Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí

Câu nào sau đây nói về chuyển động của phân tử là không đúng ?

A. Chuyển động của phân tử là do lực tương tác phân tử gây ra.

B. Các phân tử chuyển động không ngừng.

C. Các phân tử chuyển động càng nhanh khi nhiệt độ của vật càng cao.

D. Khi tốc độ của các phân tử giảm thì nhiệt độ của vật giảm.

Phương pháp giải

Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao

Hướng dẫn giải

B,C - đúng theo lí thuyết thuyết động học phân tử chất khí

D - đúng vì D tương đương C

A - sai

⇒ Chọn đáp án A

Câu nào sau đây nói về chuyển động phân tử ở các thể khác nhau là không đúng ?

A. Các phân tử chất rắn dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định.

B. Các phân tử chất lỏng dao động xung quanh các vị trí cân bằng có thể di chuyển được.

C. Các phân tử chất khí không dao động xung quanh các vị trí cân bằng.

D. Các phân tử chất rắn, chất lỏng và chất khí đều chuyển động hỗn độn như nhau.

Phương pháp giải

Ở thể khí, các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn; ở thể rắn, các phân tử doa động xung quanh các vị trí cân bằng xác định, ở thể lỏng, các phân tử dao động xung quanh các vị trí cân bằng có thể di chuyển được

Hướng dẫn giải

D - sai: Các phân tử chất rắn, chất lỏng và chất khí đều chuyển động hỗn độn như nhau.

⇒ Chọn đáp án D

Câu nào sau đây nói về lực tương tác phân tử là không đúng ?

A. Lực phân tử chỉ đáng kể khi các phân tử ở rất gần nhau.

B. Lực hút phân tử có thể lớn hơn lực đẩy phân tử.

C. Lực hút phân tử không thể lớn hơn lực đẩy phân tử.

D. Lực hút phân tử có thể bằng lực đẩy phân tử.

Phương pháp giải

Giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và đẩy. Độ lớn của những lực này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử.

Hướng dẫn giải

- Lực tương tác phân tử chỉ đáng kể khi các phân tử gần nhau. Lực tương tác phân tử bao gồm lực hút và đẩy. Độ lớn của những lực này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy

- Chọn đáp án C

Nhận xét nào sau đây về các phân tử khí lí tưởng là không đúng ?

A. Có thể tích riêng không đáng kể.

B. Có lực tương tác không đáng kể khi không va chạm.

C. Có khối lượng không đáng kể.

D. Có vận tốc càng lớn khi nhiệt độ phân tử càng cao.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về thuyết động học phân tử chất khí để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

A - đúng vì các phân tử khí ở rất xa nhau nên thể tích riêng của các phân tử khí rất nhỏ so với thể tích bình chứa
B - đúng vì khí lí tưởng các phân tử coi như chỉ tương tác khi va chạm
D - đúng vì theo thuyết động học phân tử chất khí các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao

⇒ Chọn đáp án C

Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của chất ở thể khí ?

A. Có hình dạng và thể tích riêng.

B. Có các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn độn.

C. Có thể nén được dễ dàng.

D. Có lực tương tác phân tử nhỏ hơn lực tương tác phân tử ở thể rắn và thể lỏng.

Phương pháp giải

Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. Chất khí luôn chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa và có thể nén được dễ dàng

Hướng dẫn giải

A - sai vì chất khí không có hình dạng và thể tích riêng

⇒ Chọn đáp án A

Hãy sử dụng những hiểu biết của mình về cấu tạo chất để giải thích các hiện tượng sau đây :

a) Các vật ở thể rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định còn ở thể khí thì không.

b) Các vật ở thể lỏng có thể tích riêng xác định như các vật ở thể rắn nhưng lại không có hình dạng riêng mà có hình dạng của bình chứa.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về lực tương tác phân tử của các vật khi vật ở thể rắn, lỏng, khí để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

a) Lực tương tác giữa các phân tử ở thể rắn rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định và làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí cân bằng này. Chính nhờ thế mà các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định. Ngược lại, ở thể khí các phân tử ở rất xa nhau nên lực tương tác giữa chúng rất yếu, các phân tử khí chuyển động hoàn toàn hỗn loạn về mọi phía, chính vì thế mà chất khí không có thể tích và hình dạng riêng.

b) Lực tương tác phân tử ở thể lỏng lớn hơn ở thể khí nên giữ được các phân tử không chuyển động phân tán ra xa nhau, làm cho chất lỏng có thể tích xác định. Tuy nhiên lực này chưa đủ lớn như trong chất rắn để giữ các phân tử ở những vị trí cân bằng xác định. Các phân tử trong chất lỏng dao động xung quanh các vị trí cân bằng không cố định mà di chuyển được nên chất lỏng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó.

Hãy dùng thuyết động học phân tử chất khí để giải thích tại sao chất khí gây áp suất lên thành bình và tại sao áp suất này lại tỉ lệ nghịch với thể tích chất khí.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được nội dung lí thuyết của thuyết động học phân tử chất khí

Hướng dẫn giải

Các phân tử khí trong thành bình chuyển động hoàn toàn hỗn độn. Khi va chạm với thành bình các phân tử khí bị phản xạ và truyền động lượng cho thành bình. Mỗi phân tử khí tác dụng lên thành bình một lực rất nhỏ, nhưng vô số phân tử khí cùng tác dụng lên thành bình sẽ gây ra một lực tác dụng đáng kể. Lực này tạo ra áp suất chất khí lên thành bình.

Áp suất chất khí tác dụng lên thành bình càng lớn khi càng có nhiều phân tử cùng tác dụng lên một đơn vị diện tích thành bình. Số các phân tử khí tác dụng lên một đơn vị diện tích thành binh phụ thuộc vào số phân tử khí có trong một đơn vị thể tích, nghĩa là phụ thuộc vào mật độ phân tử khí. Với một lượng khí nhất định thì mật độ khí tỉ lệ nghịch với thế tích khí (n = N/V, trong đó n là mật độ phân tử, N là số phân tử khí có trong thể tích V). Do đó, áp suất của chất khí tác dụng lên thành bình tỉ lệ nghịch với thể tích V.

Một lượng khí khối lượng 15 kg chứa 5,64.102⁶ phân tử. Phân tử khí này gồm các nguyên tử hiđrô và cacbon. Hãy xác định khối lượng của nguyên cacbon và hiđrô trong khí này. Biết 1 mol khí có N_A = 6,02.10²³ phân tử.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức n=N/N_A=m/μ để tính số mol khí

- Tính hệ số mol theo công thức:

\(\begin{array}{l} \mu = \frac{{m{N_A}}}{N}\\ \end{array}\)để xác định hợp chất

- Tính khối lượng nguyên tử H và C theo công thức:

\({m_{{H_4}}} = \frac{4}{{16}}{m_{C{H_4}}}\)và \({m_C} = \frac{{12}}{{16}}{m_{C{H_4}}} \)

Hướng dẫn giải

- Số mol khí là:n=N/N_A (N là số phân tử khí)

Mặt khác n=m/μ . Do đó: 

\(\begin{array}{l} \mu = \frac{{m{N_A}}}{N}\\ = \frac{{{{15.6,02.10}^{23}}}}{{{{5,46.10}^{26}}}} = {16,01.10^{ - 3}}(kg/mol)(1) \end{array}\)

- Trong các khí có hidro và cacbon thì CH₄ có:

µ = (12 + 4).10^-3 kg/mol (2)

So sánh (2) với (1) ta thấy phù hợp. Vậy khí đã cho là CH₄.

- Khối lượng của phân tử hợp chất là:  m_CH4=m/N

- Khối lượng của nguyên tử hidro là:

\({m_{{H_4}}} = \frac{4}{{16}}{m_{C{H_4}}} = \frac{4}{{16}}.\frac{m}{N} \approx {6,64.10^{ - 27}}(kg)\)

- Khối lượng nguyên tử cacbon là:

\({m_C} = \frac{{12}}{{16}}{m_{C{H_4}}} = \frac{{12}}{{16}}.\frac{m}{N} \approx {2.10^{ - 26}}(kg)\)