实验十二 用油膜法估测分子的大小（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 12页

‎1．用油膜法估测分子直径的实验中做了哪些科学的近似(　　)‎ A．把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜 B．把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子 C．将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙 D．将油酸分子视为立方体模型 解析：选AB.用油膜法估测分子的大小，必须将分子视为球形，并且不考虑分子间隙；水面上的膜为单分子油膜．只有如此，油膜的厚度才能视为分子直径，即d＝.‎ ‎2．某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，其原因可能是(　　)‎ 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．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴 解析：选AC.由分子直径d＝可知，造成测量结果偏大的可能原因有两个：测定面积偏小；纯油酸体积测定偏大，故A、C正确．‎ ‎3.做布朗运动实验，得到某个观测记录如图，则图中记录的是(　　)‎ A．分子无规则运动的情况 B．某个微粒做布朗运动的轨迹 C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线 D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线 答案：D ‎4．(多选)“用油膜法估测分子的大小”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．考虑了各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 ‎5．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为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，如图实121所示，测得油膜占有的正方形小格数为X。‎ 图实121‎ ‎(1)用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为________。‎ ‎(2)油酸分子直径约为________。‎ 解析：(1)由题意可知，一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为V0＝。‎ ‎(2)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＝＝。‎ 答案：(1)　(2) ‎6．(多选)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．油酸中含有大量酒精 C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数误多计了10滴 解析：选AC　用油膜法估测分子直径，是利用油酸的体积与形成的单分子油膜面积的比值来估算分子直径的，分子直径值明显偏大可能的原因有：一是油酸体积测量值偏大；二是油膜面积测量值偏小，油酸未完全散开和舍去不足一格的方格均会造成油膜面积测量值偏小的结果，故A、C正确；油酸中酒精更易溶于水，故不会产生影响，B错误；而D项计算每滴溶液中所含油酸的体积偏小，会使分子直径估算值偏小，D错误。 ‎ ‎7．在用油膜法测量分子直径的实验中 ‎(1)体积为‎10 cm3的油滴，滴在水面上展开形成单分子油膜，则油膜面积的数量级为________。‎ A．‎109 cm2　　　　　　　　 B．‎106 cm2‎ C．‎104 cm2 D．‎102 cm2‎ ‎(2)将酒精加入‎1 cm3的油酸中制成‎200 cm3的油酸酒精溶液。已知‎1 cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精蒸发，油酸在水面上形成单分子油膜，已测得油膜层的面积为‎0.2 m2‎，由此可以估测油酸分子的直径为________cm。‎ ‎8．测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。‎ ‎(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，如图实123(甲)所示。坐标格的正方形大小为‎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(保留一位有效数字)。‎ 图实123‎ ‎(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1.43×10－‎8 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为________m(结果保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S＝格数×‎2 cm×‎2 cm＝‎256 cm2。溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10－‎5 cm3。油膜厚度即油酸分子的直径是d＝≈8×10－‎10 m。‎ ‎(2)直径为1.43×10－‎8 m的圆周周长为D＝πd＝4.5×10－‎8 m，可以估算出铁原子的直径约为d′＝ m＝9.4×10－‎10 m。‎ 答案：(1)256　8×10－10　(2)9.4×10－10‎ ‎9．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取一定量的无水酒精和油酸，配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在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴溶液，待散开稳定；‎ ‎④在蒸发皿上覆盖玻璃板，描出油酸薄膜形状，用透明方格纸测量油酸薄膜的面积。‎ 请指出错误或有遗漏的步骤，并改正其错误：‎ 错误的步骤：__________________________________；‎ 有遗漏的步骤：________________________________。‎ ‎(2)用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的(　　)‎ A．摩尔质量　　　　　　　　 B．摩尔体积 C．质量 D．体积 ‎10.在“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痱子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)‎ 解析：(1)根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③。‎ ‎(2)根据实验原理可知油酸分子直径为d＝＝ m≈5×10－‎10 m。‎ 答案：(1)④①②⑤③　(2)5×10－10‎ ‎11.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图实122所示。若每一小方格的边长为‎25 mm，试问：‎ 图实122‎ ‎(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是______m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______m。(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)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：_____________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩 ‎12．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：‎ 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S B．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画在玻璃板上 C．用浅盘装入约2 cm深的水 D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 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 ‎(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：‎ ‎①________________________________________________________________________.‎ ‎②________________________________________________________________________.‎ ‎(2)上述实验步骤的合理顺序是________．‎ ‎13.油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图8－3－4所示．若每一小方格的边长为25 mm，试问：‎ 图8－3－4‎ ‎ (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________．图中油酸膜的面积为________ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m．(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)某同学在实验过程中，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：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(2)主要原因为：①水面受下落油滴冲击，先下陷后又恢复水平，因此膜面积扩张；②溶液中酒精挥发，使液面收缩 ‎14．用油膜法估测分子的大小．‎ 实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为‎1 cm)．则 ‎(1)下面给出的实验步骤中，正确排序应为________(填)序号 为估算油酸分子的直径，请补填最后一项实验步骤D A．待油酸薄膜的形状稳定后，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 B．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油酸酒精溶液的滴数N C．将痱子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，从低处向水面中央滴入一滴 D．____________________________________‎ ‎(2)利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为________．‎ 解析：(1)根据实验原理可得，给出的实验步骤的正确排序为BCA，步骤D应为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，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S.‎ ‎(2)每滴油酸酒精溶液的体积为 ‎1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＝＝.‎ 答案：(1)BCA　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‎1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S ‎(2) ‎15．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油膜，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是________ mL，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝______ cm3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝1.12×10－‎10 m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求．‎ 次数 S/cm2‎ L＝/cm L平均值 ‎1‎ ‎533‎ ‎2‎ ‎493‎ ‎3‎ ‎563‎ ‎16．在“用单分子油膜估测分子大小”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在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；‎ ‎④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，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)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL，其形成的油膜面积为‎40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.‎ 解析：(1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差．‎ ‎③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．‎ ‎(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：‎ d＝＝ m＝1.2×10－‎‎9 m 答案：(1)②在量筒中滴入N滴溶液 ‎③在水面上先撒上痱子粉 ‎(2)1.2×10－9‎ ‎17.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图所示．若每一个小方格的边长为‎25 mm，试问：‎ ‎(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的______．上图中油酸膜的面积为________ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m．(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)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：_________________________________________‎ ‎18．利用油膜法可以粗略的测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝0.8×‎103 kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝0.5×10－‎3 cm3，形成的油膜面积为S＝‎0.7 m2‎，油的摩尔质量为M0＝‎0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：‎ ‎(1)油分子的直径是多少？‎ ‎(2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA是多少？先列出文字计算式，再代入计算，只要求保留一位有效数字．‎ 解析：已知油的摩尔质量为M0＝‎0.09 kg/mol，若求出一个油分子的质量m，即可根据NA＝求出阿伏加德罗常数，利用油膜法测分子的直径．‎ ‎(1)d＝＝ m ‎＝7.1×10－‎10 m.‎ 答案：(1)7.1×10－‎‎10 m ‎(2)NA＝　6×1023 mol－1‎ ‎19.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法．‎ ‎(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL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1mL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4甲所示．坐标中每个小正方形方格的大小为2cm×2cm.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(保留一位有效数字)．‎ 图4‎ ‎(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1.43×10－8m的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为________m(结果保留两位有效数字)．‎ ‎ ‎