第六章分子和氣體定律

1、第六章 分子和氣體定律知識(shí)點(diǎn)一：阿伏伽德羅常數(shù)1 摩爾任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同，這個(gè)數(shù)叫做阿伏伽德羅常數(shù)，用N A 表示，且N A 6.02 1023 / mol 。注意：（ 1）阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。如果已知物質(zhì)的宏觀量：摩爾質(zhì)量 M，摩爾體積 V ，就可以推算出分子質(zhì)量，分子體積，估算出分子之間的距離等這些微觀量。（2）利用油膜法測量分子的直徑，其測定結(jié)果表明，分子的直徑的數(shù)量級(jí)是10 10 m ?！纠?1】對于液體和固體（不計(jì)分之間的空隙），若用 M 表示摩爾質(zhì)量，m0 表示分子質(zhì)量，表示物質(zhì)密度， V 表示摩爾體積， V0 表示單個(gè)分子的體積，N A 表示阿伏伽

2、德羅常數(shù)， 則下列關(guān)系中正確的是（）（A） NAVVM（D）MV（B） NA（C） NAV0m0V【例 2】黃金的密度為19.3 103 kg / m3 ，摩爾質(zhì)量為 u1.97 101 kg / m3 ，求：（1）金分子的質(zhì)量（2）金分子的半徑【例 3】將 1cm3 油酸溶于酒精，制成200cm3 的油酸酒精溶液。每 1cm3 該溶液有 20 滴?，F(xiàn)將 1滴該溶液滴到水面上，隨著酒精溶解于水，油酸最終在水面上形成面積為0.50cm2 的單分子膜層。試估測出油酸分子的直徑。知識(shí)點(diǎn)二：分子的熱運(yùn)動(dòng)1、擴(kuò)散現(xiàn)象不同的物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對方的想象叫擴(kuò)散現(xiàn)象。（ 1） 擴(kuò)散的快慢與溫度有光，溫度越

3、高，分子運(yùn)動(dòng)越激烈，擴(kuò)散就越快。（ 2） 擴(kuò)散現(xiàn)象不僅可以在氣體分子間發(fā)生，在固體之間和液體之間也會(huì)發(fā)生。2、布朗運(yùn)動(dòng)液體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫布朗運(yùn)動(dòng)。（1）布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因：由于液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)對懸浮顆粒撞擊的不平衡引起的。（ 2） 布朗運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯；溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著。（ 3） 布朗運(yùn)動(dòng)的意義： 反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)， 分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)無法直接觀察，即使布朗運(yùn)動(dòng)也需要借助于顯微鏡才能觀察。因此，通過懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，間接反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)是研究分子熱運(yùn)動(dòng)的一種途徑注意：（ 1）布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是液體分子的

4、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，也不是微粒內(nèi)分子的運(yùn)動(dòng)。（ 2）凡是能用肉眼看到的微粒都不是布朗運(yùn)動(dòng)（ 3）影響布朗運(yùn)動(dòng)的是液體的溫度， 而不是微粒的溫度， 布朗運(yùn)動(dòng)的劇烈程度和溫度有關(guān)，但在任何溫度下，布朗運(yùn)動(dòng)都不會(huì)停止?！纠?4】對于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說法正確的是（A、擴(kuò)散現(xiàn)象是相互接觸的物體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)）B、擴(kuò)散現(xiàn)象是自發(fā)進(jìn)行的，與外界因素?zé)o關(guān)C、溫度低于0 C 時(shí)，擴(kuò)散現(xiàn)象將停息D 、溫度升高，擴(kuò)散現(xiàn)象將會(huì)加劇【例 5】關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（A、只有懸浮在液體中的顆粒才能發(fā)生B、任何顆粒在液體中都會(huì)發(fā)生C、布朗運(yùn)動(dòng)在氣體、液體中均能發(fā)生D 、 布朗運(yùn)動(dòng)可直接用肉眼觀察）【例 6】布朗運(yùn)動(dòng)是說明分子

5、運(yùn)動(dòng)的重要實(shí)驗(yàn)事實(shí)，則懸浮在液體中的固體微粒的布朗運(yùn)動(dòng)說明了（）A、液體分子的運(yùn)動(dòng)B、 懸浮在液體中的固體分子的運(yùn)動(dòng)C、懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)D 、 液體分子與固體分子的共同運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)三：分子間的相互作用力1、分子之間同時(shí)存在著引力與斥力，它們的大小都跟分子間的距離有關(guān)，實(shí)際表現(xiàn)出來的分子力是引力和斥力的合力。2、分子間的作用力與距離的關(guān)系FF和F斥都引 和 F斥 都隨著分子間的距離的變化而變化，當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，引減小，當(dāng)分子間的距離減小時(shí)，F(xiàn)引 和 F斥 都增大。具體情況分子如下：（1）rr0時(shí)，引 = F斥 ，對外表現(xiàn)的分子力 F=0.F（2） rr0時(shí)， F引 < F斥 ，并且隨著分

6、子間距離的減小斥力增加得更快，對外表現(xiàn)的分子力 F 為斥力。（3） rr0時(shí)， F引 > F斥 ，并且隨著分子間距離的增大斥力減小得更快，對外表現(xiàn)的分子力 F 為引力。分子力 F 隨著距離的增大先增大后減小，當(dāng)分子間距離的數(shù)量級(jí)大于10 9 m（ 10r0 ）時(shí)，分子力已經(jīng)變得十分微弱，可以忽略不計(jì)。【例 7】下列現(xiàn)象中，說明分子間存在相互作用力的是（）A、氣體很容易被壓縮B、 兩塊純凈的鉛壓緊后能和在一起C、高壓密閉的鋼管中油沿銅壁溢出D 、 滴入水中的墨水向不同方向擴(kuò)散【例 8】如右圖所示， 兩個(gè)分子從靠近得不能再靠近的位置開始，兩者之間的距離逐漸增大，直到 rr0 （ r0 為分子

7、的平衡位置） 。這一過程中，關(guān)于分子間相互作用力，下列說法中正確的是（）A、兩個(gè)分子間的距離由較小逐漸增大到rr0 的過程中，引力和斥力同時(shí)減小，分子力表現(xiàn)為斥力B、 分子間相互作用的合理，先減小和增大，再減小為0C、分子間的斥力在減小，引力在增大D 、 分子間的引力、斥力都在增大知識(shí)點(diǎn)四：氣體的狀態(tài)參量一 .氣體的狀態(tài)參量。氣體在一定條件下，具有一定的宏觀狀態(tài)。我們用某些物理量來描述氣體的狀態(tài)，這些量叫氣體的狀態(tài)參量。對于一定質(zhì)量的某種氣體，用氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度就可以描述它所處的狀態(tài)，所以對于一定質(zhì)量的某種氣體，氣體的壓強(qiáng)、 體積和溫度就是它的狀態(tài)參量.1.氣體的溫度。 溫度在宏觀上表示

8、物體的冷熱程度，微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度有兩種表示法。國際單位制用熱力學(xué)溫度表示，其符號(hào)用“T”表示，單位是開爾文，單位符號(hào)“K”實(shí)際生活中還常用攝氏溫度表示，其符號(hào)“t ”單位是攝氏度，單位符號(hào)“C”。熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系是T=273+t 。2.氣體的體積。 氣體的體積等于容器的容積，因?yàn)闅怏w分子能夠充滿整個(gè)容器的空間。體積的國際單位是m3，常用的單位有dm3(l)、cm3(ml)。3.氣體的壓強(qiáng)。 氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的，其大小等于氣體對容器壁單位面積上產(chǎn)生的壓力。壓強(qiáng)的國際單位為Pa，常用單位有atm、cmHg 、 mmHg 。換算關(guān)系是1atm=76

9、cmHg=760mmHg=1.01× 105Pa 。注意：研究氣體狀態(tài)變化時(shí)，如何確定氣體的壓強(qiáng)很關(guān)鍵，一般處理方法如下：（ 1）研究用液體封閉在靜止容積中的氣體壓強(qiáng)時(shí)，就用連通器原理，選取低液面液體平衡法。（ 2）研究用活塞封閉在靜止容積中的氣體壓強(qiáng)時(shí)，選取活塞或氣缸為研究對象，進(jìn)行受力分析，列平衡方程求解。（ 3）研究容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)，選擇活塞或液柱為研究對象，進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程求解。【例 9】關(guān)于氣體的狀態(tài)參量，下列說法正確的是（）A、一定量氣體的體積等于這些氣體分子所能達(dá)到的空間體積B、 一定量氣體的壓強(qiáng)是由組成這些氣體的所有分子所受到的重力所產(chǎn)

10、生的C、一定量氣體的質(zhì)量等于組成這些氣體的所有分子的質(zhì)量之和D 、 氣體溫度的高低反映了大量分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度【例 10】如右圖所示，兩個(gè)半球殼拼成的球形容器內(nèi)部已抽成真空，球形容器的半徑為R，大氣壓強(qiáng)為p0 ，使兩個(gè)球殼沿箭頭方向相互分離，應(yīng)施加的力F 至少為（）A、 4R2 p0B、 2R2 p0C、R2 p0D 、 1R2 p02【例 11】寫出下面各圖中各種壓強(qiáng)的關(guān)系。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)知識(shí)點(diǎn)五：氣體定律玻意耳定律：p1V1p2V2 （等溫過程）查理定律：p1p2（等容過程）T1T2蓋·呂薩克定律：V1V2（等壓過程

11、）（注意溫度 T 的單位是開爾文K ）T1T2定律成立的條件是：氣體質(zhì)量保持不變。以上公式可以綜合成一個(gè)理想氣體狀態(tài)方程：pVnRT 。在做題中，只需要看p,V,T 中哪個(gè)是固定量，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程判斷變化過程中的關(guān)系。注意：解題步驟：（ 1） 確定研究對象（某一定質(zhì)量的氣體） ，分析和列出氣體在初末兩個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)量（ 2） 判斷氣體在狀態(tài)變化過程中是否滿足定律適用條件（ 3） 利用定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式列出方程，解出結(jié)果（ 4） 檢查結(jié)果餓合理性，最后寫出答案?！纠?12】如右圖所示，玻璃管上端封閉，開口的下端插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面高出槽內(nèi)水銀面h,用拉力 F 提著玻璃管緩慢上升少許，在此過

12、程中（）A 、 高度差 h 增大B、氣柱長度增大C、氣體壓強(qiáng)增大D、拉力 F增大【例 13】如右圖所示，質(zhì)量為m的氣缸內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為m 的活塞，活塞面積為S，將一定量的理想氣體密封在氣缸內(nèi)，活塞可自由地?zé)o摩擦的移動(dòng)。氣缸與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，開始時(shí)活塞離汽缸底部距離為d,當(dāng)時(shí)大氣壓為p0，現(xiàn)在用恒力拉著活塞并帶動(dòng)氣缸一起向右以加速度a 做勻加速運(yùn)動(dòng)，求這時(shí)活塞離氣缸底部的距離？（設(shè)氣體溫度保持不變）【例14】和上題圖一樣，一氣缸水平放置，活塞的截面積為S 100cm2，大氣壓強(qiáng)為p0105 Pa ，封在缸內(nèi)的氣柱長為L ，求：（ 5） 將活塞向左推 L/3 ，需加多大的力？（ 6） 將活塞

13、向右拉 L/3 ，需加多大的力？【例 15】如右圖所示是一個(gè)呈圓柱形、上部有擋板的氣缸，缸內(nèi)用一極薄的質(zhì)量不計(jì)的活塞封住一定質(zhì)量的氣體。已知缸的內(nèi)部高度為a，開始時(shí)活塞處在離底部a/2 高度處，此時(shí)外界大氣壓強(qiáng) p0105 Pa ，溫度為 27C ，若將氣體加熱到427C ，則此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為多大？【例16】如下圖所示，四個(gè)玻璃管均為兩端封閉、水平放置，管內(nèi)空氣都被一段汞柱分隔成左、右兩部分，按圖中標(biāo)明的條件，汞柱處于靜止?fàn)顟B(tài)，按圖中標(biāo)明的條件，讓管內(nèi)空氣升高相同溫度，汞柱會(huì)向左移動(dòng)的是（）VaVb ,TaTbVaVb ,TaTbABVaVb,TaTbVaVb, TaTbCD【例 17】

14、如右圖所示為一種測溫裝置，管內(nèi)汞面的高度x 可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由管上的刻度直接讀出。設(shè)管的體積與泡的體積相比可略去不計(jì)。（ 1）在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（76cmHg）對管進(jìn)行溫度刻度。當(dāng)溫度t27 C 時(shí)，管內(nèi)汞面高度x116cm ，此高度為27 C 的刻度線，為 t0 C 時(shí)的刻度線x2 為多少厘米？（2）若大氣壓變成75cmHg，利用該裝置測溫度時(shí)所得示數(shù)為27 C，對應(yīng)的實(shí)際溫度為多少？知識(shí)點(diǎn)六：氣體狀態(tài)變化的圖像一定質(zhì)量的某種理想氣體的等溫過程，等容過程，等壓過程在p-V 圖， p-T 圖， V-T 圖上的圖像分別如下圖所示：應(yīng)用上述圖像可以完成圖像的相互轉(zhuǎn)換， 可以確

15、定一定質(zhì)量的理想氣體在某確定的過程中，內(nèi)能的變化情況和熱傳遞變化情況， 應(yīng)用一定質(zhì)量理想氣體的 p-V 圖上的等溫線可以比較氣體溫度的高低， 在 p-T 圖上的等容線可以比較氣體的壓強(qiáng)， 在 V-T 圖上的等壓線可以比較氣體的體積。利用圖像也可以比較兩個(gè)不同質(zhì)量氣體的質(zhì)量?！纠?18】1mol 氣體在 1atm，0 C 時(shí)，體積為，在它從下圖所示p-V圖中A 狀態(tài)沿直線變化到B 狀態(tài)的過程中，氣體所達(dá)到的最高溫度是?！纠?19】如下圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A 變化到狀態(tài)B，在此過程中，氣體的體積如何變化？【例 20】如下圖甲所示，實(shí)線表示 1mol 的理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)的 p-V

16、圖線，變化過程是由狀態(tài) A 出發(fā)，經(jīng)過 B、 C、D 各狀態(tài)，最后又回到狀態(tài) A ，試將這全部過程準(zhǔn)確地畫在下圖乙所示的 V-T 圖中，并在圖像上標(biāo)出對應(yīng)的 A 、 B、 C、 D 四個(gè)狀態(tài)，同時(shí)用箭頭表示出變化方向。同步練習(xí)：1、 試估算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣分子間的距離（只保留一位有效數(shù)字）2、 利用油膜法可以粗略測出阿伏伽德羅常數(shù)，把密度0.8103 kg / m3 的某種油用滴管滴出一滴在水面上形成油膜。已知這滴油的體積為 V0.310 3 cm3 ，形成油膜的面積為 S 0.5m2 ，油的摩爾質(zhì)量M 0.1kg / mol 。把油膜看成單分子層，每個(gè)分子看做球形，那么（ 1） 油分子的直徑是

17、多少？（ 2）由以上數(shù)據(jù)可粗略測出阿伏伽德羅常數(shù)N A 是多少？（保留一位有效數(shù)字）3、有關(guān)布朗運(yùn)動(dòng)的下列敘述中，正確的是（）A、把碳素墨水滴入清水中，觀察到布朗運(yùn)動(dòng)，這是碳分子的無規(guī)律運(yùn)動(dòng)B、布朗運(yùn)動(dòng)是否顯著與懸浮在液體中的固體顆粒的大小無關(guān)C、布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度與液體的溫度有關(guān)，顆粒大小一定時(shí)，液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著D 、布朗運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則反映了液體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性4、放在房中的香水，打開瓶塞后，位于房間另一處的人將（）A、立即嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)速率很大，穿過房間所需要的時(shí)間極短B、過一會(huì)兒才能嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)速率不大，穿過房間需要一段時(shí)間C、過一會(huì)兒才能嗅到香味，

18、因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)速率雖大，但由于是無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，且與空氣分子不斷碰撞，要嗅到足夠多的香水分子必須經(jīng)過一段時(shí)間D 、過一會(huì)兒才能嗅到香味，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)速率雖大，但必須有足夠多的香水分子才能引起嗅覺5、分子間同時(shí)存在著吸引力和排斥力，下列說法正確的是（）A、固體分子間的吸引力總是大于排斥力B、分子能充滿任何容器是因?yàn)榉肿娱g的排斥力大于吸引力C、分子間的吸引力和排斥力都隨著分子間距離的增大而減小D 、分子間吸引力隨著分子間距離的增大而增大，而排斥力隨分子間距離的增大而減小6、兩端封閉的玻璃管如右圖所示豎直放置，管內(nèi)有一段汞柱將空氣分隔成上下兩部分，下列判斷中正確的是（）A、 當(dāng)它轉(zhuǎn)過 90 成水平狀態(tài)

19、時(shí)，原下部空氣柱體積會(huì)增加B、 當(dāng)它豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下部空氣柱體積增大C、 當(dāng)它自由下落時(shí)，上部空氣柱體積增大D 、 當(dāng)它完全浸沒在冰水中后，上部空氣柱體積增大、一定質(zhì)量的氣體在體積不變的情況下，溫度由50 C 升高到 100 C ，以下各選項(xiàng)中，正確的是（）、溫度每升高1 C ，壓強(qiáng)增加為原來壓強(qiáng)的、氣體壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼谋禖、氣體壓強(qiáng)比原來增加了50/273D 、氣體壓強(qiáng)是原來的373/323 倍8、如圖所示，一只存有空氣的密閉燒瓶，用玻璃管與水銀氣壓計(jì)連接，氣壓計(jì)兩端內(nèi)的水銀面在同一水平面上，現(xiàn)降低燒瓶內(nèi)空氣的溫度，同時(shí)移動(dòng)氣壓計(jì)右管，使水銀氣壓計(jì)左管的水銀面保持在原來的水平面上，則表示

20、氣壓計(jì)兩管內(nèi)水銀面高度差h 與燒瓶內(nèi)所降低的溫度t 之間的關(guān)系圖線是圖中的（）9、如右圖所示，玻璃管內(nèi)封閉了一段氣體，氣柱長度為l，管內(nèi)外水銀面高度差為h，若溫度保持不變，把玻璃管稍向上提起一段距離，則（）A、 h、 l 均變大C、h 變大 l 變小B、 h、 l 均變小D 、h 變小 l 變大10、如下圖所示，一定量理想氣體從狀態(tài)中，氣體壓強(qiáng)大小的關(guān)系是1 變化到狀態(tài)2，再變化到狀態(tài)，氣體體積大小的關(guān)系是3，在這三個(gè)狀態(tài)。11、一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如右圖所示的ab、bc、cd、da 四個(gè)過程，其中bc 的延長線通過原點(diǎn)， cd 垂直于 ab 且與水平軸平行，da 與 bc 平行，則氣

21、體體積在（）A、 ab 過程中不斷增加B、 bc 過程中保持不變C、cd 過程中不斷增加D 、 da 過程中保持不變12、如右圖所示，直線ABC 為一定質(zhì)量氣體的等容線，由此可知，圖中A 點(diǎn)的溫度為C，氣體處于B 狀態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)為Pa，在C 狀態(tài)時(shí)的溫度為C 。13、某壓縮時(shí)噴霧器貯液桶的總?cè)萘渴?.5L，裝入藥液后，藥液上方氣體的體積是1.5L。設(shè)1.0105 Pa 的空氣250 cm3。要使噴霧器里空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4.0105 Pa ，應(yīng)打氣幾次？從這時(shí)候開始噴射藥液，直到不能噴射時(shí)，噴霧器內(nèi)剩下的藥液是多少？（假設(shè)打入空氣和噴射藥液時(shí)溫度保持不變）14、如右圖所示，一圓形氣缸靜置于地面上，氣缸筒質(zhì)量為M，手柄活塞質(zhì)量為 m，活塞橫截