1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

第一章　分子动理论 2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小 基础过关练 题组一　实验原理与操作 1.(2024四川南充期末)某实验小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,若把油酸分子简化为球形处理,体现的科学思维方法为　　　　　　(选填“控制变量法”“等效替代法”或“理想模型法”);若实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为c,测得N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示,油膜面积为　　　　,油酸分子的直径为　　　　。  2.(2025四川成都开学考试)“用油膜法估测分子大小”实验体现了构建分子模型的物理思想,应用了通过对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。 (1)某同学进行了下列操作: A.向浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上 B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜 C.取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液。测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S E.将玻璃板盖到浅盘上,用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 正确操作的合理顺序是　　　　　　　(填字母代号)。  (2)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每2 000 mL溶液中含有1 mL油酸,又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为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油膜的面积约为　　　　　cm2;  ②油酸分子的直径d=　　　　m(结果保留一位有效数字)。  题组二　数据处理与误差分析 3.(2024四川达州期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,实验步骤如下: a.将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液; b.用小注射器取一段油酸酒精溶液,并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,直到1 mL时一共滴入50滴; c.向浅盘中倒入约2 cm深的水,并将痱子粉均匀地撒在水面上; d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液; e.待油酸薄膜的形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状,如图甲所示。 甲 (1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　mL;  (2)已知每一小方格的边长为1 cm,多于半个的方格算一个,少于半个的方格舍去,数得满足条件的方格数为60个,根据上述数据得出油酸分子的直径是　　　m(保留一位有效数字);  (3)关于本实验,下列说法正确的有　　　。  A.油酸酒精溶液长时间放置,会使分子直径的计算结果偏小 B.若实验过程中痱子粉撒得太多,会使分子直径的计算结果偏小 C.本实验中用玻璃棒搅拌油膜,使之形成更规则的图形,可减小实验误差 D.向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数少记了几滴,会使分子直径的计算结果偏大 (4)在步骤e中,由于浅盘边缘不平整,盖在浅盘上的玻璃板与形成的油膜并不平行,侧视图如图乙所示,则该情况会导致最终测得油酸分子的直径结果　　　(填“偏大”或“偏小”)。  乙 4.(2024江苏盐城响水中学期中)用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤如下: A.向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入爽身粉 B.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到2×103 mL的油酸酒精溶液 C.把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm) D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油酸膜的轮廓 F.按照得到的数据,估算出油酸分子的直径 (1)上述步骤中,正确的顺序是　　　　　 (填步骤前的字母)。  (2)如图所示为描出的油酸膜轮廓,则油酸膜的面积约为　　　　　m2。  (3)已知50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL,估算油酸分子的直径约为　　　　　m(保留两位有效数字)。  (4)某学生在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,计算结果偏大,可能是由于　　　　　　　。  A.油酸未完全散开 B.将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置了一段时间 C.求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴 D.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 (5)用油膜法测出分子直径后,要想测出阿伏伽德罗常量,只需知道油酸的　　　。  A.摩尔质量　　　　B.体积 C.摩尔体积　　　　D.密度 答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.答案　理想模型法　114a2　 解析　实验中把油酸分子简化为球形处理,体现的科学思维方法为理想模型法;一滴溶液中含纯油酸的体积为V0=,根据油膜的轮廓,可知油膜面积为S=114a2,所以油酸分子的直径为d==。 2.答案　(1)CABED　(2)①123(120~125均可) ②8×10-10 解析　(1)本实验首先要制备油酸酒精溶液,通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积,计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积;再向浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上;然后将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油酸膜边缘的形状;接着将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,按小于半个舍去,大于半个的算一个,计算出油酸薄膜的面积;最后用一滴溶液里纯油酸的体积除以油酸膜的面积,就是油酸分子的直径。故正确的步骤为CABED。 (2)①按小于半个舍去,大于半个的算一个,统计油酸薄膜的面积,由图得油膜占有的面积约为S=123×1×1 cm2=123 cm2;②一滴溶液里纯油酸的体积为V=× mL=1×10-5 mL,油酸分子的直径d==8×10-10 m。 3.答案　(1)2×10-5　(2)3×10-9　(3)AD　(4)偏小 解析　(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=× mL=2×10-5 mL。 (2)多于半个的方格算一个,少于半个的方格舍去,可得油膜面积为S=60×1 cm2=60 cm2,则油酸分子的直径为d== cm≈3×10-7 cm=3×10-9 m。 (3)油酸酒精溶液长时间放置,会使酒精挥发,油酸的浓度增大,从而使每滴溶液中纯油酸的体积测量值偏小,造成分子直径的计算结果偏小,A正确;若实验过程中痱子粉撒得太多,油酸没有充分散开,导致面积S的测量值偏小,从而会使分子直径的计算结果偏大,B错误;本实验中应让油酸溶液自然铺展,静置后观察其形成的稳定油膜,所以不能搅拌,C错误;若滴数少记了几滴,使每滴溶液中纯油酸的体积测量值偏大,从而造成分子直径的计算结果偏大,D正确。故选A、D。 (4)由于玻璃板和油膜平面不平行,导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积,所以最终测得的油酸分子的直径偏小。 4.答案　(1)BDAECF　(2)0.022 4　(3)4.5×10-10　(4)AD　(5)C 解析　(1)根据实验思路可知,题中所述步骤中,正确的顺序是BDAECF。 (2)数出油酸膜轮廓范围内的小方格共有56个,则油酸膜的面积约为S=56×(20×10-3)2 m2=0.022 4 m2。 (3)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=× m3=10-11 m3,则油酸分子的直径约为d== m≈4.5×10-10 m。 (4)若油酸未完全散开,将导致S偏小,油酸分子的直径计算结果偏大,故A正确;若油酸酒精溶液长时间敞口放置,酒精挥发使溶液的浓度变大,实验数据处理时仍然按照挥发前的浓度计算,将导致算出的纯油酸体积偏小,则所测的分子直径d计算结果偏小,故B错误;求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴,根据V=可知一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积会偏小,这将导致纯油酸体积的计算值小于实际值,油酸分子的直径计算结果偏小,故C错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,导致S偏小,油酸分子的直径计算结果偏大,故D正确。 (5)由油酸分子直径可以求出油酸分子的体积,只要知道了油酸的摩尔体积,由摩尔体积和油酸分子体积之比就可以求出1 mol油酸所含有的油酸分子数目,即阿伏伽德罗常量。故选C。 归纳总结 　　(1)若配制好的油酸酒精溶液长时间放置,由于酒精的挥发,油酸酒精溶液体积浓度偏大,单个分子体积V0计算值偏小,分子直径d计算结果偏小; 　　(2)若取一滴纯油酸滴入水面,会导致分子堆积,分子直径d计算结果偏大; 　　(3)若滴入一滴油酸酒精溶液后,未静置一会,油酸未完全散开,则会使油膜的面积计算值偏小,分子直径d计算结果偏大; 　　(4)若计算油膜的面积时,舍去了所有不足一格的方格,则会使油膜的面积计算值偏小,分子直径d计算结果偏大; 　　(5)若用累积法记录滴数时多记了一滴,会使一滴油酸酒精溶液的体积计算值偏小,分子直径d计算结果偏小。 学科网（北京）股份有限公司 $