1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 同步练习 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章第二节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 【教材课后习题】 1.把一片很薄的均匀塑料薄膜放在盐水中，调节盐水的密度，使薄膜能在盐水中悬浮，此时盐水的密度为。用天平测出尺寸为的这种塑料薄膜的质量是36 g，请计算薄膜的厚度。 2.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，有两个非常巧妙的设计，请你借鉴这两个设计思路，完成以下实验： （1）现需要在一个烧杯中倒入0.01 g食盐供以后做实验用，但现有的电子秤最小只能称1 g的质量，怎么办？请定量地、具体地说明操作的步骤。 （2）有一小捆粗细均匀的细铁丝，要较精确地测量细铁丝的横截面积，你认为应该怎样测量？说出所需的器材和测量方法。 3.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL。用注射器测得58滴这样的溶液为1 mL。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1 cm。 （1）1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是多少？ （2）油膜的面积是多少？ （3）按以上数据，估算油酸分子的大小。 【定点变式训练】 4.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是( ) A.将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设 B.实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用 C.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 D.在计算油酸膜面积时，只需要数出完整方格的数目，对不完整的方格均不计数 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( ) A.可以把油酸分子简化成球形处理，并认为它们紧密排布 B.为清晰显示油膜轮廓，应先滴入油酸酒精溶液，再撒痱子粉 C.若描绘轮廓时油酸未完全散开，将导致测得的分子直径偏小 D.计算轮廓范围内正方形个数时，不足一个的需全部舍去 6.将油酸溶于酒精中，制成200cm3油酸酒精溶液。已知溶液中有50滴，现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。已测出这薄层的面积为，由此估测油酸分子的直径为( ) A. B. C. D. 7.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验过程中，下列说法正确的是( ) A.将一滴油酸酒精溶液滴入量筒并读出其体积 B.滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉 C.配制的油酸酒精溶液浓度过低会形成如图所示的油膜 D.若按图示的油膜计算，油酸分子的直径测量值将偏大 8.某实验小组在做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）下述实验步骤的合理顺序是_______（选填合理选项的字母序号）。 A.用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 B.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 C.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V D.用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面 E.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 F.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）再根据方格的边长求出油膜的面积S （2）该实验小组做实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.24mL，用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为_______mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示，数出图中轮廓内的小方格数，多于半个的算一个，不足半个的舍去，共40个小方格，图中正方形小方格的边长为1cm。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_______m。（结果均保留两位有效数字） 9.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为，用注射器和量筒测得1mL上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开。 （1）本实验做了三点理想化假设： ①将油酸分子视为球形； ②____________________________________; ③油酸分子是紧挨在一起的。 （2）测得油膜的面积约为，则油酸分子的直径是______m。（结果保留两位有效数字） （3）某同学计算出的结果明显偏大，可能的原因是______。 A.油酸未完全散开 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一格的方格 D.求每滴溶液中纯油酸的体积时，将1mL溶液的滴数多记了几滴 10.（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为x。用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为_______；油酸分子直径约为_______。 （2）已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为，水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V，求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比_______。 答案以及解析 1.答案： 解析：设薄膜质量为m、密度为、面积为S、厚度为d，盐水的密度为，薄膜在盐水中悬浮，表明薄膜和盐水的密度相等，。 又因为，所以。 2.答案：（1）先量取1 g食盐，将其放入量筒中，加水至N mL（食盐全部溶解），取水溶液，将其加热至食盐全部析出。（其他方法合理也可） （2）测量方法：取一支铅笔，将铁丝密绕在铅笔上N圈，用刻度尺测出这N圈在铅笔上的长度L，则铁丝的直径，则粗细均匀的细铁丝的横截面积。所需器材：铅笔、刻度尺。 解析： 3.答案：（1） （2） （3） 解析：（1）设1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，则。 （2）由图可知，油膜面积等于258个小格所占的面积，故油酸面积 （3）油酸分子的直径。 4.答案：AB 解析：A.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，分子直径是依据体积与面积之比求出的，所以需要将油膜看成单层分子油膜，A正确；B.油酸可以溶于酒精，因此酒精对油酸溶液起稀释作用，方便于测量，B正确；C.1滴溶液中含有油酸酒精溶液是，含纯油酸的体积小于，C错误；D.在计算油酸膜面积时，如果只数出完整方格的数目，则全部完整方格内的油膜面积小于真实油膜面积。因此在计算油酸膜面积时除数出完整方格的数目外，还应计算面积大于半格的个数，D错误。故选AB。 5.答案：A 解析：AB.油膜法测分子直径实验中，将油酸稀释配置成一定浓度的油酸酒精溶液，为清晰显示轮廓，先在浅盘中均匀撒上一层痱子粉，然后滴入1滴油酸酒精溶液，最后形成单分子油膜，若将油酸分子简化成球形模型，认为它们紧密排列，则该油膜的厚度即为油酸分子的直径，A正确，B错误； CD.根据溶液的浓度可以求出1滴溶液中纯油酸的体积V，等轮廓稳定后利用数格数的方法，不足半格的含去，大于半格的当作一格，记下格数，则轮廓的面积等于格数乘以每格的面积，记作S，根据公式从而计算出油酸分子的直径，如果描绘轮廓时油酸还未散开就会导致S偏小，从而导致测得的分子直径偏大，CD错误。 故选A。 6.答案：B 解析：1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为油膜分子是单分子油膜，根据故B正确，ACD错误。故选B。 7.答案：D 解析：A.通过测量1ml溶液有多少滴，从而得一滴油酸酒精溶液的体积，故A错误；B.应先撒入痱子粉，再滴入油酸酒精溶液，故B错误；C.形成如图所示的油膜是由于痱子粉太厚造成的，故C错误；D.如图所示的油膜没有充分展开，并不是单分子油膜，油膜面积偏小，根据，测量结果偏大，故D正确。故选D。 8.答案：（1）DBEFCA（2）； 解析：（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，描绘油膜形状，测油膜面积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，算出薄膜厚度，故顺序为DBEFCA。 （2）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 油膜覆盖的方格大约在40个，所以油膜的面积为 用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为 9.答案：（1）将油膜看成单分子层（2）（3）AC 解析：（1）本实验中三点理想化的假设是，将油酸分子视为球形，油酸分子一个个紧挨在一起，油膜为单分子油膜。 （2）直径。 （3）d偏大的原因要么是V大了，要么是S小了，A、C选项都是S小了，选项A、C均正确；油酸中含有大量酒精，最后酒精溶于水，对结果无影响，选项B错误；多数几滴n增加，会使减小，选项D错误。 10.答案：（1）；（2） 解析：（1）一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为 油膜的面积为 则油酸分子直径约为 （2）设体积都是的相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气，则水中含有水分子数为 水蒸气中含有水分子数为 则 学科网（北京）股份有限公司 $$