2024版新教材高考物理复习特训卷考点87实验：用油膜法估测油酸分子的大小

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点87实验：用油膜法估测油酸分子的大小，共4页。试卷主要包含了22 m2的蒸发皿、滴管、量筒等内容，欢迎下载使用。

（1）下列说法正确的是 ；
A．将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设
B．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用
C．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸10－2mL
D．在计算油酸膜面积时，只需要数出完整方格的数目，对不完整的方格均不计数
（2）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为 ‰（保留两位有效数字）.
2.[2023·全国高三课时练习]某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验．
（1）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D C（用字母符号表示）；
（2）某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是 ．
A．盆中装的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层
3.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，
（1）本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形； ；油酸分子是紧挨在一起的；
（2）配置油酸酒精溶液时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸5 mL，用注射器测得0.5 mL上述溶液有100滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为2 cm，则估测出油酸分子的直径是 m；（此结果保留2位有效数字）
（3）在一次实验中得到了如图所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，你认为测量结果相对真实值会 ．（填“偏大”“偏小”或“无系统误差”）
4.在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸1.0 mL注入2 500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2 500 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；
③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，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；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上．
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为 m3，油膜面积为 m2，求得的油酸分子直径为 m（此空保留一位有效数字）．
（2）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ.则下列说法正确的是 ．
A．1 kg油酸所含分子数为ρNA
B．1 m3油酸所含分子数为 eq \f(ρNA,M)
C．1个油酸分子的质量为 eq \f(NA,M)
D．油酸分子的直径约为 eq \r(3,\f(6M,ρNA))
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大．出现这种结果的原因，可能是 ．
A．计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
B．水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
C．做实验之前油酸溶液搁置时间过长
考点87 实验：用油膜法估测油酸分子的大小
1．答案：(1)AB (2)1.1
解析：(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，分子直径是依据体积与面积之比求出的，所以需要将油膜看成单层分子油膜，不考虑各油膜分子间隙，故A正确；油酸可以融于酒精，因此酒精对油酸溶液起稀释作用，方便于测量；故B正确；1滴溶液中含有油酸酒精溶液是10－2mL，含纯油酸的体积小于10－2mL，故C错误；全部完整方格内的油膜面积小于真实油膜面积，应计算面积大于半格的个数，故D错误．故选AB.
(2)由题意，形成油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿面积时，油酸酒精溶液浓度最大．一滴油酸的体积V0＝dS＝10－10m×0.22m2＝2.2×10－11m3
一滴油酸酒精溶液的体积V＝ eq \f(1,50)cm3＝2×10－8m3
则油酸酒精溶液浓度至多为 eq \f(V0,V)＝1.1‰
2．答案：(1)BFE (2)B
解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：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，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．则实验操作顺序为DBFEC.
(2)出现该图样的可能原因是：痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀排列开．故选B.
3．答案：(1)油酸分子形成单层分子膜 (2)1.0×10－9m(1.1×10－9m) (3)偏大
解析：(1)本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形；油酸分子形成单层分子膜；油酸分子是紧挨在一起的．
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝ eq \f(5,1 000)× eq \f(0.5,100)mL≈2.5×10－5mL
按照超过半格的算一个，不足半格的舍去原则，可得油酸膜的面积为S＝60×4 cm2＝240 cm2
估测出油酸分子的直径为d＝ eq \f(V,S)＝ eq \f(2.5×10－5,240)cm≈1.0×10－9m
(3)由图可知该次实验中痱子粉撒太多，油膜未能充分展开，此时所测油膜面积偏小，所以油酸分子的直径测量结果相对真实值偏大．
4．答案：(1)4×10－12 1.14×10－2(1.12×10－2～1.19×10－2) 4×10－10 (2)B (3)B
解析：(1)一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V＝ eq \f(1,2 500)× eq \f(1,100)×10－6m3＝4×10－12m3
超过半格的有114格，故油膜面积为S＝114×1×10－4m2＝1.14×10－2m2，油酸分子直径为d＝ eq \f(V,S)≈4×10－10m
(2)1 kg油酸所含分子数为N＝ eq \f(NA,M)，A错误；1 m3油酸所含分子数为N＝ eq \f(V′,V)NA＝ eq \f(\f(1m3,M),ρ)·NA＝ eq \f(ρNA,M)，B正确；1个油酸分子的质量为m0＝ eq \f(M,NA)，C错误；设油酸分子为球形且直径为d，则一个油酸分子的体积为V0＝ eq \f(4,3)π eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2)))3，油酸的摩尔体积为V＝ eq \f(M,ρ)，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝ eq \f(V,V0)联立可解得d＝ eq \r(3,\f(6M,ρπNA))，D错误．故选B.
(3)计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使格数偏多，面积偏大，故直径测量值偏小，A错误；水面上爽身粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，使面积测量值偏小，直径测量值偏大，B正确；做实验之前油酸溶液搁置时间过长，酒精挥发使得油酸浓度变大，仍按原来的浓度计算，则计算值偏小，因此测量值就偏小，C错误．故选B.