高效作业3 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套word（人教版）

高效作业3 [2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小](见学生用书P77) [A级　新教材落实与巩固] 1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列措施可行的是(　C　) A．把爽身粉均匀地撒在水面上，测出其面积 B．取油酸一滴，滴在撒有均匀爽身粉的水面上，形成面积尽可能大的油膜 C．取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀爽身粉的水面上，形成面积尽可能大的油膜 D．把油酸酒精溶液滴在撒有均匀爽身粉的水面上后，要立即描绘油酸在水面上的轮廓 【解析】 要正确完成该实验，首先要在水面上均匀地撒上薄薄的一层爽身粉，作用是方便确定油膜的边界，A错误；由于纯油酸较黏稠不易展开，需要利用酒精稀释，B错误；向撒有均匀爽身粉的水中滴入一滴油酸酒精溶液，静置稳定后在水面上形成尽可能大的单分子油膜，再描绘油酸在水面上的轮廓以确定其面积，C正确，D错误。 2．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，某同学测得的油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于(　D　) A．油酸酒精溶液中含有大量酒精 B．油酸在水面未完全散开 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，滴数多数了几滴 【解析】 计算油酸分子直径的公式是d＝，式中V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。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薄膜，使测量结果更精确，故A错误；油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致测得油酸分子直径偏大，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误；向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴，体积的测量值将偏小，则测得油酸分子直径偏小，故D正确。 3．用单分子油膜法估测油酸分子(视为球体)的直径后，若已知阿伏加德罗常数，则能算出(　B　) A．油滴的体积 B．油酸的摩尔体积 C．油滴的质量 D．油酸的摩尔质量 【解析】 用油膜法测出油酸分子直径后，可算出单个油酸分子的体积，乘以阿伏加德罗常数即得油酸的摩尔体积。 4．某种油酸酒精溶液中油酸的体积百分比浓度为0.05%，50滴这种溶液的总体积为1 mL，将1滴这样的溶液滴在足够大的水面上，酒精溶于水并很快挥发，最后在水面上形成的油膜面积约为(　A　) A．103 cm2 B．104 cm2 C．105 cm2 D．106 cm2 【解析】 1滴溶液中含纯油酸的体积V＝×10-6×0.05% m3＝1×10-11 m3，分子直径的数量级为10-10 m，由V＝Sd得S＝＝ m2＝1×10-1 m2＝1×103 cm2，故选A。 5．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列说法正确的是(　C　) A．用油膜法可以精确测量分子的大小 B．计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格 C．根据油酸的体积和油膜的面积可以算出油酸分子的直径 D．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把爽身粉洒在水面上 【解析】 由于用油膜法估测油酸分子的大小时假设分子是单层并且紧密相连，并不完全符合实际，故不能精确测量分子的大小，故A错误；在计算油膜面积时，超过半个格的按一个格，不足半格的才能舍去，故B错误；根据实验原理可知，分子直径等于纯油酸的体积除以相应的油膜的面积，故C正确；实验时要先撒爽身粉，再滴油酸酒精溶液，故D错误。 6．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列做法不正确的是(　C　) 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1 mL，则1滴溶液中含有油酸的体积小于1×10-2 mL B．往浅盘里倒入适量的水，再将爽身粉或细石膏粉均匀地撒在水面上 C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状 D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d＝，即油酸分子的大小 【解析】 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1 mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是1×10-2 mL，含有油酸的体积小于1×10-2 mL，选项A正确；往浅盘里倒入适量的水，再将爽身粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，选项B正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C错误；根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d＝，即油酸分子的大小，选项D正确。本题选错误的，故选C。 7．某种油剂的密度为8×102 kg/m3，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为(　B　) A．10-10 m2 B．104 m2 C．1010 cm2 D．104 cm2 【解析】 0.8 g该种油剂的体积V＝ m3＝1×10-6 m3，此油剂分子直径的数量级为10-10 m，则形成油膜的最大面积Smax＝ m2＝1×104 m2，故选B。 8．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。 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。 (1)上述步骤中，正确的顺序是④①__②⑤③__(填写步骤前面的序号)。 (2)实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02 mL，描出油酸膜边缘轮廓，油酸膜的面积约为110 cm2，由此可估算出油酸分子的直径为__9.1×10-10__m(结果保留两位有效数字)。 (3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，会导致计算出的分子直径的结果与真实值相比__偏大__(填“偏大”或“偏小”)。 【解析】 (2)油酸分子的直径为 d＝＝ m≈9.1×10-10 m。 (3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，则S测量值偏小，根据d＝，可知会导致计算出的分子直径的结果偏大。 [B级　素养养成与评价] 9．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向容量瓶中体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL。摇动容量瓶，使油酸充分溶于酒精。 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＝115个，小方格的边长a＝20 mm。 根据以上信息，回答下列问题。 (1)步骤③中应填写：__爽身粉__。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝__2×10-5__mL；油酸薄膜的面积S约为__4.6×104__mm2；油酸分子的直径d约为__4.3×10-10__m。 【解析】 (1)为了显示油膜的形状，需要在水面上撒爽身粉。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V′＝×＝× mL＝2×10-5 mL；由题意可知，油膜形状占据的方格数为115个，故面积为S＝115×20 mm×20 mm＝4.6×104 mm2；油酸分子的直径d＝≈4.3×10-10 m。 10．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，具体操作如下： ①取油酸1.0 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止。摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。 ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，当量筒内液面达到1.0 mL刻度时，恰好滴了150滴。 ③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细石膏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，油酸在水面上形成一层油膜。 ④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状。 ⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，如图所示。 根据上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为__1.3×10-11__m3，求得的油酸分子直径为__9.3×10-10__m。(计算结果均保留两位有效数字) 【解析】 一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝× mL＝×10-6 m3≈1.3×10-11 m3；由题图中的方格数可知，油膜的面积S＝140×(1 cm)2＝1.4×10-2 m2，油酸在水面上形成单分子油膜，则油酸分子直径为d＝＝ m＝9.3×10-10 m。 11．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 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，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为__5×10-10__m(结果保留一位有效数字)。 【解析】 一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝ cm3，故油酸分子的直径D＝＝ cm≈5×10-8 cm＝5×10-10 m。 12．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每1×104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水且表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸上正方形方格的边长为2 cm。 (1)下列有关该实验的说法正确的是__BC__(多选)。 A．本实验也可直接将纯油酸滴在水面上测量 B．本实验将油膜看成单分子层油膜 C．本实验忽略了分子的间隙 D．测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去 (2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为__8×10-12__m3；油酸膜的面积是__288__ cm2；按以上实验数据估测出油酸分子的直径为__2.8×10-10__m。(最后一空结果保留两位有效数字) 【解析】 (1)1滴纯油酸所包含的油酸分子数量过大，不易在水面上形成单分子油膜，故A错误。油酸分子的一部分是羧基—COOH，对水有较强的亲合力；另一部分烃基C17H33—对水没有亲合力，要冒出水面。因此，油酸分子会一个个地直立在水面上形成单层分子油膜，故B正确。 本实验中，将油酸分子视为紧密排列在一起的球形，即忽略了分子的间隙，故C正确。测量油膜面积时，超过半格的算一格，不足半格的舍去，故D错误。 (2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝× mL＝8×10-12 m3，油酸膜的面积S＝72×4 cm2＝288 cm2，按以上实验数据估测出油酸分子的直径为d＝≈2.8×10-10 m。 13．用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片如图所示。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.45×10-8 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为__9.5×10-10__m(结果保留两位有效数字)。 【解析】 48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个铁原子的直径之和，铁原子的直径d′＝＝＝ m≈9.5×10-10 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$