人教版 (2019)選擇性必修 第三冊第二章 氣體、固體和液體綜合與測試導學案及答案

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第三冊第二章 氣體、固體和液體綜合與測試導學案及答案，共13頁。
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[學習目標]　1.會巧妙地選擇研究對象，使變質(zhì)量氣體問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題.2.會利用圖像對氣體狀態(tài)、狀態(tài)變化及規(guī)律進行分析，并應用于解決氣體狀態(tài)變化問題．

一、變質(zhì)量問題
分析氣體的變質(zhì)量問題時，可以通過巧妙選擇合適的研究對象，將變質(zhì)量轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，然后用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解．
(1)打氣問題
向球、輪胎中充氣是一個典型的氣體變質(zhì)量的問題．只要選擇球、輪胎內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象，就可以把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題．
(2)抽氣問題
從容器內(nèi)抽氣的過程中，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小，這屬于變質(zhì)量問題．分析時，將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可看作是膨脹的過程．
(2020·徐州一中高二開學考試)一只兩用活塞氣筒的原理圖如圖1所示(打氣時如圖甲所示，抽氣時如圖乙所示)，其筒內(nèi)體積為V0，現(xiàn)將它與另一只容積為V的容器相連接，開始時氣筒和容器內(nèi)的空氣壓強為p0，已知氣筒和容器導熱性能良好，當分別作為打氣筒和抽氣筒時，活塞工作n次后，在上述兩種情況下，容器內(nèi)的氣體壓強分別為(容器內(nèi)氣體溫度不變，大氣壓強為p0)(　　)

圖1
A．np0，p0 B.p0， p0
C．(1＋)np0，(1＋)np0 D．(1＋)p0，()np0
答案　D
解析　打氣時，活塞每推動一次，就把體積為V0、壓強為p0的氣體推入容器內(nèi)，若活塞工作n次，就是把壓強為p0、體積為nV0的氣體壓入容器內(nèi)，容器內(nèi)原來有壓強為p0、體積為V的氣體，根據(jù)玻意耳定律得：
p0(V＋nV0)＝p′V.
所以p′＝p0＝(1＋n)p0.
抽氣時，活塞每拉動一次，就把容器中的氣體的體積從V膨脹為V＋V0，而容器中的氣體壓強就要減小，活塞推動時，將抽氣筒中的體積為V0的氣體排出，而再次拉動活塞時，又將容器中剩余的氣體的體積從V膨脹到V＋V0，容器內(nèi)的壓強繼續(xù)減小，根據(jù)玻意耳定律得：
第一次抽氣p0V＝p1(V＋V0)，
p1＝p0.
第二次抽氣p1V＝p2(V＋V0)
p2＝p1＝()2p0
活塞工作n次，則有：
pn＝()np0.故正確答案為D.

在分析和求解氣體質(zhì)量變化的問題時，首先要將質(zhì)量變化的問題變成質(zhì)量不變的問題，否則不能應用氣體實驗定律.如漏氣問題，不管是等溫漏氣、等容漏氣，還是等壓漏氣，都要將漏掉的氣體“收”回來.可以設想有一個“無形彈性袋”收回漏氣，且漏掉的氣體和容器中剩余氣體同溫、同壓，這樣就把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，然后再應用氣體實驗定律求解.
針對訓練　大氣壓強p0＝1.0×105 Pa.某容器的容積為V0＝20 L，裝有壓強為p1＝2.0×106 Pa的理想氣體，如果保持氣體溫度不變，把容器的開關打開，等氣體達到新的平衡時，容器內(nèi)剩余的氣體質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比為(　　)
A．1∶19 B．1∶20
C．2∶39 D．1∶18
答案　B
解析　由玻意耳定律得p1V0＝p0V0＋p0V，因V0＝20 L，則V＝380 L，即容器中剩余20 L壓強為p0的氣體，而同樣大氣壓下氣體的總體積為400 L，所以剩余氣體的質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比，即＝，B正確．
二、理想氣體的圖像問題
名稱
圖像
特點
其他圖像
等
溫
線
p－V

pV＝CT(C為常量)，即pV之積越大的等溫線對應的溫度越高，離原點越遠


p－

p＝，斜率k＝CT，即斜率越大，對應的溫度越高
等
容
線
p－T

p＝T，斜率k＝，即斜率越大，對應的體積越小


等
壓
線
V－T

V＝T，斜率k＝，即斜率越大，對應的壓強越小



使一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖2甲中箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線的一部分．

圖2
(1)已知氣體在狀態(tài)A的溫度TA＝300 K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？
(2)將上述狀態(tài)變化過程在圖乙中畫成用體積V和熱力學溫度T表示的圖線(圖中要標明A、B、C、D四點，并且要畫箭頭表示變化的方向)，說明每段圖線各表示什么過程．
答案　(1)600 K　600 K　300 K　(2)見解析
解析　從p－V圖中可以直觀地看出，氣體在A、B、C、D各狀態(tài)下壓強和體積分別為pA＝4 atm，pB＝4 atm，pC＝2 atm，pD＝2 atm，VA＝10 L，VC＝40 L，VD＝20 L.
(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程
＝＝，
可得TC＝·TA＝×300 K＝600 K，
TD＝·TA＝×300 K＝300 K，
由題意知B到C是等溫變化，所以TB＝TC＝600 K.
(2)因由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等溫變化，

由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得
VB＝＝ L＝20 L.
在V－T圖上狀態(tài)變化過程的圖線由A、B、C、D各狀態(tài)依次連接(如圖)，AB是等壓膨脹過程，BC是等溫膨脹過程，CD是等壓壓縮過程．
(多選)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過程的p－V圖像如圖3所示，其中A是初狀態(tài)，B、C是中間狀態(tài)，A→B是等溫變化，如將上述變化過程改用p－T圖像和V－T圖像表示，則下列圖像可能正確的是(　　)

圖3


答案　BD
解析　A到B是等溫變化，氣體體積變大，根據(jù)玻意耳定律知壓強p變小，B到C是等容變化，在p－T圖像上為過原點的一條傾斜的直線；C到A是等壓變化，氣體體積減小，根據(jù)蓋－呂薩克定律知溫度降低，故A錯誤，B正確；A到B是等溫變化，氣體體積變大，B到C是等容變化，壓強變大，根據(jù)查理定律，溫度升高；C到A是等壓變化，氣體體積變小，在V－T圖像中為過原點的一條傾斜的直線，故C錯誤，D正確．

1.(圖像問題)(多選)一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖4所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與T軸平行，da與bc平行，則氣體體積在(　　)

圖4
A．a(chǎn)b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
答案　AB
解析　因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，A正確；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；如圖所示，連接aO交cd于e，則ae是等容線，即Va＝Ve，因為Vd