1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（Word版含答案）

1.2、实验：用油膜法估测油酸分子的大小
一、选择题（共16题）
1．在“用单分子油膜估测分子的大小”的实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（　　）
A．对油酸溶液起到稀释作用
B．有助于测量一滴油酸的体积
C．有助于油酸的颜色更透明便于识别
D．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
2．某种油酸酒精溶液中油酸的体积百分比浓度为0.05%，50滴这种溶液的总体积为1 mL，将1滴这样的溶液滴在足够大的水面上，酒精溶于水并很快挥发，最后在水面上形成的油膜面积约为（　　）
A．103 cm2 B．104 cm2
C．105 cm2 D．106 cm2
3．从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量（ ）
A．氧气的密度和阿伏加德罗常数
B．氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C．氧气分子的质量和阿伏加德罗常数
D．氧气分子的体积和氧气分子的质量
4．利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为 V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为 S，这种油的摩尔质量为 M，密度为，则阿伏加德罗常数约可表示为( )
A． B．
C． D．
5．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．一滴油酸的体积和它的密度
B．一滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积
C．一滴油酸的质量和它的密度
D．一滴油酸形成油膜的厚度和它的密度
6．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）
A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
B．图乙为水中炭粒运动位置的连线图，连线表示炭粒做布朗运动的轨迹
C．图丙为分子力与分子间距的关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小
D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较低
7．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．油酸放置较长时间后再进行实验
8．在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是（ ）
A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
B．本实验不考虑油酸分子间的间隙
C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓
D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液
9．用油膜法估测分子直径的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．在滴入溶液前，应先把痱子粉撒在水面上，而且应尽量多撒一点
B．可以用带刻度的注射器直接测量一滴溶液的体积
C．若测得一滴溶液的体积为V，油膜的面积为S，则油酸分子的直径为
D．根据测得的油酸分子的直径结合阿伏伽德罗常数和油酸的密度可估算油酸的摩尔质量
10．用单分子油膜法测出油酸分子（视为球形）的直径后，若要计算阿伏伽德罗常数，还需要的物理量是（　　）
A．油滴的体积
B．油滴的质量
C．油酸的摩尔体积
D．油酸的摩尔质量
11．在实验“用油膜法估测油酸分子的大小”中，用注射器向浅盘里的水面滴入的是（　　）
A．一滴油酸酒精溶液 B．一滴纯油酸
C．油酸酒精溶液 D．纯油酸
12．假如60亿人同时数1g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近（阿伏加德罗常数取）（ ）
A．10年 B．100年 C．10万年 D．1000万年
13．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，使用到的研究方法是（　　）
A．等效替代法 B．理想模型法
C．微小量放大法 D．控制变量法
14．一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式正确的有（　　）
A．油酸分子的直径d=
B．油酸分子的直径d=
C．油酸所含的分子数n=NA
D．油酸所含的分子数n=NA
15．在用油膜法估测分子大小的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为c，用注射器往量筒中滴入溶液，每滴入n滴，溶液体积增加1ml，现取1滴溶液滴入撒有痱子粉的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在边长为1cm的坐标纸上，算出油膜的面积S。关于本实验，下列说法正确的是（　　）
A．用以上物理量的符号表示分子直径大小为
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．水面上形成的油酸薄膜的体积
D．计算油膜的面积S时，只需在坐标纸上将油膜轮廓中完整的格子数进行统计，不足一格的油膜都舍去
E．用油股法测出分子直径后，只需知道纯油酸的摩尔体积，即可计算阿伏加德罗常数
16．某学生在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于（　　）
A．油酸中含有大量酒精
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，1mL的溶液的滴数少记了10滴
二、填空题
17．油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，用滴管向量筒内滴50滴油酸酒精溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，则每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为___________m2 ；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（图中正方形格的边长为2cm），油酸薄膜的面积是___________cm2，则估测出油酸分子的直径___________m。（最后一空保留二位有效数字）
18．某兴趣小组在做“用油膜法估算分子大小的实验”，首先将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是___________（写出一种即可，合理均可得分），实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，用注射器或者滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积VN时的滴数N，则每一滴油酸酒精溶液的体积为V0=___________ （用所给的物理量符号表示）；为得到油酸分子的直径，还需测量单分子油膜面积S，造成油膜面积的测量误差的原因可能是___________（写出一种即可，合理均可得分）。
19．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，在每200mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL，实验中利用注射器测出200滴该溶液的体积为1mL，已知1滴该溶液滴入浅水盘中最终形成的油膜面积为175cm2
，则油酸分子大小约为__________m（保留3位有效数字）。在该实验中，液体表面的张力使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______（填“引力”或“斥力”），分子间距离__________（填“大于”、“等于”或“小于”）液体分子的平衡距离。
20．油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图所示．若每一小方格的边长为25mm，试问：这种估测方法是将每个油酸分子视为_____模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油酸可视为_____油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_____．上图中油酸膜的面积为_____m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_____m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_____m．（结果保留两位有效数字）
三、综合题
21．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，按照油酸与酒精的体积比为m:n配制油酸酒精溶液，用注射器滴取该溶液，测得滴溶液的总体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示。已知坐标纸上每个小正方形的边长为a。
(1)求油膜的面积；
(2)估算油酸分子的直径。
22．把一片很薄的均匀塑料薄膜放在盐水中，调节盐水的密度，使薄膜能在盐水中悬浮，此时盐水的密度为1.2×103g/m3。用天平测出尺寸为10cm×20cm的这种塑料薄膜的质量是36g，请计算薄膜的厚度。
23．利用油膜法可以粗略的测出阿伏加德罗常数，把密度ρ=0.8×103g/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V=0.5×10-3cm3，形成的油膜面积为S=0.7m2，油的摩尔质量为M0=0.09g/mol，若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：
(1)油分子的直径是多少？
(2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA
是多少？先列出文字计算式，再代入计算，只要求保留一位有效数字。
参考答案：
1．A
【详解】
如果油酸不加稀释形成的油膜面积很大，不便于测量，油酸可以溶于酒精，因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，故A正确，BCD错误；故选A．
2．A
【详解】
1滴溶液中含纯油酸的体积
V=×10-6×0.05% m3=1×10-11 m3
分子直径的数量级为10-10 m，由
V=Sd
得
S= m2=10-1 m2=103 cm2
故选A。
3．C
【详解】
A．已知氧气的密度和阿伏伽德罗常数，可以求出单位体积氧气的质量，但求不出氧气的摩尔质量，故A错误；
B．已知氧气分子的体积可以求出单位体积的分子数，已知氧气的密度可以求出单位体积的质量，知道单位体积的质量与分子个数，可以求出每个分子的质量，但求不出氧气的摩擦质量，故B错误；
C．一摩尔氧气分子的质量是摩尔质量，一摩尔氧气含有阿伏伽德罗常数个分子，已知氧气分子的质量和阿伏伽德罗常数，可以求出氧气的摩尔质量，故C正确；
D．已知氧气分子的体积和氧气分子的质量，求不出氧气的摩尔质量，故D错误．
4．A
【详解】
油的摩尔体积为
油分子的直径
每个油分子的体积为
阿伏加德罗常数为
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【详解】
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的油膜厚度，即为油酸分子直径．所以需要测量的量有纯油酸的体积和纯油酸在水面上形成油膜的面积．故B正确，ACD错误。
故选B。
6．C
【详解】
A.为形成良好的油膜，在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，A错误；
B.图乙为水中炭粒在不同时刻位置的连线图，连线不是炭粒做布朗运动的轨迹，B错误；
C.在分子力与分子间距的关系图中力的正负表示为分子间的作用力表现为斥力或引力，分子间距从增大时，分子间的作用力表现为引力，分子力先变大后变小，C正确；
D.由图可知，曲线②中占比较多的粒子对应的速率大于曲线中占比较多的粒子对应的速率，说明曲线②对应的分子平均动能较大，对应的温度较高，D错误。
7．B
【详解】
AB．浓度大了可能形不成单分子油膜而影响实验结果，故A错误，B正确；
C．油酸扩散后要待其收缩稳定后再绘出轮廓图，以防止酒精的干扰，故C错误；
D．而油酸放置较长时间后，浓度发生变化而产生较大误差，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A项：实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的含量，故A错误；
B项：在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，故B正确；
C项：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，然后用坐标纸计算油膜的面积，故C错误；
D项：多滴几滴油酸酒精溶液，不便于扩散，故D错误；
9．D
【详解】
A．水面上痱子粉撒得过多的话，油膜不能充分展开，影响油膜面积的测量，A错误；
B．用带刻度的注射器直接测量一滴溶液的体积会有很大的误差，则应该通过累积法测量一滴溶液的体积，B错误；
C．若测得一滴溶液中含有纯油酸的体积为V，油膜的面积为S，则油酸分子的直径为，C错误；
D．测得了油酸分子直径可得油酸分子的体积，然后乘以阿伏伽德罗常数可得油酸的摩尔体积，再根据油酸的密度可知油酸的摩尔质量，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
设一个油酸分子的体积为V1，则：，根据可知，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积，故C正确，ABD错误．
11．A
【详解】
首先将油酸稀释，制成油酸酒精溶液，取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，酒精迅速溶于水，在水面上形成薄薄的一层油膜，量出油膜的面积，从而算出油膜的分子直径。
故选A。
12．C
【详解】
1g水的分子个数为
60亿人同时数一年所数的个数
所用时间
故选C。
13．C
【详解】
在测量一滴油酸酒精溶液体积用了累积法，采用了借助物理模型间接测量的方法，在坐标纸上甲酸油膜轮廓内面积时用了估算法，应用油膜法测分子直径，其实验的原理是将油酸分子看成是球形的，测出油的体积，然后让油在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积，油的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度，即油分子的直径，该方法采用了理想模型法，没有用到等效替代法、微小量放大法及控制变量法，故C正确，ABD错误。
故选C。
14．BC
【详解】
AB．设油酸分子的直径为d，则有
dS=
解得
d=
A错误，B正确；
CD．设油酸所含的分子数为n，则有
n=NA
C正确，D错误。
故选BC。
15．ABE
【详解】
ABC．n滴油酸酒精溶液的总体积为1mL，那么每滴溶液的体积为，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AB正确，C错误。
D．计算油膜的面积时，坐标纸上数油膜轮廓内格子数时，大于或等于半格时算一格，小于半格的不计，用总格子数乘以1cm2作为油膜的面积，故D错误；
E．由油酸分子直径可以求出油酸分子的体积，只要知道了纯油酸的摩尔体积，由摩尔体积和油酸分子体积之比可以求1摩尔纯油酸所含有的油酸分子数目，即可以求出阿伏加德罗常数，故E正确。
故选ABE。
16．CD
【详解】
A．计算油酸分子直径的公式
V是纯油酸的体积，S是油膜的面积，计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，只要酒精油酸溶液配比正确，对实验结果没有影响，故A错误；
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，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的溶液的滴数误少记了10滴，由
可知，纯油酸的体积将偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确。
故选CD。
17． 2×10-11 544 3.7×10-10
【详解】
每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
面积超过正方形一半的正方形的个数为136个，则油酸膜的面积约为
S=136×2×2 cm2=544cm2
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，因此其直径为
18． 见解析 见解析
【解析】
将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜。另外通过稀释可以减少油酸量从而使油膜面积不至于过大，便于测量面积。
每一滴油酸酒精溶液的体积为
造成油膜面积的测量误差的原因可能是：
①在方格纸上绘制的油膜形状存在误差；
②通过数格子来计算面积本身是一种估算方法，会存在一定的误差。
19． 引力 大于
【详解】
由题可知，一滴油酸得总体积为
则油酸分子大小为
液体表面的张力，是因分子间作用力表现为引力；
当分子间作用力表现为引力时，分子间距大于液体分子的平衡距离。
20． 球体 单分子 直径 4.4×10﹣2 1.2×10﹣11 2.7×10﹣10
【详解】
①这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径．
油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去，图中共有70个方格，
故油膜面积为：S=70×25mm×25mm=42500mm2=4.4×10﹣2m2
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是：V=×10﹣6×m3=1.2×10﹣11m3
油酸分子的直径：d===2.73×10﹣10m
题要求保留2个有效数字，所以油酸分子的直径为：2.7×10﹣10m．
故答案为球体，单分子，直径，4.4×10﹣2，1.2×10﹣11，2.7×10﹣10．
21．(1)31a2；(2)
【详解】
(1)估算油膜面积时以超过半格按一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出31格，则油酸薄膜面积为
S＝31a2
(2)根据公式V油酸＝dS可得
22．
【详解】
由平衡条件
塑料薄膜的体积为
解得薄膜的厚度为
代入数值得
23．(1)7.1×10-10m；(2)，6×1023mol-1
【详解】
(1)利用油膜法测分子的直径为
(2)把每个油分子看作球形，则每个分子的体积为：
因此一滴油中含有的分子数为
由题意可知一滴油的质量为
M=ρV
一个油分子的质量为
所以有