2. 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（分层作业）物理教科版选择性必修第三册

1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、单选题 1．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是（　　） A．累积法 B．理想模型法 C．估算法 D．控制变量法 2．为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是（　　） A．用注射器取1滴纯油酸滴入量筒测量体积 B．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C．先在浅盘中撒些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中，再把爽身粉撒在水面上 二、多选题 3．利用油膜法估测油酸分子直径，将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液。已知油酸酒精溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子层，已测出这一薄层的面积为。下列分析正确的是（    ） A．实验中要测量一滴油酸酒精溶液中油酸的体积，且所取油酸的体积为 B．实验中要测量一个油酸分子的体积，且油酸分子的体积为 C．该实验测得油酸分子的直径约为 D．若还知道油酸的摩尔体积，则依据本实验的测量结果还可以测得阿伏加德罗常数 4．某同学在用油膜法估测油酸分子直径的实验中，计算结果偏大，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．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数多数了几滴 D．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数少数了几滴 E．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 5．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，先配制好一定浓度的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积V，往浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开形成一块薄膜，可以清晰地看出它的轮廓，如图所示，待薄膜形状稳定后量出它的面积为S。在这个实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验中将油酸薄膜看成单层的油酸分子组成，且不考虑油酸分子间的空隙 B．根据就可以粗略地测量酒精分子的直径 C．选择油酸作为被测物质，是因为油酸分子的结构有助于油酸在水面上形成单分子膜 D．实验需配制一定浓度的油酸酒精溶液，其中的酒精可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 三、填空题 6．某同学在进行用油膜法估测油酸分子大小的实验前，查阅数据手册得知油酸的摩尔质量，密度。若100滴油酸的体积为1mL，，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是 （结果保留两位有效数字）。 四、实验题 7．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子油膜。现有按酒精与油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘、一支滴管、一个量筒。现用滴管从量筒中取体积为的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为滴。 (1)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在方格坐标纸上，如图所示。已知坐标纸上每个小方格面积为。则油膜面积为 。 (2)写出估算油酸分子直径的表达式 。 8．利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材有浓度为（体积分数）的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。 (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。 A．用滴管将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数； B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数； C． ； D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积。 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径，为 。 9．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ②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； ③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径； ④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； ⑤往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的实验步骤排列顺序是 （填写步骤前面的数字）。 (2)在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是_______。 A．等效替代法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．比值定义法 (3)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，由此估算出油酸分子的直径为 m（结果保留一位有效数字）。 (4)某同学在实验中最终得到的结果明显偏大，可能是因为_______。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 10．油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。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。（以下计算结果均保留1位有效数字） (1)若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为 。 (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 mL。 (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为 m。 (4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的______。 A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些 C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 一、实验题 11．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ②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； ③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径； ④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； ⑤往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的实验步骤排列顺序是 （填写步骤前面的数字） (2)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。由此估算出油酸分子的直径为 （结果保留一位有效数字）。 (3)某同学在实验中最终得到的结果明显偏大，可能是因为___________。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 12．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”边沿图案，出现该图样的可能原因是______； 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 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、单选题 1．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是（　　） A．累积法 B．理想模型法 C．估算法 D．控制变量法 【答案】D 【详解】A．测量一滴油酸酒精溶液体积用的是累积法，故A不符合题意； B．将油酸分子看成是球形采用了理想模型法，故B不符合题意； C．在坐标纸上计算油膜轮廓面积用的是估算法，故C不符合题意； D．本实验没有使用到控制变量法，故D符合题意。 故选D。 2．为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是（　　） A．用注射器取1滴纯油酸滴入量筒测量体积 B．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C．先在浅盘中撒些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中，再把爽身粉撒在水面上 【答案】B 【详解】A．实验时应用油酸酒精溶液，计算1滴油酸酒精溶液体积时为减小测量误差要用注射器取多滴油酸酒精溶液滴入量筒测量体积，计算出1滴的体积，故A错误； B．为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差,应把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，且使水面离盘口距离小一些，故B正确； C．多滴几滴能够使测量形成的油膜体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C错误； D．为了使油酸分子紧密排列，实验时先将爽身粉均匀撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，故D错误。 故选B。 二、多选题 3．利用油膜法估测油酸分子直径，将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液。已知油酸酒精溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子层，已测出这一薄层的面积为。下列分析正确的是（    ） A．实验中要测量一滴油酸酒精溶液中油酸的体积，且所取油酸的体积为 B．实验中要测量一个油酸分子的体积，且油酸分子的体积为 C．该实验测得油酸分子的直径约为 D．若还知道油酸的摩尔体积，则依据本实验的测量结果还可以测得阿伏加德罗常数 【答案】ACD 【详解】A．一滴油酸酒精溶液中油酸的体积 故A正确； B．实验中不需要测量油酸分子的体积，故B错误； C．油酸分子的直径 故C正确； D．若还知道油酸的摩尔体积，则依据本实验的测量结果，求出一个油酸分子的体积，可以求得阿伏加德罗常数，故D正确。 故选ACD。 4．某同学在用油膜法估测油酸分子直径的实验中，计算结果偏大，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．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数多数了几滴 D．求每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数少数了几滴 E．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 【答案】ADE 【详解】A．形成的油膜不是单分子层，计算得出的油膜厚度就不是分子直径，而比分子直径大，故A正确； B．油酸酒精溶液中含有大量酒精不影响结果，故B错误； CD．计算体积时多数了几滴，会使计算得出的油滴体积偏小，计算得出的分子直径也偏小，故C错误，选项D正确； E．数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，这会导致计算结果偏大，故E正确。 故选ADE。 5．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，先配制好一定浓度的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积V，往浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开形成一块薄膜，可以清晰地看出它的轮廓，如图所示，待薄膜形状稳定后量出它的面积为S。在这个实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验中将油酸薄膜看成单层的油酸分子组成，且不考虑油酸分子间的空隙 B．根据就可以粗略地测量酒精分子的直径 C．选择油酸作为被测物质，是因为油酸分子的结构有助于油酸在水面上形成单分子膜 D．实验需配制一定浓度的油酸酒精溶液，其中的酒精可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 【答案】AC 【详解】A．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间不考虑空隙，故A正确； B．根据 就可以粗略地测量油酸分子的直径，并不是酒精分子的直径，故B错误； C．依据实验原理，要形成单分子膜，之所以选择油酸是因为油酸的分子结构有助于油酸在水面上形成单分子膜，故C正确； D．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的含量，并不能促使形成清晰的边界轮廓，故D错误。 故选AC。 三、填空题 6．某同学在进行用油膜法估测油酸分子大小的实验前，查阅数据手册得知油酸的摩尔质量，密度。若100滴油酸的体积为1mL，，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是 （结果保留两位有效数字）。 【答案】10 【详解】1滴油酸的质量为 一滴油酸所含分子的个数 又 解得 故所形成的单分子油膜的面积约为 四、实验题 7．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子油膜。现有按酒精与油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘、一支滴管、一个量筒。现用滴管从量筒中取体积为的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为滴。 (1)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在方格坐标纸上，如图所示。已知坐标纸上每个小方格面积为。则油膜面积为 。 (2)写出估算油酸分子直径的表达式 。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）少与半格的不计，大于半格的计入，数格数可得油膜面积为。 （2）1滴溶液中纯油酸的体积为 油酸分子直径的表达式 8．利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材有浓度为（体积分数）的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。 (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。 A．用滴管将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数； B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数； C． ； D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积。 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径，为 。 【答案】(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状描在玻璃板上 (2) 【详解】（1）题中的C应为将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状描在玻璃板上。 （2）每滴油酸酒精溶液的体积为，滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为，所以单个油酸分子的直径。 9．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ②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； ③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径； ④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； ⑤往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的实验步骤排列顺序是 （填写步骤前面的数字）。 (2)在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是_______。 A．等效替代法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．比值定义法 (3)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，由此估算出油酸分子的直径为 m（结果保留一位有效数字）。 (4)某同学在实验中最终得到的结果明显偏大，可能是因为_______。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 【答案】(1)⑤①④②③ (2)B (3) (4)ACD 【详解】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”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，故正确的实验步骤排列顺序是⑤①④②③。 （2）应用油膜法测分子直径，其实验原理是将油酸分子看成是球形的，测出油酸的体积，然后让油酸在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积，油酸的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度，即油酸分子的直径，该方法采用了理想模型法。 故选B。 （3）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 油酸分子直径 （4）A．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积，导致油酸体积V偏大，根据 可知，计算的油酸分子直径偏大，故A正确； BC．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，会导玫油膜面积S偏大，根据 可知，计算的油酸分子直径偏小；只数了完整的方格数，会导致油膜面积S偏小，可知计算的油酸分子直径偏大，故B错误，C正确； D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，会导致油膜面积S偏小，根据 可知，计算的油酸分子直径偏大，故D正确。 故选ACD。 10．油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。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。（以下计算结果均保留1位有效数字） (1)若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为 。 (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 mL。 (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为 m。 (4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的______。 A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些 C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 【答案】(1) (2) (3) (4)BD 【详解】（1）每个正方形的面积为 面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为 （2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为 mL= mL （3）把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为 （4）为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行。 故选BD。 一、实验题 11．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； ②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； ③根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径； ④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； ⑤往浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的实验步骤排列顺序是 （填写步骤前面的数字） (2)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。由此估算出油酸分子的直径为 （结果保留一位有效数字）。 (3)某同学在实验中最终得到的结果明显偏大，可能是因为___________。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 【答案】(1)⑤①④②③ (2) (3)ACD 【详解】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”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。故正确的实验步骤排列顺序是⑤④①②③。 （2）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 油酸分子直径 （3）A．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积，导致油酸体积偏大，根据可知，计算的油酸分子直径偏大，故A正确。 BC．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，会导致油膜面积S偏大，根据可知，计算的油酸分子直径偏小；只数了完整的方格数，会导致油膜面积S偏小，可知计算的油酸分子直径偏大，故B错误，C正确。 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，会导致油膜面积S偏小，根据可知，计算的油酸分子直径偏大，故D正确。 故选ACD。 12．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”边沿图案，出现该图样的可能原因是______； 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 【答案】(1)DBFEC (2)B 【详解】（1）“用油膜法测油酸分子的大小”的实验的实验步骤为：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40cm的浅盘里倒入约2cm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，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；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，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。则排列顺序为DBFEC。 （2）出现该图样的可能原因是：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。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$