物理选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小精品综合训练题

这是一份物理选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小精品综合训练题，共15页。试卷主要包含了实验原理，实验器材，物理量的测量，数据分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。

知识点一、实验原理
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成．
把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示．

知识点二、实验器材
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸．
知识点三、物理量的测量
1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液．
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数．
(3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积．
(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V.
2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.
(1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上．
(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜．
(3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状．
(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S.
知识点四、数据分析
1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝eq \f(V,S).
2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m.
知识点五、注意事项
1．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差．
2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上．
3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．
4．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．
5．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
（2022秋•长宁区期末）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，估测的物理量是（ ）
A．水分子的直径B．油酸分子的直径
C．水分子的体积D．油酸分子的体积
【解答】解：用油膜法估测分子的大小实验中将一滴油酸酒精溶液滴在水平面上形成油酸薄膜，将油酸分子看作球体，测量出油酸面积，计算出油酸体积，根据体积公式可计算出油酸分子直径，故实验估测的是油酸分子直径。故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2023春•南通期末）小明在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，计算结果偏大，可能的原因是（ ）
A．水面上撒的爽身粉偏厚
B．油酸酒精溶液长时间放置，浓度增大
C．计算油膜面积时，方格数数多了
D．求每滴体积时，1mL溶液的滴数数多了
【解答】解：A．水面上撒的爽身粉偏厚，使油酸酒精溶液不能充分扩散，形不成单分子油膜，油膜面积偏小，根据可知分子直径偏大，故A正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，浓度增大，根据原浓度计算出的纯油酸体积偏小，根据可知分子直径偏小，故A错误；
C．计算油膜面积时，方格数数多了，计算出油膜面积偏大，根据可知分子直径偏小，故C错误；
D．求每滴体积时，1mL溶液的滴数数多了，计算出的一滴溶液的体积偏小，所含纯油酸体积偏小，根据可知分子直径偏小，故D错误。
故选：A。
（2023春•昌平区期末）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列的假设与该实验无关的是（ ）
A．油膜中分子沿直线排列
B．油膜为单分子层且分子都是球形
C．油膜的体积等于总的分子体积之和
D．油膜中分子一个挨一个排列，不计它们的间隙
【解答】解：在用油膜法估测分子直径大小的实验中，把油酸分子看成刚性小球，一个紧挨一个排列，所以油膜的体积等于总的分子体积之和。故A正确，BCD错误。
故选：A。
（2023春•大兴区期末）用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是（ ）
A．一个油酸分子的质量为B．一个油酸分子的体积为
C．油酸的密度为D．一滴油酸溶液中油酸分子个数
【解答】解：A.油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为：，故A正确；
B.摩尔体积与阿伏伽德罗常数的比值是一个油酸分子的体积即，表达式中V不是摩尔体积，故B错误；
CD.油酸分子的直径为：
则一个油酸分子的体积为：
油酸的摩尔体积为：Vm＝NAV0
则油酸的密度为
一滴油酸溶液中油酸分子个数为：
故CD错误。
故选：A。
（2023•江苏二模）关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”，下列说法正确的是（ ）
A．水面痱子粉撒得越多，形成的油膜轮廓越清晰，实验误差越小
B．配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精，会使实验结果偏小
C．在数一定量油酸溶液的滴数时，如果少数滴数，会使实验结果偏小
D．计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格计入，会使实验结果偏小
【解答】解：A．水面痱子粉撒得过多，油膜容易形成堆积，从而使油膜面积偏小，根据油酸分子直径的计算公式
可知，油酸分子直径的测量值将偏大，故A错误；
B．该实验酒精油酸溶液中的酒精将溶于水，而只有油酸浮于水面形成油膜，因此可知，配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精并不会影响实验结果，故B错误；
C．在数一定量油酸溶液的滴数时，如果少数滴数，将会使每一滴油酸溶液的体积偏大，从而使一滴油酸溶液中所含油酸的体积偏大，最终将导致所测油酸分子直径偏大，故C错误；
D．计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格计入，将会使油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故D正确。
故选：D。
（2024•泸州一模）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。
（i）本实验利用了油酸分子易在水面上形成 单层 （选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。
（ii）实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.4×10﹣11m3，测量并计算出油膜的面积为4.0×102cm2，则油酸分子的直径为 6.0×10﹣10 m。（计算结果保留两位有效数字）
（iii）某同学在测量一滴油酸酒精溶液的体积时，少数了2滴而自己不知，若只考虑这一因素对实验结果的影响，这种情况会导致分子直径的测量结果 大于 真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”）
【解答】解：（i）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的，②把油酸分子看成球形，③分子之间没有空隙，由上可知，在水面上要形成单层分子油膜；
（ii）把油酸分子球形，测油酸分子的直径为
（iii）测量一滴油酸酒精溶液的体积时少数了2滴，根据可知，计算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏大；
根据公式可知，这种情况会导致分子直径的测量结果大于真实值。
故答案为：（i）单层；（ii）6.0×10﹣10；（iii）大于。
（2023秋•南京月考）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出如图所示的油膜形状。已知该溶液浓度为η，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则（ ）
A．油酸分子直径为
B．实验中，应先滴溶液后撒爽身粉
C．n滴该溶液所含纯油酸分子数为
D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大
【解答】解：A．一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
故A错误；
B．在水面上先撒上适量的爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误；
C．一个油酸分子体积
n滴该溶液所含纯油酸分子数为
解得
故C正确；
D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致面积偏大，所根据可知测分子直径偏小，故D错误。
故选：C。
（2023春•苏州期中）为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是（ ）
A．为使油酸和酒精充分混合，配成的溶液需静置较长时间
B．将油酸酒精溶液滴在水面上时，滴管距水面距离需要近一些
C．为清晰显示油膜的边界，滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉
D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状
【解答】解：A、配成的溶液需静置较长时间，酒精会挥发，对实验有影响，故A错误；
B、油酸酒精溶液滴在水面上时，应使滴管竖直靠近水面，若离水面太高，可能无法形成油膜，故B正确；
C、先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管滴1滴油酸酒精溶液在水面上，故C错误；
D、当油酸完全散开形成稳定的油膜后描出其轮廓，不能用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形，故D错误。
故选：B。
（2023•奉贤区二模）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列假设与该实验原理有关系的是（ ）
A．油膜中分子沿直线均匀排列
B．油膜看成单分子层且分子成球形
C．油膜中分子间存在一定间隙
D．油膜中分子间的相互作用力忽略
【解答】解：该实验中的理想化假设是：把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜；不需要考虑分子间隙，把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子；将油酸分子视为球体模型；因此与本实验有关的是B，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（多选）（2023•温州模拟）小明同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验后，发现他测量出的分子直径明显偏大，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，1mL的溶液的滴数多计了5滴
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【解答】解：A．水面上痱子粉撒得较多，会导致油膜没有充分展开，则测量的油酸面积S偏小，则分子直径为偏大，故A正确；
B．纯油酸的体积等于滴入的油酸酒精溶液体积乘以浓度，计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，则计算用的体积偏大，则测得的分子直径偏大，故B正确；
C．设1mL的溶液有n滴，则纯油酸体积为，滴数多计了5滴，计算代入纯油酸体积将偏小，测量直径偏小，故C错误；
D．如果所用的油酸酒精溶液长时间放置在空气中，酒精挥发，导致油酸酒精溶液中的油酸溶度增大，1滴油酸酒精溶液形成的面积偏大，则分子直径的测量结果偏小，故D错误。
故选：AB。
（多选）（2023春•洛阳期末）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列做法正确的是（ ）
A．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10﹣2mL
B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉厚厚的撒在水面上
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜的形状
D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S，即可估算出油酸分子的直径
【解答】解：A．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滴油酸酒精溶液体积为10﹣2mL，含油酸的体积小于10﹣2mL，故A错误；
B．往浅盘里倒入适量的水，再在水面上均匀的撒一层痱子粉，要薄不能厚，故B错误；
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜的形状。故C正确；
D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S，即可估算出油酸分子的直径d，故D正确。
故选：CD。
（多选）（2023•西城区校级模拟）在用油膜法估测分子大小的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为η，且n滴溶液体积为V，现取1滴溶液滴入撒有痱子粉的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在边长为1cm的坐标纸上，算出油膜的面积S，关于本实验，下列说法正确的是 （ ）
A．不用痱子粉，直接将1滴溶液滴入浅水盘也可以完成实验
B．水面上形成的油酸薄膜的体积为
C．估测油酸分子的直径为
D．在坐标纸上数油膜轮廓内格子数以计算油膜的面积采用的是近似法
E．用配制的油酸酒精溶液的原因是易于形成油酸的单分子油膜
【解答】解：A、由于油酸薄膜在水面上不易观察，撒痱子粉是为了便于确定油酸薄膜的轮廓，故A错误；
B、1滴溶液中油酸酒精溶液的体积为：，1滴溶液中油酸的体积为：，即水面上形成的油酸薄膜的体积为：，故B正确；
C、将油酸分子看作球体且一个一个的单层排列，忽略空隙，估测油酸分子的直径为：D，故C错误；
D、在坐标纸上数油膜轮廓内格子数时，大于或等于半格时算一格，小于半格的不计，用总格子数乘以1cm2作为油膜的面积，采用的是近似法，故D正确；
E、因为纯油酸粘滞力较大，很难形成单分子油膜，油酸酒精溶液滴在水面上，酒精易挥发，易形成油酸的单分子油膜，故E正确。
故选：BDE。
（2023春•吉州区期末）在“用油膜法估测分子大小”的实验中
（1）本实验中做了三点理想化假设，①将油酸分子视为球形；② 油膜看成单分子层 ；③ 油酸分子是紧挨在一起的（不考虑油酸分子间间隙） 。
（2）需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜
（3）某同学进行了如下操作：
①在浅盘内盛一定量的水，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
②在量筒中滴入一滴油酸酒精溶液，测出它的体积；
③在浅盘上覆盖透明玻璃，油膜稳定后描出油膜形状，再用方格纸测量油膜面积；
④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；
⑤用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积，得到油酸分子直径。
A．上述步骤中有错误或疏漏的是： ①②⑤ ；
B．上述步骤的正确顺序是： ④②①③⑤ 。（均填写序号）
（4）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；形成油酸薄膜，如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 B 。
A．油膜的面积为100mm2
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．油酸未完全散开，会使计算结果比实际值偏小
【解答】解：（1）本实验中做了三点理想化假设，①将油酸分子视为球形；②油膜看成单分子层；③油酸分子是紧挨在一起的（不考虑油酸分子间间隙）。
（2）需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜；
（3）A．①在浅盘内盛一定量的水，向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉（或痱子粉）后才可以滴入油酸溶液；
②把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到1mL时记下滴入的滴数，算出每滴液滴中油酸的体积；
⑤用一滴油酸的体积除以油膜面积，得到油酸分子直径。故上述步骤中有错误或疏漏的是①②⑤；
B．改正后正确的顺序为：④②①③⑤。
（4）A、格数为100，则油膜的面积为100×10×10mm2＝1×104mm2，故A错误；
B、一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V0.06%mL＝8.0×10﹣6mL，故B正确；
C、油酸分子的直径约为dm＝8.0×10﹣10m，故C错误；
D、油酸未完全散开，测出的油膜面积S偏小，则计算结果偏大，故D错误。
故答案为：（1）油膜看成单分子层，油酸分子是紧挨在一起的（不考虑油酸分子间间隙）；
（2）使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜；
（3）A．①②⑤B．④②①③⑤；
（4）B。
（2023秋•五华区校级月考）在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：
a.将1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液；
b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1mL时一共滴入50滴；
c.向浅盘中倒入约2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上；
d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；
e。待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。
（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 2×10﹣5 mL；
（2）已知每一小方格的边长为1cm，则油膜面积为 60～62 cm2；
（3）根据上述数据得出油酸分子的直径是 3×10﹣9 m（保留一位有效数字）；
（4）关于本实验下列说法正确的有 D 。
A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果将偏大
B．若油酸没有充分散开，会使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，会使分子直径的计算结果将偏小
D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果将偏大
【解答】解：（1）1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
（2）在计算油膜所占的小方格时，多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，如图所示：
油膜所占的方格数约为61格；
油膜面积为S＝61×1cm2＝61cm2
（3）油酸分子的直径；
（4）A．油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，从而每滴纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果将偏小，故A错误；
B．若油酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏大，故B错误；
C．如果舍去了所有不足一格的方格，测量油膜的面积偏小，从而造成分子直径的计算结果将偏大，故C错误；
D．若滴数少记了几滴，使每滴纯油酸的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果将偏大，故D正确。
故选：D。
故答案为：（1）2×10﹣5；（2）61；（3）3×10﹣9；（4）D。
（2023春•吉安期末）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
（1）某同学操作步骤如下：
①用0.4ml的油酸配成1000ml的油酸酒精溶液
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1ml
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜轮廓，用透明方格纸测量油膜的面积为160cm2，则油酸分子直径大小d＝ 5×10﹣10 m（结果保留一位有效数字）。
（2）若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径为d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数NA＝ （用题中给出的物理量符号表示）。
（3）若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，错拿了一个管口更粗的注射器将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，这会导致实验测得的油酸分子直径 偏小 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
（4）若由于酒精的挥发，导致油酸酒精溶液的实际浓度发生变化，这会导致实验测得的油酸分子直径 偏小 （选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
【解答】解：（1）根据题意可知，一滴油酸酒精溶液含有油酸的体积为：
油酸分子直径大小：
（2）每个油酸分子的体积：
油酸的摩尔体积：
联立解得：
（3）因为拿错的注射器的管口比原来的粗，则每滴油酸酒精溶液的体积较大，含油酸较多，在水平面上形成油膜的面积较大，根据可知这会导致实验测得的油酸分子直径偏小。
（4）酒精的挥发，导致油酸浓度变大，一滴溶液形成的面积变大，则由得到的结果偏小。
故答案为：（1）5×10﹣10；（2）；（3）偏小；（4）偏小。