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三十
分子动理论与统计观点、热力学定律
一、选择题（均有三个选项正确）
1．【四川2019届毕业班热身卷】下列说法正确的是( )
A．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
B．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越快
C．杯中的茶水慢慢冷却，该过程中所有的水分子的运动速率都减小了
D．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
E．大量分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布
2．【辽宁高考模拟】下列说法中正确的是( )
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．同温度下未饱和汽的压强小于饱和汽压，温度升高时，饱和汽压增大
C．液体表面张力产生的原因是因为液体表面层分子平均距离略大于液体内部分子平均距离
D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的
E．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的
3．【重庆2019届月考】下列说法正确的是( )
A．物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关
B．布朗运动是指液体分子的无规则运动
C．物体体积改变，内能可能不变
D．液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点
E．自然界符合能量守恒定律的宏观过程不一定能发生
4．【林芝一中2019届月考】下列说法正确的是( )
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A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏伽德罗常数
B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
C．在使两个分子间的距离由很远(r >10－9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大；分子势能不断增大
D．温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大
E．一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大
5．【玉溪2019届第二次调研】下列说法中正确的是( )
A．物体运动的速度增大后物体内能会增大
B．温度升高时，物体内分子热运动的平均动能一定增大
C．当分子间的距离减小时，分子间的斥力和引力均增大，但斥力比引力增大得快
D．当分子间的距离减小时，分子势能一定增大
E．已知某物质的摩尔质量和每一个分子的质量，可以计算出阿伏加德罗常数
6．【曲靖2019届质量监测】关于热现象，下列说法正确的是( )
A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
B．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体可以转化为晶体
C．水的饱和蒸汽压与温度有关，与水周围的其他气体的压强无关
D．由于液体表面有收缩的趋势，故液体表面的分子之间不存在斥力
E．即使没有摩擦、漏气和不必要的散热等损失，热机的效率也不能达到100%
7．【景德镇2019届月考】下列说法正确的是( )
A．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
B．悬浮在水中的花粉的布朗运动反应了花粉分子的热运动
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
E．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加
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8．【肇庆市2019届联考】一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p－T图象如图所示，下列判断正确的是( )
A．a和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
B．a、b和c三个状态中，状态b分子的平均动能最大
C．过程bc中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．过程ca中气体既不吸热也不放热
E．过程ab中气体一定吸热
二、解答题
9．【陕西2019届月考】2017年5月，中国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采成功。可燃冰是一种晶体，它是天然气的固体状态(因海底高压)，学名天然气水化合物，其化学式为CH4∙8H2O研究表明1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气(CH4)和0.8 m3的水(已转化为标准状态)。
(1)下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是______。
A．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
B．晶体都有确定的几何形状，非晶体没有确定的几何形状
C．制作晶体管、集成电路多用多晶体
D．云母片导热性能各向异性，说明云母片是晶体
(2)体积VA＝1 L的CH4气体(可视为理想气体)处于状态A时温度TA＝300 K，压强pA＝1 atm，现保持其质量不变让它经过状态B到达状态C，已知状态B时的温度TB＝600 K，到达状态C时体积VC＝0.5 L，则此时该气体的压强pC＝______ atm；如果该气体从状态A到状态B的过程中吸收热量为Q1，从状态B到状态C的过程中放出热量为Q2，则从状态A到状态C气体内能增加量ΔE ______ Q1－Q2(填“”或“＝”)。
(3)已知阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，试估算出1 m3可燃冰中所含CH4分子的个数。(结果保留一位有效数字)
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10．【鸡西2019届调研】一定质量的理想气体，状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，其中D→A为等温线，气体在状态A时温度为TA＝300 K，试求：
(1)气体在状态C时的温度TC；
(2)若气体在A→B过程中吸热1000 J，则在A→B过程中气体内能如何变化？变化了多少？
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答案与解析
1．【解析】空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项A正确；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越慢，选项B错误；杯中的茶水慢慢冷却，温度降低，则该过程中水分子的平均运动速率减小了，但是并非所有的水分子的速率都减小了，选项C错误；液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项D正确；大量分子做无规则运动，速率有大有小，但是分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布，选项E正确。
【答案】ADE
2．【解析】能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但仍然遵守能量守恒定律，故A错误；饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的分子数密度一定，饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫这种液体的饱和汽压，饱和汽压只指此蒸汽的分气压，与其他气体压强无关，未饱和汽的压强小于饱和汽压，温度升高时，饱和汽压增大，故B正确；液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，满足统计规律，故D错误；热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故E正确。
【答案】BCE
3．【解析】物体内所有分子做无规则运动的动能与分子势能之和，叫做物体的内能。分子的平均动能与温度有关，分子的势能与物体的体积有关，所以物体的内能由物体的温度和体积决定，此外还与分子数目的多少有关，故A错误；布朗运动是指悬浮在液体中的微小的颗粒所做的无规则运动（在显微镜下观察），它是液体分子的无规则运动引起的，故B错误；物体体积虽然发生改变，但由于不知道温度的变化情况，所以其内能有可能不变，故C正确；液晶既具有液体的流动性，又具有单晶体的光学各向异性的特点，故D正确；自然界涉及热现象的宏观过程具有方向性，符合能量守恒定律的宏观过程不一定能发生，故E正确。
【答案】CDE
4．【解析】水的摩尔质量除以水分子的质量等于阿伏加德罗常数，A正确；微粒越小，撞击的不平衡就越明显，布朗运动越明显，而颗粒大的物体不易产生布朗运动，B错误；在使两个分子间的距离由很远(r>10－9
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m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大，后减小，再增大；分子势能先减小后增大，C错误；温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大，D正确；根据PV/T=C可知，一定质量的理想气体经等温压缩后，其压强一定增大，E正确。
【答案】ADE
5．【解析】微观物体的内能与宏观物体的动能无关，选项A错误；温度是分子平均动能的标志，则温度升高时，物体内分子热运动的平均动能一定增大，选项B正确；当分子间的距离减小时，分子间的斥力和引力均增大，但斥力比引力增大得快，选项C正确；分子间距离减小时，分子力可能做正功也可能做负功，如果分子力做正功分子势能减小，如果分子力做负功，则分子势能增大，故D错误；用物质的摩尔质量除以每一个分子的质量，可以得出阿伏加德罗常数，选项E正确。
【答案】BCE
6．【解析】将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体，选项A错误；在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体。把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，故B正确；液体的饱和蒸汽压与温度有关，相同温度下，水的饱和汽的压强是一定的，与水周围的其他气体的压强无关，故C正确；由于液体表面具有收缩趋势，故液体表面的分子之间斥力和吸引力的合力表现为引力，即液体的表面张力，故D错误；由热力学第二定律可知，即使没有摩擦、漏气和不必要的散热等损失，热机的效率也不能达到100%，选项E正确。
【答案】BCE
7．【解析】空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项A正确；悬浮在水中的花粉的布朗运动反应了水分子的热运动，选项B错误；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C正确；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，选项D错误；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，体积增大，温度升高，则内能一定增加，选项E正确。
【答案】ACE
8．【解析】由图可知，a、c状态气体的温度是相等的，所以分子运动的激烈程度相同；c状态的压强大，结合气体压强的微观意义可知，a和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故A正确；由图象可知，b状态温度最高，分子平均动能最大，故B正确；由图象可知，bc过程气体压强不变，温度降低，由盖吕萨克定律可知，其体积减小，外界对气体做功，W＞0，气体温度降低，内能减少，△
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U＜0，由热力学第一定律可知，气体要放出热量，过程bc中外界对气体所做的功小于气体所放热量，故C错误；由图象可知，ca过程气体温度不变，压强减小，由玻意尔定律可知，其体积增大，气体对外界做功，W＜0，气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量，故D错误；由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，外界对气体不做功，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故E正确。
【答案】ABE
9．【解析】(1)晶体有确定的熔点、非晶体没有确定的熔点，故A正确；单晶体具有规则的几何形状，而多晶体和非晶态没有规则的几何形状，故B错误；制作晶体管、集成电路多用半导体，故C错误；多晶体与非晶体具有各向同性，单晶体具有各向异性，云母片导热性能各向异性，说明云母片是晶体，故D正确。
(2) 已知：VA=1L，TA=300K，pA=1atm，TC=TB=600K，VC=0.5L。
理想气体的状态方程可得：PAVATA=PCVCTC
代入数据可得：PC=4atm
A→B过程为等容变化，B→C过程为等温压缩过程，根据热力学第一定律可知，整个的过程中内能的增加量大于吸收的热量。
(3) 由题意可知，1m3可燃冰可转化为164m3的标准状态下的天然气（CH4），标准状态下气体的摩尔体积为22.4L=0.0224m3，
所以1m3可燃冰含有的气体的物质的量：n=VVm=1640.0224mol≈7.3×103mol
所含CH4分子的个数：N=n•NA
代入数据可得：N=4×1027（个）。
10．【解析】(1)D→A为等温线，则TA=TD=300K
C到D过程由盖吕萨克定律得：VCTC=VDTD
得：TC=VCTDVD=375K。
(2)A到B过程压强不变，由W=PΔV=2×105×3×10-3=600J
有热力学第一定律ΔU=Q+W=1000-600=400J
则气体内能增加，增加400 J。
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