2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 1.2科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 跟踪训练（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：用油膜法估测油酸分子的大小
跟踪训练（解析版）
1．某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（　　）
A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精
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，1mL的溶液的滴数误多记了10滴
2．如图所示，“用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入水中后，接着操作的是（　　）
A．立刻用刻度尺去量油膜的面积
B．让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积
C．立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积
D．让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积
3．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得1mL含上述溶液50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（　　）
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量酒精
C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格
D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了几滴
4．在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为的纯油酸用酒精稀释，配成体积为的油酸酒精溶液.现将体积为的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积为S，已知油酸的摩尔质量为M，密度为，阿伏加德罗常数为，则下列说法中正确的是（　　）
A．该实验中假设形成油膜的油酸分子是按照单分子层排列的
B．在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，那么计算分子直径数值会偏大
C．由题目中数据可知油酸分子的直径为
D．这一滴油酸酒精溶液中所含的油酸分子数为
5．利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×40cm2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1mL油酸酒精溶液时的滴数N；
B．将爽身粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，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1cm的正方形为单位，数得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直径为________（单位：cm）。
6．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，现有油酸和酒精按体积比为n：m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。
（1）用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出油酸酒精溶液的体积V；
（2）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；
（3）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如图所示，则油膜面积为___________（已知每个小方格面积为S）；
（4）估算油酸分子的直径的表达式d=___________（用题目中字母表示）。
（5）某同学实验中最终测得的油酸分子直径偏大，则其原因可能是___________。（填选项前的字母）
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．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
7．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径______。
8．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
（1）配制一定浓度的油酸酒精溶液。
（2）用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。
（3）用它们的______除以______，得到1滴油酸酒精溶液的体积。
（4）根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V。
9．把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由_______油酸分子中的烃基C17H33组成。把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的______，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的______与它在水面上摊开的______之比，如图所示。
10．在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL 油酸酒精溶液中有油酸2mL，用滴管向量筒内滴100 滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示（以下结果均保留两位有效数字）。
（1）一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为___________m3
（2）油膜在坐标纸上约占___________个格（不足半格舍去，多于半格的算一个）。
（3）若每一小方格的边长为20mm，则油酸薄膜的面积约为___________m2
（4）由以上数据，估算出油酸分子的直径约为___________m。
11．根据某同学所做“用油膜法估测分子的大小”的实验，已知2500mL的油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，回答下列问题。
（1）该酒精油酸溶液的浓度为___________%；若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，则油酸分子直径大小的表达式为d=___________。
（2）若将一滴油酸溶液滴在水面上，形成的油膜轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则油膜的面积约为___________m2；根据上述数据，已知1mL溶液含100滴，则可求得油酸分子的直径为___________m。
（3）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___________。（填选项前的序号）
A、将滴入的油酸酒精溶液的体积作为油酸的体积进行计算
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
12．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到；
②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入滴时，测得其体积恰好是；
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将________均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）步骤③中应填写：________。
（2）1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积是________mL。
（3）油酸分子直径是________m（结果保留两位有效数字）。
（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，含去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
13．在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成___________（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为___________。
（2）某同学实验中先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，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是___________（填字母代号）。　
（3）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
（4）将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是0.16 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留一位有效数字）。
14．如图反映“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1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL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。如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：
①油酸膜的面积是________cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______mL；
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）如果实验中油膜没有完全散开，测得的油酸分子直径________（选填“偏大”或“偏小”）
参考答案
1．D
【详解】
A．计算油酸分子直径的公式为
其中V是一滴纯油酸的体积，S是油膜的面积，油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径将偏大，选项A错误；
B．如果含有大量的酒精，则酒精溶于水中，油酸浮于水面形成的油膜的面积偏小，可知使测量的分子直径明显偏大，选项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，选项C错误；
D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，则计算时每一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏小，根据可知，直径测量值偏小，选项D正确。
故选D。
2．D
【详解】
油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积，由于油膜不规则，无法用刻度尺去量油膜的面积。
故选D。
3．A
【详解】
A．油酸未完全散开，S偏小，由
d=
可知，分子直径偏大。故A正确；
B．油酸中含有大量酒精不会造成影响，因为酒精最终挥发或者溶于水，故B错误；
C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格,S偏大，由
d=
可知，分子直径偏大。故C错误；
D．求每滴体积时，1ml的溶液的滴数误多记了几滴，纯油酸的体积V将偏小，由
d=
可知，分子直径偏小，故D错误。
故选A。
4．ACD
【详解】
A．该实验中假设油酸分子是按照单分子层排列的，A项正确；
B．在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，那么计算得到的油膜的面积偏大，则测得的分子直径数值会偏小，B项错误；
C．体积为的纯油酸用酒精稀释，配成体积为的油酸酒精溶液，单位体积的油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径
C项正确；
D．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量
这一滴溶液中所含的油酸分子数为
D项正确。
故选ACD.
5．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
【详解】
（1）[1]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
（2）[2]每滴油酸酒精溶液的体积为
cm3
n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为
V＝×0.05% cm3
所以单个油酸分子的直径为
d＝＝＝ cm
6．112S AC
【详解】
(3)[1]计算油酸膜面积时，将大于半个的方格作为完整方格处理。可得112个方格，所以油酸面积为
112S
(4)[2]依题意，一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积为
油酸分子的直径的表达式为
(5)[3]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，则会导致最终测得的油酸分子直径偏大。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，则会使测得油酸面积变大，可知油酸分子直径变小，故B错误；
C．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，致使水面上的油酸分子呈现多层，导致其面积变小，所以测得油酸分子直径变大。故C正确。
故选AC。
7．
【详解】
略
8．总体积 总滴数
【详解】
略
9．单层 厚度d 体积V 面积S
【详解】
略
10．2.0×10-11 70（68~72） 7.1×10-10（6.8×10-10~7.4×10-10）
【详解】
（1）[1]一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
（2）[2]油膜在坐标纸上约占70（68~72）个格。
（3）[3]一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
（4）[4]估算出油酸分子的直径约为
11．0.04 6.0×10-3 6.7×10-10 AC
【详解】
（1）[1]浓度为
[2]每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为，稳定后形成油膜的面积为S，则油酸分子直径大小的表达式为
（2）[3]每个小方格的面积为1cm2，不足半格的舍去，超过半格的算一格，油膜覆盖的小方格一共有60格，所以油膜面积为6×10-3m2
[4]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
（3）[5]A．根据油酸分子直径大小的表达式，若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V0偏大，d偏大，A正确；
C．如果水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S偏小，d偏大，C正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则S将偏大，d偏小，B错误。
故选AC。
12．痱子粉或石膏粉 AC
【详解】
(1)[1]往边长为30cm～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上。
(2)[2] 1滴酒精溶液中纯油酸的体积为
(3)[3]超过半个的正方形的115个，故油膜面积为
油酸分子的直径为
(4)[4] 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。
故选AC
13．单层 DACB AC 6×10-10
【详解】
（1）[1][2]本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为。
（2）[3]实验中先在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是：DACB。
（3）[4]该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。根据可知：
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V偏大，测得的分子直径d偏大，选项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，则油膜的面积偏大，则测得的分子直径偏小，选项B错误；
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项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S测量值偏大，则分子直径测量值偏小，选项D错误。
故选AC。
（4）[5]一滴该油酸酒精溶液含纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
14．dacb (130—134均可) 偏大
【详解】
（1）[1]顺序应是：先量出一滴油酸溶液的体积，然后将油酸溶液滴入撒入痱子粉的浅水盘中，稳定后将一块玻璃板盖到浅盘上，用笔将油膜的轮廓画到玻璃板上，最后将玻璃板放到坐标纸上算出油膜的面积，因此顺序为dacb。
（2）[2] 油酸膜的面积
[3] 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
[4]根据
代入数据可得
（3）[5] 若油膜没有完全散开，则测量面积S偏小，从而测得油酸分子直径偏大。