2020-2021学年第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小免费同步测试题

第1章　分子动理论与气体实验定律

第2节　科学测量: 用油膜法估测油酸分子的大小

基础过关练

题组一　实验原理

1.(多选)关于用油膜法估测分子直径的实验,下列说法正确的是(　　)

A.将油膜看成单分子油膜 

B.不考虑各油酸分子间的间隙

C.考虑了各油酸分子间的间隙 

D.将油酸分子看成球形

2.用油膜法测量油酸分子的直径,需要知道(　　)

A.油酸的质量和体积 

B.油酸的质量和密度

C.油酸的体积和密度 

D.油酸的体积和单层分子油膜的面积

题组二　实验操作

3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:

①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。

⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

完成下列填空:

(1)上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的数字) 

(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为　　　　m。(结果保留1位有效数字) 

4.在用油膜法估测分子的大小实验时,现有将油酸与酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛水的浅盘,一支滴管,一个量筒。

请补充下述估测分子大小的实验步骤:

(1)用滴管向　　　　内滴入N滴油酸酒精溶液,读出其体积V。 

(2)用滴管将1滴油酸酒精溶液滴入浅盘,等油酸薄膜稳定后,将薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图所示,(已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S,不足半个舍去)则油膜面积为　　　　。 

(3)估算油酸分子直径的表达式为d=　　　　。 

题组三　数据处理与分析

5.(多选)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差,下列方法可行的是(　　)

A.用注射器向量筒中滴入(100滴)油酸酒精溶液,并读出量筒里这些溶液的体积恰为整数V1,则每滴溶液的体积为V2=

B.把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小些

C.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状

D.计算油膜面积时舍去所有不足一格的方格

6.某同学进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ=0.895×103 kg·m-3。若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是　　　　m2。(取NA=6.02×1023 mol-1,球的体积V与直径D的关系为V=πD3,结果保留一位有效数字) 

7.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。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。

(1)若每一小方格的边长为30 mm,则油酸薄膜的面积为多少平方米?

(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为多少立方米?

(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径为多少米。

能力提升练

题组一　实验原理与操作

1.(2019上海嘉定模拟,)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用“数格子”的方法是为了估算(　　)

A.一滴油酸的体积 

B.油膜的面积

C.一个油酸分子的体积 

D.一个油酸分子的面积

2.(2019江苏南通高三检测,)(多选)关于“用油膜法估测分子大小”的实验,下列说法正确的是(　　)

A.实验时应先将爽身粉撒在水面上,再将1滴油酸酒精溶液滴在水面上

B.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴油酸酒精溶液中含有的油酸是10-2 mL

C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,立即在玻璃板上描下油膜的形状

D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内小正方形的个数(小于半个的不算,超过半个的算一个),并求得油膜的面积

3.(2020黑龙江哈尔滨第六中学高三上期末,)利用油膜法可以粗略测定分子的大小。

(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成　　　　油膜,并将油酸分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为　　　　。 

A.控制变量 B.理想化模型　　　　　

C.极限思想

(2)若已知油酸酒精溶液的浓度为A,n滴溶液的总体积为V,一滴溶液形成的油膜的面积为S,则油酸分子的直径约为　　　　。 

题组二　数据处理与分析

4.(2019山东任城月考,)(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中,计算结果明显偏大,可能是由于(　　)

A.油酸未完全散开

B.油酸中含有大量的酒精

C.计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格

D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴

5.(2020上海崇明高三一模,)用单分子油膜法测出油酸分子(视为球形)的直径后,若要计算阿伏伽德罗常数,还需要的物理是(　　)

A.油酸的体积 B.油酸的质量

C.油酸的摩尔体积 D.油酸的摩尔质量

6.(2020安徽蚌埠高三检测,)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时,在每200 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL,实验中利用注射器测出200滴该溶液的体积为1 mL,已知1滴该溶液滴入浅水盘中最终形成的油膜面积为175 cm2,则油酸分子的直径约为　　　　m。(结果保留3位有效数字) 

7.(2020福建莆田高三下3月质检,)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,在玻璃板上描绘出一滴油酸酒精溶液形成的油膜轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示。坐标纸上小正方形的边长为1.0 cm,该油膜的面积是　　　　cm2。若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸8×10-6 mL,则油酸分子的直径是　　　　m。 

8.(2019山东宁阳一中高二下月考,)油酸酒精溶液中每1 000 mL溶液有油酸0.6 mL,用滴管向量筒内滴50滴上述溶液,量筒中的溶液体积为1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水并很快挥发,油酸在水面展开,稳定后形成的单层分子油膜的形状如图所示。

(1)若图中每一个小正方形的边长为30 mm,则油酸薄膜的面积约为　　　　m2。 

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　m3。 

(3)根据上述数据,估算油酸分子的直径约为多少(结果保留两位有效数字)。

答案全解全析

第1章　分子动理论与气体实验定律

第2节　科学测量:用油膜法估测油

　　　　酸分子的大小

基础过关练

1.ABD　该实验的原理就是把油酸分子视为球形,且认为是一个一个紧挨着单层分布,不考虑分子间隙,故A、B、D选项正确。

2.D　由分子直径d=V/S可知选项D正确。

3.答案　(1)④①②⑤③　(2)5×10-10

解析　(1)依据实验顺序,首先配置混合溶液,通过量筒测出一滴溶液的体积(④),然后在浅盘中放入水和爽身粉(①),将一滴溶液滴入浅盘中(②),将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤),最后由已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积(③),故正确的操作顺序为④①②⑤③。

(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为:V=1/300×1/50 cm3=Sd,其中S=0.13 m2,故油酸分子直径d=V/S=1/(300×50×0"." 13×10^4 ) cm=5×10-8 cm=5×10-10 m。

4.答案　(1)量筒　(2)106S　(3)nV/(106NS"(" m+n")" )

解析　(1)用滴管向量筒内滴入N滴油酸酒精溶液,读出其体积V。

(2)由题图可数出油膜面积为106S。

(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V'=V/N×n/(m+n),

油膜面积S'=106S,由d=V"'" /S"'" ,得d=nV/(106NS"(" m+n")" )。

5.AB　测量多滴溶液的体积和溶液的滴数,以减小读数误差,A正确;水面离盘口距离小些,可减小画油膜轮廓时的误差,B正确;用牙签拨弄油膜,会使油膜间有空隙,还会带走一部分油酸,C错误;舍去所有不足一格的方格,结果偏大,D错误。

6.答案　10

解析　油酸分子的体积V=M/(ρN_A ),又V=1/6πD3,得分子直径D=∛(6M/(πρN_A ))≈1×10-9 m,1滴油酸的体积VD=1mL/100=1×10-8 m3,1滴油酸形成的单分子油膜的面积约为S=V_D/D=10 m2。

7.答案　(1)7.56×10-2 m2　(2)1.2×10-11 〖m^3〗^"　" (3)1.59×10-10 m

解析　(1)数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个,不足半个的舍去)为84个,油膜面积约为S=84×(3.0×10-2)2 m2=7.56×10-2 m2。

(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL,且溶液含纯油酸的浓度为ρ=0.06%,故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0=ρV/N=(0"." 06"%" )/50×1×10-6 m3=1.2×10-11 m3。

(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径,可估算出油酸分子的直径为d=V_0/S=(1"." 2×10^("-" 11))/(7"." 56×10^("-" 2) ) m≈1.59×10-10 m。

能力提升练

1.B　用“数格子”的方法是为了估算一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的油膜的面积,B项正确。

2.AD　实验时应先将爽身粉撒在水面上,再将1滴油酸酒精溶液滴在水面上,A项正确;若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴油酸酒精溶液的体积是10-2 mL,1滴溶液中纯油酸的体积小于10-2 mL,B项错误;在玻璃板上描绘油膜的形状时,要等油酸酒精溶液充分扩散形成单分子油膜后再进行,C项错误;将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内小正方形的个数,并求得油膜的面积,D项正确。

3.答案　(1) 单层分子(或单分子)　B　(2)VA/nS

解析　(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单层分子油膜,并将油酸分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为理想化模型,故选B。

(2)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V1=V/nA,

则油酸分子的直径约为d=V_1/S=VA/nS。

4.AC　油酸分子直径d=V/S,计算结果明显偏大,可能是V取大了或S取小了。油酸未完全散开,所测S偏小,d偏大,A正确;油酸中含有大量酒精,不影响测量结果,B错;若计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格,使S偏小,d变大,C正确;若求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴,使V变小,d变小,D错。

5.C　设一个油酸分子的体积为V1,则:V1=1/6πd3,根据NA=V_mol/V_1 可知,要测定阿伏伽德罗常数,还需要知道油滴的摩尔体积,故C正确,A、B、D错误。

6.答案　1.43×10-9

解析　由题可知,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为1×1/200×1/200 cm3=2.5×10-5 cm3,

则油酸分子大小为(2"." 5×10^("-" 5))/175×10-2 m≈1.43×10-9 m 。

7.答案　90　8.89×10-10

解析　由图可知,油膜轮廓的小正方形个数约为90,则油膜的面积是90 cm2;油酸分子直径为D=V/S=(8×10^("-" 6)×10^("-" 6))/(90×〖10〗^("-" 4) ) m≈8.89×10-10 m。

8.答案　(1)4.95×10-2　(2)1.2×10-11　(3)见解析

解析　(1)每个小正方形的面积S1=(30 mm)2=9×10-4 m2,油膜轮廓的小正方形个数约为55,则油膜的面积约为S=55S1=55×9×10-4 m2=4.95×10-2 m2。

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=(0"." 6)/(1" " 000×50) mL=1.2×10-11 m3。

(3)把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则分子的直径约为

d=V/S=(1"." 2×10^("-" 11))/(4"." 95×10^("-" 2) ) m≈2.4×10-10 m。