高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小当堂达标检测题

2.实验:用油膜法估测油酸分子的大小

A级 必备知识基础练

1.在用油膜法测量油酸分子大小的实验中,下列说法正确的是(　　)

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的面积

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1滴油酸酒精溶液滴入水面,再把爽身粉撒在水面上

2.(2022广东中山高二期末)小明同学在做用油膜法估测油酸分子的大小的实验。

(1)与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是　　　　。 

A.引入“质点”的概念

B.“瞬时速度”的定义

C.探究力的平行四边形定则的实验

D.探究加速度与力、质量的关系的实验

(2)小明进行了以下操作:

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用注射器将1滴配好的油酸酒精溶液滴入量筒中,记下量筒内1滴油酸酒精溶液的体积;

③往浅盘里倒入约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;

④在水面上滴入1滴油酸酒精溶液,待其散开稳定,将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上;

⑤将玻璃板放在坐标纸上,通过数玻璃板上薄膜包围的方格个数,不足半格的舍去,多于半格的算1个,坐标纸上有面积为1 cm2的方格,算出油酸薄膜的面积S。

上述操作步骤需改正1处错误:(写出有问题步骤的序号并纠正错误)  　                               。 

(3)若溶液中油酸体积浓度为0.06%,1滴溶液的体积为1.25×10-2 mL,其形成的油膜面积为100 cm2,则估测出油酸分子的直径为　　　　 m。(结果保留两位有效数字) 

(4)(多选)小明最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大,对出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是　　　　。 

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整的方格处理

C.水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开

D.计算油膜面积时,只读了完整的方格数

3.(2022山东淄博高二期末)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,有油酸和酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。

(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出油酸酒精溶液的体积V。

(2)将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴1滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓。

(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油酸膜的形状如图所示,则油膜面积为　　　　(已知每个小方格面积为S)。 

(4)估算油酸分子的直径的表达式d=　　 　　　　(用题目中字母表示)。 

B级 关键能力提升练

4.(多选)(2022黑龙江齐齐哈尔一模改编)在做用油膜法估测分子大小的实验中,所用的油酸酒精溶液为1 000 mL溶液中有纯油酸2 mL,用量筒测得1 mL上述溶液为100滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开并稳定后,油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,下列说法正确的是              (　　)

A.此实验把分子看成球体

B.可以估算出油膜的面积约为0.06 m2

C.每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为2×10-11 m3

D.估算出油酸分子的直径约为6.7×10-4 m

5.(2022江苏沭阳高二期末)在用油膜法估测分子大小的实验中,将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液,用注射器测得1 mL溶液为80滴,再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中,描出的油膜轮廓如图所示,方格纸每格边长是0.5 cm,根据以上信息,回答下列问题:

(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为　　　　 mL; 

(2)油膜的面积为　　　　 cm2; 

(3)油酸分子的直径约为　　　　 m;(此小题保留一位有效数字) 

(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中,油膜面积大小的变化情况是　　　　　　　　　。 

(5)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做用油膜法估测油酸分子的大小的实验,但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径偏小的是　。 

A.甲在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些

B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的细,每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小

C.丙在计算油膜面积时,把凡是不足一格的油膜都不计,导致计算的面积比实际面积小一些

2.实验:用油膜法估测油酸分子的大小

1.B　用油膜法只能粗略测量油酸分子的大小,故A错误;认为油膜是单分子紧密排列的,因此单分子油膜层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的面积,故B正确;在计算面积时,超过半格的按一个格,不足半格的舍去,故C错误;实验时要先撒爽身粉,再滴油酸酒精溶液,故D错误。

2.答案 (1)A

(2)②,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,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积

(3)7.5×10-10

(4)ACD

解析 (1)实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法,引入“质点”的概念属于理想模型法,“瞬时速度”的定义是采用了极限思想,探究力的平行四边形定则的实验是采用了等效替代法,探究加速度与力、质量的关系的实验是采用了控制变量法。故选A。

(2)步骤②,1滴油酸酒精溶液体积太小,无法用量筒直接读出,应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,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积。

(3)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=0.06%×1.25×10-2 cm3=7.5×10-6 cm3,油酸分子的直径为d= cm=7.5×10-10 m。

(4)错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,导致体积V偏大,则计算结果偏大,故A正确;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,导致油膜面积S偏大,则计算结果偏小,故B错误;水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故C正确;计算油膜面积时,只读了完整的方格数,导致油膜面积S偏小,则计算结果偏大,故D正确。

3.答案 (3)112S　(4)

解析 (3)计算油膜面积时,将大于半个的方格算一个,不足半个的舍去,可得112个方格,所以油膜面积为112S。

(4)依题意,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V油酸=,

油酸分子直径的表达式为d=。

4.AC　此实验把分子看成球体,A正确;小方格的边长为2 cm,油膜所占方格数约为75个,故油膜的面积约为S=(2×10-2)2×75 m2=0.03 m2,B错误;每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积约为V= mL=2×10-5 mL=2×10-11 m3,C正确;油酸分子的直径约为d= m=6.7×10-10 m,D错误。

5.答案 (1)2.5×10-6　(2)35　(3)7×10-10　(4)先变大后变小　(5)A

解析 (1)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V= mL=2.5×10-6 mL。

(2) 由图示油膜轮廓可知,油膜所占坐标纸的格数约为140个,油膜的面积为

S=140×0.5×0.5 cm2=35 cm2。

(3) 油酸分子的直径约为d==7×10-10 m。

(4) 从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中,由于酒精的挥发,油膜的面积先变大后变小。

(5)甲在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大了一些,算出的1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小,由d=可知所测的分子直径偏小,A正确;乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的细,1滴油酸酒精溶液的实际体积变小,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小,对应的油膜面积S变小,但体积V还是按变小前的数值计算,由d=可知所测的分子直径偏大,B错误;丙在计算油膜面积时,凡是不足一格的油膜都不计,导致计算的面积比实际面积小一些,由d=可知所测的分子直径偏大,C错误。