高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小同步练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小同步练习题，共4页。试卷主要包含了05%m3=1×10-11m3，9×10-10m等内容，欢迎下载使用。

基础巩固
1.(2020上海高三一模)在“油膜法估测分子大小”的实验中,认为油酸分子在水面上形成单分子层,且油酸分子是一个紧挨一个的球体,这体现的物理思想方法是( )

A.等效替代法B.控制变量法
C.理想模型法D.累积法
解析在油膜法估测分子大小的实验中,让一定体积的油酸滴在水面上形成单分子油膜,将油酸分子看作球形,认为油酸分子是一个紧挨一个的,估算出油膜面积,从而求出分子直径,这里用到的方法是理想模型法。C正确,A、B、D错误。
答案C
2.(2020北京模拟)
在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中,下列说法中正确的是( )
A.用油膜法可以精确测量分子的大小
B.油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积
C.计算油膜面积时,应舍去所有不足一格的方格
D.实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上
解析用油膜法只能粗略测量分子的大小,故A错误;认为油膜为单分子紧密排列的,因此单分子油膜的厚度就是油酸分子的直径,所以油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积,故B正确;在计算面积时,超过半格的按一个格,不足半格的才舍去,故C错误;实验时要先撒痱子粉,再滴油酸酒精溶液,故D错误。
答案B
3.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差,下列操作正确的是( )
A.用注射器取1 mL配制好的油酸酒精溶液,共可滴N滴,则每滴中含有油酸1N 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.先在浅盘中撒些痱子粉,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,再把痱子粉撒在水面上
解析1NmL是一滴油酸酒精溶液的体积,乘以其中油酸的体积浓度才是油酸的体积,A错误;B项的做法是正确的;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错误;为了使油酸分子紧密排列,实验时先将痱子粉均匀撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,D错误。
答案B
4.某种油酸酒精溶液中油酸的体积百分比浓度为0.05%,50滴这种溶液的总体积为1 mL,将1滴这样的溶液滴在足够大的水面上,酒精溶于水并很快挥发,最后在水面上形成的油膜面积约为( )
A.103 cm2B.104 cm2
C.105 cm2D.106 cm2
解析1滴溶液中含纯油酸的体积V=150×10-6×0.05%m3=1×10-11m3。分子直径的数量级为10-10m,由V=Sd得S=Vd=10-1110-10m2=10-1m2=103cm2。故A正确。
答案A
5.
(2020福建高三一模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,在玻璃板上描出一滴油酸酒精溶液形成的油膜轮廓,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1.0 cm,该油膜的面积是 cm2。若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸8×10-6 mL,则油酸分子的直径是 m。
解析由图可知,油膜轮廓的方格数约为90,则油膜的面积是90cm2;
油分子直径为D=VS=8×10-6×10-690×10-4m=8.9×10-10m
答案90 8.9×10-10
能力提升
1.(多选)(2020上海高三二模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,某小组发现测得的分子直径数据比其他组大很多,可能的原因是( )
A.计算油膜面积时,只计算了完整方格的数目
B.水面上痱子粉撒得过多,导致油膜没能充分展开
C.将油酸酒精溶液的体积直接当作油酸的体积进行计算
D.测量每滴油酸酒精溶液体积时,将29滴溶液错数成30滴
解析计算油膜面积时,只计算了完整方格的数目,导致S偏小,根据d=VS可知,测量值偏大,故A正确;水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,故B正确;计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸,体积偏大,则d偏大,故C正确;测量每滴油酸酒精溶液体积时,将29滴溶液错数成30滴,计算代入纯油酸体积将偏小,测量直径偏小,故D错误。
答案ABC
2.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中:
(1)下列实验操作正确的是 。
A.水槽中倒入的水越深越好
B.水面上多撒痱子粉比少撒好
C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些
(2)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,用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N滴,把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,正确描绘出油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d= 。
(3)在测量溶液体积时,滴数多数了几滴,会使得测量结果比真实值偏 。
解析(1)根据实验要求,知选项C正确,A、B、D错误。
(2)根据坐标纸上油酸薄膜的轮廓,数出轮廓范围内正方形的个数为8(不足半个的舍去,多于半个的算一个),又因为坐标纸上每个方格面积为S,则油膜面积为S0=8S。
设油酸的体积为V酸,油酸酒精溶液的体积浓度为V酸V液=nm+n
1滴油酸酒精溶液的体积V滴=VN
1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0=nm+n×VN
则估算油酸分子直径的表达式为
d=V0S0=nV8NS(m+n)。
(3)由上式可知,滴数多数了几滴,N偏大,则d偏小。
答案(1)C (2)nV8NS(m+n) (3)小
3.测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微镜法。
(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酒精溶液,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(保留2位有效数字),由此估算出油酸分子的直径是 m(保留1位有效数字)。
(2)如图所示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。(保留2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,估算出油膜的面积S=格数(65)×2cm×2cm=260cm2=2.6×102cm2。
溶液体积浓度为11000,
每滴溶液体积为1100mL,
2滴溶液中所含油酸体积V=2×10-5cm3,
油膜厚度即油酸分子的直径d=VS=8×10-10m。
(2)直径为1.43×10-8m的圆周周长为πd=4.5×10-8m,
可以估算出铁原子的直径约为4.5×10-848m=9.4×10-10m。
答案(1)2.6×102 8×10-10 (2)9.4×10-10