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29.(6分)海水中含量丰富的氘、氚是重要的核聚变原料。氕、氘、氚是氢的三种同位素原子,相关信息如表所示。
(1)氕和氘的原子结构模型如图所示,请根据图示信息,在图中方框内画出氚原子的结构模型。
(2)超重水有一定的放射性。一个超重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成,其化学式可表示为$\ce{T_{2}O}$。$\ce{T_{2}O}$中T的化合价为。
(3)重水是由氘和氧组成的化合物,其化学式可表示为$\ce{D_{2}O}$,在海水中,重水的质量约占0.02%,则25t海水中所含氘的质量为多少千克?(列式计算)
(1)氕和氘的原子结构模型如图所示,请根据图示信息,在图中方框内画出氚原子的结构模型。
(2)超重水有一定的放射性。一个超重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成,其化学式可表示为$\ce{T_{2}O}$。$\ce{T_{2}O}$中T的化合价为。
(3)重水是由氘和氧组成的化合物,其化学式可表示为$\ce{D_{2}O}$,在海水中,重水的质量约占0.02%,则25t海水中所含氘的质量为多少千克?(列式计算)
答案
形成层
+1
解：在海水中，重水的质量约占0.02%，则25t海水中所含氘的质量为25×10³kg×0.02%×(2×2)/(2×2+16)=1kg
解析
【分析】
首先，明确氢的三种同位素（氕、氘、氚）的质子数均为1，核外电子数均为1，仅中子数不同：氕无中子，氘有1个中子，氚有2个中子，据此画出氚的原子结构模型；其次，依据化合物中正负化合价代数和为0，计算$\ce{T_{2}O}$中T的化合价；最后，通过单位换算和质量分数计算25t海水中氘的质量，需注意重水的组成及氘的质量占比。
【解析】
(1) 氚是氢的同位素，质子数为1，核外电子数为1，原子核内有1个质子和2个中子，因此氚原子结构模型为：原子核内有1个黑球（质子）和2个白球（中子），核外虚线轨道上有1个电子（对应给出的氚原子结构示意图）。
(2) 在$\ce{T_{2}O}$中，O元素化合价为-2价，设T的化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$2x + (-2)=0$，解得$x=+1$。
(3) 单位换算：$25t=25×10^3 kg$；重水（$\ce{D_{2}O}$）中氘的质量分数为$\frac{2×2}{2×2+16}=\frac{4}{20}$；则25t海水中氘的质量为：$25×10^3 kg ×0.02\% ×\frac{4}{20}=1 kg$。
【答案】
+1
解：在海水中，重水的质量约占0.02%，则25t海水中所含氘的质量为$25×10^3 kg ×0.02\% ×\frac{2×2}{2×2+16}=1kg$
【知识点】
原子结构、化合价计算、质量分数应用
【点评】
本题结合氢的同位素考查原子结构、化合价及质量分数计算，需掌握同位素的特点、化合价规则和质量分数的计算方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，明确氢的三种同位素（氕、氘、氚）的质子数均为1，核外电子数均为1，仅中子数不同：氕无中子，氘有1个中子，氚有2个中子，据此画出氚的原子结构模型；其次，依据化合物中正负化合价代数和为0，计算$\ce{T_{2}O}$中T的化合价；最后，通过单位换算和质量分数计算25t海水中氘的质量，需注意重水的组成及氘的质量占比。
【解析】
(1) 氚是氢的同位素，质子数为1，核外电子数为1，原子核内有1个质子和2个中子，因此氚原子结构模型为：原子核内有1个黑球（质子）和2个白球（中子），核外虚线轨道上有1个电子（对应给出的氚原子结构示意图）。
(2) 在$\ce{T_{2}O}$中，O元素化合价为-2价，设T的化合价为$x$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$2x + (-2)=0$，解得$x=+1$。
(3) 单位换算：$25t=25×10^3 kg$；重水（$\ce{D_{2}O}$）中氘的质量分数为$\frac{2×2}{2×2+16}=\frac{4}{20}$；则25t海水中氘的质量为：$25×10^3 kg ×0.02\% ×\frac{4}{20}=1 kg$。
【答案】
+1
解：在海水中，重水的质量约占0.02%，则25t海水中所含氘的质量为$25×10^3 kg ×0.02\% ×\frac{2×2}{2×2+16}=1kg$
【知识点】
原子结构、化合价计算、质量分数应用
【点评】
本题结合氢的同位素考查原子结构、化合价及质量分数计算，需掌握同位素的特点、化合价规则和质量分数的计算方法，难度适中。
【难度系数】
0.5
30.(8分)小乐设计了如下实验来测量酱油的密度。请回答相关问题：
(1)完成下列实验步骤:
第一步:将天平放在水平桌面上,游码归零后,天平指针停在如图甲所示的位置。将横梁左端的平衡螺母向(填“左”或“右”)调,直至天平平衡。
第二步:用天平测出空瓶的质量$m_1=14g$。
第三步:的总质量$m_2=44g$。
第四步:用天平测出小瓶装满酱油后的总质量$m_3$。
(2)如图丙所示为读取$m_3$时天平右盘中的砝码与游码的位置,请列式计算酱油的密度为多少克每立方厘米。(结果保留小数点后两位)
(3)小乐对多种酱油的密度进行测量,发现密度有所不同,她根据实验数据画了一张酱油的密度和体积的图像,如图丁所示,则图中阴影部分$S$的面积表示某种酱油的(填物理量名称)。
(1)完成下列实验步骤:
第一步:将天平放在水平桌面上,游码归零后,天平指针停在如图甲所示的位置。将横梁左端的平衡螺母向(填“左”或“右”)调,直至天平平衡。
第二步:用天平测出空瓶的质量$m_1=14g$。
第三步:的总质量$m_2=44g$。
第四步:用天平测出小瓶装满酱油后的总质量$m_3$。
(2)如图丙所示为读取$m_3$时天平右盘中的砝码与游码的位置,请列式计算酱油的密度为多少克每立方厘米。(结果保留小数点后两位)
(3)小乐对多种酱油的密度进行测量,发现密度有所不同,她根据实验数据画了一张酱油的密度和体积的图像,如图丁所示,则图中阴影部分$S$的面积表示某种酱油的(填物理量名称)。
答案
左
用天平测出小瓶装满水后
解：在天平的标尺上，$1\ \mathrm {g} $之间有5个小格，一个小格代表的质量是$0.2\ \mathrm {g}$，
即天平的分度值为$0.2\ \mathrm {g}$；
小瓶和酱油的总质量$m_{3}=20\ \mathrm {g}+20\ \mathrm {g}+5\ \mathrm {g}+3.4\ \mathrm {g}=48.4\ \mathrm {g}$；
小瓶中水的质量$m_{水}=m_{2}-m_{1}=44\ \mathrm {g}-14\ \mathrm {g}=30\ \mathrm {g}$，
则酱油的体积就等于水的体积，$V_{酱油}=V_{水}=\frac {m_{水}}{ρ_{水}}=\frac {30\ \mathrm {g}}{1\ \mathrm {g/cm}^3}=30\ \mathrm {cm}^3$，
酱油的质量$m_{酱油}=m_{3}-m_{1}=48.4\ \mathrm {g}-14\ \mathrm {g}=34.4\ \mathrm {g}$，
酱油的密度$ρ_{酱油}=\frac {m_{酱油}}{V_{酱油}}=\frac {34.4\ \mathrm {g}}{30\ \mathrm {cm}^3}≈1.15\ \mathrm {g/cm}^3$。
质量
用天平测出小瓶装满水后
解：在天平的标尺上，$1\ \mathrm {g} $之间有5个小格，一个小格代表的质量是$0.2\ \mathrm {g}$，
即天平的分度值为$0.2\ \mathrm {g}$；
小瓶和酱油的总质量$m_{3}=20\ \mathrm {g}+20\ \mathrm {g}+5\ \mathrm {g}+3.4\ \mathrm {g}=48.4\ \mathrm {g}$；
小瓶中水的质量$m_{水}=m_{2}-m_{1}=44\ \mathrm {g}-14\ \mathrm {g}=30\ \mathrm {g}$，
则酱油的体积就等于水的体积，$V_{酱油}=V_{水}=\frac {m_{水}}{ρ_{水}}=\frac {30\ \mathrm {g}}{1\ \mathrm {g/cm}^3}=30\ \mathrm {cm}^3$，
酱油的质量$m_{酱油}=m_{3}-m_{1}=48.4\ \mathrm {g}-14\ \mathrm {g}=34.4\ \mathrm {g}$，
酱油的密度$ρ_{酱油}=\frac {m_{酱油}}{V_{酱油}}=\frac {34.4\ \mathrm {g}}{30\ \mathrm {cm}^3}≈1.15\ \mathrm {g/cm}^3$。
质量
解析
【分析】
本题是测量酱油密度的实验题，解题思路如下：
1. 天平调平：天平指针偏右，说明右侧较重，需将平衡螺母向左调节，使天平平衡；
2. 利用等效替代法：通过测量空瓶和装满水的总质量，结合水的密度已知，算出瓶子的容积，该容积等于装满酱油时酱油的体积；
3. 计算酱油密度：测出酱油和瓶的总质量，减去空瓶质量得到酱油质量，再用密度公式ρ=m/V计算酱油密度；
4. 分析图像：密度ρ和体积V的乘积对应质量，因此ρ-V图像的面积表示质量。
【解析】
(1) 天平调平时，指针偏右，说明右侧重，应将平衡螺母向左调；实验中需利用水的体积等于瓶子容积，故第三步是用天平测出小瓶装满水后的总质量。
(2) 计算酱油密度：
① 天平分度值为0.2g，酱油和瓶的总质量：m₃=20g+20g+5g+3.4g=48.4g；
② 水的质量：m水=m₂ - m₁=44g -14g=30g，水的体积（即瓶子容积）：V酱油=V水=m水/ρ水=30g/1g/cm³=30cm³；
③ 酱油的质量：m酱油=m₃ - m₁=48.4g -14g=34.4g；
④ 酱油的密度：ρ酱油=m酱油/V酱油=34.4g/30cm³≈1.15g/cm³。
(3) 图丁中，横坐标为体积V，纵坐标为密度ρ，阴影面积S=ρ×V，根据ρ=m/V，可得ρ×V=m，故面积表示质量。
【答案】
左；用天平测出小瓶装满水后；酱油的密度为1.15g/cm³；质量
【知识点】
密度测量、天平使用、密度公式应用
【点评】
本题为常规密度测量实验题，利用等效替代法间接测量体积，结合天平读数和密度公式计算，最后结合图像理解物理量关系，是初中物理密度实验的典型题型，注重基础实验操作和公式应用。
【难度系数】
0.6
本题是测量酱油密度的实验题，解题思路如下：
1. 天平调平：天平指针偏右，说明右侧较重，需将平衡螺母向左调节，使天平平衡；
2. 利用等效替代法：通过测量空瓶和装满水的总质量，结合水的密度已知，算出瓶子的容积，该容积等于装满酱油时酱油的体积；
3. 计算酱油密度：测出酱油和瓶的总质量，减去空瓶质量得到酱油质量，再用密度公式ρ=m/V计算酱油密度；
4. 分析图像：密度ρ和体积V的乘积对应质量，因此ρ-V图像的面积表示质量。
【解析】
(1) 天平调平时，指针偏右，说明右侧重，应将平衡螺母向左调；实验中需利用水的体积等于瓶子容积，故第三步是用天平测出小瓶装满水后的总质量。
(2) 计算酱油密度：
① 天平分度值为0.2g，酱油和瓶的总质量：m₃=20g+20g+5g+3.4g=48.4g；
② 水的质量：m水=m₂ - m₁=44g -14g=30g，水的体积（即瓶子容积）：V酱油=V水=m水/ρ水=30g/1g/cm³=30cm³；
③ 酱油的质量：m酱油=m₃ - m₁=48.4g -14g=34.4g；
④ 酱油的密度：ρ酱油=m酱油/V酱油=34.4g/30cm³≈1.15g/cm³。
(3) 图丁中，横坐标为体积V，纵坐标为密度ρ，阴影面积S=ρ×V，根据ρ=m/V，可得ρ×V=m，故面积表示质量。
【答案】
左；用天平测出小瓶装满水后；酱油的密度为1.15g/cm³；质量
【知识点】
密度测量、天平使用、密度公式应用
【点评】
本题为常规密度测量实验题，利用等效替代法间接测量体积，结合天平读数和密度公式计算，最后结合图像理解物理量关系，是初中物理密度实验的典型题型，注重基础实验操作和公式应用。
【难度系数】
0.6
