这套练习训练五项技能:解释扩散、区分沸腾与蒸发、读加热曲线、把气体压强与碰撞联系起来,以及判断物质是否发生了变化。题目由易到难。所有数字和情境都是为练习而虚构的。
先在纸上作答。然后打开答案,比较你的推理,而不只是最后结果。最后一节会把每类错误送回对应的课。
甲部分:扩散
Q1. 在一个无风房间的一角释放一种气味。用粒子解释,为什么对角的人过一会儿会闻到。
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气味粒子不停地随机运动。源头附近的粒子较多,所以离开该区域的比朝它移动的多。这种从高浓度到低浓度的净移动把粒子带过房间,直到气味散开。
Q2. 氢(摩尔质量 2 g/mol)和氧(摩尔质量 32 g/mol)处于相同温度。哪种气体扩散得更快?为什么?
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氢。 在相同温度下,粒子平均动能相同,所以较轻的氢分子运动更快,散开更快。
Q3. 虚构实验:染料在 15 °C 的烧杯中扩散需要 80 s,在 45 °C 时需要 40 s。写出结论并解释。
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温度越高,扩散越快。在 45 °C 时粒子动能较大、运动较快,所以扩散到整杯水的时间较短(40 s,对比 80 s)。
乙部分:沸腾与蒸发
Q4. 判断每句话是蒸发、沸腾还是两者皆是。(a) 只发生在表面。(b) 把液体变成气体。(c) 整个液体内部形成气泡。(d) 在给定压强下发生在一个固定温度。
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(a) 蒸发。(b) 两者皆是。(c) 沸腾。(d) 沸腾。
Q5. 解释为什么皮肤上的汗水会让你觉得凉快。
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动能最大的汗水粒子通过蒸发从表面逃逸。剩下的液体平均动能降低,所以变凉,皮肤的热量也传给了它。
丙部分:加热曲线
使用下面关于物质 Y 被均匀加热的虚构数据。
| 时间(min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 温度(°C) | 10 | 30 | 50 | 70 | 70 | 70 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 |
Q6. 写出 Y 的熔点和沸点,以及第 8 分钟和第 12 分钟时存在的状态。
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70 °C 的水平段(第 3 到第 6 分钟)是熔化,所以熔点是 70 °C。110 °C 的水平段(第 10 到第 14 分钟)是沸腾,所以沸点是 110 °C。第 8 分钟时 Y 是液体(介于第 6 和第 10 分钟之间)。第 12 分钟时是液体与气体的混合物。
Q7. 解释为什么尽管持续加热,第 3 到第 6 分钟温度仍保持 70 °C。
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供给的能量用来克服粒子之间的吸引力,使粒子可以互相滑动。它没有提高粒子的平均动能,所以温度保持不变,直到所有的 Y 都熔化。熔化持续 6 − 3 = 3 分钟。
丁部分:气体压强
Q8. 500 cm³ 的气体压强为 120 kPa。在温度不变时压缩到 250 cm³。解释这个变化,并在你的课程使用压强 × 体积 = 常数时,计算新的压强。
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粒子被压入更小的空间,所以撞击单位面积器壁更频繁,压强升高。120 × 500 = 60 000,60 000 ÷ 250 = 240 kPa。检查:体积减半,压强加倍,120 × 2 = 240。
Q9. 一个密闭的金属容器中的气体被加热。解释为什么里面的压强升高。
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粒子获得动能,运动更快。它们撞击器壁更频繁,力度也更大。体积固定,所以单位面积器壁上的力增大,也就是压强升高。
戊部分:物质还是间距
Q10. 判断每一项是状态变化还是化学变化,并说明理由:(a) 水蒸气在冰冷的窗户上冷凝,(b) 蜡烛的灯芯燃烧,(c) 干冰(固态二氧化碳)变成气体。
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(a) 状态变化:H₂O 分子保持不变,只是靠得更近。(b) 化学变化:生成新物质(燃烧使原子重新组合成不同的粒子)。(c) 状态变化:二氧化碳粒子相同,只有间距和运动改变。
Q11. 27 g 的水变成水蒸气。计算水蒸气的质量和物质的量。然后,使用 2H₂O → 2H₂ + O₂,写出如果这些水全部通过化学变化被分解,生成的氢和氧各是多少摩尔。
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水蒸气的质量 = 27 g,因为状态变化中质量不变。H₂O 的摩尔质量 = 2 × 1 + 16 = 18 g/mol,所以物质的量 = 27 ÷ 18 = 1.5 mol。由方程式,2 mol H₂O 生成 2 mol H₂ 和 1 mol O₂,所以 1.5 mol H₂O 生成 1.5 mol H₂ 和 0.75 mol O₂。检查质量:1.5 × 2 = 3 g,0.75 × 32 = 24 g,3 + 24 = 27 g。
如果你做错了
| 错在哪里 | 通常意味着 | 回到 |
|---|---|---|
| Q1 到 Q3:没有提到粒子,或说扩散使粒子停止运动 | 只写了观察,没有写机制 | 用粒子运动解释扩散 |
| Q4、Q5:混淆两个过程 | 把沸腾当成快速蒸发 | 区分沸腾与蒸发 |
| Q6、Q7:读错水平段 | 以为加热已经停止 | 解读加热曲线 |
| Q8、Q9:只提压强不提碰撞 | 说了压强,却跳过频率和力度 | 把压强与粒子碰撞联系起来 |
| Q10、Q11:混淆质量或物质 | 没有问粒子是否改变 | 区分物质变化与间距变化 |
请把每个错误记录在错题记录与重测队列中。Q11 中的物质的量和原子计数,可以用摩尔与方程式比例辅导器和方程式配平推理训练器来练习。回到单元总览查看学习顺序。
如果同一类错误反复出现,和别人一起讲一讲可能会有帮助。我们的老师可以在一对一线上化学补习中做到这一点。