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2019-2020年高中物理 第1章1.2走過分子世界知能優(yōu)化訓(xùn)練 滬科版選修3-3 1．油膜法粗略測定分子直徑的實驗基礎(chǔ)是(　　) A．把油酸分子視為球體，其直徑即為油膜的厚度 B．讓油酸在水面上充分散開，形成單分子油膜 C．油酸分子的直徑等于滴到水面上的油酸體積除以油膜的面積 D．油酸分子直徑的數(shù)量級是10－15 m 解析：選ABC.油膜法測分子直徑實驗中，首先建立分子模型——球形，然后讓油酸在水面上形成單分子油膜，故A、B、C正確．油酸分子直徑的數(shù)量級是10－10 m，故D錯． 2．根據(jù)下列哪一組數(shù)據(jù)可以算出阿伏伽德羅常量(　　) A．水的密度和水的摩爾質(zhì)量 B．水的質(zhì)量和水的摩爾體積 C．水的體積和水分子的質(zhì)量 D．水分子的質(zhì)量和水的摩爾質(zhì)量 解析：選D.阿伏伽德羅常量是指1 mol任何物質(zhì)所包含的粒子數(shù)，對固體和液體來說，阿伏伽德羅常量NA＝或NA＝，故選項D正確． 3．用油膜法測得分子的直徑為D，已知油酸的摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常量為NA，則油酸的密度為ρ＝________. 解析：每一個油酸分子的體積為V0＝πR3＝πD3，油酸的摩爾體積為V＝NAV0＝πD3NA，所以油酸的密度為ρ＝＝. 答案： 4．1 mol銅的質(zhì)量為63.5 g，銅的密度是8.9103kg/m3，試估算一個銅原子的質(zhì)量、體積和直徑． 解析：已知銅的摩爾質(zhì)量M＝6.3510－2 kg/mol，含有的原子數(shù)為NA＝6.021023 mol－1，則一個銅原子的質(zhì)量為 m＝＝ kg＝1.0610－25 kg. 銅的密度是ρ＝8.9103 kg/m3，則銅的摩爾體積為 V＝＝ m3＝7.1310－6 m3. 所以一個銅原子的體積為 V1＝＝ m3＝1.210－29 m3. 把銅原子看做球模型，設(shè)其直徑為d，則 V1＝πR3＝π()3＝d3. 求出銅原子直徑為 d＝ ＝ m＝2.8410－10 m. 答案：1.0610－25 kg　1.210－29 m3　2.8410－10 m 一、選擇題 1．關(guān)于分子，下列說法中正確的是(　　) A．把分子看做小球是對分子的簡化模型，實際上分子的形狀并不真的都是球形 B．所有分子的直徑都相同 C．除有機物的大分子外，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有多種，油膜法只是其中的一種方法 解析：選ACD.分子直徑的數(shù)量級為10－10 m，但并不是所有分子的直徑都相同，故B錯誤，C正確；分子模型的建立是研究問題的需要，故A正確；油膜法是測定分子大小的一種粗略測量的方法，故D正確． 2．關(guān)于物體中的分子數(shù)目，下列說法中正確的是(　　) A．質(zhì)量相等的物體含有相同的分子數(shù) B．體積相同的物體含有相同的分子數(shù) C．物質(zhì)的量相同的物體含有相同的分子數(shù) D．體積相同的氣體含有相同的分子數(shù) 解析：選C.1摩爾任何物質(zhì)所含有的分子數(shù)相同，所以物質(zhì)的量相同的物體，分子數(shù)一定相同． 3．已知某氣體的摩爾體積為22.4 L/mol，摩爾質(zhì)量為18 g/mol，阿伏伽德羅常量為6.021023mol－1，由以上數(shù)據(jù)可以估算出這種氣體(　　) A．每個分子的質(zhì)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 解析：選ACD.由m0＝可估算出每個氣體分子的質(zhì)量，由于氣體分子間距較大，由V0＝求得的是一個分子占據(jù)的空間而不是一個分子的體積，由a＝求出分子之間的平均距離，故ACD正確． 4．某氣體的摩爾質(zhì)量為M，摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質(zhì)量和體積分別為m和V0，則阿伏伽德羅常量NA，可表示為(　　) A．NA＝　　　　　　 B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 解析：選BC.據(jù)題給條件和阿伏伽德羅常量定義NA＝＝，即B、C正確；而氣體分子之間距離太大，氣體分子的體積與分子所占據(jù)的空間體積相差太大，所以A錯．同理ρ為氣體的密度，ρV0并不等于分子的質(zhì)量，所以D錯． 5．假如全世界60億人同時數(shù)1 g水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5000個，不間斷地數(shù)，則完成任務(wù)所需時間最接近(阿伏伽德羅常量NA取61023 mol－1)(　　) A．10年 B．1千年 C．10萬年 D．1千萬年 解析：選C.完成任務(wù)所需的時間 ＝ ＝≈10(萬年)， 選項C正確，A、B、D錯誤． 6．為了減小“用油膜法估測分子大小”實驗的誤差，下列可行的(　　) A．用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并讀出量筒里這些溶液的體積V1，則每滴油酸酒精溶液的體積V2＝ B．把淺盤水平放置，在淺盤里倒入一些水，使水面離盤口距離小些 C．先在淺盤內(nèi)的水中撒入些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上 D．用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形 解析：選B.測一滴油酸酒精溶液的體積時，滴數(shù)是準確的，誤差主要是出在從量筒中讀出幾滴溶液的體積，如果不是整體積數(shù)，那么估讀的體積誤差就大了，應(yīng)數(shù)出量筒里每增加一個整體積數(shù)(量筒的最小分度)所滴入的滴數(shù)，故A錯．淺盤水平放置，且水面離盤口的距離較小，使玻璃板上畫出的輪廓更精確，且與油膜平行，輪廓的面積更接近油膜面積，B對．多滴幾滴確實對測量形成油膜的面積更準確些，但是滴多了滴數(shù)以后會使油膜的面積增大，可能使不規(guī)則的一部分油膜與淺盤壁相接觸，這樣油膜就不是單分子油膜(做實驗的淺盤的面積都不大)，C錯．用牙簽撥弄是不可取的，這一方面會使油膜分開，使膜有空隙，還會帶走少量的油酸，D錯． 二、非選擇題 7．水的相對分子質(zhì)量是18，水的密度是ρ＝1.0103 kg/m3，阿伏伽德羅常量NA＝6.021023 mol－1.則： (1)水的摩爾質(zhì)量M＝________g/mol或M＝________kg/mol； (2)水的摩爾體積V＝________m3/mol； (3)一個水分子的質(zhì)量m0＝________kg； (4)一個水分子的體積V0＝________m3； (5)將水分子看成球體，水分子的直徑d＝________m，一般分子直徑的數(shù)量級都是________m. 解析：(1)某種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量用“g/mol”作為單位時其數(shù)值與該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量相同，所以水的摩爾質(zhì)量為18 g/mol或1.810－2 kg/mol.(2)水的摩爾體積V＝＝ m3/mol＝1.810－5 m3/mol.(3)一個水分子的質(zhì)量m0＝＝ m3＝3.010－26 kg.(4)一個水分子的體積V0＝＝ m3＝3.010－29 m3.(5)將水分子視為球體模型，有d3＝V0，水分子的直徑d＝ ＝ m＝3.910－10 m，其數(shù)量級為10－10. 答案：(1)18　1.810－2　(2)1.810－5 (3)3.010－26　(4)3.010－29　(5)3.910－10　10－10 8.在用油膜法估測分子大小的實驗中，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： 圖1－1－4 (1)________(需測量的物理量自己用字母表示)． (2)用滴管將一滴油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(biāo)紙上，如圖1－1－4所示．(已知坐標(biāo)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(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V. (2)利用補償法，可查得8S. (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′＝8S，由d＝得d＝. 答案：見解析 9．已知金剛石的密度是3.5103 kg/m3，在一塊體積是6.410－8 m3的金鋼石內(nèi)含有多少個碳原子？一個碳原子的直徑大約是多少？(碳的摩爾質(zhì)量MA＝1210－3 kg/mol) 解析：金剛石的質(zhì)量m＝ρV＝3.51036.410－8 kg＝2.2410－4 kg. 設(shè)碳原子數(shù)為n，則n＝NA＝1.11022個． 把碳原子看做是球體模型且一個個緊密排列，則一個原子的體積為： V＝， 又V＝π()3＝πd3. 所以d＝ ＝2.210－10 m. 也可建立碳原子立方體模型，則有 d＝＝ ＝1.810－10 m. 答案：1.11022個　2.210－10 m或1.810－10 m 10.在“油膜法估測分子大小”的實驗中，所用的油酸酒精溶液的濃度為每1000 mL溶液中有純油酸0.6 mL，用注射器測得1 mL上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開，測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖1－1－5所示，圖中正方形方格的邊長為1 cm. 圖1－1－5 (1)實驗中為什么要讓油膜盡可能散開？ (2)實驗測出油酸分子的直徑是多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)如果已知體積為V的一滴油在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，試寫出阿伏伽德羅常量的表達式． 解析：(1)為使油膜在水面上形成單分子油膜． (2)由題圖可知油膜覆蓋方格數(shù)約為120個，設(shè)油酸分子的直徑為d，則有10－6 m＝120110－4d，解得d＝6.310－10 m．(6.210－10 m～6.410－10m都對) (3)設(shè)阿伏伽德羅常量NA 每個分子的體積V0＝π()3， 由NAρV0＝M，得NA＝. 答案：(1)形成單分子油膜 (2)6.310－10 m(6.210－10 m～6.410－10m都對) (3)NA＝