（新教材輔導）2023年高中物理第一章分子動理論12實驗用油膜法估測油酸分子的大小練習新人教版選擇性

2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小【基礎鞏固】1.用油膜法估測油酸分子大小的實驗中,純油酸體積為V,在水面上形成近似圓形的單分子油膜,油膜直徑為d,則油酸分子直徑約為 ()A.4Vπd2B.π解析:由題知油膜的面積約為S=πR2=π4d2,故油酸分子直徑約為d=VS=4答案:A2.一艘油輪裝著密度為9×102kg/m3的原油在海上航行,由于故障而發(fā)生原油泄漏.假設泄漏的原油的質量是9t,海面上風平浪靜時,這些原油造成的污染面積最大可達到 ()A.108m2 B.109m2C.1010m2 D.1011m2解析:泄漏的原油的體積V=mρ=10m3,而分子直徑的數(shù)量級為1010m,所以這些原油造成的污染總面積最大為S=Vd=1011m2答案:D3.在用油膜法估測油酸分子的大小實驗中,下列假設與該實驗原理有關系的是()A.油膜中分子沿直線均勻排列B.油膜看成單分子層且分子成球形C.油膜中分子間存在一定間隙D.油膜中分子間的相互作用力忽略解析:該實驗中的理想化假設是:把在水面上盡可能擴散開的油膜視為單分子油膜;不需要考慮分子間隙;把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子.因此與本實驗有關的是B,故B正確,A、C、D錯誤.答案:B4.(多選)利用油膜法估測油酸分子的直徑,將1cm3的純油酸溶于酒精,制成200cm3的油酸酒精溶液,1cm3溶液有50滴.現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上,油酸在水面上形成一單分子層,已測出這一薄層的面積為0.2m2,下列分析正確的是 ()A.實驗中要測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,且所取純油酸的體積為104cm3B.實驗中要測量一個油酸分子的體積,且油酸分子的體積為105cm3C.該實驗測得的油酸分子的直徑約為5×1010mD.如果還知道油酸的摩爾體積,則依據(jù)本實驗的測量結果還可以測得阿伏加德羅常數(shù)解析:一滴溶液中純油酸的體積V0=1200×50cm3=1×104cm3,選項A正確,選項B錯誤.油酸分子的直徑d=V0S=答案:ACD5.為了減小用油膜法估測油酸分子大小的誤差,下列方法可行的是()A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液,并讀出量筒里這些溶液的體積V1,則每滴油酸酒精溶液的體積V2=VB.把淺盤水平放置,在淺盤里倒入一些水,使水面離盤口距離小一些C.先在淺盤的水中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D.用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形解析:測一滴油酸酒精溶液的體積時,如果滴數(shù)是準確的,誤差主要來自量筒中100滴溶液的體積的讀數(shù),故選項A錯誤.水面離盤口距離小一些可以減小描繪油膜形狀的誤差,故選項B正確.在水面多滴幾滴油酸酒精溶液能夠使形成油膜的油酸體積的測量值更精確,但多滴以后會使油膜面積增大,油膜的一部分可能與淺盤壁相接觸,這樣會使油膜面積測量結果偏小,故選項C錯誤.D項中的做法沒有必要,并且牙簽上會附有油酸,會使油酸體積測量誤差增大,故選項D錯誤.答案:B6.(多選)在用油膜法估測油酸分子大小的實驗中,若已知油酸的摩爾質量為M,密度為ρ,油滴所含油酸的質量為m,油滴在水面上擴散后的最大面積為S,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則()A.油酸分子的直徑d=MB.油酸分子的直徑d=mC.油滴所含分子數(shù)N=MmND.油滴所含分子數(shù)N=mMN解析:在用油膜法估測油酸分子大小的實驗中,認為油膜的厚度就是分子直徑,油膜的質量為m,最大面積為S,則油膜的體積為V=mρ,油酸分子直徑為d=mρS,故選項A錯誤,選項B正確.油滴所含油酸的物質的量為mM,油滴所含油酸分子數(shù)為N=mM答案:BD7.利用油膜法估測油酸分子的直徑,實驗器材有體積分數(shù)為0.05%的油酸酒精溶液、分度值為0.1mL的量筒、盛有適量清水的45cm×50cm的淺盤、爽身粉、膠頭滴管、玻璃管、彩筆、坐標紙.(1)下面是實驗步驟,請?zhí)顚懰钡牟襟EC.A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N;B.將爽身粉均勻地撒在淺盤內的水面上,用滴管吸取體積分數(shù)為0.05%的油酸酒精溶液,從低處向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n;C.;

D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位,計算輪廓內正方形的個數(shù),算出油酸薄膜的面積S.(2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的直徑為.

解析:(1)題中的C應為待油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀描在玻璃板上.(2)每滴油酸酒精溶液的體積為1Ncm3,n滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V=nN×0.05%,所以單個油酸分子的直徑為VS=n答案:(1)待油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀描在玻璃板上.(2)0.05%【拓展提高】8.在用油膜法估測油酸分子大小的實驗中,某小組發(fā)現(xiàn)測得的分子直徑數(shù)據(jù)比其他組的大2~3個數(shù)量級,可能的原因是 ()A.計算油膜面積時,只計算了完整方格的數(shù)目B.水面上爽身粉撒得過多,油膜沒能充分展開C.將油酸酒精溶液的體積直接當作油酸的體積進行計算D.測量每滴油酸酒精溶液體積時,將31滴溶液錯數(shù)成30滴解析:在用油膜法估測油酸分子大小的實驗中,分子直徑d=VS.若計算油膜面積時,只計算了完整方格的數(shù)目,則S的測量值偏小,分子直徑測量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個數(shù)量級,故A錯誤.若水面上爽身粉撒得過多,油膜沒能充分展開,則S的測量值偏小,分子直徑測量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個數(shù)量級,故B錯誤.若將油酸酒精溶液的體積直接當作油酸的體積進行計算,則油酸的體積V的測量值偏大,分子直徑的測量值偏大,由于油酸只占油酸酒精溶液的千分之幾,直徑的測量數(shù)據(jù)可能大2~3個數(shù)量級,故C正確.測量每滴油酸酒精溶液的體積時,若將31滴溶液錯數(shù)成30滴,則一滴油酸酒精溶液的體積的測量值偏大,油酸的體積V的測量值偏大,分子直徑的測量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個數(shù)量級,故D錯誤答案:C9.設水的密度為ρ1、酒精的密度為ρ2、油酸的密度為ρ3,如果某油酸酒精溶液的質量分數(shù)為10%,配制溶液時總體積不變,那么在體積為V的油酸酒精溶液中油酸的質量為 ()A.ρ2ρ3Vρ2+ρ解析:若有質量為m的該油酸酒精溶液,則其中油酸的質量為0.1m,酒精的質量為0.9m,又知油酸密度為ρ3,則質量為m的該油酸酒精溶液中油酸體積為V油=0.1mρ3;酒精密度為ρ2,則該油酸酒精溶液中酒精體積V酒精=0.9mρ2,即體積比為V油∶V酒精=ρ2∶9ρ3,所以體積為V答案:B10.空調在制冷過程中,室內空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水,經(jīng)排水管排走,空氣中的水分越來越少,人會感覺干燥.某空調工作一段時間后,排出液態(tài)水的體積為V,水的密度為ρ,水的摩爾質量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,這些液態(tài)水中水分子的總數(shù)N和水分子的直徑d分別為 ()A.N=MρVNA,B.N=ρVNAM,C.N=ρVNAM,D.N=MρVNA,解析:水的摩爾體積Vm=Mρ,水分子總數(shù)N=VVmNA=ρVNAM,將水分子看成球形,由VmNA=1答案:C11.11.(2022·廣東珠海)(1)在用油膜法估測油酸分子大小實驗中,下列說法正確的是;

A.實驗中使用油酸酒精溶液,酒精作用是能使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B.本實驗不考慮油酸分子間的間隙C.將油酸酒精溶液滴入水中后應立即迅速描繪油膜輪廓D.為減小實驗誤差,應往均勻撒好爽身粉的水盤中多滴幾滴油酸酒精溶液(2)在用油膜法估測油酸分子大小的實驗時,油酸酒精溶液的濃度為每2000mL溶液中有純油酸1mL.用注射器測得1mL上述溶液有200滴,把1滴該溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,測得油酸膜的近似輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長為1cm,則每1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mL,油酸膜的面積是cm2.據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是m(此計算結果保留一位有效數(shù)字).

(3)(多選)某同學計算出的油酸分子直徑明顯偏小,可能的原因是.

A.油酸中含有大量酒精B.爽身粉撒太多,油膜未能充分展開C.計算油膜面積時,將所有不完整的方格都作為1格保留D.計算每滴溶液中純油酸的體積時,油酸酒精溶液的滴數(shù)多記了10滴解析:(1)實驗中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是對油酸起稀釋作用,盡可能地減少滴入水面的油酸的含量,故選項A錯誤;油膜是呈單分子分布的,實驗中把油酸分子看成球形,分子間沒有空隙,故選項B正確;溶液滴入水中后,應讓油膜盡可能散開,形成單分子油膜,再把油膜的輪廓畫在玻璃板上,然后用坐標紙計算油膜的面積,故選項C錯誤;多滴幾滴油酸酒精溶液不便于散開形成單分子油膜,故選項D錯誤.(2)每1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V=12000×1200mL=2.5×10由于每格邊長為1cm,則每一格的面積為1cm2,估算油酸膜的面積以超過半格以1格計算,不足半格的舍去,估算出42格,則油酸膜的面積為42cm2;由于是單分子緊密排列的,因此油酸分子的直徑為d=VS=2.5×10-(3)油酸中含有大量酒精不會造成影響,因為最終酒精會揮發(fā)或溶于水,故選項A錯誤;爽身粉撒太多,油膜未能充分展開,導致面積偏小,則所測分子直徑偏大,故選項B錯誤;計算油膜面積時,將所有不完整的方格都作為1格保留,導致面積偏大,則所測分子直徑偏小,故選項C正確;計算每滴溶液中純油酸的體積時,1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)多記了10滴,導致1滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積偏小,則所測分子直徑偏小,故選項D正確.答案:(1)B(2)2.5×106426×1010(3)CD12.某實驗小組用油膜法估測油酸分子的大小.(1)(多選)該實驗中的理想化假設有.

A.將油膜看成單分子油膜B.不考慮油酸分子間的間隙C.不考慮油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形(2)實驗中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是.

A.使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B.稀釋油酸C.有助于測量1滴油酸的體積D.有助于油酸的顏色更透明,便于識別(3)為配制油酸酒精溶液,實驗室配備的器材有面積為0.22m2的蒸發(fā)皿、滴管、量筒(50滴油酸油精溶液滴入量筒,量筒示數(shù)約為1mL)、純油酸和無水酒精若干.已知分子直徑數(shù)量級為1010m,求配制的油酸酒精溶液中油酸的體積分數(shù)的最大值.結果保留兩位有效數(shù)字.解析:(1)計算油酸分子直徑的根據(jù)是體積與面積的比值,所以需將油膜看成單分子油膜,將油酸分子看成球形,并認為它們是緊密排布的,不考慮油酸分子之間的空隙,故選A、B、D.(2)實驗中使用的是油酸酒精溶