新教材高中物理第1章分子动理论2实验用油膜法估测油酸分子的大小课后提升训练新人教版选择性

第一章 2
A 组·基础达标
1．(多选)“用油膜法估测分子大小”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
【答案】ABD 【解析】实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，油酸分子直径的数量级为10－10 m ，所以A 、B 、D 正确，C 错误．
2．(2021年北京名校月考)(多选)用油膜法估测分子的大小时，采用的理想化条件是
( )
A ．把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜
B ．把形成单分子油膜的分子看作紧密排列的球形分子
C ．把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙
D ．将单分子视为立方体模型
【答案】AB 【解析】由用油膜法估测分子大小的实验可知，将体积为V 的油酸滴在水面上，形成面积为S 的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d ＝V S ，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d ＝V S
中，并没有考虑分子间隙所占体积，所以A 、B 正确．
3．(2021年成都二中期中)用油膜法估测分子的大小的实验中，下列操作正确的是
( )
A ．将纯油酸直接滴在水面上
B ．向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积
C ．用试管向水面倒油酸溶液少许
D ．计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数
【答案】B 【解析】油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A 、C 错误，B 正确；计算油膜面积时应把占到方格一半以上的作为一个，少于半格的忽略，故D 错误．
4．某同学在“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 ．油酸中含有大量的酒精
C ．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算
D ．求每滴溶液的体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴
【答案】A 【解析】油酸分子直径d ＝V S .计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错误；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S 变大，d 变小，C 错误；若求每滴溶液的体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错误．
5．把体积为V 1(mL)的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V 2(mL)的油酸酒精溶液，测出1 mL 油酸酒精溶液共有N 滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为S (cm 2)的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为( )
A ．
V 1NV 2S m B ．NV 2V 1S m C ．V 2NV 1S cm D ．V 1NV 2S
cm 【答案】D 【解析】一滴溶液中纯油酸的体积V ＝
V 1NV 2，由d ＝V S 得d ＝V 1NV 2S (注意单位)． 6．(2021年上海复旦附中期中)用油膜法估测油酸分子的大小，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0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的45 cm×50 cm 浅盘、痱子粉、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%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，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S (cm 2)
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子的直径大小为________cm.
【答案】(1)见解析 (2)0.05%n NS
【解析】(1)由步骤D 可知，步骤C 应该是：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)d ＝V S ＝1×10－6×0.05%×n NS ×10－4 m ＝0.05%n NS
cm.
7．在“用油膜法估测分子大小”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在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸估测油膜的面积．
改正其中的错误：_____________.
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.1%，一滴溶液的体积为×10－4 mL ，其形成的油膜面积为40 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________m.
【答案】(1)②应在量筒中滴入N 滴溶液，计算得出一滴溶液的体积；③应在水面上先撒上痱子粉 ×10－10
【解析】(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液体积误差太大，应先用累积法测出N 滴溶液体积，再算出一滴溶液的体积．③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上撒上痱子粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓．
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ＝×10－4×0.1% mL，d ＝V S ＝错误! m ＝×10
－10 m. B 组·能力提升
8．(2021年厦门一中模拟)油酸酒精溶液的浓度为每10 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸6 mL ，用滴管向量筒内滴75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，稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示．
(1)若每一小方格的边长为10 mm ，则油酸薄膜的面积为________m 2.
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为__________m 3；
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为____________m(保留1位有效数字)．
【答案】×10－2 (2)8×10－12 (3)7×10－10
【解析】(1)从题图中数出方格数约为113个，则油酸薄膜的面积为113×1 cm 2＝×10
－2 m 2.
(2)每滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 6 mL 10 000×75
＝8×10－12 m 3. (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径d ＝V S ＝错误! m≈7×10
－10 m. 9．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
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小量筒中，当滴入n ＝100滴时，测得其体积恰好是V 0＝1 mL ；
③往边长为30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将________均匀地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，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形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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)步骤③应填______________________．
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是__________________mL.
(3)油酸分子直径是__________________m.
【答案】(1)痱子粉或石膏粉 (2)2×10－5 ×10－10
【解析】(1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉．
(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V ′＝V 0nV 总＝1100×1500
mL ＝2×10－5 mL. (3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为113个，故面积S ＝113×20×20 mm 2＝×104 mm 2，油酸分子直径d ＝
V ′S ＝错误! m≈×10－10 m.
10．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用注射器将一滴油酸酒精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，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm ，该油酸膜的面积是________m 2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10－6 mL ，则油酸分子的直径是________m.
【答案】8×10－3 5×10－10
【解析】由于油酸膜所占小方格的个数约为80个，故油酸膜的面积是S ＝80×100×10－6 m 2＝8×10－3 m 2；d ＝V S ＝4×10－6×10－68×10－3 m ＝5×10－10 m.。