高考物理一轮复习课时检测七十三用油膜法估测油酸分子的大小含解析新人教版

用油膜法估测油酸分子的大小

1．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是

0.5 cm，由此估算出油酸分子直径为(　　)

A．7×10－8 m　　　　　　　B．1×10－8 m

C．7×10－10 m             D．1×10－10 m

解析：选C　1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V＝× cm3＝2.5×10－6 cm3，油膜的面积为S＝140×0.25 cm2＝35 cm2，油酸分子直径为d＝＝ cm≈7.14×10－10 m，C项最接近，故选C。

2．(1)如图所示的四幅图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按正确操作顺序排列应是________(用符号表示)。

(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小，利用了一些科学的近似处理，这些处理有：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→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。易知正确操作顺序排列应是d、a、c、b。

(2)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，利用的近似处理有：油膜是呈单分子分布的，把油酸分子看成球形，分子之间没有空隙。

答案：(1)dacb　(2)把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，把形成油膜的分子看成紧密排列的球形分子，认为油酸分子是一个挨一个排列的

3．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，则：

(1)估算出油酸分子的直径大小是________cm。

(2)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

解析：(1)油酸酒精溶液的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为  mL，一滴油酸酒精溶液含纯油酸  mL，则油酸分子的直径大小为d＝ cm。

(2)设一个油酸分子体积为V，则V＝π3，由 NA＝ 可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油酸的摩尔体积，故B正确。

答案：(1)　(2)B

4. (1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL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1 mL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，如图所示。坐标格正方形的大小为2 cm×2 cm，由图可以估算出油膜的面积是________ m2(保留两位有效数字)，由此估算出油膜分子的直径是________ m(保留一位有效数字)。

(2)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于________。

A．油酸分子未完全散开

B．油酸中含有大量酒精

C．计算油膜面积时，舍去了所有不足半格的方格

D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液滴数多计了10滴

解析：(1)油膜面积的估算可以先数出油膜所覆盖的整个方格数，不足半个格的舍去，多于半个格的算1个格，再计算总面积，将油膜看成单分子层，先计算2滴溶液中所含油酸的体积，即为油膜的体积，再除以油膜面积即得分子直径。由图示油膜可知，油膜的面积S＝60×2 cm×2 cm＝240 cm2＝2.4×10－2 m2；

两滴油酸溶液含纯油酸的体积

V＝2×× mL＝2×10－5 mL＝2×10－11 m3，

油酸分子的直径：d＝＝ m≈8×10－10 m。

(2)由公式d＝可知，d偏大，则可能油酸体积V偏大或油膜面积S偏小，选项A、C正确。

答案：(1)2.4×10－2　8×10－10　(2)AC

5．某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。已知每2 500 mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL，用注射器测得每100滴这样的溶液为1 mL，把一滴这样的溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积为________cm2，油酸分子直径大小d＝________m(保留一位有效数字)。

解析：数方格纸中被实线圈起来的部分，可知油酸膜的面积约40 cm2；一滴溶液中含纯油酸的体积V＝×cm3，所以d＝＝ cm＝1×10－9 m。

答案：40　1×10－9

6．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有油酸和酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。

请补充下述实验步骤：

(1)_______________________________________________________________________。 (需测量的物理量用字母表示)

(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示，则油膜面积为________(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)。

(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝________(用测量量及已知量字母表示)。

解析：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V。

(2)油膜面积S′＝115S。

(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝·，由d＝，得d＝。

答案：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V　(2)115S　(3)

7．“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下：

①向体积V油＝1 mL的油酸中加入酒精，直至总量达到V总＝500 mL；

②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；

③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将__________均匀地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20 mm。

根据以上信息，回答下列问题：

(1)步骤③中应填写：____________。

(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL。

(3)油酸分子直径是__________m。

解析：(1)为了显示油酸膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或细石膏粉。

(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积

V′＝＝× mL＝2×10－5 mL。

(3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，由题图可知，油酸膜形状占据的方格数大约为113个，故面积S＝113×20×20 mm2≈4.5×104 mm2，油酸分子直径d＝＝ mm≈4.5×10－10 m。

答案：(1)痱子粉或细石膏粉　(2)2×10－5　(3)4.5×10－10