2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.2科学测量：用油膜法估测油膜分子的大小 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
1.2科学测量：用油膜法估测油膜分子的大小
课时练（解析版）
1．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液中有液滴52滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为。请根据上述数据及信息进行估算（结果均保留1位有效数字）。
（1）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V，则________；
（2）油膜的面积为S，则油酸分子的直径________（用所给字母写出表达式）；代入对应数值，则________m。
2．某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”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、______（用字母符号表示）。
（2）某次实验时，滴下油酸溶液后，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．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓。
（1）（单选）下面的假设与该实验无关的是（____）
A．油膜中分子沿长度方向排列 B．油膜为单层分子且分子都是球形
C．油膜的体积等于分子体积之和 D．分子是一个挨一个排列，间隙忽略
（2）图中正方形小方格的边长为，该油酸膜的面积是________（保留三位有效数字），若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是，则油酸分子的直径是_______（计算结果保留一位有效数字）。
（3）某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由（____）
A．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
B．痱子粉末太厚导致油酸未完全散开
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．用注射器测得溶液有滴时数成了滴
4．小明同学在完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
（1）与实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法相同的是_______。
A．引入“理想气体”的概念
B．“瞬时速度”的定义
C．研究“力的平行四边形”的实验
D．研究“加速度与力或质量关系”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用注射器将一滴配好的油酸酒精溶液滴入量筒中，记下量筒内一滴油酸酒精溶液的体积；
③往浅盘里倒入约2cm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滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板；
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1cm2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%，一滴溶液的体积为1.2510-2mL，其形成的油膜面积为100cm2，则估测出油酸分子的直径为_______m。（结果保留两位有效数字）
（4）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．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．水面上痱子粉撤得较多，油酸膜没有充分展开
D．计算油酸膜面积时，只读了完整的方格数
5．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为，该溶液能滴50滴，一滴溶液在水面上形成的单分子油膜的面积为。
（1）一滴溶液中所含的纯油酸体积为___________；
（2）可测得油酸分子直径为___________m；
（3）请借鉴“用油膜法估测油酸分子大小”的设计思路，写出利用天平和刻度尺，较精确地测量一片厚度均匀、密度为的长方形塑料薄片的厚度的实验步骤___________。
6．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，
（1）该实验中的理想化假设是________
A．将油膜看成单分子层油膜
B．不考虑各油酸分子间的间隙
C．将油酸分子看成立方体
D．将油酸分子看成球形
（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________
A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B．对油酸溶液起到稀释作用
C．有助于测量一滴油酸的体积
D．有助于油酸的颜色更透明便于识别
（3）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0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒（50滴油酸酒精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）。
7．某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。
（1）每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________；
（2）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大，出现这种情况的原因可能是________。
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
8．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小；
④将6的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入80滴，量筒内的溶液增加1；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
（1）上述步骤中，正确的顺序是________________（填写步骤前面的数字）
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为__________。油酸膜边缘轮廓如图所示（己知图中正方形小方格的边长为1），则可估算出油酸分子的直径约为__________m（此空保留一位有效数字）
（3）完成本实验有三点理想化假设：（请将第②条补充完整）
①将油酸分子视为球形；
②__________；
③油酸分子紧密排列无间隙。
（4）实验后，某小组发现所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是__________。
A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
C．求每滴溶液体积时，1溶液的滴数计多了
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
9．在“油膜法估测分子直径”的实验中：
（1）将的油酸加入酒精中配制成的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为，则1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为___________；
（2）一滴油酸酒精溶液含有质量为的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为。已知纯油酸的摩尔质量为、密度为，阿伏加德罗常数为，则油酸分子的直径___________。
10．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm×40 cm的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。
（1）下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；
B．将爽身粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到稳定时油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
C．_____________________________________________________________；
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S。
（2）用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小________（单位：cm）。
11．（1）利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是______；
A．一滴纯油酸的体积和它的密度
B．一滴纯油酸的体积和它散成油膜的最大面积
C．一滴纯油酸的质量和它的密度
D．一滴纯油酸形成油膜的厚度和它的密度
（2）某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中含有纯油酸，上述溶液有50滴，实验中用滴管吸收该油酸酒精溶液向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液。
①该实验中的理想化假设是______；
A．将油膜看作单分子层油膜
B．不考虑油分子间的间隙
C．不考虑油分子间的相互作用力
D．将油分子看成球形
②实验描出油酸薄膜轮廓如图，已知每一个小正方形的边长为，则该油酸薄膜的面积为______（结果保留一位有效数字）；
③经计算，油酸分子的直径为______m；（结果保留一位有数字）
④某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于______。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度低于实际值
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴
12．某同学在实验室做“油膜法估测油酸分子的大小”的实验：
（1）该同学在配制油酸酒精溶液时，某次测量结果如图甲所示，则量筒的读数为_________mL；
（2）已知该同学所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测得N滴油酸酒精溶液的体积为V。1滴该溶液在底面刻有正方形小方格的浅盘中散开，稳定后如图乙所示。已知每个小方格所对应的油膜面积为S，则油酸分子的直径________（用本问中所给的信息和物理量符号表示）；
（3）该同学发现自己所测得的实验结果比理论值偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度的测量值比真实值低
C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格
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
13．用“油膜法估测分子的大小”的实验步骤如下：
A．用滴管将浓度为c的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入体积V的油酸酒精溶液的滴数N，求出一滴油酸酒精溶液的体积为________；
B．将痱于粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为c的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴油酸酒精溶液，使之充分扩散，形成单分子油膜；
C．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上；
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为a的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数约为M个，计算出油酸薄膜的面积。
利用以上步骤中表示各量的字母，写出单个油酸分子直径d的表达式_______。
参考答案
1．
【详解】
（1）[1]每滴溶液中含有纯油酸的体积为
（2）[2]把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由
[3]采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数，面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积，故
S=60×20×20mm2=2.4×10-2m2
把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，则油酸分子直径
2．B、F、E、C B
【详解】
（1）[1]“用油膜法测油酸分子的大小”的实验的实验步骤为：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；往边长约40cm的浅盘里倒入约2cm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；将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，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。则排列顺序为D、B、F、E、C。
（2）[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．A； 0.0116； ； BC
【详解】
（1）[1]由于油酸分子时单分子紧密排列，因此油膜中分子沿长度方向排列与实验无关，故选A。
（2）[2][3]估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出116格，该油酸膜的面积是0.0116m2，则油酸分子的直径是
（3）[4]
A．油膜面积测量值偏大，由上式可知d的测量值偏小，故A错误；
B．痱子粉末太厚，面积测量值偏小，d的测量值偏大，故B正确；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方，面积测量值偏小，d的测量值偏大，故C正确；
D．求每滴的体积时，溶液有滴时数成了滴，由可知，体积偏小，d的测量值偏小，故D错误。
故选BC。
4．A ②，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ACD
【详解】
（1）[1] 实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法是理想模型法，引入“理想气体”的概念属于理想模型法，“瞬时速度”的定义是利用了极限思想，研究“力的平行四边形”的实验是利用了等效替代法，研究“加速度与力或质量关系”的实验是采用了控制变量法。
故选A。
（2）[2]步骤②，应用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
（3）[3]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
（4）[4] 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，导致体积V偏大，则计算结果偏大，故A正确；
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，导致油膜面积S偏大，则计算结果偏小，故B错误；
C．水面上痱子粉撤得较多，油酸膜没有充分展开，导致油膜面积S偏小，则计算结果偏大，故C正确；
D．计算油酸膜面积时，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。
故选ACD。
5． 用天平测出塑料片的质量m；用刻度尺测出塑料片的长a、宽b；塑料片的厚度为
【详解】
（1）[1]一滴溶液中所含的纯油酸体积为
V = × = 2 × 10 - 5cm3 = 2 × 10 - 11m3
（2）[2]可测得油酸分子直径为
d = = m = 8 × 10 - 10m
（3）[3]实验步骤为：用天平测出塑料片的质量m；用刻度尺测出塑料片的长a、宽b；塑料片的厚度为。
6．ABD B 1.1
【详解】
（1）[1] 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，认为油酸分子是球形，紧密的一个挨着一个中间没有间隙，形成溶液后薄薄的铺在水面上，形成单分子油膜，从而用油酸的体积除以油膜的表面积等于油酸分子的直径。
故选ABD。
（2）[2]
A．由于油酸不溶于水，无论是否有酒精，油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓，A错误；
B．用酒精将油酸稀释制成油酸酒精溶液，可以减少滴到水面上油酸的量，使更容易测量油酸的面积，并且当滴到水面上时，酒精迅速溶于水，很容易形成单分子油膜，因此酒精起到稀释作用。B正确；
C．一滴油酸的体积和一滴油的体积测量方法相同，都是取50滴（或其他数量）等于1毫升，从而算出一滴的体积。C错误；
D．油酸的颜色和油酸酒精溶液基本都是无色的，D错误。
故选B。
（3）[3]设浓度为，浓度最大时，恰好占满整个蒸发皿，根据
代入数据
解得
=1.1‰
7． AC
【详解】
（1）[1]纯油酸的体积V等于油酸酒精溶液的体积乘以浓度，即
V=V0×
油膜面积为S，则油酸分子直径大小的表达式为
D=
（2）[2]A．根据d＝，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结果偏大，故A正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故B错误；
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则计算的面积S偏大，会导致计算结果偏小，故D错误。
故选AC。
8．④①②⑤③ 将油膜看成单分子层 CD
【详解】
（1）[1]“油膜法估测油酸分子的大小” 实验步骤为：
准备浅水盘（④）形成油膜（①）描绘油膜边缘（②）测量油膜面积（⑤）计算分子直径（③）。故正确顺序为：④①②⑤③。
（2）[2][3]一滴油酸酒精溶液的体积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
面积超过正方形一般的正方形个数为114个，故油膜的面积为
油酸分子的直径
（3）[4]本实验中做了三点理想化假设：①将油酸分子视为球形；②将油膜看成单分子层；③油酸分子是紧挨在一起的。
（4）[5]根据
则有：
A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果偏大，故A错误；
B．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用的体积数值偏大，会导致结果偏大，故B错误；
C．求每滴溶液体积时，1溶液的滴数计多了，则一滴油酸的体积减小了，会导致计算结果偏小，故C正确；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D正确。
故选CD。
9．
【详解】
（1）[1]依题意，1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为
（2）[2]依题意，一滴油酸酒精溶液含有质量为的纯油酸，滴在液面上扩散后，形成单分子油膜的最大面积为S，则油酸分子的直径
10．待薄膜轮廓稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
【详解】
（1）[1]待薄膜轮廓稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；
（2）[2]每滴油酸酒精溶液的体积为，则n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为
所以单个油酸分子的直径大小为
11．B ABD AC
【详解】
（1）[1]根据实验原理：油酸分子是紧密排列的，在水面上形成单分子油膜，用纯油酸的体积除以油膜面积得出油膜厚度，即为油酸分子直径，所以需要测量的量有油酸的体积和油酸在水面上形成油膜的面积，故B正确，ACD错误；
（2）①[2]在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，我们的实验依据是：油膜呈单分子层分布的；把油酸分子看成球形：不考虑分子间的间隙，故ABD正确，C错误；
②[3]因为每格边长为2cm，则每一格就是4，估算油膜面积超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出75格，则油酸薄膜面积为
③[4]1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积
因为分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为
④[5]A油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B计算时利用的是纯油酸的体积，如果油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；
C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；
D求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，由
可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。
12．59.0（58.8~59.2均正确） （方格数为69~73均正确） AD
【详解】
（1）[1]按凹液面读数并估读，则量筒的读数为59.0mL；
（2）[2]1滴该纯油酸体积为
油膜面积为71S，则油酸分子的直径为
（3）[3]根据可知，测得的实验结果比理论值偏大，可能的原因是：
A．油酸为完全散开导致油膜面积偏小，可导致分子直径测量值比理论值偏大，故A正确；
B．油酸溶液浓度的测量值比真实值低，会导致测量值比理论值偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格计为一格会使油膜面积偏大，而使分子直径测量值比真实值偏小，故C错误；
D．将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会导致分子直径测量值比真实值偏大，故D正确。
故选AD。
13．
【详解】
[1]A．滴入体积V的油酸酒精溶液的滴数N，一滴油酸酒精溶液的体积为
[2]一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
油膜的面积
则油分子的直径