1、高二物理理想气体状态方程练习一、选择1.一定质量的理想气体，从初态(P 1，V 1，T 1)变化到终态(P 2，V 2，T 2)，下列各量关系中不可能实现的应为( )A.P1P 2，V 1V 2，T 1T 2 B.P1P 2，V 1V 2，T 1T 2C.P1P 2，V 1V 2，T 1T 2 D.P1P 2，V 1V 2，T 1T 22.对一定质量的理想气体，在下列各种过程中，可能发生的过程是：( )A.气体膨胀对外做功，温度升高 B.气体吸热，温度降低C.气体放热，压强增大 D.气体放热，温度不变3.如图 13.3-8所示，A、B 两点表示一定质量的理想气体的两个状态，当气体自状态 A变化
2、到状态 B时( )A.体积必须变大B.有可能经过体积减小的过程C.外界必然对气体做正功D.气体必然从外界吸热4.如下图所示，能反映理想气体经历了等温变化 等容变化 等压变化，又回到原来状态的图是( )5.一汽泡以 30m深的海底升到水面，设水底温度是 4，水面温度是 15，那么汽泡在水面的体积约是水底时( )A.3倍 B.4 倍C.5倍 D.12 倍6.如下图甲所示，P-T 图上的图线 abc表示一定质量的理想气体的状态变化过程，此过程在 P-V图上(下图 (乙)所示)的图线应为( )甲 乙7.一定量气体可经不同的过程以状态(P 1、V 1、T 1)变到状态(P 2、V 2、T 2)，已知 T
3、2T 1.则在这些过程中( )A.气体一定都从外界吸收热量 B.气体和外界交换的热量都是相等的C.外界对气体所做的功都是相等的 D.气体内能间变化量都是相等的8.如下图所示，密封的圆柱形容器中盛有 27，压强为 1atm的空气，容器中间用两个绝热但能自由活动的活塞隔成体积相等的三个部分.将 A部分加热到227，C 部分加热到 327，B 部分温度不变.平衡后，A、B、C 三部分体积之比为 .【素质优化训练】1.如图所示，水平放置的密封气缸的活塞被很细的弹簧拉住，气缸内密封一定质量的气体.当缸内气体温度为 27，弹簧的长度为 30cm时，气缸内气体压强为缸外大气压的 1.2倍.当缸内气体温度升高
4、到 127时，弹簧的长度为36cm.求弹簧的原长?(不计活塞与缸壁的摩擦)4.如图的容器内有少量红磷，充满氯气升温至 400K，气体体积为 1L.在恒温下充分反应.(1)写出可能发生的化学反应的化学方程式，并说明反应现象.(2)现测量容器内除存在氯气外，还有气态 PCl3和气态 PCl5，请写出这时容器中反应的化学方程式.(3)若容器内气体的体积已变为 0.75L，气态 PCl3和气态 PCl5的物质的量相等，求此时氯气的转化率.(4)若升温至 800K，氯气的转化率为 45%，求这时容器中气体总体积.【生活实际运用】如下图所示，一圆柱形气缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的活塞，在
5、距缸底高为 2H0的缸口处有固定的卡环；使活塞不会从气缸中顶出，气缸壁和活塞都是不导热的，它们之间没有摩擦.活塞下方距缸底高为 H0处还有一固定的可导热的隔板，将容器分为 A、B 两部分，A、B 中各封闭同种的理想气体，开始时 A、B 中气体的温度均为 27，压强等于外界大气压强P0，活塞距气缸底的高度为 1.6H0，现通过 B中的电热丝缓慢加热，试求：(1)当 B中气体的压强为 1.5P0时，活塞距缸底的高度是多少?(2)当 A中气体的压强为 1.5P0时，B 中气体的温度是多少?【知识验证实验】1.内容 实验室内备有米尺、天平、量筒、温度计、气压计等器材，需选取哪几件最必备的器材，测量哪几
6、个数据，即可根据物理常数表和气体定律估算出教室内现有的空气分子数?2.提示 选取米尺、温度计、气压计三件器材用米尺测出教室的长、宽、高，算出体积 V；用温度计测出室温，设为T；用气压计测出大气压，设为 P对教室内质量为 m的空气变化到标准状态下有 = TP0(P0=1atm,T0=273K)V= V0TP教室内空气分子数N= N0(V0=22.410-3m3,N0=6.021023)= N0VTP【知识探究学习】1.内容 如图所示，内径均匀的 U型细玻璃管一端开口，竖直放置，开口端与一个容积很大的贮气缸 B连通，封闭端由水银封闭一段空气 A，已知-23时空气柱 A长 62cm，右管水银面比左管
7、水银面低 40cm，当气温上升到 27时，水银面高度差变化 4cm，B 贮气缸左侧连接的细管的体积变化不计.(1)试论证当气温上升到 27时，水银面高度差是增大 4cm还是减小 4cn?(2)求-23时贮气缸 B中气体的压强.2.提示 (1)假设水银柱不动，由查理定律得 = = P= T 1TP2 1TP显然在T、T 1相同情况下，初始压强 P1越大，升高相同温度时，压强的增量越大，而初始状态时，P AP B，所以P AP B，则 A中水银上升，水银面高度差增大(2)设-23时，B 中气体压强为 PB，对 A中理想气体有 = ，即ATLPA= 2506)4(BP3062)4(B对 B中气体有
8、= 由得 PB=140cmHg25BP参考答案：【同步达纲练习】1.BD 2.ABCD3.ABD (提示：连接 OA、OB 得到两条等容线，故有 VBV A，A 项正确.由于没有限制自状态 A变化到状态 B的过程，所以可先减小气体的体积再增大气体的体积到 B状态，故 B项正确.因为气体体积增大，所以是气体对外做功，C 项错误.因为气体对外界做功，而气体的温度升高，内能增大，所以气体一定从外界吸热，D 项正确.)4.A5.B (提示：对气泡内的气体，在水底时有P1=P0+ P0=4atm,T1=277K，在水面时 P2=1atm,T2=288K,则 = ，76.32 1TVP2得 =4)12V6
9、.C (提示：由图 (甲 )的 P-T图像可以看出，ab 为等容升压，bc 是等温降压，而在图中的四个图中能同时满足这一条件及先后顺序的只有 C图)7.D (提示：在 P-V图中，分别作两条与温度 T1、T 2对应的等温线t1、t 2，如下图所示，设气体从状态 A经不同的过程 AB、AC、AD 到达 B、C、D状态，(B、C、D 在温度为 T2的等温线上，A 在温度为 T1的等温线上)若由AB，从图中看出气体压缩，外界对气体做的功若大于气体内能的增加，则气体向外放热，所以 A项错误；若由 AD，由图可见气体等压膨胀，气体内能增加的同时，还需对外做功，所以吸收的热量肯定比从 Ac(Ac，气体等容
10、升压)多.因为从 Ac 气体不对外做功，故 B、C 项也是错误的.理想气体的内能只与温度有关，气体从状态(P 1、V 1、T 1)不管经什么过程到状态(P 2、V 2、T 2)其温度的变化量相等，内能的变化量也相等，故 D项正确.)8.536 (提示：对 A中气体有 = ，B 中气体301V5AP= ，C 中气体 = )301VBP301V6CP9.设 l1、l 2是开始时，A、B 推杆作用于杠杆的推力的力臂.由力矩平衡得(PA-P0)l1=(PB-P0)l2，l 1=2l2设 VA为末态气缸 A中气体的体积，由几何关系可知 = ，解得：10lVA20lBVA=1.20升设 为末态气缸 B中的
11、压强，由气态方程得 = ，解得BP 10TPBBPB=1.4510 5Pa设 PA为末态气缸中压强，由力矩平衡得(PA-P 0)l1=(PB-P 0)l2，解得 PA=1.2310 5Pa设 TA为末态气缸 A的温度，由气态方程= ，得 TA=402.5k0V【素质优化训练】1.21cm (提示：设弹簧原长为 l，活塞截面积为 S，弹簧劲度系数为 k，由题意得 = ，1.2P 0S=P0S+k(0.3-l)，PS=P 0S+k(0.36-l)302.1SP436，由得 l)2.h (提示：设活塞截面积为 S，弹簧劲度系数为 k，由题意得：T= ，kh=PS，kh=PS，由 得 h)Phs3.5
12、40k (提示：设气体最初温度为 T0，则活塞刚离开卡环时温度为 T0+T，设气柱高为 H1时温度为 T1，高为 H2时温度为 T2.由等压升温过程得：= ，联系初态和终态的气态方程得： = ，利用 T1=T2由01 02H解得：T 2= T，代入数据得：T 2=540k.)(1214.(1)2P+3Cl2 2PCl3；PCl 3+Cl2=PCl5 (2)PCl3+Cl2PCl 5+Q (3)设生点 燃成 PCl3的体积为 V，运用伏加德罗定律和原子守恒定律.求出反应中消耗 Cl2的体积为 4V1(1L-4V)+V+V=0.75L,V=0.125L；Cl 2的转化率= 100%=50% L14
13、.0(4)据题意，温度升高后，又有 1L0.05=0.05L.Cl2生成.PCl3 + Cl2 PCl5升温后(0.125+0.05)L. (0.5+0.05)L (0.125-0.05)LV 总 =(0.125+0.05)L+(0.5+0.05)L+(0.125-0.05)L=0.8L(末考虑温度对气体体积的影响) 没 400K时的压强、温度、气体体积为 P1、T 1、V 1、800K 时为P2、T 2、V 2.根据气体定律知： = ,V2= ，因为 P1=P2, = 1TVP1V408=2，所以 V2=2V1=0.8L2=1.6L.【生活实际运用】(1)B中气体做等容变化，由查理定律得 = ，求得压强为 1.5P0时气体BPT的温度 TB=450KA中气体做等压变化，由于隔板导热，A、B 中气体温度相等，A 中气体温度也为 450K，对 A中气体有 = ,VA= VA= VA=0.9H0S，活塞距离缸底AVTBT的高度为 1.9H0.(2)当 A中气体压强为 1.5P0，活塞将顶在卡环处对 A中气体有 =ATVP,得 TA= TA=750K，则 B中气体温度也为 750K. AVPVP
