（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册第一章第二节实验-用油膜法估测油酸分子的大小 课时练习.docx

1、第一章第一章分子动理论分子动理论 2 2实验实验: :用油膜法估测油酸分子的大小用油膜法估测油酸分子的大小 基础过关练基础过关练 题组一题组一实验原理实验原理 1.(多选)用油膜法估测油酸分子的大小的理想条件是() A.将油酸分子看成球体 B.考虑各油酸分子间的间隙 C.认为油酸分子是紧密排列的 D.计算油膜的面积时,舍去所有不足一格的方格 2.利用油膜法估测油酸分子的直径,需要知道() A.一滴油酸的质量和体积 B.一滴油酸的质量和密度 C.一滴油酸的体积和密度 D.一滴油酸的体积和单层分子油膜的面积 3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每 1 000 mL 溶液中

2、有纯油酸 0.6 mL。用注射器测得 1 mL 上述溶液为 80 滴,把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油酸在水面上尽 可能散开,测得油膜的轮廓形状如图所示。图中每个小正方形的边长均为 1 cm,下列说法不正确的是 () A.实验时将油酸分子看成球体 B.实验时不考虑各油酸分子间的间隙 C.使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜 D.该实验测出油酸分子的直径约是 6.510 -8 m 4.用油膜法估测油酸分子的大小实验中,纯油酸体积为 V,在水面上形成近似圆形的单层分子油膜,油 膜直径为 d,则油酸分子直径大小约为() A. 4? ?2 B.? 2 4? C. 2? ?2 D

3、.? 2 2? 题组二题组二实验操作及注意事项实验操作及注意事项 5.(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,下列说法或操作正确的是() A.将油膜看作单分子层薄膜,并不考虑油酸分子间的间隙 B.将油酸分子看成球形 C.在量筒中只滴入一滴油酸酒精溶液,测出它的体积 D.若撒入水中的爽身粉太多,会使油酸未完全散开,从而使测出的分子直径偏小 (2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10%,通过计算得到一滴溶液的体积为 8.010 -3 mL,其形成的油膜 面积为 40 cm 2,则估测出油酸分子的直径为 m。(计算结果保留两位有效数字) 6.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,能将油膜的厚度

4、近似认为等于油酸分子的直径,下列 措施可行的是() A.把爽身粉均匀地撒在水面上,测出其面积 B.取油酸一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜 C.取油酸酒精溶液一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜 D.把油酸酒精溶液滴在撒有均匀爽身粉的水面上后,要立即描绘油酸在水面上的轮廓 题组三题组三数据处理与误差分析数据处理与误差分析 7.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 油酸酒精溶液中有 油酸 0.6 mL。现用滴管向量筒内滴加 50 滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了 1 mL。若把一滴这 样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水

5、的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜 的形状如图所示。若每一小方格的边长为 25 mm,试问: (1)实验中将油酸分子看成是球形的,所采用的方法是; A.等效替代法B.控制变量法 C.理想模型法D.比值定义法 (2)某学生实验计算结果明显偏大,下列说法不正确的是; A.油酸未完全散开 B.油酸中含有大量酒精 C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴溶液的体积时,1 mL 的溶液的滴数少计了 10 滴 (3)根据上述数据,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是m 3;估测出油酸分子的直径是 m(结果保留一位有效数字)。 能力提升练能力提升练 题组一题组一实验原

6、理及实验操作实验原理及实验操作 1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,用 a mL 的纯油酸配制成 b mL 的油酸酒精溶液,再用 滴管取 1 mL 油酸酒精溶液,让其自然滴出,共 n 滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分 展开后,测得油膜的面积为 S cm 2,则: (1)估算油酸分子的直径是cm。 (2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油酸的。 A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量D.体积 2.(1)用油膜法估测油酸分子的大小时有如下步骤: A.将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上; B.将油酸和酒精按一定比例配制好; C.向浅盘

7、中倒入约 2 cm 深的水; D.把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中,当体积达到 1 mL 时记下滴入的滴数,算出每滴液滴的体积; E.向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉(或爽身粉); F.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,直至薄膜形状稳定; G.把玻璃板放在方格纸上,计算出薄膜的面积; H.计算出油膜的厚度 L=? ?。 把以上各步骤按合理顺序排列如下:GH。 (2)若油酸酒精溶液的浓度为每 10 4 mL 溶液中有纯油酸 6 mL,用注射器测得 1 mL 上述溶液有液滴 75 滴。把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里,最后油膜的形状和尺寸如图所示,图中正方形小方格的边长为 1 cm,则: 油膜的面积是m

8、 2 ; 一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是m 3; 按以上数据,估测出油酸分子的直径是m。(结果保留两位有效数字) 题组二题组二数据处理与误差分析数据处理与误差分析 3.()在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,按照纯油酸与酒精的体积比为 mn 配制油酸 酒精溶液,用注射器滴取该溶液,测得 k 滴溶液的总体积为 V,将一滴溶液滴入浅盘,稳定后将油膜轮 廓描绘在坐标纸上,如图所示。已知坐标纸上每个小正方形的边长为 a。 (1)油膜的面积为; (2)油酸分子的直径为; (3)在测量溶液体积时,滴数多数了几滴,会使得测量结果比真实值偏(填“大”或 “小”)。 4.在“用油膜法估测油酸分子的大

9、小”实验中: (1)已知一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V 油酸,配制的油酸酒精溶液中,纯油酸与溶液体积之比 为 1500,1 mL 溶液滴 250 滴,那么 1 滴溶液的体积是mL,一滴溶液中纯油酸的体积为 V 油酸 =cm 3。 (2)若实验中测得结果如下表所示,请根据所给数据填写出空白处的数值,并与公认的油酸分子长度 值 L0=1.1210 -10 m 比较,判断此实验结果(填“符合”或“不符合”)数量级的要求。 次数S/cm 2 L=(V/S)/cm平均值 1533 2493 3563 5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 溶液

10、中 有纯油酸 0.5 mL,用注射器测得 1 mL 上述 溶液有 80 滴,把 1 滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形 状和尺寸如图所示,图中正方形小方格的边长为 1 cm,则可求得: (1)油酸薄膜的面积是cm 2。 (2)油酸分子的直径是m。(结果保留两位有效数字) (3)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为 V 的一滴油酸在水面 上散开形成的单分子油膜的面积为 S,这种油酸的密度为,摩尔质量为 M,则阿伏加德罗常数的表达 式为。 (4)某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大,可能是由于。 A.油膜中含有大量未溶解的酒精 B

11、.计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理 C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 D.水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开 答案全解全析答案全解全析 基础过关练基础过关练 1.AC用油膜法估测油酸分子直径的三个条件:将油酸分子视为球体模型;忽略油酸分子之间的 间隙,认为分子是紧密排列的;油酸分子在水面形成单分子油膜。只有在上述三个理想条件下油膜 的厚度才能视为油酸分子的直径。故 A、C 正确。 2.D由分子直径 d=? ?可知选项 D 正确。 3.D在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:让油酸尽可能散开,形成单分子油膜;把油酸 分子看成球形;不考虑分子之间空隙,故 A、B

12、的说法正确,不符合题意;酒精易溶于水并很快挥发, 使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜,故 C 的说法正确,不符合题意;一滴 油酸酒精溶液中含油酸的体积为 V= 1 80 0.6 1000 mL=7.510 -6 mL=7.510 -12 m 3,油酸分子的直径 为 d=? ?= 7.510-12 11310-4 m=6.610 -10 m,故 D 错误,符合题意。 4.A由题知油膜的面积约为 S=R 2= 4d 2,故油酸分子直径约为 D=? ?= 4? ?2,故 A 正确。 5.答案(1)AB(2)2.010 -9 解析(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将油酸

13、分子简化为球形,并认为它们紧密排 布,在水面上形成单分子油膜,这样测出油膜的厚度,就相当于油酸分子的直径,故 A、B 正确;要测出 1 滴油酸酒精溶液的体积,可在量筒中滴入 N 滴溶液测出其体积为 V,则 1 滴该溶液的体积 V1=? ?,故 C 错误;油酸未完全散开会导致 S 偏小,根据 d=? ?可知,测出的分子直径会偏大,故 D 错误。 (2)1 滴油酸酒精溶液的体积为 8.010 -3 mL,由纯油酸与溶液体积比为 11 000,可得 1 滴纯油 酸的体积 V=8.010 -3 1 1000 mL=8.010 -6 mL=8.010 -12 m 3,油膜面积为 S=4010-4 m 2

14、,油酸分子的直 径 d=? ?,代入数据得 d=2.010 -9 m。 6.C该实验中在滴入油酸酒精溶液之前,要在水面上均匀地撒上薄薄的一层爽身粉,其作用是形成 清晰的油膜轮廓;实验中,取油酸酒精溶液一滴,滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的 油膜,待油膜形状稳定后,再描绘油酸在水面上的轮廓,所以正确选项为 C。 7.答案(1)C(2)B(3)110 -11 210 -10 解析(1)本实验中认为油酸分子均匀分布在液体表面,每个分子看作球形,通过计算油膜的厚度来 计算分子的直径,所采用的方法为理想模型法,故选 C; (2)根据公式 d=? ?可知,若面积计算偏小或体积偏大,都会导致计算

15、结果偏大,因此 A、C、D 都有 可能,故选 B; (3)根据题中信息可知,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V=110 -6 50 0.6 1000 m 3=1.210-11 m 3110-11 m 3 根据题图可知油膜的面积 S=71252510 -6 m 2=4.437 510-2 m 2 根据公式 d=? ?可得 d210 -10 m。 能力提升练能力提升练 1.答案(1) ? ? (2)B 解析(1)油酸酒精溶液的浓度为? ?,一滴油酸酒精溶液的体积为 1 ? mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的 体积为 V=1 ? ? ? mL= ? ? mL,则油酸分子的直径为 d=? ?= ?

16、 ? cm。 (2)设一个油酸分子的体积为 V1,则 V1=1 6d 3,由 N A= ?mol ?1 可知,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道 油酸的摩尔体积,故 B 正确。 2.答案(1)BDCEFA(2)1.110 -2 8.010 -12 7.310 -10 解析(1)先配制一定浓度的油酸酒精溶液,通过量筒测出 1 滴此溶液的体积。然后将 1 滴此溶液滴 在有爽身粉的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油膜的形状。 将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,按不足半个舍去,多于半个的算一个,统计出油膜的面积。 则用 1 滴此溶液含纯油酸的体积除以油膜的面积,恰好就是

17、油酸分子的直径。因此合理顺序为 BDCEFAGH。 (2)根据题图可知油膜的面积约为 S=1141 cm 21.110-2 m 2。 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 V= 6 104 1 751 mL=8.010 -6 mL=8.010 -12 m 3。 把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则油酸分子直径 d=? ?7.310 -10 m。 名师点睛 用油膜法估测油酸分子的大小有三个步骤:首先要按比例关系计算出 1 滴油酸酒精溶液中所含 纯油酸的体积 V,其次计算出油膜的面积 S,最后利用公式 d=? ?求出分子的直径。 3.答案(1)31a 2 (2) ? 31?2k(m+n) (

18、3)小 解析(1)估算油膜面积时以超过半格算一格,小于半格就舍去为原则,估算出油酸薄膜的面积为 S=31a 2。 (2)油酸酒精溶液的浓度为= ? ?+?,一滴溶液中含有纯油酸的体积 V 油酸= ? ?(?+?),可得油酸分子的 直径 d= ?油酸 ? = ? 31?2k(m+n)。 (3)滴数多数了几滴,k 偏大,由上式可知,d 偏小。 4.答案(1) 1 250 810 -6 (2)符合1.5010 -8 1.6210 -8 1.4210 -8 1.5110 -10 m 解析(1)1 滴溶液的体积为 V 溶液= 1 250 mL;因为 ?油酸 ?溶液= 1 500,故 1 滴溶液中纯油酸的

19、体积为 V 油酸= 1 500V 溶液 = 1 500 1 250 cm 3=810-6 cm 3。 (2)3 次测得 L 的结果分别为 L1=810 -6 533 cm=1.5010 -8 cm,L2=810 -6 493 cm=1.6210 -8 cm,L3=810 -6 563 cm=1.4210 -8 cm,其平均值为?=?1+?2+?3 3 1.5110 -10 m。 这与公认值的数量级相吻合,故本次实验结果符合数量级的要求。 5.答案(1)72(2)8.710 -10 (3)NA=6? 3 ?3 (4)CD 解析(1)每小格边长为 1 cm,则每小格的面积是 1 cm 2,估算油膜

20、面积以超过半格算一格,小于半格 就舍去为原则,估算出 72 格,则油膜面积为 72 cm 2。 (2)1 滴油酸酒精溶液的体积 V1= 1 80 mL,纯油酸与溶液体积比为 0.51 000,可得 1 滴油酸酒精溶 液中含纯油酸的体积为 V2= 1 80 0.5 1000 mL=6.2510 -12 m 3;在水面上形成的油酸薄膜的面积为 S=7.210- 3 m 2,则油酸分子的直径为 d=?2 ? =6.2510 -12 7.210-3 m=8.710 -10 m。 (3)已知体积为 V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为 S,则分子的直径 d=? ?,分子 的体积 V0=4 3

21、 ? 2 3,而这种油的密度为,摩尔质量为 M,则摩尔体积为 V 摩= ? ?,因此阿伏加德罗常数的 表达式为 NA= ?摩 ?0 =6? 3 ?3。 (4)油酸分子的直径 d=? ?。如果油膜中含有大量未溶解的酒精,则测得的油膜面积 S 偏大,会导致 计算结果偏小,故 A 错误;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则测得的面积 S 偏 大,导致计算结果偏小,故 B 错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,则测得的面积 S 偏 小,导致计算结果偏大,故 C 正确;水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开,则测得的面积 S 偏小, 导致计算结果偏大,故 D 正确。 警示 解答本题时容易出现两种错误:一种是实验中滴加的是油酸酒精溶液,利用公式 d=? ?计算时 V 不 是纯油酸的体积,而是油酸酒精溶液的体积,应该进行换算;另一种是不能准确计算油膜的面积,数方 格数时,不足半格的舍去,大于半格的算一个,即“四舍五入”。