时,物体分子的平均动能增大,但分子势能变化不一定,其内能不一定增大,选项A错误;在分子相互远离的过程中,分子间距离变大,则分子间的引力和斥力都减小,选项B正确;一定质量0 ℃的冰,变为0 ℃的水,温度不变,平均动能不变,其内能增大的原因是分子势能变大了,故C错误;温度是分子的平均动能的标志,则一定质量的水,温度从30 ℃升高到50 ℃,水分子的平均动能变大,选项D正确。

3.A　分子势能变大,则分子间的作用力做了负功,故A正确;若取无穷远处为0势能点,分子势能与分子间距离的关系如图所示,可知分子势能变大,分子之间的距离可能增大,可能减小,故C错误;若分子间距离大于平衡距离,分子间距离变大时分子势能变大,分子间作用力可能增大,也可能减小,故B错误;若分子间距离小于平衡距离,分子间距离变小时分子势能变大,分子间作用力表现为斥力,故D错误。

4.C　1 m3铜的质量为ρ kg,物质的量为 moL,故原子个数为N=×NA,故A正确;铜的摩尔质量是μ kg/mol,故一个铜原子的质量是 kg,故B正确;1 kg铜的物质的量为 mol,故含有的原子数目是×NA=,故C错误;1 m3铜中所含的原子数为,故一个铜原子所占的体积是= m3,故D正确;本题选错误的,故选C。

5.答案　(1)4.2×104　(2)1.7×10-5　(3)0.17

解析　(1)由坐标纸可知,油酸薄膜所占方格数约是105,则油酸薄膜的面积约为S=105×20 mm×20 mm=4.2×104 mm2。

(2)一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积V=4.2×104×10-6×4×10-10 m3=1.68×10-11 m3≈1.7×10-5 mL。

(3)当滴入100滴时,测得其体积恰好是1 mL,即1滴油酸酒精溶液的体积为V'=0.01 mL,那么油酸酒精溶液的浓度为η=×100%=0.17%。

6.答案　6.02×1027个

解析　方案1把教室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起的,没有考虑空气分子之间的空隙,不符合实际情况。通常情况下气体分子间距离的数量级为10-9 m,因此气体分子本身的体积只占气体分子所占据空间的极小一部分,常常可以忽略其大小,方案1错误。方案2的计算方法是正确的,根据方案2计算结果如下:

n=NA=×6.02×1023=6.02×1027(个)。