第1章 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

第一章分子动理论。 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 学习目标 1.知道油膜法估测分子直径的原理、思想和方法。 2.知道分子球形模型和分子直径的数量级 自主学习探新知 课前预习双基落实 一、知识储备 3.用注射器往量简中滴入1mL配制好的油 1,处理方法 酸酒精溶液（浓度已知），记下滴入的滴数 (1)理想化：认为油酸薄膜是由单个分子紧 N,算出一滴油酸酒精溶液的体积V。 密排列组成的，则油膜的厚度即为油酸分子 4.将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 的直径，如图所示。 5.待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘 上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。 油酸分子 6.将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面 00000000000 积S或者玻璃板上有边长为1cm的方格的 个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面 (2)模型化：把油酸分子简化成球形。 积S。计算方格数时，不足半个的舍去，多 2.估算方法 于半个的算一个。 实验时测出一滴油酸的体积V,再测出油膜 四、数据分析 的面积S,估算出油膜的厚度，认为就是油 根据测出的一滴油酸酒精溶液里油酸的体 酸分子的直径d-智。 积V和油酸薄膜的面积S,求出油膜的厚度 3.分子的大小 d,则a可看作油酸分子的直径，即d占。 一般分子大小的数量级是10一1°m,质量的 五、注意事项 数量级是10-26~10-”kg。 1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以 免浓度改变，造成较大的实验误差。 二、实验器材 2.实验前应注意，浅盘是否干净，否则难以形 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃 成油膜。 板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉。 3.浅盘中的水应保持平衡，爽身粉或细石膏粉 三、进行实验 应均匀撒在水面上。 1.在浅盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉或 4.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不 细石膏粉均匀撒在水面上。 能离水面太高，否则油膜难以形成。 2.取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成 5.待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再 200mL的油酸酒精溶液。 画轮廓。 高中物理·选择性必修第三册（人教版） 互动探究解疑难 要点归纳重难突破 一、实验原理与操作 300mL的油酸酒精溶液，然后用滴管吸取 典例剖析 这种溶液，向小量筒中滴入200滴溶液，溶 [例1]在“用油膜法估测油酸分子的大小” 液的液面刚好达到量筒中1mL的刻度，再 的实验中，以下给出的是可能的操作步骤， 用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有爽身 把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺 粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形 序填写在横线上 ,并补充实验步骤 成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方 D中的计算式。 形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图1所 A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸 示。坐标格的正方形大小为1cm×1cm。 由图可以估算出油膜的面积是 cm? 上，以坐标纸上边长1cm的正方形为单 (保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子 位，计算出轮廓内正方形的个数n。 的直径是 m(保留1位有效数字). B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油 (2)用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的 酸薄膜的形状稳定。 照片如图2所示。这个量子围栏是由48个 C.用浅盘装人约2cm深的水，然后将爽身 铁原子在铜的表面排列成直径为1.45× 粉均匀地撒在水面上。 10m的圆周而组成的。由此可以估算出 D.用测量的物理量估算出油酸分子的直径 铁原子的直径约为 m(保留2位有 d= 效数字)。 E.用滴管将事先配好的体积浓度为0.05% 的油酸酒精溶液逐滴滴人量筒，记下滴 入的溶液体积V。与滴数N。 F.将玻璃板放在浅盘上，用笔将薄膜的外 图1 图2 围形状描画在玻璃板上。 二、实验数据处理 川方法总结川 1.纯油酸体积V的计算 典例剖析 若油酸酒精溶液的浓度为刀，刀滴该溶液的体积为 [例2]下面介绍了两种测量分子大小的 V,则一滴该溶液中的油酸体积V= 方法： 2.油膜面积S的计算 (1)先用移液管量取0.30mL油酸，倒入标 用数格子法（不足毕个的舍去，多于半个的算一个） 求出油膜面积 注300mL的容量瓶中，再加入酒精后得到 随堂巩固促应用 验证反馈迁移运用 1.（多选)“用油膜法估测分子的大小”实验的 2.一艘油轮装载着密度为9×102kg/m3的原油 科学依据是 ( 在海上航行，由于故障而发生原油泄漏。如果 A将油酸形成的膜看成单分子油膜 泄漏的原油有9t,海面上风平浪静时，这些原 B.不考虑各油酸分子间的间隙 油造成的污染面积最大可达到 C.考虑了各油酸分子间的间隙 A.103m B.10m D.将油酸分子看成球形 C.10°m D.101m 8 第一章分子动理论。 3.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实：6.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用 验误差，下列方法可行的是 的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液 A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶 中有纯油酸0.5mL,用注射器测得1mL上 液，共可滴N滴，则每滴中含有油酸 述溶液有80滴。把1滴该溶液滴入盛水的 1 L 撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到 油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒人一些水， 中正方形格的边长为1cm。 使水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器在水 面上多滴几滴油酸酒精溶液 D.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水中， 再把爽身粉洒在水面上 甲 4.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用 (1)油酸分子的直径是 m。(结果 amL纯油酸配制成bmL的油酸酒精溶液， 保留两位有效数字) 现已测得一滴溶液cmL,将一滴溶液滴入水 (2)某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，痱子 中，油膜充分展开后面积为Scm2,估算油酸 粉迅速散开形成如图乙所示的“锯齿”边沿 分子的直径大小为 图案，出现该图案的可能原因是 A&袋m B答em A.盘中装的水量太多 Cg cm B.盘太小，导致油酸无法形成单分子层 D§cm C.痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 5.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中： (3)某次实验时，该小组同学有一个操作错 (1)以下几个主要的操作步骤相应要获得的 误，导致最后所测分子直径偏大的是 实验数据是： ①配制油酸酒精溶液时，必须记录并算出 A.甲同学在计算注射器滴出的每一滴油酸 酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射 ②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐 器取溶液滴在水面上，这个拿错的注射器 滴滴入量筒中，到达一定体积后记下液滴的 的针管比原来的粗 总滴数，这一步是为了测出 B.乙同学用注射器测得80滴油酸酒精溶液 ③用滴管将配制好的油酸酒精溶液在水面 为1mL,不小心错记录为81滴 上滴入1滴，待水面上形成的油膜形状稳定 C.丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右 后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上， 的油膜都算成了一格 描下薄膜的形状。这一步是为了测出 D.丁同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把 酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实 (2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm 际浓度比计算值小了 的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶 (4)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和 液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在 阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一 水面上，测得所形成的油膜的面积是 滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面 0.13m2。由此估算出油酸分子的直径为 积为S,这种油的密度为P,摩尔质量为M, m(结果保留1位有效数字)。 则阿伏加德罗常数的表达式为 9曲线，故 A、C错误，B正确；当分子间距离 r>r。时，随 分子间距离的增大，曲线b对应的力先增大后减小，故 D错误。 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 【互动探究解疑难】 [典例剖析] [例1] [解析] 根据实验步骤可知合理的顺序为 ECBFAD。 ×0.05?=一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 d=Ns×0.05?vnn×10-?m2,所以分子的直径 5n[答案] ECBFAD [例2] [解析](1)由题图1求出油膜的面积，油膜的 面积 S=64×1×1 cm2=64 cm2。 根据题意求出1滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积 V=1×200×3030 mL=2×10-?mL=5×10-?cm3, 求出油膜的厚度，即油酸分子的直径，则 d=Y=5×10-cm~8×10??cm=8×10-10m。 (2)48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个铁原 子直径之和， d=n=nd=3.14×1.45×10m≈铁原子的直径 9.5×10-10m。 [答案](1)64 8×10-10(2)9.5×10-10 【随堂巩固促应用】 1.ABD 实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的 面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子 油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球 形。所以 A、B、D正确，C错误。 2.D 泄漏的原油的体积为Vv=。=10 m3,而油分子直径 的数量级为10-10m,所以这些原油造成的污染总面积 s=Y=10"m2,故D正确。最大为 1mL3.B ,是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸 的浓度才是油酸的体积，A错误；B项的做法是正确的； 多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，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；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，再把一滴油酸酒精溶液滴在 水面上，D错误。 4.A 一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为V= b·cmL= mL,油膜面积为S cm2,油酸分子直径d =s=scm,故A正确。 5.解析(1)①配制油酸酒精溶液时，必须记录并算出油 酸酒精溶液的浓度。②用滴管取配制好的油酸酒精溶 液，然后逐滴滴入量筒中，到达一定体积后记下液滴的 总滴数，这一步是为了测出一滴油酸酒精溶液的体积。 ③用滴管将配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴， 待水面上形成的油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻 璃板放在浅盘上描下薄膜的形状。这一步是为了测出 1滴油酸酒精溶液中的油酸形成的单分子油膜的面积。 v=1×10?×(2)1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为 30m=Sd其中S=0.13 m2,故油酸分子的直径d= s≈5×10-1°m。 答案(1)①油酸酒精溶液的浓度 ②一滴油酸酒精溶 液的体积 ③一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的单分 子油膜的面积(2)5×10-10 7=Y=6.解析 (1)由题意可得油酸的体积分数为 10050=5×10-,则一滴该溶液中纯油酸的体积为V? =80×5×10?mL=6.25×10-?mL=6.25×10-2m2, 对形成的油膜面积进行估算，不足半格的舍去，大于等 于半格的记为一格，估算可得油膜的面积为 S=71× 1×10-?m2=7.1×10-3m2,则油酸分子的直径为d= s=6.25×10-m~8.8×10-0m。 (2)当痱子粉撒得太多，且厚度不均匀时，油膜在水面散 开的过程中各处所受阻力差别很大，会形成题图乙中所 示的“锯齿”边沿图案，而水量太多或盘太小，不会出现 这种现象，故选C。 (3)拿错的注射器的针管比原来的粗，则滴出的每一滴 油酸酒精溶液的体积比计算所得的大，即计算用的数值 比实际的小，因此测得的油酸分子直径比实际的小，A 不符合题意；将80滴不小心错记录为81 滴，会使计算 所得的油酸体积比实际的小，因此测得的油酸分子直径 比实际的小，B不符合题意；计算油膜面积时，把凡是半 格左右的油膜都算成了一格，会使油膜面积比实际的 大，由dd=可得，计算所得的直径比实际的小，C不符 合题意；油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小，则油酸 的体积大于油酸的实际体积，故计算所得的直径比实际 的大，D符合题意。 (4)利用单分子油膜法进行测量时，把油分子视为球形， v′=6πd3,单个分子的体积为 ,根据题目条件可得分子 d=g的直径为 ,又知单个油分子的质量为m?=pV',则 Na=m=6nv阿伏加德罗常数为 答案(1)8.8×10-10(8.7×10-1?～8.9×10-0均可) (2)C (3)D(4)NA=6Ns 3.分子运动速率分布规律 【自主学习探新知】 一、1.(1)出现 必然事件 (2)不可能事件 (3)随机 事件(4)随机事件 统计规律 2.(1)统计规律 二、2.很小 中间多、两头少 3.速率大 减少 增加 增大 三、1.跟器壁发生碰撞 2.(1)平均速率(2)气体分子的数密度 自我诊断 1.(1)×(2)×(3)×(4)√ 2