题目
只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离( )A. 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B. 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度C. 阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积D. 该气体的密度、体积和摩尔质量
只要知道下列哪一组物理量,就可以估算出气体中分子间的平均距离( )
A. 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量
B. 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
C. 阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积
D. 该气体的密度、体积和摩尔质量
题目解答
答案
B. 阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
解析
关键思路:估算气体分子间距需通过“分子模型法”,假设分子为紧密排列的立方体。核心公式为:
分子间距 $d = \sqrt[3]{\frac{V}{N}}$,其中 $V$ 为气体体积,$N$ 为分子总数。
破题关键:
- 需要 阿伏加德罗常数($N_A$)将物质的量转化为分子数;
- 需要 体积 和 物质的量(或间接通过密度、摩尔质量计算体积和物质的量)。
选项分析
选项A
- 已知:阿伏加德罗常数、摩尔质量($M$)、质量($m$)。
- 可计算物质的量 $n = \frac{m}{M}$,但 缺少体积,无法计算分子平均体积,故错误。
选项B
- 已知:阿伏加德罗常数、摩尔质量($M$)、密度($\rho$)。
- 推导过程:
- 摩尔体积 $V_m = \frac{M}{\rho}$(密度 $\rho$ 与摩尔质量 $M$ 的比值);
- 单个分子平均体积 $v = \frac{V_m}{N_A} = \frac{M}{\rho N_A}$;
- 分子间距 $d = \sqrt[3]{v} = \sqrt[3]{\frac{M}{\rho N_A}}$。
- 所有必要量均包含,故正确。
选项C
- 已知:阿伏加德罗常数、质量($m$)、体积($V$)。
- 可计算密度 $\rho = \frac{m}{V}$,但 缺少摩尔质量,无法计算物质的量,故错误。
选项D
- 已知:密度($\rho$)、体积($V$)、摩尔质量($M$)。
- 可计算物质的量 $n = \frac{\rho V}{M}$,但 缺少阿伏加德罗常数,无法计算分子数,故错误。