(能力提高练) 第四节 实验：探究用油膜法估测分子大小的处理方法-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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【能力提高练】   第四节 实验：探究用油膜法估测分子大小的处理方法1．(2022•陕西省西安中学高三(下)四模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中：(1)下列说法正确的是________；在“用油膜法估测分子的大小”实验中A．将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设B．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用C．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1mL，则1滴溶液中含有油酸10-2mLD．在计算油酸膜面积时，只需要数出完整方格的数目，对不完整的方格均不计数(2)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10-10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留两位有效数字)。【解析】  (1)[1] A．在“用油膜法估测分子的大小”实验中,分子直径是依据体积与面积之比求出的，所以需要将油膜看成单层分子油膜，不考虑各油膜分子间隙，故A正确；B．油膜可以融于酒精，因此酒精对油酸溶液起稀释作用，方便于测量；故B正确；C．1滴溶液中含有油酸酒精溶液是10-2mL，含纯油酸的体积小于10-2mL，故C错误；D．全部完整方格内的油膜面积小于真实油膜面积，应计算面积大于半格的个数；故D错误。故选AB(2)[2]由题意，形成油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿面积时，油酸酒精溶液浓度最大。一滴油酸的体积一滴油酸酒精溶液的体积则油酸酒精溶液浓度至多为【答案】  ①AB    ②1.12．(2022•上海市长宁区高三(上)一模)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【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。【答案】  ①单分子    ②直径    ③    ④D    ⑤B3．(2022•上海市徐汇区高三(上)一模)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： _______。【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。【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4．实验中，1×104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液中有50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的面积为4×10－4m2。(1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_____mL。(2)估算出油酸分子的直径约_____m。(注：(1)(2)问保留两位有效数字)(3)某同学在用油膜法估测分子大小实验中发现测量结果明显偏大，可能是由于(      )A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大B．痱子粉撒得过多C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．用注射器滴入小量筒0.5 mL油酸酒精溶液时多记了5滴【解析】  (1)[1]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是(2)[2] 坐标纸中正方形小方格数为58个，则油酸膜的面积为则油酸分子直径为(3)[3]计算油酸分子直径是根据求解，由此式可知：A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值大，则直径测量值偏小，故A错误；B．痱子粉撒得过多，会使油酸未完全散开，S偏小，故直径偏大，故B正确；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S偏小，故直径偏大，故C正确；D．用注射器滴入小量筒0.5 mL油酸酒精溶液时多记了5滴，导致1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小，则直径偏小，故D错误；故选：BC。【答案】  (1)1.2×10-5    (2)5.2×10-10    (3)BC5．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。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，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)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.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理(4)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 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，测得所形成的油膜面积是0.16 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留一位有效数字)。【解析】  (1)[1][2]本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，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)[3]实验中先在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后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；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；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。则合理的顺序是：DACB。(3)[4]该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。根据可知：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偏大，测得的分子直径d偏大，选项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变大，则油膜的面积偏大，则测得的分子直径偏小，选项B错误；C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项C正确；D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则S测量值偏大，则分子直径测量值偏小，选项D错误。故选AC。(4)[5]一滴该油酸酒精溶液含纯油酸的体积为，油酸分子的直径为【答案】  ①单层    ②    ③DACB    ④AC    ⑤6×10-10