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2025粤教版高中物理选择性必修第三册
分层作业1　物质是由大量分子组成的
A组必备知识基础练
1.某种油剂的密度为8×102 kg/m3,取这种油剂0.8 g滴在水面上,最后形成油膜的最大面积约为(　　)
A.10-10 m2
B.104 m2
C.1010 cm2
D.104 cm2
2.与传统汽车灯相比,氙气灯因具有亮度高、色温低、寿命长、功率低的优点而受到车主的青睐.某汽车氙气灯泡的容积为2 mL,充入氙气的密度为6 kg/m3,氙气摩尔质量为0.13 kg/mol,阿伏伽德罗常量为NA=6×1023 mol-1,则该灯泡中氙气分子数约为(　　)
A.6×1019个
B.6×1022个
C.6×1025个
D.6×1027个
3.阿伏伽德罗常量为NA(单位为mol-1),铜的摩尔质量为M(单位为kg/mol),铜的密度为ρ(单位为 kg/m3),则下列说法不正确的是(　　)
A.1 m3铜所含的原子数目是
B.1个铜原子的质量是
C.1个铜原子占有的体积是
D.1 g铜所含有的原子数目是ρNA
4.关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验,下列实验操作正确的是(　　)
A.将纯油酸直接滴在水面上
B.水面上撒的痱子粉越多越好
C.待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上
D.用试管向水面倒油酸酒精溶液少许
5.某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验.实验前,教师将酒精加入1 mL的油酸中配制成1 L的油酸酒精溶液.
(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用　　　　将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目.
(2)在浅盘的水面撒上痱子粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象或判断正确的是　　　.
A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些
B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定
C.若出现下图的情况,说明油酸浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验
D.若出现下图的情况,可在水面上重新撒上痱子粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验
(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应的正方形的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为　　　 m.(计算结果保留一位有效数字)
(4)乙实验小组算得的油酸分子直径偏小,可能是由于　　　　.
A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
B.油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大
C.水面上痱子粉撒得较多,油酸未完全散开
D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少计了10滴
(5)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理 　 .
6.金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物,也是自然界中最坚硬的物质.已知金刚石的密度ρ=4 560 kg/m3,碳原子的摩尔质量为1.2×10-2 kg/mol,现有一块体积V=5.7×10-8 m3的金刚石,阿伏伽德罗常量为6.02×1023 mol-1.(计算结果保留两位有效数字)
(1)它含有多少个碳原子
(2)假如金刚石中碳原子是紧密地堆在一起的(忽略碳原子间的空隙),把金刚石中的碳原子看成球体,试估算碳原子的直径.
B组关键能力提升练
7.从下列哪一组数可以估算出阿伏伽德罗常量(　　)
A.一定量H2的质量与体积
B.H2的摩尔体积与分子直径
C.H2的摩尔质量与分子质量
D.H2的摩尔体积与摩尔数
8.已知阿伏伽德罗常量为NA,下列说法正确的是 (　　)
A.若油酸的摩尔质量为M,一个油酸分子的质量m=
B.若油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,一个油酸分子的直径d=
C.若某种气体的摩尔质量为M,密度为ρ,该气体分子间平均距离d=
D.若某种气体的摩尔体积为V,单位体积内含有气体分子的个数n=
9.(多选)已知铜的密度为ρ,摩尔质量为M,电子的电荷量绝对值为e,阿伏伽德罗常量为NA,有一条横截面为S的铜导线中通过的电流为I,设每个铜原子贡献一个自由电子,下列说法正确的是(　　)
A.该导线单位体积的自由电子数为
B.该导线单位质量的自由电子数为
C.该导线中自由电子定向移动的平均速率为
D.该导线中自由电子定向移动的平均速率为
10.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
②将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积;
③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径;
④将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;
⑤往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确实验步骤的排列顺序是　　　　(填写步骤前面的数字).
(2)在实验中将油酸分子看成是球形的,所采用的方法是　　　　.
A.等效替代法 B.理想模型法
C.控制变量法 D.比值定义法
(3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成250 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.17 m2,由此估算出油酸分子的直径为　　　　 m(结果保留一位有效数字).
11.已知氧气分子的质量m=5.3×10-26 kg,标准状况下氧气的密度ρ=1.43 kg/m3,阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023 mol-1,求:
(1)氧气的摩尔质量;
(2)标准状况下氧气分子间的平均距离;
(3)标准状况下,1 cm3的氧气中含有的氧气分子数.(以上计算结果均保留两位有效数字)
12.地球到月球的平均距离为3.8×105 km.已知铁的摩尔质量为5.6×10-2 kg/mol,密度为7.9×103 kg/m3,阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023.若把铁分子一个紧挨一个地单列排起来,筑成从地球通往月球的“分子大道”.求:
(1)这条“分子大道”共需多少个铁分子
(2)这条“分子大道”的质量为多少
参考答案
分层作业1　物质是由大量分子组成的
1.B　由d=,得S= m2=104 m2=108 cm2,故B正确.
2.A　已知容积V、密度ρ、摩尔质量M和阿伏伽德罗常量NA=6×1023 mol-1,可计算分子个数为N=nNA=NA≈6×1019个,故A正确.
3.D　1 m3铜含有的原子数为N=,得N=,选项A正确;1个铜原子的质量为m=,选项B正确;1个铜原子占有的体积为,故C正确;1 g铜所含有的原子数目是NA,故D错误.
4.C　将油酸酒精溶液滴在水面上,A错误;水面上撒的痱子粉要适量,B错误;待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上,C正确;用滴管向水面滴一滴油酸酒精溶液,D错误.
5.答案 (1)注射器(或滴管)　(2)A　(3)5×10-10　(4)B
(5)可以用适量酒精清洗,并用脱脂棉擦去再用清水冲洗
解析 (1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用注射器(或滴管)将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目.
(2)在浅盘的水面撒上痱子粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,可发现油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些,选项A正确,B错误;若出现题图的情况,说明油酸浓度太低,需重新配制油酸酒精溶液进行实验,选项C、D错误.
(3)一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V=×10-6 m3,油酸分子的直径为d= m=5×10-10 m.
(4)根据d=可知计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,则S测量值偏小,则直径测量值偏大,选项A错误;油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大,则油膜的面积S偏大,则直径测量值偏小,选项B正确;水面上痱子粉撒得较多,油酸未完全散开,则油膜面积S测量值偏小,则直径测量值偏大,选项C错误;求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少计了10滴,则一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V偏大,则直径的测量值偏大,选项D错误.
(5)可以用适量酒精清洗,并用脱脂棉擦去再用清水冲洗.
6.答案 (1)1.3×1022个　(2)2.0×10-10 m
解析 (1)金刚石的质量m=ρV=4 560×5.7×10-8 kg=2.6×10-4 kg
碳的物质的量n==2.2×10-2 mol
金刚N=n·NA=2.2×10-2×6.02×1023=1.3×1022
(2)一个碳原子的体积V0= m3=4.4×10-30 m3
把金刚石中的碳原子看成球体,则由公式V0=d3
可得碳原子直径为d==2.0×10-10 m
7.C　根据一定量H2的质量与体积,只能求解密度,不能求解阿伏伽德罗常量,选项A错误;由H2的分子直径能求解分子体积,但是不知道一个分子占据的空间,则根据H2的摩尔体积与分子直径不能求解阿伏伽德罗常量,选项B错误;H2的摩尔质量除以分子质量,可得阿伏伽德罗常量,选项C正确;已知H2的摩尔体积与摩尔数也不能求解阿伏伽德罗常量,选项D错误;故选C.
8.C　若油酸的摩尔质量为M,一个油酸分子的质量m=,故A错误;由于油酸分子间隙小,所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常量,则有一个油酸分子的体积V0=,将油酸分子看成立方体形,则有V0=d3,解得d=,故B错误;由于气体分子间距很大,所以一个分子的空间V=,则分子距离d=,故C正确;某种气体的摩尔体积为V,单位体积气体的物质的量为n=,则含有气体分子的个数n=,故D错误.故选C.
9.ABC　单位体积内的电子数目为N=NA,故A正确;单位质量的导电的电子数为N'=NA,故B正确;设自由电子定向移动的速率为v,根据电流I=NeSv知v=,故C正确,D错误.故选A、B、C.
10.答案 (1)⑤①④②③　(2)B　(3)5×10-10
解析 (1)实验步骤为:配制油酸酒精溶液,测定一滴油酸酒精溶液体积V'=,准备浅水盘⑤,形成油膜①,描绘油膜边缘④,测量油膜面积②,计算分子直径③.所以正确顺序为:⑤①④②③.
(2)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,在理想情况下把油酸分子看成球形,所以B正确.
(3)一滴油酸溶液中油酸的体积V=×10-6 m3=0.8-10 m3
油膜由单层分子构成,所以油酸分子的直径d= m≈5×10-10 m.
11.答案 (1)3.2×10-2 kg/mol　(2)3.3×10-9 m
(3)2.7×1019
解析 (1)氧气的摩尔质量为M=NAm=6.02×1023×5.3×10-26 kg/mol=3.2×10-2 kg/mol.
(2)标准状况下氧气的摩尔体积V=,所以每个氧气分子所占空间的体积V0=,而每个氧气分子占有的体积可以看成是棱长为a的立方体,即V0=a3,则a3=,故a= m=3.3×10-9 m.
(3)1 cm3氧气的质量为
m'=ρV'=1.43×1×10-6 kg=1.43×10-6 kg
则1 cm3氧气中含有的氧气分子个数
N==2.7×1019.
12.答案 (1)1.35×1018个　(2)1.26×10-7 kg
解析 (1)地球到月球的平均距离为S=3.8×105 km=3.8×108 m
铁的摩尔质量为μ=5.6×10-2 kg/mol
密度为ρ=7.9×103 kg/m3
每个铁分子可以看作直径为d的分子,则分子的体积为V0=πd3
铁的摩尔体积为V=
则有NAV0=V=
代入数据可得铁分子的直径为d=2.8×10-10 m
故“分子大道”需要的分子数为N==1.35×1018.
(2)单个分子的质量为m0=
这些分子的总质量为m=m0·N=N=×1.35×1018 kg=1.26×10-7 kg.
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