Question

（選修模塊3-3）
（1）如圖，固定的導熱氣缸內用活塞密封一定質量的理想氣體，氣缸置于溫度不變的環境中．現用力使活塞緩慢地向上移動，密閉氣體的狀態發生了變化．下列圖象中p、V和U分別表示該氣體的壓強、體積和內能，表示該氣體分子的平均動能，n表示單位體積內氣體的分子數，a、d為雙曲線，b、c為直線．能正確反映上述過程的是______
（2）2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．他們通過透明膠帶對石墨進行反復的粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結構．如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是______
A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體
B．石墨是單質，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體
D．他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的
（3）為保證駕乘人員的安全，轎車中設有安全氣囊．轎車在發生一定強度的碰撞時，利用疊氮化鈉（NaN₃）爆炸產生氣體（假設都是N₂）充入氣囊．若氮氣充入后安全氣囊的容積V=56L，囊中氮氣密度ρ=2.5kg/m³，已知氮氣摩爾質量M=2.8×10^-2kg/mol，阿伏加德羅常數N_A=6.02×10²³mol^-1，試估算囊中氮氣分子的總個數N（結果保留一位有效數字）．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題，氣缸和活塞導熱性能良好，氣缸內氣體溫度與環境溫度相同，保持環境溫度不變，氣體的內能保持不變，現用力使活塞緩慢地向上移動，氣體對外界做功，根據熱力學第一定律分析吸放熱情況．根據氣體狀態方程和已知的變化量去判斷其它的物理量．
（2）晶體非晶體都是對固體而言的，晶體有固定熔點，規則結構，非晶體沒有．石墨與金剛石、碳60、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的單質，它們互為同素異形體．
（3）先求出N₂的物質量，再根據阿伏加德羅常數求出分子的總個數．
解答：解：（1）氣缸和活塞導熱性能良好，氣缸內氣體溫度與環境溫度相同，所以氣體發生等溫變化，所以P-V圖象是雙曲線，故A正確．
B、氣缸內氣體溫度與環境溫度相同，保持環境溫度不變，氣體的內能保持不變，故B正確．
C、溫度是分子平均動能變化的標志，所以該氣體分子的平均動能不變，故C錯誤．
D、一定質量的理想氣體，所以n=，N為所有氣體的分子數，所以n-V的圖象是雙曲線，故D正確．
故選ABD．
（2）晶體非晶體都是對固體而言的，晶體有固定熔點，規則結構，非晶體沒有．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體．石墨與金剛石、碳60、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的單質，它們互為同素異形體．^[他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的．故A、B錯誤，C、D正確．
故選CD．
（3）設N₂的物質量為n，
則n=
氮氣的分子總數N=N_A
 代入數據得N=3×10²⁴．
故答案為：（1）ABD        （2）CD
（3）氮氣的分子總數是3×10²⁴
點評：加強對基本概念的記憶，基本方法的學習利用，是學好3-3的基本方法．此處高考要求不高，不用做太難的題目．