人教版 (2019)选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小课时练习

第一章　分子动理论

2　实验: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.(2021上海长宁高二模拟)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,没有用到的研究方法是              (　　)

A.累积法 B.模型法

C.估算法 D.控制变量法

2.(2021重庆西南大学附中高二上质检)用油膜法估测分子直径的实验中,下列说法正确的是              (　　)

A.在滴入油酸酒精溶液前,应先把痱子粉撒在水面上,而且应尽量多撒一点

B.可以用带刻度的注射器直接测量一滴油酸酒精溶液的体积

C.若测得一滴油酸酒精溶液的体积为V,油膜的面积为S,则油酸分子的直径为d=

D.根据测得的油酸分子的直径结合阿伏加德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量

3.(2020吉林长春二中高二下月考)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6.5×10-8 m

题组二　实验操作及注意事项

4.(2021北京朝阳高二模拟)关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验,下列实验操作正确的是              (　　)

A.将纯油酸直接滴在水面上

B.水面上撒的痱子粉越多越好

C.待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上

D.用试管向水面倒少许油酸酒精溶液

5.(2021重庆渝北中学高二下期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下:

A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓中的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算1个),再根据格数及方格的边长,求油膜面积S

B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在盘上,用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上

C.向浅盘中装入约2 cm深的水,并撒上痱子粉或细石膏粉

D.用公式d=求出油膜厚度,即油酸分子的直径

E.配制一定浓度的油酸酒精溶液,用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时溶液的滴数,然后算出一滴溶液中纯油酸的体积V

上述实验步骤的合理顺序是:E　　　　。 

题组三　数据处理与误差分析

6.(2021上海宝山高二模拟)在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中,通过测量出的数据计算分子直径时,发现计算结果比实际值偏小,其原因可能是              (　　)

A.油酸未充分散开

B.已知的油酸酒精溶液浓度高于真实值

C.计算油膜面积时,少数了一个格子

D.计算每滴溶液体积时,将1 mL的溶液的滴数多记了10滴

7.(2021广东启光卓越联盟高二下联考)用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,配制的油酸酒精溶液的浓度为104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测量得到1 mL该溶液有50滴。(结果均保留两位有效数字)

(1)现将1滴配制好的溶液滴入盛水的浅盘中,稳定后,可认为在水面上形成油酸的单分子层油膜。1滴该溶液中纯油酸的体积为　　　　mL。 

(2)把带有方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓,形状如图所示。已知每个方格边长为2 cm,则得出油膜的面积约是　　　　cm2。 

(3)油酸分子直径大小约为　　　　m。 

能力提升练

题组一　实验原理及实验操作

1.(2020山东枣庄三中高二下检测,)(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.向浅盘中倒入约2 cm深的水;

D.把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,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:B　　　　　。 

(2)若油酸酒精溶液的浓度为每104 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:

①油膜的面积是　　　　m2; 

②一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　m3; 

③按以上数据,估测出油酸分子的直径是　　　　m。(结果均保留两位有效数字)深度解析 

2.(2021江苏南通高二下月考,)某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,老师将酒精加入1 mL的油酸中配制成1 000 mL的油酸酒精溶液。

(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是:用　　　　将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。 

(2)在浅盘中的水面上撒上痱子粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象或判断正确的是　　　　。 

A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些

B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定

(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应的正方形的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为　　　　m。(计算结果保留一位有效数字) 

(4)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,可以用适量　　　　(选填“酒精”或“清水”)清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗。 

题组二　数据处理与误差分析

3.(2021天津和平高三一模,)(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是　　　　(用符号表示)。 

(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,所用的油酸酒精溶液的体积浓度为a,测量中,某位同学测得如下数据:测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴;滴入1滴这样的溶液到准备好的水面撒有痱子粉的盛水的浅盘里,散开后的油膜面积为S,则用以上题中给出的符号表示分子直径d的大小的表达式为d=　　　　。 

(3)该同学用实验中最终得到的计算结果和其他同学的比较,发现自己所测得的数据偏大,则对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是　　　　。 

A.油酸未完全散开

B.油酸酒精溶液浓度低于实际值

C.计算油膜面积时,将所有不足一格的方格都计为一格

D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算

4.(2021山东宁阳一中高二下测试,)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中:

(1)下列实验操作正确的是　　　　。 

A.浅盘中倒入的水越深越好

B.水面上多撒痱子粉比少撒好

C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上

D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些

(2)现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其一滴一滴地滴出,全部滴完共N滴。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,描绘出油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S。可估算出油酸分子直径为d=　　　　。  

(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　　　　。 

答案全解全析

第一章　分子动理论

2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小

基础过关练

1.D　测量一滴油酸酒精溶液的体积时用的是累积法;将油酸分子当作球体利用了模型法;在坐标纸上计算油膜轮廓内面积利用了估算法;本实验没有使用控制变量法,故D选项符合题意。

2.D　水面上痱子粉撒得过多,油膜不能充分展开,影响油膜面积的测量,故A错误;用带刻度的注射器直接测量一滴油酸酒精溶液的体积会有很大的误差,应该通过累积法测量一滴溶液的体积,故B错误;若测得一滴溶液中含有纯油酸的体积为V,油膜的面积为S,则油酸分子的直径为d=,故C错误;测得了油酸分子的直径,可得油酸分子的体积,然后乘以阿伏加德罗常数可得油酸的摩尔体积,再结合油酸的密度可知油酸的摩尔质量,故D正确。

3.D　在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:①让油酸尽可能散开,形成单分子油膜;②把油酸分子看成球形;③不考虑分子之间空隙,故A、B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=× mL=7.5×10-6 mL=7.5×10-12 m3,油酸分子的直径为d== m=6.6×10-10 m,故D错误,符合题意。

4.C　为了使油酸充分散开,获得单分子油膜,应将油酸在酒精中稀释后再滴在水面上,故A错误; 水面上撒的痱子粉要均匀且适量,并不是越多越好,故B错误;待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上,故C正确;实验时应用注射器向水面滴一滴油酸酒精溶液,故D错误。

5.答案　CBAD

解析　“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤应为:(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液,用注射器或滴管将配置好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数,然后算出一滴溶液中纯油酸的体积V;(2)用浅盘装入约2 cm深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上;(3) 将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上;(4)将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓范围内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算1个),再根据格数及方格的边长,求油膜面积S;(5)用公式d=求出薄膜厚度,即油酸分子的直径。所以,上述实验步骤的合理顺序是:ECBAD。

6.D　油酸未充分散开,则测得的油膜面积偏小,根据d=可知,油酸分子直径的测量值偏大,选项A错误;已知的油酸酒精溶液浓度高于真实值,则计算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积大于真实值,导致油酸分子直径的测量值偏大,选项B错误;计算油膜面积时,少数了一个格子,则面积测量值偏小,导致油酸分子直径的测量值偏大,选项C错误;计算每滴溶液体积时,将1 mL的溶液的滴数多记了10滴,则计算出的每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V偏小,根据d=可知油酸分子直径的测量值偏小,选项D正确。

7.答案　(1)1.2×10-5　(2)2.4×102　(3)5.0×10-10

解析　(1)一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积V= mL×=1.2×10-5 mL。

(2)由题图可知,油膜所占的方格数为60个,则油膜的面积S=60×22 cm2=2.4×102 cm2。

(3)油酸分子的直径d== m=5.0×10-10 m。

能力提升练

1.答案　(1)DCEFAGH　(2)①1.1×10-2　②8.0×10-12　③7.3×10-10

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,等待油膜形状稳定后,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方格纸上,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,恰好就是油酸分子的直径。因此合理顺序为BDCEFAGH。

(2)①根据题图可知油膜的面积约为S=112×1 cm2≈1.1×10-2 m2。

②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=××1 mL=8.0×10-6 mL=8.0×10-12 m3。

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=≈7.3×10-10 m。

导师点睛

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。

2.答案　(1)注射器(或滴管)　(2)A　(3)5×10-10　(4)酒精

解析　(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用注射器(或滴管)将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。

(2)在浅盘中的水面上撒上痱子粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,可发现油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些,选项A正确,B错误。

(3)一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V=×10-6 m3=1.25×10-11 m3,油酸分子的直径为d== m=5×10-10 m 。

(4)可以用适量酒精清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗。

3.答案　(1)dacb　(2)　(3)AD

解析　(1)“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜轮廓→测量油膜面积→计算分子直径,因此图示操作先后顺序应是:dacb。

(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'=·a,1滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S,则分子直径大小为d==。

(3)计算油酸分子直径的公式是d=,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积。油酸未完全散开,S偏小,故得到的分子直径d将偏大,故A正确;如果测得油酸酒精溶液浓度低于实际值,则油酸体积的测量值偏小,直径将偏小,故B错误;计算油膜面积时,将所有不足一格的方格都计为一格时,S将偏大,故得到的分子直径将偏小,C错误;错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算,可知V偏大,则计算得到的分子直径将偏大,故D正确。

4.答案　(1)C　(2)　(3)小

解析　(1) 浅盘中倒入约2 cm深的水,不是越深越好,故A错误;用油膜法估测油酸分子大小时,应将适量痱子粉均匀撒在水面,太多的痱子粉不便于形成单分子油膜,故B错误,C正确;滴管应在水面附近,不是离水面尽可能高,故D错误。

(2)根据坐标纸上油酸薄膜的轮廓,数出轮廓范围内正方形的个数为8(不足半个的舍去,多于半个的算一个),又因为坐标纸上每个方格面积为S,则油膜面积为S0=8S。设油酸的体积为V酸,油酸酒精溶液的体积浓度为=,1滴油酸酒精溶液的体积V滴=,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0=×,可得油酸分子直径的表达式为d==。

(3)由上式可知,滴数多数了几滴,N偏大,则d偏小。