題型11氣體綜合問(wèn)題高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025123451.(6分)(2025浙江高三開(kāi)學(xué)考試)如圖所示,一不占體積的導(dǎo)熱光滑活塞C與一段水銀柱在氣室A中封存著一定量的氣體。此時(shí)氣室溫度與環(huán)境溫度都為T(mén)0=300K。體積為V0(已知)的絕熱容器分成A、B兩室,B室的體積是A室的兩倍,A室容器上連接一U形管(U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)),兩邊水銀柱高度差為38cm,B室容器中的氣體通過(guò)閥門(mén)K,可與外界大氣相通(外界大氣壓等于76cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),水銀密度為ρ)。(1)將閥門(mén)K打開(kāi)后,氣室A內(nèi)的氣體

(選填“吸熱”“放熱”或“既不吸熱也不放熱”);氣室A內(nèi)的氣體對(duì)活塞C單位面積上的壓力

(選填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)將閥門(mén)K打開(kāi)后,A室的體積變成多少?(3)在打開(kāi)閥門(mén)K后將氣室A的氣體從300K加熱到660K,則U形管內(nèi)兩邊水銀面的高度差為多少?12345【答案】

(1)吸熱

變小

(2)

(3)7.6cm【解析】

(1)將閥門(mén)K打開(kāi)后,由于初始A室氣體壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng),則導(dǎo)熱光滑活塞C向右移動(dòng),A室氣體體積增大,氣體對(duì)外做功,由于氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣室A內(nèi)的氣體吸熱;由于A室氣體體積增大,氣體溫度不變,則氣體壓強(qiáng)減小,氣室A內(nèi)的氣體對(duì)活塞C單位面積上的壓力變小。12345(3)假設(shè)打開(kāi)閥門(mén)后,氣體從T0=300

K升到T時(shí),活塞C恰好到達(dá)容器最右端,即氣體體積變?yōu)閂0,壓強(qiáng)pA仍為p0,即等壓變化過(guò)程,根據(jù)蓋-呂薩克定律123452.(6分)肺活量是指一次盡力吸氣后,再盡力呼出的氣體量。某經(jīng)常參加體育鍛煉的高中男生肺活量約為5000mL,在呼出的氣體中水蒸氣大約占總體積的6%。已知正常大氣壓下水蒸氣的密度ρ=0.71kg/m3,水蒸氣摩爾質(zhì)量M=18g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.0×1023mol-1,大氣壓p0=1.0×105Pa。(1)求該男生一次呼出的水蒸氣的最大體積;(2)試估算該男生一次呼出的氣體中含有的水分子的數(shù)量;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)估算該男生睡眠8小時(shí)對(duì)呼出氣體做的功,已知睡眠時(shí)每次呼出的氣體約為肺活量的50%,每分鐘呼吸15次。12345【答案】

(1)3.0×10-4m3

(2)7.1×1021個(gè)

(3)1.8×106J【解析】

(1)該男生一次呼出的水蒸氣的最大體積為V0=V×6%=5

000×10-6×6%

m3=3.0×10-4

m3。(2)該男生一次呼出的氣體中含有的水分子的數(shù)量為(3)該男生睡眠8小時(shí)對(duì)呼出氣體做的功為W=p0V×50%×8×60×15=1.8×106

J。123453.(6分)(2024浙江杭州模擬預(yù)測(cè))超市中有一種“強(qiáng)力吸盤(pán)掛鉤”,其結(jié)構(gòu)原理如圖甲所示。使用時(shí),按住鎖扣把吸盤(pán)緊壓在墻上,空腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)仍與外界大氣壓強(qiáng)相等。然后再扳下鎖扣,讓鎖扣通過(guò)細(xì)桿把吸盤(pán)向外拉起,空腔體積增大,從而使吸盤(pán)緊緊吸在墻上,實(shí)際效果如圖所示。已知外界大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,甲圖空腔體積為V0=1.5cm3,乙圖空腔體積為V1=2.0cm3,吸盤(pán)空腔內(nèi)氣體可視為理想氣體,忽略操作時(shí)溫度的變化,全過(guò)程盤(pán)蓋和吸盤(pán)之間的空隙始終與外界連通。重力加速度為g。12345(1)扳下鎖扣過(guò)程中空腔內(nèi)氣體是

(選填“吸熱”或“放熱”)的;

(2)求扳下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1;(3)若吸盤(pán)與墻面接觸的正對(duì)面積為S,強(qiáng)力掛鉤的總質(zhì)量為m0,與墻面間的最大靜摩擦力是正壓力的k倍,則所能掛物體的最大質(zhì)量?(用已知量字母表示)12345【解析】

(1)扳下鎖扣過(guò)程中,氣體溫度不變,氣體內(nèi)能不變;氣體體積增大,則外界對(duì)氣體做負(fù)功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,空腔內(nèi)氣體從外界吸熱。(2)根據(jù)玻意耳定律可得p0V0=p1V1可得扳下鎖扣后空腔內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為(3)若掛鉤掛上物體時(shí)恰好不脫落,對(duì)掛鉤和所掛物體為整體,根據(jù)受力平衡可得(m0+m)g=Ffm又Ffm=kFN,FN=(p0-p1)S聯(lián)立解得所能掛物體的最大質(zhì)量為123454.(8分)如圖所示,豎直放置的圓形管道內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的理想氣體,初始時(shí)閥門(mén)K關(guān)閉,A處有一固定絕熱活塞,C處有一質(zhì)量為2kg、橫截面積為1.0×10-3m2的可自由移動(dòng)的絕熱活塞,初始時(shí)兩活塞處于同一水平面上,并將管內(nèi)氣體分割成體積相等的Ⅰ、Ⅱ兩部分,溫度都為300K,其中Ⅰ部分氣體的壓強(qiáng)為1.0×105Pa?，F(xiàn)保持Ⅱ部分氣體溫度不變,只對(duì)Ⅰ部分氣體加熱,使C處的活塞緩慢移動(dòng)到最低點(diǎn)B(不計(jì)活塞厚度與摩擦,活塞密閉良好)。已知重力加速度g取10m/s2,外界大氣壓強(qiáng)恒為1.0×105Pa。求:(1)可移動(dòng)活塞到達(dá)B處時(shí)Ⅱ部分氣體的壓強(qiáng);(2)可移動(dòng)活塞到達(dá)B處時(shí)Ⅰ部分氣體的溫度;(3)Ⅰ中氣體加熱后保持溫度不變,打開(kāi)閥門(mén)K,向外釋放氣體,使可移動(dòng)活塞緩慢回到C處,Ⅰ部分剩余氣體的質(zhì)量與初始狀態(tài)時(shí)氣體的質(zhì)量之比。12345【答案】

(1)2.4×105Pa

(2)1080K

(3)5∶18【解析】

(1)初始狀態(tài)對(duì)活塞受力分析p1S+mg=p2S解得p2=1.2×105

Pa活塞到達(dá)B處,對(duì)Ⅱ部分氣體,由玻意耳定律得p2V2=p2'V2'又因?yàn)閂2'=V2解得p2'=2.4×105

Pa。12345(2)活塞到達(dá)B處時(shí),則p1'=p2'12345(3)上部分氣體,等溫變化,根據(jù)玻意耳定律有p1'V1'=p1″V1″又有p1″=p0解得V1″=3.6V1則Ⅰ部分剩余氣體的質(zhì)量與初始狀態(tài)時(shí)氣體的質(zhì)量之比123455.(9分)(2024浙江高三階段練習(xí))如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的球形容器內(nèi)部不規(guī)則,某興趣小組為了測(cè)量它的容積,在容器上插入一根足夠長(zhǎng)、兩端開(kāi)口的長(zhǎng)玻璃管,接口用蠟密封。玻璃管內(nèi)部橫截面積為S=0.2cm2,玻璃管內(nèi)一長(zhǎng)為h=15cm的靜止水銀柱封閉著長(zhǎng)度為l1=10cm的空氣柱,此時(shí)外界溫度為t1=27℃?，F(xiàn)把容器浸在溫度為t2=77℃的熱水中,水銀柱緩慢上升,當(dāng)水銀柱重新靜止時(shí)下方玻璃管內(nèi)的空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘2=110cm,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)為大氣壓沒(méi)有變化,大氣壓p0=1.0×105Pa,相當(dāng)于75cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),水銀密度為ρ,(0℃的熱力學(xué)溫度值為273K,忽略水銀柱與玻璃管壁之間的阻力)(1)放入熱水后容器內(nèi)氣體分子平均速率

(選填“增大”或“減小”);

(2)求容器的容積V;(3)若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中管內(nèi)氣體內(nèi)能增加了5.6J,請(qǐng)判斷氣體從外界吸收熱量還是向外界放出熱量,并計(jì)算熱量的大小。12345【答案】

(1)增大(2)118cm3(3)從外界吸收熱量,8J【解析】

(1)放入熱水后容器內(nèi)溫度升高,則氣體分子平均速率增大。(2)設(shè)容器的容積為V,T1=300

K,T2=350

K,由蓋-呂薩克定律12345(3)