第1章 第2节 科学测量：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（鲁科版）

第1章　分子动理论与气体实验定律 第2节　科学测量: 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 1.(多选题)关于用油膜法估测分子直径的实验,下列说法正确的是 (　　) A.将油膜看成单分子油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸,目的是让油酸尽可能散开,形成单分子油膜 2.用油膜法测量油酸分子的直径,需要知道 (　　) A.油酸的质量和体积 B.油酸的质量和密度 C.油酸的体积和密度 D.油酸的体积和单层分子油膜的面积 题组二　实验操作 3.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往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身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,待薄膜形状稳定。 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,根据油酸的体积和油膜的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。 上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的数字)  题组三　数据处理与误差分析 4.(2023浙江台州二模)(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中含有纯油酸5 mL。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘里,测得水面稳定后的油膜面积为99 cm2,可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为　　　mL,油酸分子的直径约为　　　　m。(结果均保留一位有效数字)  (2)某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大,其原因可能是　　　。  A.水面上痱子粉撒得较多,油膜未充分展开 B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液 C.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整方格处理 D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算 5.(2024北京丰台期末)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时,已知配制的油酸酒精溶液的浓度为c。通过正确的实验操作测得1滴油酸酒精溶液的体积为V0,把1滴这样的溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘里,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。已知图中小方格的边长为L,则油酸分子直径大小的表达式为　　　　　　　。  能力提升练 题组一　实验原理与操作 1.(2023陕西榆林横山中学期中)用油膜法估测分子直径的实验中,下列说法正确的是　 (　　) A.在滴入溶液前,应先把爽身粉撒在水面上,而且应尽量多撒一点 B.可以用带刻度的注射器直接测量一滴油酸酒精溶液的体积 C.若测得一滴油酸酒精溶液的体积为V,油膜的面积为S,则油酸分子的直径为d= D.根据测得的油酸分子的直径结合阿伏伽德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量 2.(2024江苏南通海门实验学校质检)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.对油酸溶液起到稀释作用 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)。  (4)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,出现该图案的可能原因是　　　　。  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 题组二　数据处理与误差分析 3.(2024福建三明一中开学考试)“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下: ①向1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到500 mL; ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入100滴时,测得其体积恰好是1 mL; ③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上; ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状; ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,小方格的边长为20 mm,数出轮廓范围内小方格的个数N。 根据以上信息,回答下列问题: (1)油酸分子直径是　　　　m。(结果保留两位有效数字)  (2)在实验中,认为油酸分子在水面上形成的是单分子层,这体现的物理思想方法是　　　　。  A.等效替代法　　　　　　B.类比法 C.理想模型法　　　　　　D.控制变量法 (3)若某学生计算油酸分子直径的结果偏大,可能是由于　　　　。  A.油酸未完全散开 B.油酸溶液浓度低于实际值 C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 D.求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴 4.(2024山东潍坊寿光期中)某同学在用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,进行了如下操作: A.将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积为2 mL B.向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉 C.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到2×103 mL的油酸酒精溶液 D.把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓 F.按照得到的数据,估算出油酸分子的直径 (1)上述操作正确的顺序是　　　　(填步骤前的字母);  (2)将描出油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,已知坐标纸中正方形小方格的边长为2 cm,则本次实验测得的油酸分子直径大小约为　　　　m(结果保留两位有效数字);  (3)若实验时痱子粉撒得太厚,会导致所测的分子直径　　　　(选填“偏大”或“偏小”);  (4)若已知纯油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,在测出油酸分子直径d后,还可以继续测出阿伏伽德罗常数NA=　　　　(用题中给出的物理量符号表示)。  5.(2023山东泰安新泰中学月考改编)某同学在做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,每500 mL油酸酒精溶液中有纯油酸1 mL。用量筒和注射器测得100滴油酸酒精溶液的体积为1 mL。把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里,把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓,如图所示,图中小正方形方格的边长为20 mm。 (1)在实验中,下列操作错误的是　　　　。  A.为了使油膜边界更清晰,需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉 B.在水面上滴入油酸酒精溶液后,应该马上数方格 C.对量筒刻度读数时,视线要平视刻度 D.数方格时,不足半个的舍去,超过半个的算一个 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V是　　　　mL。  (3)油酸分子的直径是　　　　m。(结果保留1位有效数字)  (4)某同学实验中最终得到的计算结果明显偏大,对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是　　　　。  A.配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精多倒了一点,导致油酸酒精溶液浓度偏低 B.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格都作为完整方格处理 C.油膜扩散后立即绘出轮廓图 D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开 答案与分层梯度式解析 第1章　分子动理论与气体实验定律 第2节　科学测量:用油膜法估测 油酸分子的大小 基础过关练 1.ABD　该实验的原理就是把油酸分子视为球形,且认为是一个一个紧挨着单层分布,不考虑分子间隙,故A、B正确,C错误;酒精易挥发,更易于油酸平铺成单层薄膜,故D正确。 2.D　由分子直径d=可知选项D正确。 3.答案　④①②⑤③　 解析　依据实验顺序,首先配制混合溶液,通过量筒测出一滴溶液的体积(④),然后在浅盘中放入水和爽身粉(①),将一滴溶液滴入浅盘中(②),将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤),最后由已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的面积(③),故正确的操作顺序为④①②⑤③。 4.答案　(1)7×10-6　7×10-10　(2)AD 解析　(1)根据题意可知,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL≈7×10-6 mL 则油酸分子的直径是d== cm≈7×10-10 m。 (2)若水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则测得的油膜面积S偏小,由d=知直径d的测量值偏大,A正确;若使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液,酒精挥发使溶液的浓度变大,所含油酸体积偏大,则面积变大,由d=知直径d的测量值偏小,B错误;若计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则测得的油膜面积S偏大,由d=知直径d的测量值偏小,C错误;若错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算,则体积V偏大,由d=知直径d的测量值偏大,D正确。故选A、D。 5.答案　 解析　1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=V0c,一个小方格的面积为S0=L2,超过半格的算一个,不足半格的舍去,约有55个小格,则面积为S=55S0=55L2,则油酸分子直径大小的表达式为d==。 能力提升练 1.D　如果水面上爽身粉撒得过多,油膜不能充分展开,会影响油膜面积的测量,A错误;用带刻度的注射器直接测量一滴油酸酒精溶液的体积会有很大的误差,应该通过累积法测量一滴油酸酒精溶液的体积,B错误;d=中V应为一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积,C错误;测得了油酸分子直径可得到油酸分子的体积,然后乘以阿伏伽德罗常数可得到油酸的摩尔体积,再根据油酸的密度可得油酸的摩尔质量,D正确。 2.答案　(1)ABD　(2)B　(3)BFEC　(4)B 解析　(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,理想化假设是:①油膜呈单分子层分布;②把油酸分子看成球形;③分子之间空隙不计,故选A、B、D。 (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,可以减少滴到水面上油酸的量,更容易测量油酸的面积,并且当滴到水面上时,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毫升,从而算出一滴的体积,故C错误;油酸和油酸酒精溶液都是无色的,故D错误。 (3)用“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(记下配制比例)→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,因此操作先后顺序排列应是:DBFEC。 (4)出现如题图所示的情况的原因是痱子粉撒得太多,导致油膜未完全散开,故选B。 3.答案　(1)7.1×10-10　(2)C　(3)AC 解析　(1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL=2×10-11 m3,根据大于半个方格的算一个,小于半个方格的舍去的原则,可得油膜形状占据的方格数约为N=70,所以油膜的面积为S=70×202×10-6 m2=2.8×10-2 m2,油酸分子的直径为d== m=7.1×10-10 m。 (2)本实验中把油酸分子看作球形,认为油酸分子能够一个一个紧密排列,在水面上形成单分子油膜,都是采用了理想模型法,C正确。 (3)计算油酸分子直径的依据是d=。若油酸未完全散开,则测得的油膜面积所占方格数目偏少,导致油酸分子直径计算值偏大,A正确;若油酸溶液浓度低于实际值,则一滴溶液中纯油酸体积计算值偏小,油酸分子直径计算值偏小,B错误;若计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,则测得的油膜面积所占方格数目偏少,导致油酸分子直径计算值偏大,C正确;若求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴,则导致一滴溶液体积计算值偏小,一滴溶液中纯油酸体积计算值偏小,故油酸分子直径计算值偏小,D错误。 4.答案　(1)CABEDF　(2)8.3×10-10　(3)偏大　(4) 解析　(1)用油膜法估测油酸分子直径大小的实验中,正确的操作顺序是:将1 mL纯油酸加入酒精中,得到2×103 mL的油酸酒精溶液;将配好的油酸酒精溶液一滴滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积为2 mL;向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉;把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓;把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积;按照得到的数据,估算出油酸分子的直径。故正确的顺序是CABEDF。 (2)图中油膜大约占60个小方格,则油膜面积为S=60×22 cm2=2.4×10-2 m2 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0=××10-6 m3=2×10-11 m3 则本次实验测得的油酸分子直径大小约为d== m≈8.3×10-10 m。 (3)若实验时痱子粉撒得太厚,则油膜面积测量值比单层分子油膜面积真实值偏小,根据d=可知会导致所测的分子直径偏大。 (4)纯油酸的摩尔体积为V= 一个油酸分子的体积为V1=π= 则阿伏伽德罗常数为NA==。 5.答案　(1)AB　(2)2×10-5　(3)4×10-10　(4)AD 解析　(1)为了使油膜边界更清晰,需要先在浅盘里倒入2 cm左右深的水,然后将痱子粉均匀撒在水面上,而不是油膜上,故A错误;在水面上滴入油酸酒精溶液后,待油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定后,再数方格数,故B错误;对量筒刻度读数时,视线要平视刻度,故C正确;数方格时,不足半个的舍去,超过半个的算一个,故D正确。本题选择错误的,故选A、B。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=× mL=2×10-5 mL。 (3)由题图可读出超过半格的格数约为115,则油膜面积为S=115×20×20×10-6 m2=4.6×10-2 m2 则油酸分子的直径为d== m≈4×10-10 m。 (4)设油酸酒精溶液体积浓度为b,N滴油酸酒精溶液的总体积为V,1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S,则油酸分子直径为d=。配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精多倒了一点,则b偏大,d偏大,故A正确;计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格都作为完整方格处理,则S偏大,d偏小,故B错误;在水面上滴入油酸酒精溶液后,油膜面积先扩张后收缩稳定,油膜扩散后立即绘出轮廓图会使S偏大,则d偏小,故C错误;水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则S偏小,d偏大,故D正确。故选A、D。 7 学科网（北京）股份有限公司 $