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同步训练题

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1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小  同步练习一、实验题1．（2022·江苏·泗阳县实验高级中学高二阶段练习）在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是(      )A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．本实验不考虑油酸分子间的间隙C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2000mL溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL，油酸膜的面积是________cm2.据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。【答案】     B          41     【解析】 [1] A．实验中使用到酒精溶液，其中酒精的作用是对油酸溶液起稀释作用，尽可能地减少滴入水面的油酸的含量，故A错误；B．油膜是呈单分子分布的，实验中把油酸分子看成球形，分子间没有空隙，故B正确；C．溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸计算油膜的面积，故C错误；D．多滴几滴油酸酒精溶液，不便于展成单分子油膜，故D错误。故选B。[2]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为[3]由于每格边长为1cm，则每一格的面积为1cm2，估算油酸膜的面积以超过半格以一格计算，不足半格的舍去，估算出41格，则油酸膜的面积为41cm2。[4]由于是单分子紧密排列的，因此油酸分子的直径为2．（2022·河南·襄城高中高二阶段练习）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：(1)四个主要步骤按操作先后顺序排列应是___________（用符号表示）；(2)若实验中所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，水面稳定后油酸的轮廓的形状和尺寸如图所示。坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则油酸薄膜的面积约为_________cm2，按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为_________m（保留一位有效数字）。【答案】     dacb     72（70~74）     【解析】 (1)[1]本实验步骤为：配制油酸酒精溶液并测定一滴油酸酒精溶液的体积，将一滴溶液滴入有一层痱子粉的浅水盘里，形成单分子油膜，描绘油膜边缘并测量油膜面积，计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是dacb；(2)[2]由图示坐标纸可知，油膜所占方格数约为72[3]则油膜的面积为一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积油酸分子的直径3．（2022·江苏·金陵中学高二阶段练习）在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下：①取纯油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40cm的浅盘内注入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，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。（1）该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有___________。A．把油酸分子视为球形B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜C．油酸分子是紧挨着的没有空隙D．油酸不溶于水（2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油酸分子直径为________m。（结果均保留一位有效数字）（3）若实验中计算出的分子直径偏小，可能是由于：____________。A．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理C．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴【答案】     ABC               B【解析】 (1)[1]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙，而油酸本身不溶于水，故ABC正确，D错误。(2)[2][3]一滴油溶液中含油的体积为由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出90格。则油酸薄膜面积S=90cm2=9×10-3m所以油酸分子直径为(3)[4]A．油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A不符合题意；B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，S将偏大，所以得到的分子直径将偏小，故B符合题意；C．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，油酸浓度变大，导致油酸体积增大，所以得到的分子直径将偏大，故C不符合题意；D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴，根据可知纯油酸的体积将偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D不符合题意。故选B。4．（2022·重庆·西南大学附中高二阶段练习）（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）取油酸注入的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止，得到油酸酒精混合溶液。用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到为止，恰好共滴了100滴。取一滴混合溶液滴在浅盘内的水面上（已撒爽身粉），数得油膜轮廓占面积为小格子120格（不足半格舍去，多于半格计1格）。则请估算油酸分子的直径________m（结果保留2位有效数字）。（3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴（4）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【答案】     cadb          AC     B【解析】（1）[1]“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配置油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积一准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘测量油膜面积一计算分子直径，则操作先后顺序应是cadb；（2）[2]油膜面积约占120格，面积约为一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为油酸分子的直径约等于油膜的厚度（3）[3]计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，故A正确；B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故B错误；C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，故C正确；D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，lmL的溶液的滴数多记了10滴，由可知，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，故D错误。故选AC。（4）[4]设一个油酸分子体积为V，则由NA＝可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的摩尔体积，故B正确。5．（2022·广东·高三专题练习）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有小正方形个数为n。用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝_______。在实验中，具体操作如下：Ⅰ.取油酸1.00mL注入800mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到800mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。Ⅱ.用滴管吸取制得的溶液并逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒中的溶液达到1.00mL为止，恰好共滴了50滴。Ⅲ.在浅盘内注入蒸馏水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上，静置后用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上散开形成一层油膜。Ⅳ.待油膜稳定后，测得此油膜面积为1.30×102cm2。这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜是由单层油酸分子组成，这层油膜的厚度即可视为油酸分子的直径。求：（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是_______mL。（结果保留两位有效数字）（2）油酸分子直径是_________m。（结果保留两位有效数字）（3）某学生在做该实验时，发现计算的直径偏大，可能的原因是_______。A．爽身粉撒得过多B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格C．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴D．在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间【答案】                    ABC【解析】 [1] （1）[2] 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积（2）[3] 油酸分子直径是（3） [4]水面上爽身粉撒得过多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致计算结果偏大，故A正确；计算油膜而积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积S偏小,会导致计算结果偏大，故B正确；计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1ml的溶液的滴数少记了几滴，则计算得到的每滴油酸酒精溶液的体积偏大,会导致计算结果偏大，故C正确；滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间,酒精挥发使溶液中油酸的浓度变大，形成的油膜面积变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。故选ABC。 6．（2022·江苏·南京市第一中学高二阶段练习）（1）在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取油酸，倒入标注的容量瓶中，再加入酒精后得到的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为。由图可以估算出油膜的面积是________，由此估算出油酸分子的直径是________（保留1位有效数字）。（2）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为________（结果保留1位有效数字）。（3）做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径的偏大的是________；A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为，不小心错记录为59滴C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格【答案】                    A【解析】（1）[1]通过数格就能计算模的面积，多于半个格的算一个，少于半个格的舍去，由图示油膜可知，油膜的面积为两滴油酸溶液含纯油的体积为[2]油酸分子的直径为（2）[3]圆周周长为为48个铁分子的直径长度，所以铁分子的直径长度为（3）[4] A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由可得，变大，A正确；B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为，不小心错记录为59滴，这样一滴油酸酒精溶液的实际体积变小，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，由可得，变小，B错误；C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来的细的算的，由可得，变小，C错误；D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S变大，由可得，变小，D错误。故选A。7．（2022·上海·模拟预测） 在“油膜法测分子直径”的实验中，某同学操作如下：①取 1.0 mL 油酸配成 250 mL 油酸酒精溶液；②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了 20 滴；③在边长约 10 cm 的正方形浅盘内注入适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液；④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸膜的轮廓（如图所示），每个方格的边长为 1.0 cm。（1）该实验中一滴油酸酒精溶液含________ml油酸；（2）由上述数据估算得到油酸分子直径的数量级约为________m；（3）若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，由此估算得到的油酸分子直径数量级将________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（4）已知油酸分子的直径约为 8×10−10 m，该同学实验结果产生偏差的可能原因是：_________，理由是： _______。【答案】     2×10−4     10−8     不变     油酸膜可能没有充分展开，形成的并不是单分子油膜层     2×10−10 m3 的油酸若形成紧密排列的单分子膜时，膜面积约为 0.25 m2，远大于浅盘内的水面面积，说明实际上油膜不可能仅是一层油酸分子构成的【解析】（1）[1]该实验中一滴油酸酒精溶液含纯油酸（2）[2]油膜的面积约为S=55×12×10-4m3 =5.5×10-3m3则分子直径则油酸分子直径的数量级约为10-8m；（3）[3]若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，则算得的油膜的面积偏小，则由此估算得到的油酸分子直径偏大，但是数量级不变；（4）[4][5]已知油酸分子的直径约为 8×10−10 m，该同学实验结果产生偏差的可能原因是：油酸膜可能没有充分展开，形成的并不是单分子油膜层，理由是：2×10−10 m3的油酸若形成紧密排列的单分子膜时，膜面积约为 0.25 m2，远大于浅盘内的水面面积，说明实际上油膜不可能仅是一层油酸分子构成的。8．（2022·上海·模拟预测）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，再用滴管取体积为C的油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。把1滴该溶液滴入盛水的、表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用油性笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，测得面积为S，如图。（1）此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________；（2）估算出油酸分子的直径大小是________（用以上字母表示）；（3）（单选）用油膜法估算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．质量                       B．体积                       C．摩尔质量 D．摩尔体积（4）（单选）某同学计算出的油酸分子直径明显偏大，可能的原因是_______。A．油酸中含有大量酒精B．痱子粉撒太多，油膜未能充分展开C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留D．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1ml油酸酒精溶液的滴数多记了10滴【答案】     单分子     直径          D     B【解析】（1）[1][2]此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。（2）[3]所配制油酸酒精溶液的体积分数为，体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为油酸分子的直径大小为（3）[4]用油膜法估算出油酸分子的直径后，可以根据体积公式估算出1个油酸分子的体积，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道NA个油酸分子的总体积，即油酸的摩尔体积，故选D。（4）[5]A．油酸中虽含有大量酒精，但只要每一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积计算准确，就不会造成实验结果明显偏大的情况，故A错误；B．痱子粉撒太多，油膜未能充分展开，S测量值偏小，会造成d测量值偏大，故B正确；C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留，S测量值偏大，会造成d测量值偏小，故C错误；D．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1ml油酸酒精溶液的滴数多记了10滴，则每一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏小，会造成d测量值偏小，故D错误。故选B。9．（2022·全国·高三专题练习）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、玻璃板、彩笔、浅盘和水，要完成本实验，还欠缺的器材有________。（2）在用油膜法粗测分子直径的实验中，在哪些方面做了理想化的假设：_______；实验中滴在水面的是酒精油酸溶液而不是纯油酸，这是因为______；在将酒精油酸溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了________。（3）下面4个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是_______（用符号表示）。（4）在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如图所示）测得油膜占有的小正方形个数为X。①用以上字母表示油酸分子的大小d＝__________。②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝________。【答案】     量筒、痱子粉、坐标纸     将油膜看成单分子膜，将油酸分子简化为球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的     纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大     界定油膜大小的边界     d、a、c、b          57【解析】（1）[1]根据实验要求，所缺的器材为量筒、痱子粉、坐标纸；（2）[2][3][4]在用油膜法粗测分子直径的实验中，在哪些方面做了理想化的假设：将油膜看成单分子膜，将油酸分子简化为球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的；实验中滴在水面的是酒精油酸溶液而不是纯油酸，这是因为纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大；在将酒精油酸溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了界定油膜大小的边界。（3）[5]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液测定一滴酒精油酸溶液的体积准备浅水盘形成油膜描绘油膜边缘测量油膜面积计算分子直径；很显然，在实验的步骤中，是“将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定”，因此操作先后顺序排列应是d、a、c、b；（4）①[6]一滴纯油酸的体积为，这滴油酸在水面上散开的面积为Xa2，则②[7]计算格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，求出的面积越精确，由图可知油膜占有的小正方形个数为57个。