新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第15单元20用油膜法估测油酸分子的大小(人教版)

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(2)某同学最终得到的油酸分子直径的数值和其他同学相比明显偏大,其原因可能是 。
A.水面上爽身粉撒得较多,油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
2.(2023浙江余姚中学期末)某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小,实验中他们向1 mL纯油酸中添加酒精,配得油酸酒精溶液总体积为500 mL,接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1 mL,把1滴这样的溶液滴入水面撒有爽身粉的盛水的浅盘里,把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓,如图所示。
(1)已知每一个小正方形的边长为20 mm,则该油酸薄膜的面积为 m2(结果保留2位有效数字)。
(2)油酸分子的直径是 m(结果保留2位有效数字)。
3.在粗测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:
①取1.0 mL油酸注入250 mL容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到200 mL的刻度为止,摇动容量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
滴数直到量筒内液体达到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,在玻璃板上绘出油酸膜的形状;
⑤如图所示,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。
根据实验操作中的数据可知一滴油酸酒精溶液中所含的油酸为 m3,油膜面积为 m2,求得的油酸分子直径为 m(结果保留一位有效数字)。
4.某班级做用油膜法估测油酸分子的大小的实验。实验前,教师将酒精加入1 mL的油酸中配制成1 000 mL的油酸酒精溶液。
(1)在实验时需要测量出1滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用 将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内溶液增加一定体积时液滴的数目。
(2)在浅盘的水面撒上爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象或判断正确的是 。
A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些
B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定
C.若出现下图的情况,说明油酸浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验
D.若出现下图的情况,可在水面上重新撒上爽身粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验
(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应的正方形的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为 m。(结果保留一位有效数字)
(4)乙实验小组算得的油酸分子直径偏小,可能是由于 。
A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格
B.油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大
C.水面上爽身粉撒得较多,油酸未完全散开
D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少计了10滴
5.在用油膜法估测油酸分子大小的实验中,所用的油酸酒精溶液每1 000 L溶液中有纯油酸0.5 L,用注射器测得1 mL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待油膜形状稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中小正方形方格的边长为1 cm,回答下列问题:
(1)油酸薄膜的面积是 cm2。
(2)油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有效数字)
(3)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数,如果已知体积为V的1滴油酸在水面上散开形成单分子油膜的面积为S,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为 。(分子看成球体)
6.用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤如下:
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上(如图所示),数出轮廓中的方格数(正方形小方格的边长为2 cm),求油膜面积S
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在盘上,用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上
C.向浅盘中装入约2 cm深的水,并撒上爽身粉或细石膏粉
D.用所学公式求出油膜厚度,即油酸分子的直径
E.在1 mL纯油酸中加入酒精,至油酸酒精溶液总体积为1 000 mL
F.用滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,测得60滴溶液体积为1 mL
(1)上述实验步骤的合理顺序是:EF 。
(2)根据上述数据,1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL。(结果保留2位有效数字)
(3)根据上述数据及图中的面积,估测出油酸分子的直径是 m。(结果保留2位有效数字)
(4)关于本实验,下列说法正确的有 。
A.选用油酸酒精溶液而不是纯油酸,目的是让油酸尽可能散开,形成单分子油膜
B.若油酸没有充分散开,油酸分子直径的计算结果将偏小
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,油酸分子直径的计算结果将偏大
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数少记了几滴,油酸分子直径的计算结果将偏小
(5)该实验体现了理想化模型的思想,实验中我们的理想假设有 。
A.把油酸分子视为球形
B.油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C.油酸分子是紧挨着的,没有空隙
D.油酸不溶于水
参考答案
实验练20 用油膜法估测油酸分子的大小
1.答案 (1)7×10-6 7×10-10 (2)AD
解析 (1)根据题意可知,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=mL=7×10-6mL,则油酸分子的直径为d=cm=7×10-10m。
(2)水面上爽身粉撒得较多,油膜没有充分展开,则测得的油膜面积S偏小,直径d的测量值偏大,A正确;使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液,酒精挥发使溶液的浓度变大,仍使用挥发前的浓度进行计算,则直径d的测量值偏小,B错误;计算油膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,则测得的油膜面积S偏大,直径d的测量值偏小,C错误;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,则体积偏大,直径d的测量值偏大,D正确。
2.答案 (1)3.0×10-2 (2)8.3×10-10
解析 (1)由题图可读出超过半格的格数约为75小格,则油膜面积为S=75×20×20×10-6m2=3.0×10-2m2。
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=mL=2.5×10-5mL,油酸分子的直径为d=m=8.3×10-10m。
3.答案 5×10-11 1.12×10-2 4×10-9
解析 根据已知条件可得,油酸酒精溶液的体积分数为η=,一滴油酸酒精溶液的体积为V0=mL,由此可得一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积为V=V0η=×10-6×m3=5×10-11m3。在计算油膜面积时,不足半格的舍去,大于等于半格的记为一格,通过数所形成油膜的轮廓的格数,大约有112格,因此可得油膜的面积为S=112×1×10-4m2=1.12×10-2m2。根据以上数据可得油酸分子的直径为d=m=4×10-9m。
4.答案 (1)注射器(或滴管) (2)A (3)5×10-10 (4)B
解析 (1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,要用注射器(或滴管)将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒。
(2)在浅盘的水面撒上爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,可发现油膜的面积先扩张后又稍微收缩一些,选项A正确,B错误;若出现题图的情况,说明油酸浓度太低,需重新配制油酸酒精溶液进行实验,选项C、D错误。
(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V=×10-6m3,油酸分子的直径为d=m=5×10-10m。
(4)计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,则S测量值偏小,根据d=可知直径测量值偏大,选项A错误;油酸酒精溶液中酒精挥发,导致油酸浓度变大,仍使用挥发前的浓度计算,则直径测量值偏小,选项B正确;水面上爽身粉撒得较多,油酸未完全散开,则油膜面积测量值偏小,直径测量值偏大,选项C错误;求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数少计了10滴,则1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积偏大,直径的测量值偏大,选项D错误。
5.答案 (1)72 (2)8.7×10-10 (3)NA=
解析 (1)根据得到的油酸薄膜的轮廓形状和尺寸的图像,将不足半格的舍去,等于半格或大于半格的记为一格,可得油酸薄膜的面积是S=72×1cm2=72cm2。
(2)一滴油酸分子的体积为V=×10-3L=6.25×10-9L,可得油酸分子的直径d=m=8.7×10-10m。
(3)根据已知条件可得油酸分子的直径为d=,把油酸分子看成球体,则有NA·,解得NA=。
6.答案 (1)CBAD (2)1.7×10-5 (3)7.1×10-10 (4)AC
(5)ABC
解析 (1)实验步骤的合理顺序是EFCBAD。
(2)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=mL=1.7×10-5mL。
(3)由于每格边长为2cm,则每一格面积是4cm2,以超过半格算一格,小于半格舍去的原则,估算出60格,则油酸薄膜面积为S=60×4cm2=2.4×10-2m2,由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为d=m=7.1×10-10m。
(4)选用油酸酒精溶液而不是纯油酸,目的是让油酸尽可能散开,形成单分子油膜,故A正确;计算油酸分子直径的公式是d=,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积,油膜没有充分散开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,得到的分子直径将偏大,故C正确;把向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数少数了几滴,会导致油酸体积测量值偏大,由d=可知,油酸分子直径d偏大,故D错误。
(5)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,用到的理想假设有:①让油膜尽可能散开,形成单分子层;②把油酸分子看成球形;③不考虑分子之间的空隙。油酸本身不溶于水,不是理想假设。故选ABC。