第一章第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小基础训练（Word版含答案）

2019人教版选择性必修第三册 第一章 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 基础训练
一、多选题
1．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得N滴油酸酒精溶液的体积为V，油膜面积为S，则以下说法正确的是（　　）
A．用以上物理量的符号表示分子直径大小为d=
B．“用油膜法估测分子的大小”实验的依据是将油膜看成单分子油膜
C．实验中，分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于油酸中含有大量的酒精
D．实验中，水面上撒痱子粉的目的是在水面上形成单分子油膜
E.用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的摩尔体积
2．阿伏加德罗常数为NA(mol－1)，铝的摩尔质量为M(kg/mol)，铝的密度为ρ(kg/m3)，则下列说法正确的是
A．1kg铝所含原子数为NA/M B．1m3铝所含原子数为ρNA
C．1个铝原子的质量为M/NA(kg) D．1个铝原子所占的体积为MNA/ρ(m3)
二、单选题
3．关于物体中的分子数目，下列说法中正确的是（　　）
A．质量相等的物体含有相同的分子数
B．体积相同的物体含有相同的分子数
C．物质的量相同的物体含有相同的分子数
D．体积相同的气体含有相同的分子数
4．通过测量表明，除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为（　　）
A．108m B．1010m C．1012m D．1014m
5．某气体的摩尔质量是M，标准状态下的摩尔体积为V，阿伏伽德罗常数为NA，下列叙述中正确的是（　　）
A．该气体在标准状态下的密度为 B．该气体每个分子的质量为
C．每个气体分子在标准状态下的体积为 D．该气体单位体积内的分子数为
三、实验题
6．某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1000mL溶液中含有纯油酸0.6mL，1mL上述溶液有80滴。实验中先用滴管吸取该油酸酒精溶液，然后向撒有痱子粉的水面中央滴入一滴该溶液。
(1)实验中让油酸尽可能散开的目的是______；
(2)油膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为2cm，根据数据估测出油酸分子的直径为______m（结果保留两位有效数字）。
7．在用“油膜法粗测分子直径”的实验中：
（1）作了哪些理想化的假设：_________.
（2）已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，如图所示．测得油膜占有的小正方形个数为x．①用以上字母表示油酸分子的大小_________．②从图中数得油膜占有的小正方形个数为__________．
8．油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL.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．（以下计算结果均保留2位有效数字）
（1）若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积为________m2；
（2）每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：________m3；
（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m．
（4）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的（______）
A．油酸浓度适当大一些B．油酸浓度适当小一些
C．油酸扩散后立即绘出轮廓图D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
（5）某学生在上述实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（______）
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，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴溶液体积时，1 mL溶液的滴数错误地多记了10滴
9．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配置油酸酒精溶液，1mL纯油酸加入酒精中配制1000mL的溶液，用注射器测得1mL上述溶液有100滴。把1滴油酸酒精溶液滴入撒有痱子粉盛水的浅盘里，将玻璃板盖在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，测得油膜面积是210cm2
①按以上实验数据估求出油酸分子的直径____（保留一位有效数字）
②某同学用手直接将痱子粉撒在水面上，结果痱子粉不均匀，一些地方偏多，试说明对实验结果的影响？_______________________
10．（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，做了三点理想化假设，请写出其中任意两条：___________；
（2）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是___________（用符号表示）。
（3）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的___________。
A．摩尔质量 B．摩尔体积 C．质量 D．体积
四、解答题
11．已知常温常压下CO2气体的密度为 ，CO2的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，该状态下容器内存有体积为V的CO2气体；而在3km的深海中，CO2会浓缩成近似固体的硬胶体，此时可将CO2分子看做直径为d的球。
(1)常温常压下该容器内CO2气体含有的分子数；
(2)该容器内CO2气体全部变成硬胶体后体积？
12．已知水分子的直径约为，请尝试设计一个案例能让人直观地感受到水分子数目的巨大。如果要数出这些分子，需要多少年才能数完？
13．目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已经占领柜台。再严重下去，瓶装纯净空气也会上市。设瓶子的容积为2L，空气的摩尔质量。按标准状况计算，。试估算（结果保留两位有效数字）：
（1）空气分子的平均质量是多少？
（2）—瓶纯净空气的质量是多少？
（3）—瓶中约有多少个气体分子？
14．某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。
(1)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是_____
A．该密闭气体分子间的作用力增大
B．该密闭气体组成的系统熵增加
C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
(2)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为_____
(3)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了_____J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度_____（填“升高”或“降低”）。
五、填空题
15．某物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为N，则每个分子的质量________和单位体积所含的分子数________．
16．某一体积为V的密封容器，充入密度为ρ、摩尔质量为M的理想气体，阿伏加德罗常数NA．则该容器中气体分子的总个数N=___________．现将这部分气体压缩成液体，体积变为V0，此时分子间的平均距离d=___________．(将液体分子视为立方体模型)
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．ABCE
【详解】
AB、滴油酸酒精溶液的总体积为，那么滴溶液中纯油酸的体积，则每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，油膜法测量分子直径实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，那么油酸分子的直径，等于薄膜厚度，即为，故选项A、B正确；
C、计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故选项C正确；
D、在油膜法估测分子直径的实验中，在水面上撒痱子粉，为了可以清楚看出油膜的轮廓，故选项D错误，
E、由油分子直径可以求出油分子的体积，只要知道了油的摩尔体积，由摩尔体积和油分子体积之比可以求1摩尔油所含有的油分子数目，即可以求出阿伏伽德罗常数，故选项E正确．
2．AC
【解析】
A、1kg铝所含的原子数目为，故A正确；
B、摩尔体积，1m3铝所含物质的量：，原子数目为，故B错误；
C、一摩尔铝原子的质量为M，故一个铝原子的质量为（kg），故C正确；
D、一摩尔体积，故一个铝原子的体积为，故D错误；
故选AC．
【点睛】阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，一摩尔的任何物质所含有的该物质的单位微粒数叫阿伏伽德罗常数．
3．C
【详解】
A．质量相等的物体，如果它们的摩尔质量不相等，则它们物质的量不相等，所以它们的分子数不相等，故A错误；
B．体积相同的物体，如果它们的摩尔体积不同，则它们物质的量不相等，所以它们的分子数不相等，故B错误；
C．1摩尔任何物质所含有的分子数相同，所以物质的量相同的物体含有相同的分子数，故C正确；
D．体积相同的气体，如果它们的压强、温度不同，根据克拉珀龙方程，则它们物质的量不一定相同，所以体积相同的气体不一定含有相同的分子数，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
根据对分子的研究可知，除了一些有机物质的大分子，多数分子大小的数量级为1010m
故选B。
5．D
【详解】
A．摩尔质量除以摩尔体积等于密度，则密度为，故A错误；
B．每个分子的质量为摩尔质量与阿伏伽德罗常数的比值，则为，故B错误；
C．由于分子的间距存在，每个气体分子的体积远小于体积除以阿伏伽德罗常数，即远小于，故C错误；
D．分子数密度等于物质的量乘以阿伏伽德罗常数再除以标准状态的体积，即，故D正确。
故选D。
6．为了获得单分子油膜层
【详解】
(1)[1]实验中让油酸尽可能散开的目的是为了获得单分子油膜层。
(2)[2]1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积
由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为
【点睛】
实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，由体积与面积相除求出油膜的厚度，即等于分子直径。
7．将油膜看成单分子膜，将油分子看作球形，认为油分子是一个紧挨一个的
【详解】
(1)[1]实验时做的假设为：将油膜看成单分子膜；将油分子看作球形；认为油分子是一个紧挨一个的．
(2)[2]由题意可知，一滴这种液体的体积
每一滴所形成的油膜的面积为
所以油膜的厚度，即为油酸分子的直径为
[3]围成的方格中，不足半个舍去，多于半个的算一个,从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=57。
8．7.8×10-3到8.5×10-3 1.0×10-11 1.2×10-9或1.3×10-9 BD AC
【详解】
（1）[1]．每个正方形的面积为S1=（10mm）2=1×10-4m2
面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为
S=80S1=80×10-4m2=8.0×10-3m2；
（2）[2]．每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
V=mL=1.0×10-11m3
（3）[4]．把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为
（4）[5]．为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，BD选项正确，AC错误.
（3）[6]．计算油酸分子直径的公式是d=V/S，V是纯油酸的体积，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d将偏大，故A正确；计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，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，故得到的分子直径将偏大，故C正确；求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，由V0=V/n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.
点睛：本实验关键要建立模型，此题不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，肯定存在误差，但本实验只要求估算分子大小，数量级符合要求就行了．计算时注意单位的换算．
9． 撒得多的地方，油酸不能散开形成单分子层，导致测量面积偏小，分子尺寸测量结果偏大
【详解】
①[1]一滴溶液中纯油酸体积
油酸分子的直径
②[2]撒得多的地方，油酸不能散开形成单分子层，导致测量面积偏小，分子尺寸测量结果偏大
10．油酸分子视为球形；油酸分子是紧挨在一起的 dacb B
【详解】
（1）[1]本实验中做了三点理想化假设：油酸分子视为球形；油酸分子是紧挨在一起的；油膜看成是单分子层；（任选两条即可）．
（2）[2]操作过程是：将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。所以从图来看顺序是：dacb.
（3）[3]已知分子直径d，把分子看成球体，从而就能求出一个分子的体积
若还已知摩尔体积Vmol，则阿伏加德罗常数
即要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积。故选B。
11．(1)；(2)
【详解】
(1)体积为V的气体质量为
则分子数为
联立可得
(2)浓缩成近似固体的硬胶体，分子个数不变，则该容器内气体全部变成硬胶体的体积约为
代入可得
12．（亿年）
【详解】
假设我们喝下一口水，这口水的体积约为20mL，可估算这口水中水分子的数目。设水分子为球体，忽略分子间隙，则水分子的数目为
1年的时间为
若每秒钟数2个，不停歇地数，数完这些水分子所需的时间为
（年）（亿年）
13．（1）；（2）；（3）分子数个
【详解】
（1）空气分子的平均质量
（2）—瓶纯净空气的质量
（3）—瓶中约有气体分子数
14．B 0.3 降低
【详解】
(1)气体膨胀，分子间距变大，分子间的引力和斥力同时变小，故A错误；根据热力学第二定律，一切宏观热现象过程总是朝着熵增加的方向进行，故该密闭气体组成的系统熵增加，故B正确；气体压强是有气体分子对容器壁的碰撞产生的，故C错误；气体分子间隙很大，该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故D错误。
(2)气体的量为：，该密闭气体的分子个数为
。
(3)气体对外做了0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，根据热力学第一定律，有
△U=W+Q=-0.6J+0.9J=0.3J
若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，气压气体迅速碰撞，对外做功，内能减小，温度降低。
15．
【详解】
每个分子的质量m= ．单位体积的质量等于单位体积乘以密度，质量除以摩尔质量等于摩尔数，所以单位体积所含的分子数n= ．
故答案为，；
16．
【详解】
气体的质量为：
气体分子的总个数：；
液体的质量
每个液体分子的体积为
解得：
所以此时分子间的平均距离d=．
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