2020高考物理復習 金版教程 實驗十二 用油膜法估測分子的大小練習

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1、限時規(guī)范特訓 (時間：45分鐘　分值：100分) 1．“用油膜法估測分子的大小”實驗的科學依據是(　　) A．將油酸形成的膜看成單分子油膜 B．不考慮各油酸分子間的間隙 C．考慮了各油酸分子間的間隙 D．將油酸分子看成球形 解析：“用油膜法估測分子的大小”的原理是將一滴油酸(體積為V)滴入水中，使之形成一層單分子油膜，成為一個一個單層排列的球形體．顯然，球形體的直徑即為單分子油膜的厚度d. 假設單分子油膜的面積為S，必然有d＝. 所以，“用油膜法估測分子的大小”實驗的科學依據是A、B、D. 答案：ABD 2．某學生在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，計算結果偏大，可

2、能是由于(　　) A．油酸未完全散開 B．油酸溶液濃度低于實際值 C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴體積時，1 mL的溶液的滴數多記了10滴 解析：由d＝知，選項A、C會導致油膜面積偏小，會使d偏大；選項B、D會使油酸體積偏小，分子直徑d偏?。? 答案：AC 3. 一滴油酸酒精溶液含質量為m的純油酸，滴在液面上擴散后形成的最大面積為S.已知純油酸的摩爾質量為M、密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA，下列表達式中正確的有(　　) A．油酸分子的直徑d＝ B．油酸分子的直徑d＝ C．油酸所含的分子數n＝NA D．油酸所含的分子數n＝NA 解析：考查分子動理論，

3、設油酸分子的直徑為d，則有dS＝?d＝，故選項B正確；設油酸所含的分子數為n，則有n＝NA，故選項C正確． 答案：BC 4. 在用油膜法測量分子的大小的實驗中，下列說法正確的是(　　) A．油酸可以用汽油代替，因為汽油也不溶入水而能溶入酒精 B．可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盤中 C．可以用汽油代替酒精，因為油酸能溶入汽油 D．不溶入水的各種油不一定能在較短時間內在水面上形成單分子油膜 解析：因為汽油易揮發(fā)，滴在水面上的汽油將很快揮發(fā)，而且汽油也不象油酸分子一樣一端有親水性，一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成單分子油膜，故A選項錯．為了使水面上的油酸體積盡量小，

4、應該向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入，所以B選項錯．因為汽油不溶于水，將油酸汽油溶液滴入水面上時，汽油也浮在水面上，所以用汽油代替酒精是不合適的，故C選項錯．由于各種油的分子不是都和油酸分子一樣有憎水端和親水端，有的油分子間有較大的粘連作用，不容易在水面上分開，所以不一定能在水面形成單分子油膜．故D選項正確. 答案：D 5．[2020·全國]在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟： ①往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上． ②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定． ③將畫有油膜形狀的玻璃

5、板平放在坐標紙上，計算出油膜的面積，根據油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大?。? ④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積． ⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上． 完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是________．(填寫步驟前面的數字) (2)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．現取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為________m.(結

6、果保留1位有效數字) 解析：(1)在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，應先配制油酸酒精溶液；再往盤中倒入水，并撒痱子粉；然后用注射器將配好的溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定，再將玻璃板放于盤上，用彩筆描繪在玻璃上，由d＝計算． (2)一滴溶液中含油酸體積V＝×m3， 故d＝5×10－10(m) 答案：(1)④①②⑤③ (2)5×10－10 6．[2020·上海單科，27]在“用單分子油膜估測分子大小”實驗中， (1)某同學操作步驟如下； ①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積； ③在蒸發(fā)皿內盛一定量的水，再滴入一滴

7、油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定； ④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積． 改正其中的錯誤：________________________________________________________________________ (2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8×10－3 mL，其形成的油膜面積為40 cm2，則估測出油酸分子的直徑為________m. 解析：(1)②由于一滴溶液的體積太小，直接測量時相對誤差太大，應用微小量累積法減小測量誤差． ③液面上不撒痱子粉時，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊

8、完整的油膜，油膜間的縫隙會造成測量誤差增大甚至實驗失敗． (2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內純油酸的體積可得：d＝＝ m＝1.2×10－9 m. 答案：(1)②在量筒中滴入N滴溶液?、墼谒嫔舷热錾橡蜃臃邸?2)1.2×10－9 7．[2020·黃岡中學]“用油膜法估測分子的大小”的實驗的方法及步驟如下： ①向體積V油＝1mL的油酸中加酒精，直至總量達到V總＝500 mL； ②用注射器吸?、僦信渲坪玫木凭退崛芤?，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當滴入n＝100滴時，測得其體積恰好是V0＝1 mL； ③先往邊長為30 cm～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，然后將______

9、__均勻地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀； ⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，如圖所示，數出輪廓范圍內小方格的個數N，小方格的邊長l＝20 mm. 根據以上信息，回答下列問題： (1)步驟③中應填寫：________________________________________________________________________； (2)1滴酒精油酸溶液中純油酸的體積V′是______mL； (3)油酸分子直徑是________m. 解析：(1)為了顯示

10、單分子油膜的形狀，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉． (2)1滴酒精油酸溶液中純油酸的體積V′＝＝× mL＝2×10－5 mL. (3)根據大于半個方格的算一個，小于半個方格的舍去，油膜形狀占據的方格數大約為115個，故面積S＝115×20×20mm2＝4.6×104 mm2 油酸分子直徑d＝＝ mm ≈4.3×10－7 mm＝4.3×10－10 m. 答案：(1)痱子粉或石膏粉　(2)2×10－5　(3)4.3×10－10 8．“用油膜法估測分子的大小”實驗的簡要步驟如下： A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數出輪廓內的方格數(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據方格的

11、邊長求出油膜的面積S. B．將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上． C．用淺盤裝入約2 cm深的水． D．用公式d＝求出薄膜厚度，即油酸分子的大?。? E．根據油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V. (1)上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完全，請指出： ①____________________________________________________ ____________________________________________________ ②___________________

12、_________________________________ ____________________________________________________ (2)上述實驗步驟的合理順序是__________． 解析：(1)①C步驟中，要在水面上均勻地撒上石膏粉或痱子粉． ②實驗中，要有步驟F：用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內增加一定體積時的滴數． (2)合理順序為CFBAED 答案：(1)見解析　(2)CFBAED 9. 油酸酒精溶液的濃度為每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，現用滴管向量筒內滴加50滴上述

13、溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示．若每一小方格的邊長為25 mm，試問： (1)這種估測方法是將每個油酸分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________．圖中油酸膜的面積為________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是________m3；根據上述數據，估測出油酸分子的直徑是________m.(結果保留兩位有效數字) (2)某同學在實驗過程中，在距水面約2 cm的位

14、置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？ 請寫出你分析的原因：________________________________________________________________________. 解析：油膜面積約占70小格，面積約為S＝70×25×25×10－6 m2≈4.4×10－2 m2，一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V＝××10－6 m3＝1.2×10－11 m3，油酸分子的直徑約等于油膜的厚度d＝＝ m≈2.7×10－10 m. 答案：(1)球體　單分子　直徑　4.4×10－2　1.2×10－11　2.

15、7×10－10 (2)主要有兩個原因：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復水平，因此油膜的面積擴張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮 10．利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數，把密度ρ＝0.8×103 kg/m3的某種油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知這滴油的體積為V＝0.5×10－3cm3，形成的油膜面積為S＝0.7m2.油的摩爾質量M＝0.09 kg/mol.若把油膜看成是單分子層，每個油分子看成球形，只需要保留一位有效數字，那么： (1)該油分子的直徑是多少？ (2)由以上數據可粗略測出阿伏加德羅常數NA的值是多少？(先列出計算式，再代入數據計算) 解析：(1

16、)由d＝ 可得：d＝ m≈7×10－10 m (2)每個油分子的體積V0＝πd3 油的摩爾體積Vmol＝ 假設油是由油分子緊密排列而成的，有：NA＝＝ 代入數據可得NA≈6×1023 mol－1. 答案：(1)7×10－10 m　(2)6×1023 mol－1 11. [2020·江蘇單科]某同學在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前，查閱數據手冊得知：油酸的摩爾質量M＝0.283kg·mol－1,密度ρ＝0.895×103kg·m－3.若100滴油酸的體積為1mL，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA＝6.02×1023mol－1，球的體積V與直徑D的關系為

17、V＝πD3，結果保留一位有效數字) 解析：一個油酸分子的體積V＝，由V＝D3可得D＝. 最大面積S＝，解得S＝1×101 m2. 答案：1×101 m2 12. 有人設計了一種測溫裝置，其結構如圖所示．玻璃泡A內封有一定量氣體，與管A相連的B管插在水銀槽中，管內水銀面的高度x即可反映泡內氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由B管上的刻度直接讀出．設B管的體積與A泡的體積相比可略去不計． (1)B管刻度線是在1標準大氣壓下制作的(1標準大氣壓相當于76 cm水銀柱的壓強)．已知當溫度t＝27℃時的刻度線在x＝16 cm處，問t＝0℃的刻度線在x為多少厘米處？ (2)若大氣壓已變?yōu)橄喈斢?5 cm水銀柱的壓強，利用該測溫裝置測量溫度時所得讀數仍為27℃，問此時實際溫度為多少？ 解析：(1)A中氣體為等容過程，有p＝p1 把p1＝76－16＝60 (cmHg)， T1＝273＋27＝300 (K)，T＝273 K代入上式得： p＝×60 cmHg＝54.6 cmHg x＝(76－54.6) cm＝21.4 cm (2)此時A泡內氣體壓強為 p′＝p′0－x＝75－16＝59 (cmHg) 而體積未變，由查理定律：T′＝T1＝×300 K＝295 K＝22℃. 答案：(1)21.4 cm　(2)22℃