U3.3 · 固体、液体与气体练习题 · Solids, Liquids, and Gases
涉及的课：U3.1 分子间作用力U3.3 固体、液体与气体U3.4 理想气体定律
- 1填空
100 °C、1.00 atm 时，1.00 mol 水蒸气（按理想气体计算）的体积大约是 1.00 mol 液态水体积的多少倍？（100 °C 时液态水的密度为 0.958 g/mL）
解析水蒸气：V = nRT/P = 1.00 × 0.08206 × 373.15 ÷ 1.00 = 30.62 L。液态水：V = m/ρ = 18.02 g ÷ 0.958 g/mL = 18.81 mL = 0.01881 L。比值 ≈ 30.62 ÷ 0.01881 = 1.63 × 103。同样多的分子，气态时分子之间的距离远大于分子本身，液态时分子彼此紧挨着。
- 2单选
下表是不同温度下水的饱和蒸气压。最能解释这个规律的是？
温度（°C） 饱和蒸气压（kPa） 15 1.706 20 2.339 25 3.170 30 4.247 解析液体中分子的动能有高有低。温度升高，分子的平均动能增大，动能足以挣脱周围分子吸引（对水来说主要是氢键）的分子比例增大，逸出的分子更多，平衡时气相中的分子更多，蒸气压更高：从 15 °C 到 30 °C，蒸气压增大到约 2.5 倍。蒸发不断开 O–H 键，分子间作用力的强弱也不随温度改变。
- 3单选
把一杯液体从细高的量筒倒进宽口的培养皿。下列说法正确的是？
解析液体中分子彼此紧挨着（所以体积基本固定，很难压缩），但分子之间没有固定的位置，可以相互滑动，所以液体能流动、形状随容器改变。分子散开充满容器是气体的特点；分子固定在原位置是固体的特点。
- 4单选
下表是几种直链烷烃在 1 atm 下的沸点。25 °C、1 atm 时，哪一种是气体？
物质 沸点（°C） −0.5 36.1 68.7 98.4 解析温度高于沸点时，物质在 1 atm 下是气体。只有丁烷的沸点（−0.5 °C）低于 25 °C，所以它是气体，其余都是液体。碳链越长，电子越多，色散力越强，沸点越高。
- 5单选
水在 100 °C 沸腾时，持续加热，温度却保持不变。加进去的能量主要用来？
解析温度不变，说明分子的平均动能不变。沸腾时吸收的热量用来克服分子之间的吸引（水分子之间主要是氢键），让分子彼此分开，增加的是分子间的势能。水蒸气仍是 分子，O–H 键没有断开。
- 6单选
下图是三种液体 X、Y、Z 的蒸气压随温度的变化（由正常沸点和汽化热算出）。哪种液体的分子间作用力最强？从图上怎样看出来？
解析在同一温度下比较：40 °C 时 X、Y、Z 的蒸气压约为 909、151、62 mmHg。分子间作用力越强，分子越难逸出，蒸气压越低，要加热到更高的温度蒸气压才能达到 760 mmHg（正常沸点）：Z 约 100 °C，最高。X 最先达到 760 mmHg，说明它的分子最容易逸出，作用力最弱。20 °C 到 60 °C 之间，Z 的蒸气压只增加了约 136 mmHg，比 Y（约 313 mmHg）少。