2021学年2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小优秀随堂练习题

1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小人教版（   2019）高中物理选择性必修三同步练习

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 某种油剂的密度为，取这种油剂滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为(    )

A.  B.  C.  D.

2. 利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油的摩尔质量为，密度为，则阿伏加德罗常数约可表示为(    )

A.  B.  C.  D.

3. 已知水银的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为，则水银分子的直径是(    )

A.  B.  C.  D.

4. 关于分子动理论的规律，下列说法正确的是(    )

A. 分子直径的数量级为
B. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
C. 已知某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则该气体分子之间的平均距离可以表示为
D. 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量是内能

5. 下列四幅图的有关说法中不正确的是(    )

A. 分子间距离为时，分子间同时存在引力和斥力
B. 水面上的单分子油膜，在测量分子直径大小时可把分子当做球形处理
C. 食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
D. 猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，分子间表现为斥力，可看做是绝热变化

6. 在“油膜法估测分子大小”的实验中，将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为滴，再滴入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，数出油膜共占个小方格，每格边长是，由此估算出油酸分子直径为(    )

A.  B.  C.  D.

7. 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器铜管液化成水，经排水管排走，空气中水分越来越少，人会感觉干燥。某空调工作一段时间后，排出液化水的体积为，水的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则液化水中水分子的总数和水分子的直径分别为(    )

A. ； B.  ；
C. ； D.  ；

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 下列说法错误的是(    )

A. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也可能是非晶体
B. 自行车打气越打越困难主要是分子间相互排斥的原因
C. 用“油膜法”估测分子直径时，滴在水面的油酸酒精溶液体积为，铺开的油膜面积为，则可估算出油酸分子的直径为
D. 晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变

9. 下列说法正确的是(    )

A. 若大气温度升高的同时绝对湿度增大了，则相对湿度会增大
B. 单位时间内气体分子对容器单位面积上的碰撞次数增多，气体压强一定增大
C. 液体与固体接触时，如果附着层液体分子比液体内部分子稀疏，表现为不浸润
D. 相对湿度较大时，较低的温度也可能引起人们中暑
E. 将的油酸溶于酒精制成的油酸酒精溶液。测得的油酸酒精溶液有滴。现取一滴油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是由此估算油酸分子的直径为

10. 在用油膜法估测分子直径大小的实验中，若已知油酸的摩尔质量为，密度为，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为，阿伏加德罗常量为纯油酸的密度为，以上各量均采用国际单位制．以下判断正确的是(    )

A. 油酸分子直径
B. 一滴油酸溶液中所含油酸分子数
C. 油酸分子直径
D. 一滴油酸溶液中所含油酸分子数

11. 下列说法中正确的是(    )

A. 水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动是布朗运动，反映了液体分子运动的无规则性
B. 压缩气体、液体和固体需要用力，都是因为分子间存在斥力的缘故
C. 某气体的摩尔质量为，密度为，阿伏伽德罗常数为，则该气体的分子体积为
D. 当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下：
    取纯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，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
    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为止，恰好共滴了滴；
    在边长约的浅盘内注入约深的水，将痱子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，油膜上没有痱子粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
    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；
    将画有油膜形状的玻璃板放在边长为的方格纸上，算出完整的方格有个，大于半格的有个，小于半格的有个。
    该实验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
    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_________，油酸分子直径为________。结果均保留一位有效数字
    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，的溶液滴数少计了滴
13. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
    某同学操作步骤如下：
    用的油酸配置了的油酸酒精溶液
    用注射器和量筒测得滴油酸酒精溶液体积为
    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
    在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积为，油酸分子直径大小          结果保留一位有效数字
    若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，拿错的注射器的针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径          选填“偏大”、“偏小”或“不变”。
    若已知纯油酸的密度为，摩尔质量为，在测出油酸分子直径为后，还可以继续测出阿伏加德罗常数          用题中给出的物理量符号表示。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 水的摩尔体积为，设想水分子是一个挨着一个排列的球体，阿伏伽德罗常数为现有容积是的矿泉水一瓶．

    若将这瓶矿泉水均匀洒在地面上形成一块单分子水膜，则该水膜的面积为多大？

    如果将这瓶矿泉水中的水分子一个挨着一个排列成一条线，则这条线能绕赤道几圈？已知地球赤道的周长约为

15. 油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液中有油酸。用滴管向量筒内滴滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。

若每一小方格的边长为，则油酸薄膜的面积为多少平方米？

每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为多少立方米？

根据上述数据，估算出油酸分子的直径为多少米。

16. 很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，利用叠氮化钠产生气体假设都是充入导温效果良好的气囊。若氮气充入后安全气囊的容积为，气囊中氮气密度，氮气摩尔质量，阿伏加德罗常数。求充气后：
     

该气囊中氮气分子的总个数；

该气囊中氮气分子间的平均距离结果均保留一位有效数字

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】
将一定体积的油剂滴在水面上形成单分子的油膜，利用分子直径可求出最大表面积．
本题重点一要知道油分子在水面上以球模型一个靠一个排列的．二要知道油分子直径约为
【解答】
油膜的体积为：
形成油膜的最大面积约为：
故选B。  

2.【答案】 

【解析】

【分析】
求出油酸的摩尔体积除以每个油酸分子的体积，即可求出阿伏加德罗常数的表达式。
本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。

【解答】

油酸的摩尔体积为：；
每个油酸分子体积为：；
阿伏伽德罗常数为：；
联立解得：；
故A正确，BCD错误。
 

3.【答案】 

【解析】

【分析】

由铜的摩尔质量可求得铜原子所占据的总体积，则可求得个铜原子所占据的体积。
阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，抓住它的含义是解题的关键．求铜原子的体积要建立物理模型，将抽象的问题形象化。

【解答】

水银的摩尔体积
则一个水银分子所占的体积为： 

把水银分子看成球形，则

得出：

故选C。
 

4.【答案】 

【解析】

【分析】
分子直径的数量级为；对于气体分子间的距离远大于，气体分子间不存在分子力；如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡；把一个分子占据的空间看做立方体，则可估算气体分子之间的平均距离。
【解答】
分子直径的数量级为，A错误；
对于气体分子间的距离远大于，气体分子间不存在分子力，B错误；
已知某种气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，则一个分子的体积，把一个分子占据的空间看做立方体，则该气体分子之间的平均距离可以表示为，C正确；
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，用来表征它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫做温度，不是内能，D错误．
故选C．  

5.【答案】 

【解析】

【分析】
解决本题需掌握：
分子间同时存在引力和斥力，分子间距离为时，分子力的合力为零；
晶体中的离子按一定规律分布，具有空间上的周期性；
根据热力学第一定律可知，改变内能的方式有两种，做功和热传递，据此分析。
本题考查了分子力、用油膜法估测分子直径、晶体的微观结构、热力学第一定律，基础题。
【解答】
A.分子间同时存在引力和斥力，分子间距离为时，分子力的合力为零，故A正确；
B.从图看出，水面上的单分子油膜，在测量油膜直径大小时可把它们当做球形处理，故B正确；
C.从图可以看出，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故C正确；
D.猛推木质推杆，外界对气体做正功，由于时间短，可以看成是绝热变化，密闭的气体温度升高，压强变大．此时气体分子之间的距离仍然大于，分子之间的相互作用力仍然是引力，但是很小，几乎可以忽略不计，故D错误。  

6.【答案】 

【解析】

【分析】通过正方形小方格的格数，估算出油酸薄膜的面积，用滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以油膜的面积，得到油酸分子的直径．
本题关键要懂得实验原理，建立物理模型：以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨着一个紧密排列，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度．
【解答】滴溶液中纯油酸的体积为
油膜的面积为：
所以油酸分子的直径为：，故C正确、ABD错误。
故选：。  

7.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查阿伏伽德罗常数与其他量之间的关系。
【解答】
水的摩尔体积

水分子数
将水分子看成球形，
解得水分子直径为，故C正确；ABD错误；
故选C。  

8.【答案】 

【解析】

【分析】
多晶体和非晶体都是各向同性．明确气体压强的性质以及微观意义，根据实验原理分析、的含义，晶体在熔化过程中温度不变； 
解决本题的关键要理解并掌握知道多晶体与非晶体的特点，要明确气体压强的性质以及微观意义，油膜法测分子大小的实验原理。
【解答】
A.物理性质各向同性的固体可能是非晶体，也可能是多晶体，故A正确；
B.气体分子间距较大，分子间斥力和引力都很小，可以忽略不计；自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因，故B错误；
C.单分子油膜法估测分子直径时认为油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，所以在“用油膜法估测分子直径”的实验中，公式中的是一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，是单层分子油膜的面积，故C错误；
D.晶体体在熔化过程中不断吸热，但温度不变，此时的温度叫做熔点，故D正确。
故选BC。  

9.【答案】 

【解析】【个人呢从】
本题考查了相对湿度、压强、浸润和不浸润等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累；
本题还考察用油膜法估测分子的大小，实验中，我们做了些理想化处理，认为油酸分子之间无间隙，油酸膜为单层分子。是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。
温度升高，饱和汽压增大，但水蒸汽的实际压强不一定增大，相对湿度；单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数增多，但如果速度减小，撞击力减小，气体的压强不一定增大；不浸润：液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏；相对湿度较大时，液体难于蒸发，身体内的热量不易散发；则用滴此溶液的体积除以滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径。
【解答】
解：、温度升高，饱和汽压增大，但水蒸汽的实际压强不一定增大，而相对湿度，故A错误；
B、单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数增多，但如果速度减小，撞击力减小，气体的压强不一定增大，故B错误；
C、液体与固体接触时，如果附着层内分子比液体内部分子稀疏，分子力为引力表现为不浸润，故C正确；
D、相对湿度较大时，液体难于蒸发，身体内的热量不易散发，即使较低的温度也可能引起人们中暑，故D正确；
E、计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积，一滴酒精油酸溶液的体积配制比例，
再计算油膜面积，最后计算分子直径为：，故E正确。
故选CDE。
 

10.【答案】 

【解析】解：一滴油酸的体积为，一滴纯油酸油膜最大面积为，则油酸分子直径故A错误，C正确。
   一滴油酸的摩尔数为，分子数为故B错误，D正确。
故选：。
油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积时，形成单分子油膜，油膜的厚度等于分子直径．由油酸的体积与面积之比求出分子直径．分子数等于摩尔数乘以阿伏加德罗常量为．
本题考查对单分子油膜法测定分子直径原理的理解和应用，建立模型是基础．基础题．
 

11.【答案】 

【解析】

【分析】
悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，间接证明了分子永不停息地做无规则运动；压缩气体越来越费力，是因为内外压强差压强增大；时，分子势能最小，故拉伸和压缩固体都会使固体内分子势能增大；气体分子的体积和气体分子所占的体积不同，结合气体的摩尔质量、密度和阿伏伽德罗常数只能求出气体分子所占的体积；
本题考查了分子力、布朗运动、分子势能等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。
【解答】
A.水中的花粉颗粒在不停地做无规则运动，反映了液体分子运动的无规则性，故A正确；   
B.压缩气体需要用力，是因为压缩气体，体积减小压强增大，故B错误；    
C.某气体的摩尔质量为，密度为，阿伏伽德罗常数为，则该气体的一个分子运动占据的空间的体积为，气体分子的体积远小于分子运动占据的空间的体积，故C错误；
D.当分子间作用力表现为斥力时，分子距离减小时，分子力做负功，则分子势能随分子间距离的减小而增大，故D正确。  

12.【答案】；  ；  ；。 

【解析】

【分析】
根据实验的原理判断哪些是理想化的假设；
根据求解油酸分子的直径；
根据油酸分子直径的计算公式判断误差的原因。
本题考查了油膜法测分子直径；关键是熟悉实验原理，逐个分析即可。
【解答】
在实验中我们将油酸分子看成球形，根据球体的体积公式计算油酸分子的直径；认为油酸在水面上充分散开形成单分子油膜，而且认为油酸分子相互之间是紧挨着的没有空隙，因此实验中我们的理想假设有；
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为，

形成油膜的面积，油酸分子的直径
油酸未完全散开使得面积偏小，则直径偏大，故A错误；
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，则面积偏大，则直径偏小，故B正确；
C.油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，油酸浓度偏大，但计算时仍按原浓度计算油酸体积，因此会导致偏小，则 偏小，故C正确；
D.求每滴体积时，的溶液的滴数少记了滴使得所测体积偏大，则直径偏大，故D错误。

13.【答案】；偏小； 

【解析】

【分析】
根据油酸酒精溶液的浓度和溶液含有的滴数，可以求出每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；用滴此溶液的体积除以滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径；
拿错的注射器的针管比原来的粗，则使油酸薄膜的面积变大，而代入计算的一滴油酸酒精溶液体积仍不变，进而即可判定；
求出油酸的摩尔体积除以每个油酸分子的体积，即可求出阿伏加德罗常数的表达式。
本题考查了用“油膜法”估测分子直径大小的实验，正确解答实验问题的前提是明确实验原理，注意理解实验误差分析的方法。

【解答】
滴油酸酒精溶液的纯油酸体积为：；而滴油酸酒精溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积为：；所以油酸分子为：；
不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，拿错的注射器的针管比原来的粗，代入计算的滴油酸酒精溶液的纯油酸体积仍不变，由于针管变粗，导致油膜的面积变大，依据，这会导致实验测得的油酸分子直径偏小；
已知体积为的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，则分子直径为：，所以分子的体积为：，而这种油的密度为，摩尔质量为，则摩尔体积为：，因此阿伏加德罗常数的表达式为：。  

14.【答案】解：水分子的体积为，因为，所以水分子的直径，形成水膜的面积，将数据代入后得，

水中分子的个数为，水分子排成的线长为 ，可绕地球赤道的圈数为

【解析】由水的摩尔体积和阿伏伽德罗常数得到水分子的体积，进而得到水分子的直径，然后得到这瓶矿泉水均匀洒在地面上形成一块单分子水膜的面积；

水分子排成的线长除以地球赤道的周长得到这条线绕赤道几圈。

理解阿伏伽德罗常数的意义是解题的关键。

15.【答案】解：数出在油膜范围内的格数面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去为个，
油膜面积约为  。

因滴油酸酒精溶液的体积为，且溶液含纯油酸的浓度为，
故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为。

把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为。

【解析】见答案
 

16.【答案】解：设氮气的物质的量为，则        
氮气的分子总数，
代入数据得个 。
每个分子所占的空间 ，                                   
设分子间的平均距离为，每个氮气分子占有的空间可以看成是棱长为的立方体，
则有
即 ，
代入数据得 。 

【解析】本题主要考查阿伏伽德罗常数，此处高考要求不高，不用做太难的题目。
先求出氮气物质量，再根据阿伏加德罗常数求出分子的总个数；
根据总体积与分子个数，从而求出一个分子的体积，建立每个分子占据一个立方体，则分子间的平均距离，即为立方体的边长。