专练十八 用油膜法估测油酸分子的大小（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练

这是一份专练十八 用油膜法估测油酸分子的大小（含解析）-【实验抢分】2025年高考物理二轮复习专练，共10页。试卷主要包含了8×10-10 m，6 mL油酸等内容，欢迎下载使用。
1.(6分)(2023·苏州模拟)为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差,下列方法可行的是( )
A.为使油酸和酒精充分混合,配成的溶液需静置较长时间
B.将油酸酒精溶液滴在水面上时,滴管距水面距离需要近一些
C.为清晰显示油膜的边界,滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉
D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状
2.(6分)(多选)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,下列做法正确的是( )
A.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10-2 mL
B.往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉厚厚地撒在水面上
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,描下油膜的形状
D.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S,即可估算出油酸分子的直径d=VS
3.(6分)(2023·长沙模拟)某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中,他先将1 mL油酸配制成500 mL的油酸酒精溶液,用注射器向量筒中滴加溶液,发现滴加118滴后量筒中溶液增加1 mL,然后将1滴油酸酒精溶液滴入盛有水的浅盘中,得到的油膜形状如图所示,已知坐标纸中每个小正方形的边长为2 cm,下列说法正确的是( )
A.根据上述实验数据计算出油酸分子的直径约为7.8×10-10 m
B.若向量筒中滴加油酸酒精溶液时将116滴记成了118滴,则测量结果会偏大
C.实验前为了减小上一次实验在浅盘中遗留油酸的影响,可以用清水多清洗几遍
D.若将浅盘中的水替换成酒精,虽然增加了实验成本但可以使实验结果更准确
【加固训练】(多选)对于“油膜法估测分子的大小”的实验,某同学在实验中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.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
4.(6分)关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”,下列说法正确的是( )
A.水面痱子粉撒得越多,形成的油膜轮廓越清晰,实验误差越小
B.配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精,会使实验结果偏小
C.在数一定量油酸溶液的滴数时,如果少数滴数,会使实验结果偏小
D.计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格算入,会使实验结果偏小
5.(8分)(2023·武汉模拟)(1)如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是__________(用符号表示);
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每
1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,画出油膜的形状。如图2所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm,则:
①油膜的面积是__________m2;
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________,
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是__________m。(结果保留两位有效数字)
(3)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油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM
D.油酸分子的直径约为36MρNA
6.(9分)(2023·广州模拟)(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1mL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,三位同学中有一位操作错误,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
7.(9分)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,使用注射器滴注溶液时发现液滴从针头滴落时呈现球状,则液体表层分子间作用力表现为________(选填“引力”或“斥力”);在每104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL,利用注射器测出75滴该溶液的体积为1 mL,1滴该溶液滴入浅水盘中最终形成的油膜面积约为12 cm2,则油酸分子的直径约为________m(结果保留一位有效数字);若某同学计算油膜面积时把不足一格的油膜都不计,则导致测量出的油酸分子直径与真实值相比________(选填“偏大”“偏小“或“相等”)。
【解析】液体表面张力的形成是因为液体表面层内分子间距大,所以液体表层分子间作用力表现为引力,从而使液滴从针头滴落时呈现球状。一滴油酸
酒精溶液中油酸的体积为V=1mL75×6mL10 000 mL=8×10-6 mL,所以油酸分子的直径大小d=VS=8×10-6 mL12 cm2≈7×10-9 m。计算油膜面积时把不足一格的油膜都不计,会导致油膜面积计算偏小,由d=VS可知,测量出的油酸分子直径与真实值相比偏大。
解析版
1.(6分)(2023·苏州模拟)为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验误差,下列方法可行的是( )
A.为使油酸和酒精充分混合,配成的溶液需静置较长时间
B.将油酸酒精溶液滴在水面上时,滴管距水面距离需要近一些
C.为清晰显示油膜的边界,滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉
D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状
【解析】选B。酒精易挥发,静置较长时间油酸分子浓度会变大,为减小误差,溶液应现配现用,A错误;油酸酒精溶液滴在水面上时,应使滴管竖直、靠近水面,若离水面太高,可能无法形成油膜,故将油酸酒精溶液滴在水面上时,滴管距水面距离需要近一些,B正确;为清晰显示油膜的边界,痱子粉要在滴入油酸酒精溶液前撒上,C错误;牙签拨弄油膜可能会形成间隙,同时会带走部分油酸,且只要是单分子层油膜即可,对油膜形状没有要求,D错误。
2.(6分)(多选)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,下列做法正确的是( )
A.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10-2 mL
B.往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉厚厚地撒在水面上
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,描下油膜的形状
D.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S,即可估算出油酸分子的直径d=VS
【解析】选C、D。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滴油酸酒精溶液的体积是10-2 mL,含有油酸的体积小于10-2 mL,A错误;往浅盘里倒入适量的水,再将痱子粉均匀地、薄薄地撒在水面上, B错误;用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,待油酸在液面上分布均匀并稳定后,在玻璃板上描下油膜的形状, C正确;根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=VS,即油酸分子的直径,故D正确。
3.(6分)(2023·长沙模拟)某同学在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中,他先将1 mL油酸配制成500 mL的油酸酒精溶液,用注射器向量筒中滴加溶液,发现滴加118滴后量筒中溶液增加1 mL,然后将1滴油酸酒精溶液滴入盛有水的浅盘中,得到的油膜形状如图所示,已知坐标纸中每个小正方形的边长为2 cm,下列说法正确的是( )
A.根据上述实验数据计算出油酸分子的直径约为7.8×10-10 m
B.若向量筒中滴加油酸酒精溶液时将116滴记成了118滴,则测量结果会偏大
C.实验前为了减小上一次实验在浅盘中遗留油酸的影响,可以用清水多清洗几遍
D.若将浅盘中的水替换成酒精,虽然增加了实验成本但可以使实验结果更准确
【解析】选A。通过数格可知油膜的面积为54个小正方形的面积,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=1118×1500 mL。所以油酸分子的直径d=VS=1118×1500×10-654×4×10-4 m
≈7.8×10-10 m,A正确;若向量筒中滴加油酸酒精溶液时将116滴记成了118滴,使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小,则测量结果会偏小,故B错误;实验前为了减小上一次实验在浅盘中遗留油酸的影响,应该用酒精清洗,不能用清水清洗,因为油酸溶于酒精而不溶于水,故C错误;因为油酸溶于酒精,所以将浅盘中的水替换成酒精后不能形成油膜,无法完成实验,故D错误。
【加固训练】(多选)对于“油膜法估测分子的大小”的实验,某同学在实验中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.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
【解析】选A、C、D。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,使体积测量值偏大,根据d=VS可知直径测量值偏大,故A正确;计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,油酸膜面积测量值偏大,根据d=VS可知直径测量值偏小,故B错误;计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数,油酸膜面积测量值偏小,根据d=VS可知直径测量值偏大,故C正确;水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,油酸膜面积测量值偏小,根据d=VS可知直径测量值偏大,故D正确。
4.(6分)关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”,下列说法正确的是( )
A.水面痱子粉撒得越多,形成的油膜轮廓越清晰,实验误差越小
B.配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精,会使实验结果偏小
C.在数一定量油酸溶液的滴数时,如果少数滴数,会使实验结果偏小
D.计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格算入,会使实验结果偏小
【解析】选D。水面痱子粉撒得过多,形成的油膜将不能完全散开形成单分子层,从而使油膜面积偏小,根据油酸分子直径的计算公式d=VS可知,油酸分子直径的测量值将偏大,故A错误;首先,配制油酸酒精溶液本身就需要大量的酒精,其次,配置好的油酸酒精溶液滴入水面,油酸酒精溶液中的酒精将溶于水,而只有油酸浮于水面形成油膜,因此可知,配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精并不会影响实验结果,故B错误;在数一定量油酸溶液的滴数时,如果少数滴数,将会使每一滴油酸溶液的体积偏大,从而使一滴油酸溶液中所含油酸的体积偏大,最终将导致所测油酸分子直径偏大,故C错误;计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格算入,将会使油膜面积偏大,从而导致所测油酸分子直径偏小,故D正确。
5.(8分)(2023·武汉模拟)(1)如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是__________(用符号表示);
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每
1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,画出油膜的形状。如图2所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm,则:
①油膜的面积是__________m2;
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________,
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是__________m。(结果保留两位有效数字)
(3)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油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM
D.油酸分子的直径约为36MρNA
【解析】(1)“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。
(2)①图中油膜中大约有132个小方格,则油酸膜的面积为S=132×12 cm2=132 cm2
=1.32×10-2 m2。
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V0=0.61 000×1×10-675 m3=8.0×10-12 m3。
③油酸分子的直径为d=V0S=8×10-12132×10-4 m≈6.1×10-10 m。
(3)1 kg油酸所含有分子数为n=1MNA=NAM,A错误;1 m3油酸所含分子数为n=1MρNA=ρNAM,B正确;1个油酸分子的质量为m0=MNA,C错误;设油酸分子的直径为d,则有43πd23=MρNA,解得d=36MπρNA,D错误。
答案:(1)bcad
(2)①1.32×10-2 ②8.0×10-12 m3
③ 6.1×10-10 (3)B
6.(9分)(2023·广州模拟)(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1mL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,三位同学中有一位操作错误,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
【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,由题图计算油膜面积,多于半格算一格,少于半格舍去。则油膜面积约为S=64×2 cm×
2 cm=256 cm2,油酸分子的直径为d=VS=2×10-110.0256 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,算出的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,则计算的油膜面积变大,直径变小,C错误。
答案:(1)256 8×10-10 (2)A、B
7.(9分)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,使用注射器滴注溶液时发现液滴从针头滴落时呈现球状,则液体表层分子间作用力表现为________(选填“引力”或“斥力”);在每104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL,利用注射器测出75滴该溶液的体积为1 mL,1滴该溶液滴入浅水盘中最终形成的油膜面积约为12 cm2,则油酸分子的直径约为________m(结果保留一位有效数字);若某同学计算油膜面积时把不足一格的油膜都不计,则导致测量出的油酸分子直径与真实值相比________(选填“偏大”“偏小“或“相等”)。
【解析】液体表面张力的形成是因为液体表面层内分子间距大,所以液体表层分子间作用力表现为引力,从而使液滴从针头滴落时呈现球状。一滴油酸
酒精溶液中油酸的体积为V=1mL75×6mL10 000 mL=8×10-6 mL,所以油酸分子的直径大小d=VS=8×10-6 mL12 cm2≈7×10-9 m。计算油膜面积时把不足一格的油膜都不计,会导致油膜面积计算偏小,由d=VS可知,测量出的油酸分子直径与真实值相比偏大。
答案:引力 7×10-9 偏大