第15章　热学 第6讲　实验 用油膜法估测分子的大小-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习

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1.(2023广东广州三模)(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,坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm,由图可以估算出油膜的面积是 cm2,由此估算出油酸分子的直径是 m(保留一位有效数字)。

(2)做“用油膜法估测分子的大小”实验时,三个同学都有一个操作错误,其中导致最后所测分子直径偏大的是 。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了
B.乙同学用注射器和量筒测得58滴油酸酒精溶液为1 mL,不小心错记录为57滴
C.丙同学计算油膜面积时,把所有不足半格的油膜都算成了一格
2.在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有纯油酸体积V2,用注射器和量筒测得V0体积上述溶液有n滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中每个小正方形格的边长为a,则可求得:
(1)油酸薄膜的面积S= ;
(2)油酸分子的直径是 ;(用V1、V2、V0、n、S表示)
(3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大,可能是由于 。
A.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
C.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D.油膜中含有大量未溶解的酒精
3.(2024贵州毕节模拟)某同学用油膜法估测分子直径大小,实验步骤如下:
①将体积为V0的纯油酸溶于酒精,稀释成总体积为V的油酸酒精溶液。用注射器吸取该溶液,一滴一滴地滴入小量筒中,滴入N滴时,记录体积为V1;
②在边长为40~50 cm的浅盘里倒入2.5 cm深的水,将痱子粉均匀撒在水面上;
③用注射器往水面上滴1滴上述溶液,当油酸形成的薄膜形状稳定后,将透明玻璃板盖在浅盘上,用彩色笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;
④将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板置于坐标纸上,坐标纸的最小正方形边长为a。
计算出轮廓范围内最小正方形的总个数为n,不足半个的舍去,多于半个的算一个;
实验步骤①中,稀释油酸的目的是 ,油酸分子的直径表达式d= 。假设用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中时,滴数少记了几滴,由此计算出来的d将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
参考答案
第6讲 实验:用油膜法估测分子的大小
1.答案 (1)256 8×10-10 (2)AB
解析 (1)液面上纯油酸体积为V=0.25250×2100 mL=2×10-5 mL=2×10-11 m3
由图计算油膜面积,多于半格算一格,少于半格舍去,则油膜面积约为S=256 cm2
油酸分子的直径为d=VS=2×10-110.025 6 m≈8×10-10 m。
(2)甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了,则一滴油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小,计算得一滴纯油酸的体积比实际值大,则算出的直径偏大,A正确;乙同学用注射器和量筒测得58滴油酸酒精溶液为1 mL,不小心错记录为57滴,则一滴油酸酒精溶液体积的计算值变大,算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积变大,则算出的直径偏大,B正确;丙同学计算油膜面积时,把所有不足半格的油膜都算成了一格,则计算得油膜面积变大,直径变小,C错误。
2.答案 (1)118a2 (2)V0V2nSV1 (3)AB
解析 (1)轮廓包围方格约为118个,一个方格的面积为a2,故油酸薄膜的面积为S=118a2。
(2)每滴溶液中含有纯油酸的体积为Vn=V0n·V2V1
则油酸分子的直径为d=VnS=V0V2nSV1。
(3)如果水面上痱子粉撒得较多,油酸没有充分展开,导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小,由d=VS可知,计算结果将偏大,故A正确。如果计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,导致统计的油膜面积偏小,由d=VS可知,计算结果将偏大,故B正确;用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴,则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积的测量值偏小,由d=VS可知,计算结果将偏小,故C错误;如果油膜中含有大量未溶解的酒精,导致油酸的实际面积比统计面积小,计算时采用统计的油酸面积S偏大,由d=VS可知,油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小,故D错误。
3.答案 形成单分子油膜 V0V1nNVa2 偏大
解析 实验步骤①中,稀释油酸的目的是形成单分子油膜。一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积V纯=V1NVV0
油膜面积S=na2
所以油酸分子的直径表达式d=V纯S=V0V1nNVa2
可知滴数少记了几滴,即N偏小时,d偏大。