专题117用油膜法估测分子的大小实验（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十九章  热学专题117  用油膜法估测油酸分子的大小第一部分  知识点精讲一、实验目的用油膜法估测油酸分子的大小。二、实验原理把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积并测出油膜面积，求出油膜的厚度，即就是油酸分子的直径。三、实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉或细石膏粉。四、实验步骤1.用注射器往小量筒中滴入油酸酒精溶液，记下滴入的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。2.在浅盘中倒入约深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。3.将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。4.待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。5.将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积；或者玻璃板上有边长为的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积。6.根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。7.计算油酸薄膜的厚度，即油酸分子直径的大小。五、数据处理在实验中由计算分子直径，是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下：1.一滴油酸酒精溶液的平均体积。2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积。（体积）。3.油膜的面积（为小正方形的有效个数，为小正方形的边长）。六、误差分析1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。2.利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。3.油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。4.描绘油膜形状的画线误差。5.利用小正方形个数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来误差。6.不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径的误差。七、注意事项1.实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。2.待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。3.本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。4.爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度要适宜。5.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。第二部分 最新高考题精选1.(2011·全国) 在“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痱子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l 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l位有效数字)2．（2011·江苏）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字) 3.（2011·上海）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。改正其中的错误：                                                                                                                                                         (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为             m。 第三部分 最新模拟题精选1. （2022浙江湖州期末）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子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，待油膜形状稳定；③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小；④将6的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入80滴，量筒内的溶液增加1；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；（1）上述步骤中，正确的顺序是________________（填写步骤前面的数字）（2）每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为__________。油酸膜边缘轮廓如图所示（已知图中正方形小方格的边长为1），则可估算出油酸分子的直径约为__________m（此空保留一位有效数字）（3）完成本实验有三点理想化假设：（请将第②条补充完整）①将油酸分子视为球形；②__________；③油酸分子紧密排列无间隙。（4）实验后，某小组发现所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是__________。A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算C.求每滴溶液体积时，1溶液的滴数计多了D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化2. （2022安徽巢湖一中等十校联盟最后一卷） 关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，下列说法正确的是（　　）A. 实验时应先将痱子粉撒在水面上，再将油酸酒精溶液滴入水中B. 实验时观察到油膜的面积先增大后不变C. 在水面上撒的痱子粉偏多，会让油酸分子直径的测量值偏大D. 估算油酸分子的直径时用纯油酸的体积除以对应的油膜面积E. 用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状可以减小实验误差3. （2022湖北新高考协作体高二质检） 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用量筒和注射器测得60滴这样的溶液为1mL，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为2cm。（计算结果均保留两位有效数字）（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________mL；（2）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是___________m；（3）关于本实验下列说法正确的是（      ）A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小4.（2021辽宁沈阳期末）防疫停课期间，小刚在家用搪瓷碗、适量温水、植物油，酒精、细石膏粉、坐标纸、彩笔等估测分子的大小，他将 0.1mL 的植物油溶于酒精，制成 250mL 的植物油酒精溶液，用注射器测得 1.0mL 上述溶液有 100 滴，现取一滴该溶液滴入水面中上，将油膜形状画在边长为 1.0cm 的方格纸，算出完整的方格有 67 个，大于半格的有 14 个，小于半格的有 19 个。则.(1)这种估测方法是将每个分子视为          ，让植物油尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为植物油分子的               。(2)利用上述具休操作中的有关数据可知一滴植物油酒精溶液含植物油为       m3，膜面积为               m2，求得的油膜分子直径为               m。（结果全部取两位有效数字）5．（10分）（2020北京朝阳一模）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成           （选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为           。（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是           （填字母代号）。　（3）若实验时痱子粉撒的太厚，则所测的分子直径会           （选填“偏大”或“偏小”）。6．(1)（5分）（2020江西南昌一模）用油膜法估测分子的大小。  ①下面给出的实验步骤中，正确排序应为____。（填序号）  A．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上  B．用滴管将浓度为0. l%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴人量筒中，记下滴人ImL油酸酒精溶液的滴数N C．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为lcm的正方形为单位，计算轮癣内正方形的个数约为M个，算出油酸薄膜的面积  D．将痱子粉均匀地撤在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.1%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴  ②利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为 ____。7.（2020湖北黄冈模拟3）用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；
③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；
⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格。
上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是______；错误的步骤是______（指明步骤，并改正），油酸分子直径的表达式d=______8（2021上海位育中学高二期中）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：（1）与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是。A.引入质点的概念B.平均速度的定义C.引入重心的概念D.研究加速度与力或质量关系的实验（2）有下列实验步骤：①往边长约为的浅盘里倒入约深的水。待水面稳定后将适量的痱子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，待油膜形状稳定。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，根据油酸的体积和油膜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。上述步骤中，正确的顺序是。（填写步骤前面的数字）（3）将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液；测得的油酸酒精溶液有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。由此估算出油酸分子的直径约为。（结果保留一位有效数字）（4）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由哪些原因造成的？（试写出两条）9.（5分）（2019石家庄二模）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的油酸加入酒精中配制成1000mL的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为1mL，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为253cm2。①估算油酸分子的直径d＝　   　m（结果保留一位有效数字）。②将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间，再使用该溶液进行实验会导致分子直径的测量结果　   　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。10（2019安徽合肥三模）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积溶液中含有纯油酸的体积），1ml上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10mm。下列有关该实验说法正确的有（　　）（填正确答案标号）A. 油膜的面积为100cm2
B. 一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10-6ml
C. 油酸分子的直径约为7.4×10-9m
D. 为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴人溶液
E. 数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，不影响估算结果的数量级11.（2019山东济南三模）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列做法正确的是（   ）A．用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1ml，则1滴溶液中含有油酸10-2mlB．用浅盘装入适量的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，等油膜的形状稳定之后再描绘其形状D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，再用刻度尺去测量油膜的面积E．根据一滴油酸溶液中油酸的体积V和油膜面积S，就可以计算出油膜厚度d=V/S，即油酸分子的直径