10.1 分子的大小 实验:用油膜法估测油酸分子的大小 导学案-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第三册
2026-04-02
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2份
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27页
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理沪科版选择性必修第三册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第一节 分子的大小 |
| 类型 | 学案-导学案 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.26 MB |
| 发布时间 | 2026-04-02 |
| 更新时间 | 2026-04-02 |
| 作者 | xkw_084026710 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57141024.html |
| 价格 | 1.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中物理导学案聚焦“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,引导学生理解单分子油膜模型,通过测量纯油酸体积与油膜面积计算分子直径,衔接分子动理论的物质观念,搭建从宏观实验到微观计算的学习支架。
资料以完整实验流程为核心,含实验思路、器材、测量步骤及数据分析,配套思考问题与专题讲练,通过模型建构(分子球形、单分子层)和科学探究(误差分析、数据处理)培养科学思维,助力学生掌握实验方法,提升科学探究能力。
内容正文:
普高物理新教材 选修3 第10章 分子动理论 第2讲 实验:用油膜法估测油酸分子的大小--学生版(定稿)
普高物理新教材 选修3 第10章 分子动理论 第2讲 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33组成。
把分子简化为球形处理,并认为它们紧密排布,测出油膜的 ,它就相当于分子的直径。粗略认为,油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的 与它在水面上摊开的 之比,如图所示。
二、实验器材
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、 、注射器、烧杯、带有坐标方格的玻璃板、彩笔。
三、物理量的测量
1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数。
(3)用它们的 除以 ,得到1滴油酸酒精溶液的体积。
(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V。
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。
(1)在浅盘里盛上水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉 地撒在水面上。
(2)用注射器向水面上滴1滴 形成一块有轮廓的油膜。
(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上 。
(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的 ,多于半个的算一个。
(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到 。
四、数据分析
1.计算方法:(1)一滴油酸溶液的平均体积,=。
(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V, V=×油酸溶液的体积比,其中。
(3)油膜的面积S=n×1 cm2(n为有效格数,小方格的边长为1 cm)。
(4)分子直径d= (代入数据时注意单位的统一)。
2.除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为 m。
五、注意事项
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。
2.实验前应注意检查浅盘是否干净,爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。
3.向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。
4.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓。
5.计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。
思考1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液?
思考2.实验中为什么在水面上撒爽身粉?
思考3.为什么实验时要使油膜尽可能地散开?
专题讲练1
1.1、探究1 实验原理和实验操作
1、符合“用单分子油膜估测分子的大小”实验中理想化假设的是( )
A.将油膜看成双分子层油膜 B.将油分子看成球形
C.不考虑各油分子间的相互作用力 D.考虑各油分子间的间隙
2、在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中,下列说法正确的是( )
A.实验中使用油酸酒精溶液,酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B.本实验不考虑油酸分子间的间隙
C.将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓
D.为减小实验误差,应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液
3、关于用油膜法估测分子大小实验的科学依据中,下列说法错误的是( )
A.将油酸薄膜看成单层的油酸分子组成 B.不考虑油酸分子间的空隙
C.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
D.将油酸分子简化为球形
4、“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 ( )(多选)
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.将油膜分子看成球形
5、利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏伽德罗常数,如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜面积为S,这种油的摩尔质量为M,密度为ρ,则阿伏加德罗常数NA可表示为( )
A. B. C. D.
6、在油膜实验中,体积为V(m3)的某种油,形成直径为d(m)的油膜,则油分子的直径近似为( )
A.(m) B.(m) C.(m) D.(m)
7、用“油膜法粗测分子直径”的实验中,选用1:500的油酸酒精溶液的原因,下列说法中正确的是( )
A.酒精易溶于水且易挥发 B.油酸易溶于水且易挥发
C.易于形成油酸的单分子膜 D.易于减小油膜的表面积
8、在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中,下列说法中正确的是( )
A.用油膜法可以精确测量分子的大小
B.油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积
C.计算油膜面积时,应舍去所有不足一格的方格
D.实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉洒在水面上
9、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 mL配制好的油酸酒精溶液,共N滴,则每滴中含有油酸 mL
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
10、体积为V的油滴,滴在平静的水面上,扩展成面积为S的单分子油膜,则该油滴的分子直径为 ;已知阿伏伽德罗常数为NA,油的摩尔质量为M,则一个油分子的质量为 。
11、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,下列做法正确的有________。
A.用注射器取1滴纯油酸滴入量筒测量体积
B.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴溶液中含有纯油酸10-2 mL
C.往浅盘里倒入适量的水,再将爽身粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上
D.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
E.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积
12、用油膜法估算分子大小的实验中,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______________________________________。
13、(多选)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,所用油酸酒精溶液的质量分数(即纯油酸质量与油酸酒精溶液质量之比)为η,质量为m的油酸酒精溶液有n滴,且纯油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。现取一滴溶液滴入撒有爽身粉的浅水盘里,待稳定后,将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状,再把玻璃板放在边长为1 cm的坐标纸上,算出油膜的面积S。关于本实验,下列说法正确的是( )
A.一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 B.油酸分子直径为
C.一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为NA
D.计算油膜的面积可以通过在坐标纸上数油膜轮廓内格子数得到
14、在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,实验步骤如下:
A.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描在玻璃板上。
B.用公式d=求出薄膜厚度,即油酸分子的大小。
C.已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c,将此油酸酒精溶液一滴滴地滴入小量筒中,当滴入N滴溶液时小量筒内溶液体积为V。
D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数x(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长为a,求出油膜的面积。
E.用浅盘装入约2 cm深的水。
(1)将上述实验步骤进行排序,正确的顺序应该是________________________________(写步骤前的序号);上述步骤中有一处遗漏和不完整,请指出并补充完整________________________。
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为________。
A.控制变量法 B.理想化模型法 C.极限思想法 D.等效替代法
(3)从图中可数出小正方形的有效个数x=_______________。油酸分子的直径d=_________ (用题中给出的符号表示)。
15、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:
①往浅盆里倒入适量的水,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,待油膜形状稳定;
③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小;
④将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴的滴入烧杯中,每滴入80滴,注射器上的刻度减少1 mL;
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;
(1)上述步骤中,正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)。
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为________m3。油膜边缘轮廓如图所示(已知图中正方形小方格的边长为1 cm),则可估算出油酸分子的直径约为________m(此空保留1位有效数字)。
(3)完成本实验有三点理想化假设:(请将第②条补充完整)
①将油酸分子视为球形;
②___________________________________ __;
③油酸分子紧密排列无间隙。
16、 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中
(1)实验简要步骤如下:
A.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,数出轮廓内的方格数,再根据方格的边长求出油膜的面积S
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C.用浅盘装入约2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上
D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液
E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V
F.用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数
G.由得到油酸分子的直径d
上述实验步骤的合理顺序是________(填写字母编号)
(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形成单分子油膜”,体现的物理思想方法是____________________________________________________
_________________________。
(3)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用烧杯和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,由此可估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留2位有效数字)
17在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式:
A.用注射器将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入烧杯中,记下注射器上的刻度读数V0及液滴的总滴数N;
B.将爽身粉均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止。记下滴入的滴数n;
C.________________________________________________________________________;
D.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,以坐标方格上边长1 cm的正方形为单位,计算出轮廓内正方形的个数m;
E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d=________cm。
18、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)某同学操作步骤如下:
①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;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其形状稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误:_________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)实验中,进行了理想化的假设,如__________________________________________________
________________________________________________________________________________
(写出一种假设即可)。实验中,测量出滴入水中的纯油酸体积后,为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_______________________________________________________________。
在实验中,均匀撒爽身粉(或细石膏粉)有利于形成_____________________________________,便于记录数据。将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中,油膜形状稳定后面积为S,油酸酒精溶液的浓度为η,估算该油酸分子的直径为________。
1.2、探究2 数据处理及误差分析
1、在用油膜法估测分子的大小实验中,已知配制的酒精油酸溶液中,纯油酸与溶液体积之比为1:500,1mL油酸溶液是252滴,实验中测得一滴溶液形成的单分子油膜面积为396cm2,由以上数据可估测分子直径最接近于( )
A.1×10﹣10m B.2×10﹣10m C.5×10﹣10m D.2×10﹣9m
2、在“油膜法估测分子大小”的实验中,油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。试求:(1)油膜的面积________;
(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积________;
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径________;
(4)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因:_________________________________ _。
3、某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,教师在酒精中加入1 mL的油酸配制成1 000 mL的油酸酒精溶液。
(1)在实验时需要测量出1滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用________将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数。
(2)在浅盘的水面撒上爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象或判断正确的是________。
A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些
B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定
C.若出现如图所示的情况,说明油酸酒精溶液浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验
D.若出现如图所示的情况,可在水面上重新撒上爽身粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验
(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面扩散稳定后形成的油膜面积对应的方格的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为________m(计算结果保留1位有效数字)。
(4)乙实验小组算得的油酸分子直径偏小,可能是由于________。
A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 B.油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大
C.水面上爽身粉撒得较多,油酸未完全散开 D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少数了10滴
(5)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理?______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4、某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,实验的方法及步骤如下:
①向体积V油=1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=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烧杯中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL;
③往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,将爽身粉均匀撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状;
⑤如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l=20 mm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)该同学遗漏的重要步骤是________________________________;
(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)若爽身粉撒得过厚,则会使分子直径的测量结果偏________(选填“大”或“小”)。
5、在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定;
②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;
③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,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烧杯中,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数,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。
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________。
(2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL,油膜的面积是________cm2。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________ m(此结果保留3位有效数字)。
(3)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中,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
6、在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,小娜和小问同学组成的小组具体操作如下:
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到500 mL的刻度为止,摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止,共滴了25滴;
③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,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轮廓;
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,可以数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。
(1)根据该小组的实验数据,可估算出油酸分子的直径约为________ m。(结果保留一位有效数字)
(2)某次实验时,小娜同学滴下油酸酒精溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是________(选填选项前的字母)
A.盆中装的水量太多
B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀
C.盆太小导致油酸无法形成单分子层
②若用此油膜作为依据进行估测,则最终的测量结果将________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”),经过评估,该小组决定重做实验。
(3)实验中总会有各种意外,小问同学作为物理课代表,就在实验时细心地发现三位同学各发生了一个操作失误,其中导致最后所测分子直径的偏大的是________(选填选项前的字母)
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点
B.乙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器取一滴溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的粗
C.丙同学计算油膜面积时,把所有半格左右的油膜都算成了一格
7、(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积______ cm2,由此估算出油酸分子的直径是______ m(保留1位有效数字)。
(2)如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留1位有效数字)。
(3)某同学做完“用油膜法估测分子大小”实验后,发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。
A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C.计算油膜面积时,只数了完整的方格数
D.求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴
8、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,将6 mL的油酸溶于酒精,制成10 L的油酸酒精溶液,测得1 mL的油酸酒精溶液有75滴.现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上,用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓,其形状和尺寸如图所示,塑料盖板上的小方格边长为1 cm.则:
(1)油膜的面积是________ cm2;
(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____ m3;(结果保留一位有效数字)
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为 ________ m;(结果保留一位有效数字)
(4)某同学在实验中最终得到的计算结果偏小,出现这种结果可能的原因是________.
A.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,将不完整的方格都作为完整方格处理
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
9、在“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V.在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为 。
②油酸分子直径约为 。
10、在“油膜法估测分子的直径”实验中,
(1)(多选题)该实验中的理想化假设是( )
(A)将油膜看成单分子层油膜 (B)不考虑各油分子间的间隙
(C)不考虑各油分子间的相互作用力 (D)将油分子看成球形。
(2)(单选题)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是( )
(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) 某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22m2的蒸发皿,滴管,量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升),纯油酸和无水酒精若干等。已知分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为 ‰(保留两位有效数字)。
11、在做用“油膜法估测分子的大小”实验中,实验简要步骤如下:
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积
B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.用浅盘装入约深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上
D.用公式,求出薄膜厚度,即油酸分子的大小
E.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积
F.用注射器或滴管将事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数。
上述实验步骤的合理顺序是
12、(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图甲所示.坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________________ cm2,由此估算出油酸分子的直径是________________ m(保留1位有效数字).
(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为___________ m(结果保留1位有效数字).
(3)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时,四个同学都发生了一个操作错误,导致最后所测分子直径偏大的是________.
A.甲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际浓度比计算值小了
B.乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1 mL,不小心错记录为59滴
C.丙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器取一滴溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的粗
D.丁同学计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格
13、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
(1)某同学操作步骤如下:
①用0.5 mL的油酸配制了1 000 mL的油酸酒精溶液;
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1 mL;
③在浅盘内盛适量的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积为160 cm2,油酸分子直径大小d= m(结果保留一位有效数字)。
(2)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为d后,还可以继续测出阿伏加德罗常数NA= (用题中给出的物理量符号表示)。
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$普高物理新教材 选修3 第10章 分子动理论 第2讲 实验:用油膜法估测油酸分子的大小--教师版(定稿)
普高物理新教材 选修3 第10章 分子动理论 第2讲 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33组成。
把分子简化为球形处理,并认为它们紧密排布,测出油膜的厚度d,它就相当于分子的直径。粗略认为,油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比,如图所示。
二、实验器材
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、带有坐标方格的玻璃板、彩笔。
三、物理量的测量
1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数。
(3)用它们的总体积除以总滴数,得到1滴油酸酒精溶液的体积。
(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V。
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。
(1)在浅盘里盛上水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上。
(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜。
(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。
(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。
四、数据分析
1.计算方法:(1)一滴油酸溶液的平均体积,=。
(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V, V=×油酸溶液的体积比,其中。
(3)油膜的面积S=n×1 cm2(n为有效格数,小方格的边长为1 cm)。
(4)分子直径d= (代入数据时注意单位的统一)。
2.除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10m。
五、注意事项
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。
2.实验前应注意检查浅盘是否干净,爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。
3.向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。
4.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓。
5.计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。
思考1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液?
答案 用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸,这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜;同时酒精易挥发,不影响测量结果。
思考2.实验中为什么在水面上撒爽身粉?
答案 撒爽身粉后,便于观察所形成的油膜的轮廓。
思考3.为什么实验时要使油膜尽可能地散开?
答案 要形成单分子油膜,所以实验时要使油膜尽可能地散开
专题讲练1
1.1、探究1 实验原理和实验操作
1、符合“用单分子油膜估测分子的大小”实验中理想化假设的是( B )
A.将油膜看成双分子层油膜 B.将油分子看成球形
C.不考虑各油分子间的相互作用力 D.考虑各油分子间的间隙
2、在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中,下列说法正确的是( B )
A.实验中使用油酸酒精溶液,酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B.本实验不考虑油酸分子间的间隙
C.将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓
D.为减小实验误差,应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液
3、关于用油膜法估测分子大小实验的科学依据中,下列说法错误的是( C )
A.将油酸薄膜看成单层的油酸分子组成 B.不考虑油酸分子间的空隙
C.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
D.将油酸分子简化为球形
解:ABD、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,由此可知,故ABD正确;
C、实验需配置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,属于实验操作,不是本实验的科学依据,故C错误。 本题选错误的,故选:C。
4、“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 ( ABD )(多选)
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.将油膜分子看成球形
5、利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏伽德罗常数,如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜面积为S,这种油的摩尔质量为M,密度为ρ,则阿伏加德罗常数NA可表示为(A )
A. B. C. D.
6、在油膜实验中,体积为V(m3)的某种油,形成直径为d(m)的油膜,则油分子的直径近似为( D )
A.(m) B.(m) C.(m) D.(m)
7、用“油膜法粗测分子直径”的实验中,选用1:500的油酸酒精溶液的原因,下列说法中正确的是( C )
A.酒精易溶于水且易挥发
B.油酸易溶于水且易挥发
C.易于形成油酸的单分子膜
D.易于减小油膜的表面积
8、在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中,下列说法中正确的是( B )
A.用油膜法可以精确测量分子的大小
B.油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积
C.计算油膜面积时,应舍去所有不足一格的方格
D.实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉洒在水面上
9、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( B )
A.用注射器取1 mL配制好的油酸酒精溶液,共N滴,则每滴中含有油酸 mL
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
10、体积为V的油滴,滴在平静的水面上,扩展成面积为S的单分子油膜,则该油滴的分子直径为 ① ;已知阿伏伽德罗常数为NA,油的摩尔质量为M,则一个油分子的质量为 ②___。
【答案】 ;
11、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,下列做法正确的有________。
A.用注射器取1滴纯油酸滴入量筒测量体积
B.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴溶液中含有纯油酸10-2 mL
C.往浅盘里倒入适量的水,再将爽身粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上
D.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
E.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积
答案 CE
解析 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,通过计算得出1滴的体积,A错误;用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴油酸酒精溶液的体积是10-2 mL,含有纯油酸的体积小于10-2 mL,选项B错误;往浅盘里倒入适量的水,再将爽身粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上,选项C正确;用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,待油酸膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下油酸膜的形状,选项D错误;将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积,选项E正确。
12、用油膜法估算分子大小的实验中,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块单分子层油膜 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 单分子层油膜的面积
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也会很大,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块单分子层油膜。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层油膜的面积之比,即d=,故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外,还需要测量单分子层油膜的面积。
13、(多选)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,所用油酸酒精溶液的质量分数(即纯油酸质量与油酸酒精溶液质量之比)为η,质量为m的油酸酒精溶液有n滴,且纯油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。现取一滴溶液滴入撒有爽身粉的浅水盘里,待稳定后,将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状,再把玻璃板放在边长为1 cm的坐标纸上,算出油膜的面积S。关于本实验,下列说法正确的是( BCD )
A.一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
B.油酸分子直径为
C.一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为NA
D.计算油膜的面积可以通过在坐标纸上数油膜轮廓内格子数得到
解析 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为,选项A错误;将油酸分子看作球体且一个紧挨一个地单层排列,忽略空隙,油酸分子直径为,选项B正确;一滴油酸酒精溶液中纯油酸的摩尔数为,一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为NA,选项C正确;在坐标纸上数油膜轮廓内格子数时,大于或等于半格时算一格,小于半格的不计,用总格子数乘以1 cm2作为油膜的面积,选项D正确。
14、在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,实验步骤如下:
A.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描在玻璃板上。
B.用公式d=求出薄膜厚度,即油酸分子的大小。
C.已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c,将此油酸酒精溶液一滴滴地滴入小量筒中,当滴入N滴溶液时小量筒内溶液体积为V。
D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数x(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长为a,求出油膜的面积。
E.用浅盘装入约2 cm深的水。
(1)将上述实验步骤进行排序,正确的顺序应该是________________________________(写步骤前的序号);上述步骤中有一处遗漏和不完整,请指出并补充完整________________________。
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为________。
A.控制变量法 B.理想化模型法 C.极限思想法 D.等效替代法
(3)从图中可数出小正方形的有效个数x=________________。油酸分子的直径d=_________ (用题中给出的符号表示)。
答案 (1)CEADB 在水面上均匀地撒上痱子粉或细石膏粉 (2)B (3)8
解析 (1)应该先配制溶液→准备浅盘→将溶液滴到水面上→描出轮廓→求出体积→根据公式算出分子直径。因此顺序为:CEADB。步骤A中应在浅盘的水面上均匀地撒上爽身粉或细石膏粉,以便描出油酸的轮廓。
(2)将油酸分子看成球形,在水面上形成单分子油膜。本实验体现的物理思想方法为理想化模型法。故选B。
(3)超过半个的算一个,小于半个的不算,总共为8个。纯油酸的总体积为cV,每一滴中所含纯油酸的体积为V0=,每个小格的面积为a2,共有x个小格,因此油膜的总面积S=a2x,油酸分子直径为d==。
15、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:
①往浅盆里倒入适量的水,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,待油膜形状稳定;
③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小;
④将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴的滴入烧杯中,每滴入80滴,注射器上的刻度减少1 mL;
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;
(1)上述步骤中,正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)。
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为________m3。油膜边缘轮廓如图所示(已知图中正方形小方格的边长为1 cm),则可估算出油酸分子的直径约为________m(此空保留1位有效数字)。
(3)完成本实验有三点理想化假设:(请将第②条补充完整)
①将油酸分子视为球形;
②________________________________________________________________________;
③油酸分子紧密排列无间隙。
答案 (1)④①②⑤③ (2)7.5×10-12
7×10-10 (3)将油膜看成单分子层
解析 (1)用“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:
配制溶液(④)→倒水撒粉(①)→滴油(②)→盖板,画轮廓(⑤)→计算分子直径(③)。故正确顺序为④①②⑤③。
(2)一滴油酸酒精溶液的体积V0= mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V1=× mL=7.5×10-6 mL=7.5×10-12 m3,面积超过正方形一半的正方形个数约为114个,故油膜的面积S=114×1×1 cm2=114 cm2,油酸分子的直径d== m≈7×10-10 m。
(3)本实验中做了三点理想化假设:①将油酸分子视为球形;②将油膜看成单分子层;③油酸分子紧密排无间隙。
16、 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中
(1)实验简要步骤如下:
A.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,数出轮廓内的方格数,再根据方格的边长求出油膜的面积S
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C.用浅盘装入约2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上
D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液
E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V
F.用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数
G.由得到油酸分子的直径d
上述实验步骤的合理顺序是________(填写字母编号)
(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形成单分子油膜”,体现的物理思想方法是____________________________________________________
_________________________。
(3)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用烧杯和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,由此可估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留2位有效数字)
答案 (1)DFECBAG(或CDFEBAG)
(2)理想模型法 (3)6.3×10-10
解析 (1)实验步骤为:将配制好的油酸酒精溶液,通过注射器测出1滴此溶液的体积,然后将1滴此溶液滴在有爽身粉的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油酸薄膜的形状,按不足半个舍去,多于半个的算一个,计算出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液中纯油酸的体积除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面积,恰好就是油酸分子的直径。故实验步骤的合理顺序为DFECBAG(或CDFEBAG)。
(2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形成单分子油膜”,体现的物理思想方法是理想模型法。
(3)由于每个小方格边长为1 cm,则每一个小方格的面积就是1 cm2,数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的以一格计算,小于半格的舍去)为40个,则油酸薄膜的面积S=40 cm2=4.0×10-3 m2。
由题意知,80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL,且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%,故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
V0=×0.02%=×0.02%×10-6 m3=2.5×10-12 m3。
油酸分子直径d== m=6.3×10-10 m。
17、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式:
A.用注射器将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入烧杯中,记下注射器上的刻度读数V0及液滴的总滴数N;
B.将爽身粉均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不与器壁接触为止。记下滴入的滴数n;
C.________________________________________________________________________;
D.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,以坐标方格上边长1 cm的正方形为单位,计算出轮廓内正方形的个数m;
E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d=________cm。
答案 C.待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔画出油酸薄膜的形状,E.
解析 纯油酸的体积V=n××0.05×10-2 mL=×5×10-4 mL,油膜的面积S=m·1 cm2=m cm2,纯油酸的体积与油膜的体积是相等的,即V=Sd,所以油酸分子的直径d== cm。
18、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)某同学操作步骤如下:
①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;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其形状稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误:_________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)实验中,进行了理想化的假设,如__________________________________________________
________________________________________________________________________________
(写出一种假设即可)。实验中,测量出滴入水中的纯油酸体积后,为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_______________________________________________________________。
在实验中,均匀撒爽身粉(或细石膏粉)有利于形成_____________________________________,便于记录数据。将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中,油膜形状稳定后面积为S,油酸酒精溶液的浓度为η,估算该油酸分子的直径为________。
答案 (1)②在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积
③在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉),再滴入一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定
(2)将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径 形成的油膜面积 清晰的油膜边缘 d=
解析 (1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大,应先用累积法测出N滴该溶液体积,再求出一滴的体积,故改正为:在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积;③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察,可在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉),再滴油酸酒精溶液,稳定后就呈现出有清晰轮廓的油膜,故改正为:在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉),再滴入一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定。
(2)实验中进行了一些理想化的假设,如假定油酸分子一个紧挨一个地排列在一起,将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径等;实验中需要测出纯油酸体积和油酸在水面完全铺开后形成的油膜面积;均匀撒爽身粉(或细石膏粉)有利于形成清晰的油膜边缘,便于测量油膜的面积;油膜的厚度为d=,近似认为其等于油酸分子的直径。
1.2、探究2 数据处理及误差分析
1、在用油膜法估测分子的大小实验中,已知配制的酒精油酸溶液中,纯油酸与溶液体积之比为1:500,1mL油酸溶液是252滴,实验中测得一滴溶液形成的单分子油膜面积为396cm2,由以上数据可估测分子直径最接近于( B )
A.1×10﹣10m B.2×10﹣10m C.5×10﹣10m D.2×10﹣9m
2、在“油膜法估测分子大小”的实验中,油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。试求:(1)油膜的面积________;
(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积________;
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径________;
(4)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因:________________________________________________。
答案 (1)106 cm2 (2)8×10-6 cm3
(3)7.5×10-10 m (4)见解析
解析 (1)根据图中的轮廓可知,油膜面积为S=106×1 cm2=106 cm2。
(2)由1 mL溶液为75滴,可知1滴溶液的体积为 mL,又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,则1滴溶液中含纯油酸的体积为V=× mL=8×10-6 cm3。
(3)油酸分子直径为d== cm=7.5×10-8 cm=7.5×10-10 m。
(4)主要有两个原因:①水面受到落下油滴的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积先扩张后又收缩;②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发,使液面收缩。
3、某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,教师在酒精中加入1 mL的油酸配制成1 000 mL的油酸酒精溶液。
(1)在实验时需要测量出1滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用________将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数。
(2)在浅盘的水面撒上爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象或判断正确的是________。
A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些
B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定
C.若出现如图所示的情况,说明油酸酒精溶液浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验
D.若出现如图所示的情况,可在水面上重新撒上爽身粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验
(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面扩散稳定后形成的油膜面积对应的方格的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为________m(计算结果保留1位有效数字)。
(4)乙实验小组算得的油酸分子直径偏小,可能是由于________。
A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
B.油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大
C.水面上爽身粉撒得较多,油酸未完全散开
D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少数了10滴
(5)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理?______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)注射器 (2)A (3)5×10-10 (4)B (5)见解析
解析 (1)溶液配制好之后,用注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯,并记下滴数和体积。
(2)油膜的面积先扩张后又收缩一些,故A正确,B错误;出现如题图所示的情况,是爽身粉撒得太多,导致油膜未完全展开,故C、D均错误。
(3)油酸分子的直径 d== m=5×10-10 m。
(4)若舍去了所有不足一格的方格,则油膜面积偏小,算得的直径偏大,故A错误;酒精的挥发,导致溶液浓度变大,一滴溶液形成油膜的面积变大,算得的直径偏小,故B正确;爽身粉撒得太多,导致油膜未完全展开,油膜面积变小,则算得的直径偏大,故C错误;求每滴溶液的体积时,少数了10滴,则测得的每滴溶液的体积变大,算得的直径偏大,故D错误。
(5)为了清除少许油酸,可以用适量酒精溶液清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗干净。
4、某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,实验的方法及步骤如下:
①向体积V油=1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=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烧杯中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL;
③往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,将爽身粉均匀撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状;
⑤如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l=20 mm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)该同学遗漏的重要步骤是________________________________;
(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)若爽身粉撒得过厚,则会使分子直径的测量结果偏________(选填“大”或“小”)。
答案 (1)待油酸薄膜形状稳定后 (2)2×10-5 (3)4×10-10 (4)大
解析 (1)“用油膜法估测分子大小”的实验步骤可简记为“配→撒→滴→描→数→算”。由实验步骤可知,缺少的实验步骤是待油酸薄膜形状稳定后。
(2)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积V′=× mL=2×10-5 mL。
(3)根据题图中的轮廓可知油膜面积占114小格,则油膜的面积S=456×10-4 m2
则油酸分子的直径
d== m=4×10-10 m。
(4)水面上爽身粉撒得较多,油膜不能充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大。
5、在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定;
②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;
③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,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烧杯中,记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数,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。
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________。
(2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL,油膜的面积是________cm2。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________ m(此结果保留3位有效数字)。
(3)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中,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
答案 (1)④②①⑤③ (2)5×10-6 40 1.25×10-9 (3)AC
解析 (1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:
准备油酸酒精溶液(④)→准备带水的浅盘及爽身粉(②)→形成油膜(①)→描绘油膜轮廓(⑤)→计算分子直径(③)
故正确的顺序为④②①⑤③。
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V=× mL=5×10-6 mL
面积超过正方形一半的正方形的个数为40个,故油膜的面积S=40×1×1 cm2=40 cm2
油酸分子直径d== m=1.25×10-9 m。
(3)油酸未完全散开,则S测量值偏小,则直径测量值偏大,选项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,选项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,选项C正确。
6、在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,小娜和小问同学组成的小组具体操作如下:
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到500 mL的刻度为止,摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液;
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止,共滴了25滴;
③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,可以清楚地看出油膜轮廓;
④待油膜形状稳定后,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轮廓;
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,可以数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。
(1)根据该小组的实验数据,可估算出油酸分子的直径约为________ m。(结果保留一位有效数字)
(2)某次实验时,小娜同学滴下油酸酒精溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是________(选填选项前的字母)
A.盆中装的水量太多
B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀
C.盆太小导致油酸无法形成单分子层
②若用此油膜作为依据进行估测,则最终的测量结果将________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”),经过评估,该小组决定重做实验。
(3)实验中总会有各种意外,小问同学作为物理课代表,就在实验时细心地发现三位同学各发生了一个操作失误,其中导致最后所测分子直径的偏大的是________(选填选项前的字母)
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点
B.乙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器取一滴溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的粗
C.丙同学计算油膜面积时,把所有半格左右的油膜都算成了一格
答案 (1)7×10-10 (2)①B ②偏大 (3)A
解析 (1)依题意,一滴溶液中纯油酸的体积为V=××1 mL=8×10-6 mL,单层油酸分子油膜的面积为S=116×1×10-4 m2=1.16×10-2 m2,
油酸分子直径约为d==7×10-10 m
(2)①出现该图样的可能原因是爽身粉撒得太多,且厚度不均匀,故选B。
②依题意,油膜没有充分展开,对应的油膜面积偏小,根据d=,可知最终的测量结果将偏大。
(3)甲同学不小心把酒精倒多了一点,会导致油酸浓度比计算值小了一些,算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大,由d=,可得最后所测的分子直径偏大,故A正确;乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗,一滴油酸酒精溶液的实际体积变大,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大,对应的油膜面积S变大,但体积V还是按原来细的算,由d=,可得最后所测的分子直径偏小,故B错误;丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格,计算出的油膜的面积S偏大,由d=,可得最后所测的分子直径偏小,故C错误。
7、(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积______ cm2,由此估算出油酸分子的直径是______ m(保留1位有效数字)。
(2)如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留1位有效数字)。
(3)某同学做完“用油膜法估测分子大小”实验后,发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。
A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C.计算油膜面积时,只数了完整的方格数
D.求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴
答案 (1)256 8×10-10 (2)9×10-10 (3)AC
解析 (1)通过数格就能计算油膜的面积,多于半个格的算一个,少于半个格的舍去,由图可知,油膜的面积为S=64×4 cm2=256 cm2=0.0256 m2,两滴油酸酒精溶液含纯油的体积为V=2××=2×10-5 mL=2×10-5 cm3
油酸分子的直径为d==2× m≈8×10-10 m
(2)圆周周长为2πR=π×1.4×10-8 m
等于48个铁原子的直径之和,所以铁原子的直径为d= m≈9×10-10 m
(3)将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,则V取值偏大,由d=知d偏大,故A正确;油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度增大,则V取值偏小,导致d偏小,故B错误;计算油膜面积时,只数了完整的方格数,则S取值偏小,导致d偏大,故C正确;求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴,由V1= mL,可知,纯油酸的体积将偏小,导致d偏小,故D错误。
8、在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,将6 mL的油酸溶于酒精,制成10 L的油酸酒精溶液,测得1 mL的油酸酒精溶液有75滴.现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上,用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓,其形状和尺寸如图所示,塑料盖板上的小方格边长为1 cm.则:
(1)油膜的面积是________ cm2;
(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____ m3;(结果保留一位有效数字)
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为 ________ m;(结果保留一位有效数字)
(4)某同学在实验中最终得到的计算结果偏小,出现这种结果可能的原因是________.
A.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,将不完整的方格都作为完整方格处理
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)115 (2)8×10-12 (3)7×10-10 (4)B
解析 (1)大于半格的算作一格,小于半格的舍去,根据油膜形状得知,油膜的面积为:115×1 cm2=1.15×102 cm2.
(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V=× mL=8×10-6 mL=8×10-12 m3.
(3)油酸分子的直径约为d==≈7×10-8 cm=7×10-10 m.
(4)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d=可知,会导致计算的油酸分子直径偏大,故A错误;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d=可知,会导致计算的油酸分子直径偏小,故B正确;计算油膜面积时,只数了完整的方格数,会导致油膜面积S偏小,根据d=可知,会导致计算的油酸分子直径偏大,故C错误;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d=可知,会导致计算的油酸分子直径偏大,故D错误.
9、在“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A,N滴溶液的总体积为V.在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为 。
②油酸分子直径约为 。
解:实验时做的假设为:将油膜看成单分子膜;将油分子看作球形;认为油分子是一个紧挨一个的;
①由题意可知,一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为: V0。
②每一滴所形成的油膜的面积为S=Xa2,所以油膜的厚度,即为油酸分子的直径为:d。
故答案为:①; ②。
10、在“油膜法估测分子的直径”实验中,
(1)(多选题)该实验中的理想化假设是( ABD )
(A)将油膜看成单分子层油膜 (B)不考虑各油分子间的间隙
(C)不考虑各油分子间的相互作用力 (D)将油分子看成球形。
(2)(单选题)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是( B )
(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) 某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22m2的蒸发皿,滴管,量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升),纯油酸和无水酒精若干等。已知分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为 1.1 ‰(保留两位有效数字)。
11、在做用“油膜法估测分子的大小”实验中,实验简要步骤如下:
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积
B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.用浅盘装入约深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上
D.用公式,求出薄膜厚度,即油酸分子的大小
E.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积
F.用注射器或滴管将事先配置好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数。
上述实验步骤的合理顺序是 FECBAD
12、(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图甲所示.坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________________ cm2,由此估算出油酸分子的直径是________________ m(保留1位有效数字).
(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为___________ m(结果保留1位有效数字).
(3)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时,四个同学都发生了一个操作错误,导致最后所测分子直径偏大的是________.
A.甲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际浓度比计算值小了
B.乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1 mL,不小心错记录为59滴
C.丙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器取一滴溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的粗
D.丁同学计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格
答案 (1)256 8×10-10 (2)9×10-10 (3)A
解析 (1)通过数格就能计算油膜的面积,多于半个格的算一个,少于半个格的舍去,由题图所示油膜可知,油膜的面积为S=256 cm2=0.025 6 m2
两滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V=2××=2×10-5 mL=2×10-5 cm3
油酸分子的直径为d== m≈8×10-10 m.
(2)圆周周长为2πR=π×1.4×10-8 m,为48个铁原子的直径之和,所以铁原子的直径为d= m≈9×10-10 m.
(3)甲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际浓度比计算值小了一些,算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大,由d=可得,d偏大,A正确;乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1 mL,不小心错记录为59滴,算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏小,由d=可得,d偏小,B错误;丙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器取一滴溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的粗,一滴油酸酒精溶液的实际体积变大,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大,对应的油膜面积S变大,但体积V还是按原来的算的,由d=可得,d偏小,C错误;丁同学计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格,计算出的油膜的面积S偏大,由d=可得,d偏小,D错误.
13、 (2022·徐州市高二期末)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
(1)某同学操作步骤如下:
①用0.5 mL的油酸配制了1 000 mL的油酸酒精溶液;
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1 mL;
③在浅盘内盛适量的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积为160 cm2,油酸分子直径大小d= m(结果保留一位有效数字)。
(2)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为d后,还可以继续测出阿伏加德罗常数NA= (用题中给出的物理量符号表示)。
答案 (1)6×10-10 (2)
解析 (1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=× mL=1×10-5 mL,把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,
则油酸分子直径为 d== m=6×10-10 m;
(2)每个油酸分子的体积V0=π()3=πd3, 则阿伏加德罗常数NA==。
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