Question

（选修模块3-3）
（1）如图，固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体，气缸置于温度不变的环境中．现用力使活塞缓慢地向上移动，密闭气体的状态发生了变化．下列图象中p、V和U分别表示该气体的压强、体积和内能，表示该气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，a、d为双曲线，b、c为直线．能正确反映上述过程的是______
（2）2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是______
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
（3）为保证驾乘人员的安全，轿车中设有安全气囊．轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠（NaN₃）爆炸产生气体（假设都是N₂）充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V=56L，囊中氮气密度ρ=2.5kg/m³，已知氮气摩尔质量M=2.8×10^-2kg/mol，阿伏加德罗常数N_A=6.02×10²³mol^-1，试估算囊中氮气分子的总个数N（结果保留一位有效数字）．

Answer

（1）由题，气缸和活塞导热性能良好，气缸内气体温度与环境温度相同，保持环境温度不变，气体的内能保持不变，现用力使活塞缓慢地向上移动，气体对外界做功，根据热力学第一定律分析吸放热情况．根据气体状态方程和已知的变化量去判断其它的物理量．
（2）晶体非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有．石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体．
（3）先求出N2的物质量，再根据阿伏加德罗常数求出分子的总个数．
【解析】
（1）气缸和活塞导热性能良好，气缸内气体温度与环境温度相同，所以气体发生等温变化，所以P-V图象是双曲线，故A正确．
B、气缸内气体温度与环境温度相同，保持环境温度不变，气体的内能保持不变，故B正确．
C、温度是分子平均动能变化的标志，所以该气体分子的平均动能不变，故C错误．
D、一定质量的理想气体，所以n=，N为所有气体的分子数，所以n-V的图象是双曲线，故D正确．
故选ABD．
（2）晶体非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体．石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体．[他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的．故A、B错误，C、D正确．
故选CD．
（3）设N2的物质量为n，
则n=
氮气的分子总数N=NA
 代入数据得N=3×1024．
故答案为：（1）ABD        （2）CD
（3）氮气的分子总数是3×1024