- 气体
- 共1086题
(选修模块3-3)(15分)
二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．
小题1:在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中
小题2:实验发现，二氧化碳气体在水深170m处变成液体，它的密度比海水大，靠深海的压力使它永沉海底，以减少排放到大气中的二氧化碳量．容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而(选填“增大”、“减小”或“不变”)；在二氧化碳液体表面，其分子间的引力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)斥力．
小题3:实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体．设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将二氧化碳分子看作直径为D的球，体积为V球=
正确答案
小题1:BD
小题2:增大(2分) 大于 (2分)
小题3:二氧化碳气体的物质的量n=ρV/M，(2分)
二氧化碳气体的分子数N=nNA (2分)
二氧化碳气体变成固体后体积V’=N V球=
略
(1)以下说法正确的是( )
(2)①如图所示，一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体，活塞横截面积为S，汽缸内壁光滑且缸壁是导热的．开始活塞被固定，打开固定螺栓K，活塞上升，经过足够长时间后，活塞停在B点．则活塞停在B点时缸内封闭气体的压强为________，在该过程中，缸内气体________(填“吸热”或“放热”)．(设周围环境温度保持不变，已知AB＝h，大气压强为p0，重力加速度为g)
②“水立方”国家游泳中心是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆．水立方游泳馆是有8条泳道的国际标准比赛用游泳池，游泳池长50 m、宽25 m，水深3 m．设水的摩尔质量为M＝1.8×10－2 kg/mol，试估算该游泳池中的水分子数．
正确答案
(1)AD (2)①p0＋
(2)②设水的密度为ρ，游泳池中水的质量为m，阿伏加德罗常数为NA，游泳池中水的总体积为
V＝50×25×3 m3＝3.75×103 m3
则游泳池中水的物质的量n＝
所含的水分子数N＝nNA＝
已知水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，水的摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，求：(保留两位有效数字，NA＝6×1023 mol－1)
(1)1 cm3的水中有多少个水分子？
(2)水分子的直径有多大？
正确答案
(1)3.3×1022个 (2)3.9×10－10 m
水的摩尔体积为
Vm＝
(1)1 cm3水中的水分子数：
N＝
(2)建立水分子的球模型有：
水分子直径：
d＝ 
（1）下列说法正确的是 （ ）
E．水的饱和汽压随温度的升高而增大
F．分子间引力总是随着分子间距离的减小而减小
（2）一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中，初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm，系统温度27℃。因怀疑玻璃管液面上方存在空气，现从初始状态分别进行两次试验如下：
保持系统温度不变，将玻璃管竖直向上提升
①实际大气压为多少cmHg？
②初始状态玻璃管内的空气柱有多长？
正确答案
（1）ADE；（2）75cmHg；12cm
试题分析：（1）液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，故液体表面存在张力，所以选项A正确；悬浮颗粒物的运动属于布朗运动，所以选项B错误；把很多小的单晶体放在一起，就变成了多晶体，所以选项C错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，所以选项D正确；因温度的升高使得汽化的分子数增加，气压增大，所以选项E正确；分子间的引力的斥力都随着距离的减小而增大，但斥力增加的更快，所以选项F错误；
（2） 设大气压强相当于高为H的水银柱产生压强，初始空气柱的长度为x，玻璃管的截面积为s，则由理想气体状态方程，由第一次实验的初末状态
由第二次实验的初末状态
两式中T1和T2分别为300K和350K，依据两式可求得
H=75cm，x=12cm
故实际大气压为75cmHg （2分）
初始空气柱长12cm （1分）
(I)关于一定量的气体，下列说法正确的是
E．气体在等压膨胀过程中温度一定升高。
(2)如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。玻璃管的下部封有长ll=25.0cm的空气柱，中间有一段长为l2=25.0cm的水银柱，上部空气柱的长度l3=40.0cm。已知大气压强为P0=75.0cmHg。现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推，使管下部空气柱长度变为l'1=20.0cm。假设活塞下推过程中没有漏气，求活塞下推的距离。
正确答案
(I)ABE (2)15cm
试题分析：(I)A、气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，A正确；
B、温度高体分子热运动就剧烈，B正确；
C、在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，C错误；
D、做功也可以改变物体的内能，C错误；
E、气体在等压膨胀过程中温度一定升高，E正确；
(2) 以vmHg为压强单位，在活塞下推前，玻璃管下部空气柱的压强为：P1=P0+l2①
设活塞下推后，下部空气的压强为P1′，由玻意耳定律得：P1l1=P1′l1′②
如图，设活塞下推距离为△l，则此时玻璃管上部的空气柱的长度为：l3′=l3+l1-l1′③
设此时玻璃管上部空气柱的压强为P3′，则P3′=p1′-l2④
由波义耳定律，得：P0l3=P2′l3′⑤
由①②③④⑤式代入数据解得：△l=15.0cm；
目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．实验发现，在水深300 m处，二氧化碳将变成凝胶状态．当水深超过2 500 m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体，可看成分子间是紧密排列的．已知二氧化碳的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，每个二氧化碳分子的体积为V0.某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，求该状态下体积为V的二氧化碳气体浓缩成近似固体的硬胶体后体积为多少？
正确答案
体积为V的二氧化碳气体的质量为m＝ρV(1分)
其分子数为n＝
变成固体后体积为V′＝nV0(1分)
解得V′＝
(1)已知某气体的摩尔体积为VA，摩尔质量为MA，阿伏加德罗常数为NA，由以上数据能否估算出每个分子的质量、每个分子的体积、分子之间的平均距离？
(2)当物体体积增大时，分子势能一定增大吗？
(3)在同一个坐标系中画出分子力F和分子势能Ep随分子间距离的变化图象，要求表现出Ep最小值的位置及Ep变化的大致趋势．
正确答案
(1) 
(1)可估算出每个气体分子的质量m0＝
(2)在r＞r0范围内，当r增大时，分子力做负功，分子势能增大；在r＜r0范围内，当r增大时，分子力做正功，分子势能减小，故不能说物体体积增大，分子势能一定增大，只能说当物体体积变化时，其对应的分子势能也变化．
(3)
【物理—物理3-3】（1）下列关于分子运动和热现象的说法正确的是
a．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力
b．在车胎突然爆裂后的瞬间，车胎内的气体内能增加
c．液体表面存在表面张力，表面张力有使液体表面收缩的趋势
d．所有涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性
（2）某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图所示。已知该装置密封气体的体积为480cm3，玻璃管内部横截面积为0. 4 cm2，瓶口外的有效长度为48 cm。当气温为7℃时，水银柱刚好处在瓶口位置。
（1）求该气温计能测量的最高气温。
（2）假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端
的过程中，密封气体从外界吸收3J热量，则在这一过程中该气体的内能如
何变化？变化了多少？（已知大气压为1 × 105 Pa)）】
正确答案
(1) cd (2) 1.08 J
试题分析：（1）气体分子之间的距离很大分子力近似为零，气体如果失去了容器的约束就会散开，是由于分子杂乱无章运动的结果，A错误，炸裂的瞬间，轮胎内部的气体膨胀做功，内能转化成机械能，内能减小，B错误，液体表面具有收缩的趋势，即液体表面表现为张力，是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力．即有收缩的趋势，C正确，一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，扩散、热传递等现象具有方向性．D正确，
（2）
T2 =" 291.2" K =" 18.2" ℃．．．．．．．．1分
W = －p0SL =－1.92 J ．．．．．．．．1分
内能增加1.08 J．．．．．．．．1分
点评：对于这些基本知识一定注意加强记忆和积累．
下列叙述正确的是（ ）
正确答案
AC
（1）当r
（2）在对气体加热的同时，如果气体对外作功（膨胀），其内能的变化情况不能确定，故选项B错误.
（3）温度是分子平均动能的标志，物体温度越高，其分子的平均动能越大，C正确.
（4）布朗运动是布朗 微粒在液体分子撞击下的无规则运动，而不是液体分子的运动，D错误.最终答案为A、C.
（1）（6分）两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
E. 分子势能和动能之和不变
（2）（9分）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K，两气缸的容积均为V0气缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）。开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为p0和p0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4。现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求：
（i）恒温热源的温度T；
（ii）重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积Vx。
正确答案
（1）BCE
（2）（i）
（1）由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不能靠近的过程中，分子力先是引力且先增大后减小，之后为分子斥力，一直增大，所以A错误；分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增大后减小，所以B、C正确，D错误；因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，E正确。
（2）（i）设左右活塞的质量分别为M1、M2，左右活塞的横截面积威S，由平衡可知
由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上部分气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持
（ii）当把阀门K打开重新平衡后,由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由①②两式知
打开活塞后，左侧降某位置，右侧活塞升到顶端，气缸上部保持温度T0等温变化，气缸下部保持温度T等温变化。设左侧上方气体压强为p，由
所以有
联立上述两个方程解出
【点评】该第一问的关键是要分析出右侧上部分的气体的体积不变，为下部分气体的体积变化找到等量关系，进而列出部分气体等压变化：
【考点定位】分子动理论 分子力做功与分子势能的关系 动能定理 等压变化 等温变化
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