课时测评2 用油膜法估测油酸分子的大小-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（教科版2019）

课时测评2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－2题，每题5分，共10分) 1．(2023·宿迁高二检测)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是(　　) A．该实验中将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列的单层分子膜 B．d＝中的V是一滴油酸酒精溶液的体积 C．若油酸酒精溶液浓度太高，会使油酸分子直径的测量值偏小 D．测量油膜面积时，必须让油膜形成规则的几何形状 答案：A 解析：该实验中是将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列而形成的单层分子膜，故A正确；公式d＝中的V是一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，故B错误；油酸酒精溶液的浓度过高，不易形成单分子油膜，油酸分子直径的测量值可能大于真实值，故C错误；测量油膜面积时，不需要让油膜形成规则的几何形状，故D错误。 2．(2023·江苏苏州期中)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．为使油酸和酒精充分混合，配成的油酸酒精溶液需静置较长时间 B．将油酸酒精溶液滴在水面上时，注射器距水面距离需要近一些 C．为清晰显示油膜的边界，滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉 D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状 答案：B 解析：酒精易挥发，油酸酒精溶液静置较长时间后，油酸浓度会变大，为减小误差，溶液应现配现用，A错误；油酸酒精溶液滴在水面上时，应使注射器竖直靠近水面，若离水面太高，可能无法形成油膜，B正确；为清晰显示油膜的边界，痱子粉要在滴入油酸酒精溶液前撒上，C错误；牙签拨弄油膜可能会形成间隙，同时会带走部分油酸，本实验只要能形成单分子油膜即可，对油膜形状没有要求，D错误。 3．(10分)“用油膜法估算油酸分子大小”的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以 。 为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是 。 答案：使油酸在浅盘的水面上容易形成一层单分子油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子油膜的面积 解析：由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一层单分子油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后，计算得到一滴溶液中纯油酸的体积。油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子油膜的面积之比，即d＝，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子油膜的面积。 4．(10分)(2023·四川泸州统考一模)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成 (选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。 (2)实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.4×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为4.0×102 cm2，则油酸分子的直径为 m。(计算结果保留两位有效数字) (3)某同学在测量一滴油酸酒精溶液的体积时，少数了2滴而自己不知，若只考虑这一因素对实验结果的影响，这种情况会导致分子直径的测量结果 真实值。(选填“大于”“小于”或“等于”) 答案：(1)单层　(2)6.0×10－10　(3)大于 解析：(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，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分子之间没有间隙，由上可知，在水面上要形成单层分子油膜。 (2)油酸分子的直径为 d＝＝ m＝6.0×10－10 m。 (3)测量一滴油酸酒精溶液的体积时少数了2滴，则计算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏大，根据d＝可知，这种情况会导致分子直径的测量结果大于真实值。 5．(10分)(2023·辽宁实验中学高二期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中： (1)如图所示的四个图反映了实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是 (用符号表示)。 (2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏伽德罗常量，还需要知道油滴的 。 A．摩尔质量 B．摩尔体积 C．质量 D．体积 (3)某同学在做实验时，每500 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.05 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有50滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，求(计算结果均保留2位有效数字)： ①油酸膜的面积是 m2； ②根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。 答案：(1)dacb　(2)B　(3)①4.0×10－3 ②5.0×10－10 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：第一步，配置油酸酒精溶液；第二步，将N滴油酸酒精溶液滴入量筒中测出体积，根据配制比例算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V；第三步，准备浅水盘，将痱子粉均匀地撒在水面；第四步，将一滴油酸酒精溶液滴在有痱子粉的浅水盘里，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上；第五步，将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数(不足半格舍去，多于半格的算一格)，再根据方格的边长算出油膜的面积S；第六步，根据D＝可算出油膜的厚度，即为分子直径。所以正确的操作步骤为dacb。 (2)阿伏伽德罗常量NA＝，油膜法可测得油酸分子的直径D，可计算得到单个油酸分子的体积V0，所以还需要知道1 mol油酸分子的体积，即摩尔体积Vmol，B正确。 (3)①数出题图中方格数(不足半格舍去，大于半格算一格)，则n＝40格，每个小格的面积为S0＝1.0×10－4 m2，计算得到油酸薄膜面积S＝nS0＝4.0×10－3 m2； ②根据配制比例计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝×＝2.0×10－12m3，油酸分子的直径D＝＝5.0×10－10 m。 6．(10分)(2023·江苏丹阳中学期末)某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)该实验中的理想化假设是 。 A．将油膜看成单层分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．不考虑各油酸分子间的相互作用力 D．将油酸分子看成球形 (2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是 。 A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B．对油酸起到稀释作用 C．有助于测量一滴油酸的体积 D．有助于油酸的颜色更透明便于识别 (3)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)。 答案：(1)ABD　(2)B 　(3)BFEC 解析：(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，我们的理想化假设是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间间隙不计。故选ABD。 (2)由于油酸不溶于水，无论是否有酒精，油酸和痱子粉之间都会形成清晰的边界轮廓，故A错误；用酒精将油酸稀释制成油酸酒精溶液，一滴溶液中所含油酸减少，实验时，酒精迅速溶于水，很容易形成单分子油膜，因此酒精起到稀释作用，故B正确；一滴油酸的体积和一滴溶液的体积测量方法相同，都是取50滴(或其他数量)等于1 mL(或其他体积)，从而算出一滴的体积，与是否含有酒精无关，故C错误；油酸本身和油酸酒精溶液基本都是无色的，故D错误。 (3)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液(记下配制比例)→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→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。因此操作先后顺序应是：DBFEC。 7．(10分)(2023·漳州市高二期末)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往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子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，待油膜形状稳定； ③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； 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。 完成下列问题： (1)上述步骤中，正确的顺序是 。(填写步骤前面的序号) (2)该实验中，使用到的研究方法是 。 A．等效替代法 B．理想模型法 C．微小量放大法 D．控制变量法 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每100 mL溶液中含有0.02 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种溶液的总体积为1 mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图)。 ①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为 mL； ②油膜占有的面积约为 cm2； ③油酸分子直径的大小d＝ m。(结果保留1位有效数字) (4)某学生在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于 。 A．油酸未完全散开 B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 D．在计算一滴油酸酒精溶液的体积时，少算了滴数 答案：(1)④①②⑤③　(2)B　(3)①4×10－6　②60　③7×10－10　(4)ACD 解析：(1)由实验要求可知，实验的步骤是④①②⑤③。 (2)该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，认为分子为球形且一个挨一个排列，结合估测分子大小的原理，所以采用了理想模型法，故选B。 (3)①一滴油酸酒精溶液含有的纯油酸的体积V＝×＝4×10－6 mL； ②通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜占有的面积约为S＝60×1 cm2＝60 cm2； ③故油酸分子直径的大小d＝＝≈7×10－10 m。 (4)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确；计算油酸酒精溶液体积时，少算了液滴数，则纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。 学生用书↓第9页 学科网（北京）股份有限公司 $$