1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课时对点练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课时对点练 基础对点练 一、选择题: 1．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 2．(多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是(　　) A．将油酸形成的膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．将油酸分子看成球形 D．油酸分子直径的数量级为10－15 m 3．(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，下列做法正确的是(　　) A．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滴溶液中含有油酸10－2 mL B．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 C．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 D．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 二．实验题： 4．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________________． 5．利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×40 cm2的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N； B．将爽身粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n； C．__________________________________________________； D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，数得轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S. (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径为________(单位：cm)． 能力综合练 一、选择题: 6．(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百分浓度为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 二．实验题： 7．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下： ①取纯油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动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，恰好共滴了100 滴； ③在边长约40 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溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，油膜上没有爽身粉，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，在玻璃板上绘出油膜的形状； ⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个． (1)这种估测方法是将每个分子视为________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________． (2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________ m3，油膜面积为________ m2，求得的油酸分子直径为________ m．(结果均保留两位有效数字) 8．油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL.若把一滴这样的溶液滴入盛有水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面散开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示．(以下计算结果均保留2位有效数字) (1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积约为_________ m2. (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________ m3. (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径约为________ m. (4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是________． A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些 C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸扩散并待其形状稳定后再绘出轮廓图 9．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．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，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量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 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，用量筒和注射器测得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．(结果保留两位有效数字) 10．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为1∶500，用注射器和量筒测得1 mL上述溶液50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． (1)本实验中做了三点理想化假设， ①将油酸分子视为球形； ②________； ③油酸分子是紧挨在一起的． (2)测得油膜的面积约为160 cm2，则油酸分子的直径是________m； (3)某同学计算出的结果明显偏大，可能的原因是________． A．油酸中含有大量酒精 B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 C．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数少记了几滴 参考答案： 1.答案　B解析　 mL是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A错误；多滴几滴能够使测量形成的油膜体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C错误；为了使油酸分子紧密排列，实验时先将爽身粉均匀撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，D错误． 2.答案　ABC 3.答案　BD解析　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，含有油酸的体积小于10－2 mL，选项A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B正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油酸在水面上散开稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C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D正确． 4.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． 5.答案　(1)见解析　(2) 解析　(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上． (2)每滴油酸酒精溶液的体积为 cm3，n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V＝×0.05%，所以单个油酸分子的直径为d＝＝＝. 6.答案　BCD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． 7.答案　(1)球体　单分子油膜　直径　(2)4.0×10－12　8.1×10－3　4.9×10－10 解析　(1)这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径． (2)一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为 V＝× mL＝4.0×10－12 m3 据题意：完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．根据大于半格算一个计算，超过半格的方格个数为n＝67＋14＝81，则油膜面积为S＝81×1.0 cm×1.0 cm＝81 cm2＝8.1×10－3 m2 油酸在水面上形成单分子油膜，则油酸分子直径为 d＝＝ m≈4.9×10－10 m. 8.答案　(1)8.0×10－3(7.7×10－3～8.3×10－3均正确)　(2)1.0×10－11　(3)1.3×10－9　(4)BD 解析　(1)每个小方格的面积为S1＝1×10－4 m2，超过半格的按一格计算，小于半格的舍去，由题图可估算油酸薄膜的面积约为S＝80S1＝80×10－4 m2＝8.0×10－3 m2. (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 V＝××10－6 m3＝1.0×10－11 m3. (3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙， 则油酸分子的直径约为d＝＝ m≈1.3×10－9 m. (4)为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小一些；绘制轮廓图应在油酸扩散并待其形状稳定后进行，B、D正确，A、C错误． 9.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，通过量筒测出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，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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. 10.答案　(1)②油膜看成单分子层　(2)2.5×10－9　(3)BC 解析　(1)本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形；油膜看成单分子层；油酸分子是紧挨在一起的． (2)1滴油酸酒精溶液中所含的纯油酸的体积为V＝××10－6 m3，由于形成单分子层油膜，则油酸分子的直径为d＝＝2.5×10－9 m. (3)油酸中含有大量酒精不会造成影响，因为酒精最终挥发或者溶于水，故A错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S偏小，分子直径偏大，故B正确；求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数少记了几滴，纯油酸的体积将偏大，分子直径偏大，故C正确． 学科网（北京）股份有限公司 $