物理选择性必修 第三册第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小精品课后复习题

这是一份物理选择性必修 第三册第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小精品课后复习题，共8页。试卷主要包含了5×10−121等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 实验原理
1.关于用油膜法估测分子直径的实验,下列说法正确的是( )

A.将油膜看成单分子油膜
B.不考虑各油酸分子间的间隙
C.考虑了各油酸分子间的间隙
D.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
2.用油膜法测量油酸分子的直径,需要知道( )
A.油酸的质量和体积
B.油酸的质量和密度
C.油酸的体积和密度
D.油酸的体积和单层分子油膜的面积
题组二 实验操作
3.在“用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爽身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,根据油酸的体积和油膜的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)
题组三 数据处理与误差分析
4.(2023浙江台州二模)(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中含有纯油酸5 mL。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘里,测得水面稳定后的油膜面积为99 cm2,可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为 mL,油酸分子的直径约为
m。(结果均保留一位有效数字)
(2)某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大,其原因可能是 。
A.水面上痱子粉撒得较多,油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
5.(2022山东德州期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有90滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则可求得:
(1)油酸薄膜的面积是 cm2;
(2)油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有效数字)
能力提升练
题组一 实验原理与操作

1.(2023陕西榆林横山中学期中)用油膜法估测分子直径的实验中,下列说法正确的是 ( )
A.在滴入溶液前,应先把爽身粉撒在水面上,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=VS
D.根据测得的油酸分子的直径结合阿伏伽德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量
2.(2022黑龙江齐齐哈尔三立高中期中)某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。
(1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D、 (用字母符号表示)。
(2)某次实验时,滴下油酸溶液后,痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”状图案,出现该图案的可能原因是 。
A.盆中装的水量太多
B.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀
C.盆太小,导致油酸无法形成单分子层
3.(2022福建莆田期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,提供的器材有:油酸、酒精、滴管、清水、浅水盘、爽身粉、玻璃板、彩笔、坐标纸。
(1)要完成该实验,还需要的器材有 。
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为 (填选项前的字母)。
A.控制变量法
B.理想化模型法
C.等效替代法
(3)计算油膜面积时,某小组舍去了所有不足一格的方格,则计算出的油酸分子直径 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
题组二 数据处理与分析
4.(2022山东济南期末)线上学习期间,小刚在家用平底锅、温水、植物油、酒精、痱子粉、坐标纸、彩笔等估测植物油分子的大小。他将0.3 mL的植物油溶于酒精,制成500 mL的植物油酒精溶液,用注射器测得1.0 mL上述溶液有80滴。现取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,待油膜稳定后,将其轮廓画在小方格的边长为1.0 cm的坐标纸上,其形状如图所示。
(1)形成的油膜可视为单分子油膜,这层油膜的 可视为植物油分子的直径。
(2)利用上述数据,求得植物油分子的直径为 m。(结果保留2位有效数字)
(3)在某次实验中小刚观察到油膜的面积先变大后变小,他使用了油膜的最大面积进行计算,这样会导致测得的油酸分子直径 。(填“偏大”或“偏小”)
5.(2021江苏宿迁期中)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1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(计算结果均保留2位有效数字)
(1)油酸薄膜的面积S是 m2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V是 m3。
(3)油酸分子的直径表达式d= (用字母S、V表示),根据上述数据,估测出是
m。
(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于 。
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴
6.(2023山东泰安新泰中学月考改编)某同学在做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,每500 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL。用量筒和注射器测得100滴油酸酒精溶液的体积为1 mL。把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓,如图所示,图中小正方形方格的边长为20 mm。
(1)在实验中,下列操作错误的是 。
A.为了使油膜边界更清晰,需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉
B.在水面上滴入油酸酒精溶液后,应该马上数方格
C.对量筒刻度读数时,视线要平视刻度
D.数方格时,不足半个的舍去,超过半个的算一个
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V是 mL。
(3)油酸分子的直径是 m。(结果保留1位有效数字)
(4)某同学实验中最终得到的计算结果明显偏大,对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是 。
A.配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精多倒了一点,导致油酸酒精溶液浓度偏低
B.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格都作为完整方格处理
C.油膜扩散后立即绘出轮廓图
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
第2节 科学测量:用油膜法估测
油酸分子的大小
基础过关练
1.ABD 该实验的原理就是把油酸分子视为球形,且认为是一个一个紧挨着单层分布,不考虑分子间隙,故A、B正确,C错误;酒精易挥发,更易于油酸平铺成单层薄膜,故D正确。
2.D 由分子直径d=VS可知选项D正确。
3.答案 ④①②⑤③
解析 依据实验顺序,首先配制混合溶液,通过量筒测出一滴溶液的体积(④),然后在浅盘中放入水和爽身粉(①),将一滴溶液滴入浅盘中(②),将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤),最后由已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的面积(③),故正确的操作顺序为④①②⑤③。
4.答案 (1)7×10-6 7×10-10 (2)AD
解析 (1)根据题意可知,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=175×510 000 mL≈7×10-6 mL
则油酸分子的直径是d=VS=7×10−699 cm≈7×10-10 m
(2)若水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则测得的油膜面积S偏小,由d=VS知直径d的测量值偏大,A正确;若使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液,酒精挥发使溶液的浓度变大,所含油酸体积偏大,则面积变大,由d=VS知直径d的测量值偏小,B错误;若计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则测得的油膜面积S偏大,由d=VS知直径d的测量值偏小,C错误;若错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算,则体积V偏大,由d=VS知直径d的测量值偏大,D正确。故选A、D。
5.答案 (1)71 (2)9.4×10-10
解析 (1)由于小方格边长为1 cm,则每一个小方格的面积为1 cm2,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,估算结果为71格,则油酸薄膜面积为71 cm2;
(2)1滴油酸酒精溶液的体积V1=190 mL,由纯油酸与溶液体积比为0.6∶1 000,可得1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V2=190×0.61 000×10-6 m3≈6.7×10-12 m3,所以油酸分子直径为d=V2S=6.7×10−1271×10−4 m≈9.4×10-10 m。
能力提升练
1.D 如果水面上爽身粉撒得过多,油膜不能充分展开,会影响油膜面积的测量,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油酸酒精溶液的体积,B错误;d=VS中V应为一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积,C错误;测得了油酸分子直径可得到油酸分子的体积,然后乘以阿伏伽德罗常数可得到油酸的摩尔体积,再根据油酸的密度可得油酸的摩尔质量,D正确。
2.答案 (1)B、F、E、C (2)B
解析 (1)“用油膜法测油酸分子的大小”的实验步骤为: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;往边长约40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上;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;将玻璃板放在浅盘上,然后用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃板上;将画有油膜轮廓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。则排列顺序为D、B、F、E、C。
(2)出现该图案的可能原因是痱子粉撒得太多,且厚度不均匀,导致油酸没有均匀排列开。故选B。
3.答案 (1)量筒 (2)B (3)偏大
解析 (1)要完成该实验,还需要量筒,用来确定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。故选B。
(3)计算油膜面积时,舍去所有不足一格的方格,会导致油膜面积偏小,由d=VS可知,计算出的油酸分子直径偏大。
4.答案 (1)厚度 (2)6.3×10-10 (3)偏小
解析 (1)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直径。
(2)一滴植物油酒精溶液中纯植物油的体积为V0=0.3500×1×10−680 m3=7.5×10-12 m3
油膜中大约有120个小方格,则油膜的面积为S=120×0.012 m2=1.2×10-2 m2
则植物油分子的直径为d=V0S=7.5×10−121.2×10−2m≈6.3×10-10 m
(3)根据d=V0S可知,代入计算的油膜面积偏大,导致测得的油酸分子直径偏小。
5.答案 (1)4.0×10-3 (2)2.5×10-12
(3)VS 6.3×10-10 (4)D
解析 (1)由于每个小方格边长为1 cm,则每个小方格的面积为1 cm2,估算油膜面积时超过半格以一格计算,小于半格的舍去,估算为40格,则油酸薄膜面积为
S=40 cm2=4.0×10-3 m2
(2)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
V=180×0.21 000 mL=2.5×10-12 m3
(3)油酸分子直径为
d=VS=2.5×10−124.0×10−3 m≈6.3×10-10 m
(4)由d=VS知,若油酸没有充分展开,则测得的面积S偏小,导致计算结果偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层分子薄膜,自身溶于水或挥发掉,使测量结果更精确,故B错误;若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,则测得的面积S将偏小,得到的分子直径将偏大,故C错误;若在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴,则计算得到的1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V偏小,则d偏小,故D正确。
6.答案 (1)AB (2)2×10-5 (3)4×10-10 (4)AD
解析 (1)为了使油膜边界更清晰,需要先在浅盘里倒入2 cm左右深的水,然后将痱子粉均匀撒在水面上,而不是油膜上,故A错误;在水面上滴入油酸酒精溶液后,待油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定后,再数方格数,故B错误;对量筒刻度读数时,视线要平视刻度,故C正确;数方格时,不足半个的舍去,超过半个的算一个,故D正确。本题选择错误的,故选A、B。
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=1500×1100 mL=2×10-5 mL。
(3)由题图可读出超过半格的格数约为115,则油膜面积为S=115×20×20×10-6 m2=4.6×10-2 m2
则油酸分子的直径为d=VS=2×10−114.6×10−2 m≈4×10-10 m
(4)设油酸酒精溶液体积浓度为b,N滴油酸酒精溶液的总体积为V,1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S,则油酸分子直径为d=VbNS。配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精多倒了一点,则b偏大,d偏大,故A正确;计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格都作为完整方格处理,则S偏大,d偏小,故B错误;在水面上滴入油酸酒精溶液后,油膜面积先扩张后收缩稳定,油膜扩散后立即绘出轮廓图会使S偏大,则d偏小,故C错误;水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则S偏小,d偏大,故D正确。故选A、D。