1.2 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第2节 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 同步练习 一、选择题: 1．在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是(　　) A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想模型法 D．比值定义法 2．用“油膜法”来粗略估测分子的大小，认为油滴在水面上后油分子的排列需要建立在一定模型基础上，下列哪项是不正确的(　　) A．分子都是球形的 B．所有分子都能形成单分子油膜 C．分子都是一个一个挨着一个排列的 D．滴入的油酸溶液是高纯度的溶液 3．(多选)为了减小“油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是(　　) A．用注射器向量筒中滴入(100滴)油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积恰为整数V1，则每滴溶液的体积为V2＝ 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些 C．先在浅盘内的水中撒入一些爽身粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴1滴在水面上 D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状 4．(多选)一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S．已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，下列表达式中正确的有(　　) A．油酸分子的直径d＝ B．油酸分子的直径d＝ C．一滴油酸酒精溶液所含油酸的分子数N＝NA D．一滴油酸酒精溶液所含油酸的分子数N＝NA 2． 实验题： 5.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． 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)． (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2．由此估算出油酸分子的直径为________m(结果保留1位有效数字)． 6.在“用油膜法估测分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为1 cm. (1)油酸薄膜的面积是________cm2. (2)实验测出油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字). (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？ ________________________________________________________________________________________________________________． 7．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴． (1)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)．则油膜面积为________． (2)写出估算油酸分子直径的表达式________． 8．(1)用油膜法估测分子的大小时有如下步骤： A．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻板上 B．将油酸和酒精按一定比例配制好；把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达1 mL时记下滴入的滴数，算出每滴的体积 C．向浅盘中倒入约2 cm深的水，向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉(或爽身粉)；把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定 D．把玻璃板放在方格纸上，数出薄膜所占面积 E．计算出油膜的厚度d＝ 把以上各步骤按合理顺序排列如下：________． (2)若油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有液滴75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小方格的边长为1 cm，则 ①油酸膜的面积是________m2； ②按以上数据，估测出油酸分子的直径是________m．(结果保留2位有效数字) (3)某同学在实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________． A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数误多计了10滴 9.如图在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操作的合理顺序是__________(填字母代号)。 A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜 B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积 C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 (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2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为________m(计算结果保留2位有效数字)。 (3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情况会导致分子直径d的测量结果________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。 10.(1)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。 (2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。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浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状，如图3所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求： ①油酸膜的面积约为________cm2； ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________(结果保留2位有效数字)； ③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。 (3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是________。 A.1 kg油酸所含有分子数为ρNA B.1 m3油酸所含分子数为 C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为 参考答案： 1.C　[应用油膜法测分子直径，其实验的原理是将油酸分子看成是球形模型的，测出油酸分子的体积，然后让油在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积，油的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度，即油酸分子的直径．该方法采用了理想模型法．] 2.D　[在“用油膜法估测分子的大小”实验中，做这样的近似：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，紧密排列；④为了获取单分子油膜，则将油酸滴入酒精溶液，形成低纯度的油酸溶液．故A、B、C正确，D不正确．] 3.ABC　[测量多滴溶液的体积和溶液的滴数，以减小读数误差，A正确；水面离盘口距离小些，可减小画油膜轮廓时的误差，B正确；滴入1滴溶液形成单分子油膜，C正确；用牙签拨弄油膜，会使油膜间有空隙，还会带走一部分油酸，D错误．] 4.BC　[一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V＝，一滴纯油酸酒精溶液油膜最大面积为S，则油酸分子直径d＝＝，故A错误，B正确；一滴油酸的物质的量为n＝，分子数为N＝n·NA＝·NA，故C正确，D错误．] 5.[解析]　(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒爽身粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d＝计算． (2)一滴油酸酒精溶液中含油酸体积V＝× m3，故d＝≈5×10－10 m． [答案]　(1)④①②⑤③　(2)5×10－10 6.[解析]　(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有114(113～115)个； 一个小方格的面积S0＝L2＝1 cm2， 所以面积S＝114×1 cm2＝114 cm2． (2)一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 V＝× mL＝7.5×10－12m3， 油酸分子直径d＝＝ m≈6.6×10－10m． (3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜． [答案]　(1)114(113～115都对)　(2)6.6×10－10 (3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜 7.[解析]　(1)根据图可得8S． (2)油酸的体积为V0＝V， 油酸分子直径的表达式d＝＝． [答案]　(1)8S　(2)d＝ 8.[解析]　(1) “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)→测定一 滴酒精油酸溶液的体积：V1＝→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，故实验步骤为BCADE． (2)①油酸膜的面积是：115×1 cm2＝1.15×10－2m2．②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积：V＝ mL＝8×10－6 mL＝8×10－12 m3；油酸分子的直径约为油膜的厚度：d＝＝ m≈7.0×10－10 m． (3)油酸未完全散开，则面积测量值偏小，则测得的直径偏大，选项A正确；如果含有大量的酒精，则对结果无影响，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴，由V0＝可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误． [答案]　(1)BCADE　(2)1.11×10－2 ～1.16×10－2 7.0×10－10　(3)AC9.答案　(1)DACB　(2)6.3×10－10　(3)大于 解析　(1)实验操作的合理顺序是DACB。 (2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为S＝4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为 d＝＝ m＝6.3×10－10 m。 (3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝可知，这种情况会导致分子直径d的测量结果大于真实值。 10.答案　(1)bcad　(2)①1.3×102　②8.0×10－12 m3　③6.1×10－10　(3)B 解析　(1)用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→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。因此操作先后顺序排列应是bcad。 (2)①图中油膜中大约有132个小方格， 则油酸膜的面积为S＝132×12 cm2＝132 cm2≈1.3×102 cm2。 ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V0＝× m3＝8.0×10－12 m3 ③油酸分子的直径为d＝＝ m≈6.1×10－10 m。 (3)1 kg油酸所含有分子数为n＝NA＝，故A错误；1 m3油酸所含分子数为n＝NA＝，故B正确；1个油酸分子的质量为m0＝，故C错误；设油酸分子的直径为d，则有π()3＝，解得d＝，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $