Cấu Tạo Chất - Thuyết động Học Phân Tử Chất Khí

CẤU TẠO CHẤT – THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

A)Tóm tắt lý thuyết:

1,Cấu tạo chất:

a,Những điều đã học về cấu tạo chất:

-Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử.

-Các phân tử chuyển động không ngừng.

-Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.

b,Lực tương tác phân tử:

-Giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực hút và lực đẩy.

-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. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương tác không đáng kể.

c,Các thể rắn, lỏng, khí:

Vật chất được tồn tại dưới các thể khí, thể lỏng và thể rắn.

+Ở thể khí, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng.

+Ở thể rắn, lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí này. Các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định.

+Ở thể lỏng, lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn ở thể khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn, nên các phân tử dao động xung quanh vị trí cân bằng có thể di chuyển được. Chất lỏng có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó.

d,Tính chất của chất khí:

-Bành trướng: Chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa.

-Dễ nén: Khi áp suất tác dụng lên một lượng khí tăng thì thể tích của khí giảm đáng kể.

-Có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng.

2,Thuyết động học phân tử chất khí:

a,Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí:

-Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.

-Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao.

-Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm và thành bình gây áp suất lên thành bình.

-Phân loại chất khí:

+Khí thực: là các chất khí tồn tại trong thực tế mà ta đã biết như Oxi, Nitơ, Cacbonic,…

+Khí lí tưởng: là chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm.

b,Công thức xác định mol, thể tích, khối lượng của một chất bất kỳ:

-1 mol là lượng chất trong đó có chứa một số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử chứa trong 12g cacbon 12.

-Khối lượng phân tử (hay nguyên tử): $m=\frac{\mu }{{{N}_{A}}}$

Trong đó: $\mu $ là khối lượng của một mol phân tử (hay nguyên tử).

                   ${{N}_{A}}$ = $6,{{022.10}^{23}}(mo{{l}^{-1}})$ : Số Avôgađrô – số nguyên tử có trong 1 mol lượng chất bất kỳ.

-Số mol của chất khí bất kỳ: $n=\frac{m}{M}$

Trong đó: m là khối lượng của chất khí (g).

                  M là khối lượng mol của phân tử chất khí (g/mol).

-Nếu xét ở đktc (áp suất 1 atm, nhiệt độ 0K): $n=\frac{V}{22,4}$

Trong đó: V là thể tích của chất khí (l)

-Số phân tử (hay nguyên tử) N có trong khối lượng m của một chất:

                                                  $N=n.{{N}_{A}}=\frac{m}{M}.{{N}_{A}}$

-Mật độ phân tử chất khí (số phân tử có trong 1 đơn vị thể tích): $n'=\frac{N}{V}$

B)Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1: Cho biết khối lượng mol phân tử nước là 18 g. Hãy tính khối lượng của phân tử nước. Cho sô Avogadro ${{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}(mo{{l}^{-1}})$.

A.2.10$^{-23}$g                        B.3.10$^{-23}$g                         C.4.10$^{-23}$g                      D.5.10$^{-23}$g

                                                                    Hướng dẫn

Áo dụng công thức: $m=\frac{\mu }{{{N}_{A}}}=\frac{18}{6,{{02.10}^{23}}}\approx {{3.10}^{-23}}$g

Chọn đáp án B.

Ví dụ 2: Biết bán kính của Trái Đất là 6400 km, phân tử Oxi là một quả cầu bán kính 10$^{-10}$m. Hỏi với 16 g Oxi, nếu xếp các phân tử liền kề nhay dọc theo đường xích đạo thì được bao nhiêu vòng? Cho ${{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}(mo{{l}^{-1}})$.

A.1497512 vòng                                                                 B.1975214 vòng

C.4917215 vòng                                                                 D.5914712 vòng

                                                        Hướng dẫn

Số phân tử Oxi trên một vòng xích đạo là:

n = $\frac{{{6400.10}^{3}}.2\pi }{{{2.10}^{-10}}}=2,{{01.10}^{17}}$ (phân tử)

Trong 16g Oxi có số phân tử là: $N=\frac{16.6,{{02.10}^{23}}}{32}=3,{{01.10}^{23}}$  

Vậy 16g Oxi xếp được số vòng là:

Số vòng = $\frac{N}{n}\approx $ 1497512

Chọn đáp án A.

Ví dụ 3: Một lượng khí khối lượng 15 kg chứa 5,64.10$^{26}$ phân tử. Phân từ khí này gồm các nguyên tử hidro và cacbon. Hãy xác định khối lượng của nguyên tử cacbon trong khí này. Biết một mol khí có ${{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}$ mol$^{-1}$.

A.1.10$^{-26}$                       B.2.10$^{-26}$                      C.3.10$^{-26}$                          D.4.10$^{-26}$       

                                                         Hướng dẫn

Số mol khí: $n=\frac{N}{{{N}_{A}}}$ (N là số phân tử khí)

Mặt khác: $n=\frac{m}{\mu }$. Do đó:

$\mu =\frac{m.{{N}_{A}}}{N}=16,{{01.10}^{-3}}$ kg/mol

Trong các khí có hidro và cacbon thì $C{{H}_{4}}$ có:

$\mu =(12+4){{.10}^{-3}}$ kg/mol

Vậy khí đã cho là CH$_{4}$.

Khối lượng của nguyên tử cacbon là:

${{m}_{C}}=\frac{12}{16}{{m}_{C{{H}_{4}}}}=\frac{12}{16}.\frac{m}{N}\approx {{2.10}^{-26}}$ kg

Chọn đáp án B.                        

Ví dụ 4: Ở nhiệt độ 0$^{0}$C và áp suất 760 mmHg, 22,4 lít khí oxi chứa 6,02.10$^{23}$ phân tử oxi. Coi phân tử oxi như một quả cầu có bán kính r = 10$^{-10}$m. Thể tích riêng của các phân tử khí oxi nhỏ hơn thể tích bình chứa:

A.$8,{{9.10}^{3}}$ lần                                                                           B.8,9 lần

C.22,4.10$^{3}$ lần                                                                       D.22,4.10$^{23}$ lần

                                                                 Hướng dẫn

Bình chứa có thể tích là: V= 22,4 l = 22,4 .10$^{-3}$ m$^{3}$

Thể tích của 1 phân tử Oxi bằng: ${{V}_{0}}=\frac{4}{3}\pi {{r}^{3}}$

Thể tích riêng của các phân tử Oxi bằng: ${{N}_{A}}{{V}_{0}}=\frac{4}{3}\pi {{r}^{3}}{{N}_{A}}$

Vậy thể tích riêng của phân tử Oxi nhỏ hơn thể tích bình chứa:

$\frac{V}{{{N}_{A}}{{V}_{0}}}=\frac{22,{{4.10}^{-3}}}{\frac{4}{3}\pi {{r}^{3}}{{N}_{A}}}\approx 8,{{9.10}^{3}}$ lần

Chọn đáp án A.

Ví dụ 5: Biết khối lượng của 1 mol nước là $\mu ={{18.10}^{-3}}$ kg và 1 mol có ${{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}$ phân tử. Biết khối lượng riêng của nước là $\rho ={{10}^{3}}kg/{{m}^{3}}$. Số phân tử có trong 300 cm$^{3}$ là?

A.$6,{{7.10}^{24}}$ phân tử                                                         B.$10,{{03.10}^{24}}$ phân tử

C.6,7.10$^{23}$ phân tử                                                        D.$10,{{03.10}^{23}}$ phân tử

                                                               Hướng dẫn

Khối lượng của nước là: $m=\rho V$

Khối lượng của một phân tử nước là: ${{m}_{0}}=\frac{\mu }{{{N}_{A}}}$

Số phân tử nước bằng: $N=\frac{m}{{{m}_{0}}}=\frac{\rho V{{N}_{A}}}{\mu }=10,{{03.10}^{24}}$ phân tử

Chọn đáp án B.

C)Bài tập tự luyện:

Câu 1: Trong các câu sau đây, câu nào sai?

A.Các chất được cấu tạo một cách gián đoạn.

B.Các nguyên tử, phân tử đứng sát nhau và giữa chúng không có khoảng cách.

C.Lực tương tác giữa các phân tử ở thể rắn lớn hơn lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng và thể khí.

D.Các nguyên tử, phân tử chất lỏng dao động xung quanh các vị trí cân bằng không cố định.

Câu 2: Xét các tính chất sau đây của các phân tử:

(I)Chuyển động không ngừng.

(II)Tương tác với nhau bằng lực hút và lực đẩy.

(III)Khi chuyển động va chạm với nhau.

Các phân tử chất rắn, chất lỏng nào có cùng tính chất?

A.(I) và (II)                                                                                 B.(II) và (III)

C.(III) và (I)                                                                                D.(I), (II) và (III)

Câu 3: Các tính chất nào sau đây là tính chất của các phân tử chất lỏng?

A.Chuyển động không ngừng theo mọi phương.

B.Hình dạng phụ thuộc bình chứa.

C.Lực tương tác phân tử yếu.

D.Các tính chất A, B ,C.

Câu 4: Các tính chất nào sau đây là tính chất của các phân tử chất rắn?

A.Dao động quanh vị trí cân bằng.

B.Lực tương tác phân tử mạnh.

C.Có hình dạng và thể tích xác định.

D.Các tính chất A, B, C.

Câu 5: Trong các tính chất sau, tính chất nào không chỉ là của chất khí?

A.Không có hình dạng cố định.

B.Chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa.

C.Tác dụng lực lên mọi phần diện tích bình chứa.

D.Thể tích giảm đáng kể khi tăng áp suất.

Câu 6: Số Avôgađrô có giá trị bằng:

A.Số phân tử chứa trong 18 g nước.

B.Số phân tử chứa trong 20,4 lit khí Hidro.

C.Số phân tử chứa trong 16 g Oxi.

D.Cả ba số nêu ở A, B, C.

Câu 7: Chọn phương án đúng khi nói về các tính chất của chất khí?

A.Bành trướng là chiếm một phần thể tích của bình chứa.

B.Khi áp suất tác dụng lên một lượng khí tăng thì thể tích của khí tăng đáng kể.

C.Chất khí có tính dễ nén.

D.Chất khí có khối lượng riêng lớn so với chất rắn và chất lỏng.

Câu 8: Câu nào sau đây nói 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.

C.Có khối lượng không đáng kể.

D.Có khối lượng đáng kể.

Câu 9: Điều nào sau đây đúng khi nói về cấu tạo chất?

A.Các chất được cấu tạo từ các nguyên tử, phân tử.

B.Các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn độn không ngừng, các nguyên tử, phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.

C.Các nguyên tử, phân tử đồng thời hút nhau và đẩy nhau.

D.Cả A, B, C đều đúng.

Câu 10: Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của các phân tử khí?

A.Có vận tốc trung bình phụ thuộc vào nhiệt độ.

B.Gây áp suất lên thành bình.

C.Chuyển động xung quanh vị trí cân bằng.

D.Chuyển động nhiệt hỗn loạn.

Câu 11: Chuyển động nào sau đây là chuyển động của riêng các phân tử ở thể lỏng?

A.Chuyển động hỗn loạn không ngừng.

B.Dao động xung quanh các vị trí cân bằng cố định.

C.Chuyển động hoàn toàn tự do.

D.Dao động xung quanh các vị trí cân bằng không cố định.

Câu 12: Câu nào sau đây nói về khí lí tưởng là không đúng?

A.Khí lí tưởng là khí mà thể tích của các phân tử có thể bỏ qua.

B.Khí lí tưởng là khí mà khối lượng của các phân tử có thể bỏ qua.

C.Khí lí tưởng là khí mà các phân tử chỉ tương tác khi va chạm.

D.Khí lí tưởng là khí có thể gây áp suất lên thành bình chứa.

Câu 13: Câu nào sau đây nói về lực tương tác phân tử là không đúng?

A.Lực tương tác phân tử 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.

Câu 14: 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 thì nhiệt độ càng cao.

D.Các phân tử khí không dao động quanh vị trí cân bằng.

Câu 15: Tính chất nào sau đây không phải là của phân tử của vật chất ở thể khí?

A.Chuyển động hỗn loạn.

B.Chuyển động hỗn loạn và không ngừng.

C.Chuyển động không ngừng.

D.Chuyển động hỗn loạn xung quanh các vị trí cân bằng cố định.

Câu 16: Tìm câu sai:

A.Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng gọi là nguyên tử, phân tử.

B.Các nguyên tử, phân tử đứng sát nhau và giữa chúng không có khoảng cách.

C.Lực tương tác giữa các phân tử ở thể rắn lớn hơn lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng và thể khí.

D.Các nguyên tử, phân tử chất lỏng dao động xung quanh các vị trí cân bằng không cố định.

Câu 17: Biết khối lượng của một mol nước là 18 g và 1 mol có ${{N}_{A}}=6,{{02.10}^{23}}mo{{l}^{-1}}$. Số phân tử trong 2 gam nước là:

A.3,24.10$^{24}$ phân tử                                                     B.6,68.10$^{22}$ phân tử

C.1,8.10$^{20}$ phân tử                                                       D.4.10$^{21}$ phân tử

Câu 18: Biết khối lượng của 1 mol không khí oxi là 32 g. Vậy 4 g khí oxi là khối lượng của bao nhiêu mol khí oxi?

A.0,125 mol                                                                    B.0,25 mol

C.1 mol                                                                            D.2 mol

Đáp án:

1	2	3	4	5	6	7	8	9
B	A	B	D	A	A	C	D	D
10	11	12	13	14	15	16	17	18
C	D	B	C	A	D	B	B	A

 

 

Bài viết gợi ý:

1. Cơ năng

2. Thế năng

3. Động năng

4. Công và công suất

5. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

6. Chuyển động ném ngang

7. Lực hướng tâm (Phần 2)