高中物理-实验：油膜法测分子的直径练习

高中物理-实验：油膜法测分子的直径练习
A级抓基础
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
解析：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的，测出油的体积，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，即油分子的直径．该方法采用了理想模型法．答案：C
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
解析：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；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．
答案：D
3．为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，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，并读出量筒里这些溶液的体
积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2＝
V
1 100
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．先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上
D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
解析：测一滴油酸酒精溶液的体积时，如果保证滴数是准确的，误差主要是
从量筒中读出n＝100滴溶液的体积，如果不是整体积数，那么估读的体积误差就大了；因此应数出量筒里每增加一个整体积数(量筒的最小分度)所滴入的滴数，故A项错，B项正确；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，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项错；D项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．
答案：B
4．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283 kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3.若100滴油酸的体积为1 mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是______m2(取
N A ＝6.02×1023mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝
1
6
πD3，结果保留一位有
效数字)．
解析：1滴油酸的质量为：
m＝ρV＝0.895×103 kg/m3×
1
100
×1×10－9 m3＝8.95×10－9 kg，
一滴油酸所含分子的个数：
N＝m
M
N
A
＝
8.95×10－9
0.283
×6.02×1023个＝2×1016个，
又4
3
πr3＝
V
N
，
解得：r＝33V
4πN
＝
33×1×10－11
4×3.14×2×1016
m≈5×10－10 m，
故所形成的单分子油膜的面积约为：
S＝V
2r
＝
1×10－11
2×5×10－10
m2＝0.01 m2.
答案：0.01
B级提能力
5．(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，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．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．求每滴体积时，1 mol的溶液的滴数多记了10滴
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；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，C正确；若求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d 变小，D不正确．
答案：AC
6．为保护环境和生态平衡，在生产活动中严禁污染水源．在某一水库中，一艘快艇在水面上匀速行驶，速度为8 m/s.油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员堵住漏油处共用1.5分钟．漏出的油在水面上形成宽约100 m 的长方形油层，漏出油的体积为1.44×10－3m3，则该油层的厚度约为分子直径的________倍(油分子的直径约为10－10m)．
解析：油层长度L＝vt＝8×90 m＝720 m，
油层厚度D＝1.44×10－3
720×100
m＝2×10－8 m，
则倍数n＝2×10－8
10－10
＝200倍．
答案：200
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________________．解析：(1)根据图可得8S；
(2)油酸的体积为V0＝
n
N（n＋m）
V，油酸分子直径的表达式d＝
V
8S
＝
nV
8SN（m＋n）
.
答案：(1)8S(2)d＝
nV
8SN（m＋n）。