1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 同步练习（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．下列哪一组物理量，可以估算出一团气体中分子间的平均距离
A．该气体的密度、体积和摩尔质量
B．阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和质量
C．阿伏伽德罗常数、该气体的摩尔质量和密度
D．阿伏伽德罗常数、该气体的质量和体积
2．某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏小，可能是由于（　　）
A．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理
C．将油酸酒精溶液的体积误当成纯油酸的体积
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴
3．如图所示为一个防撞气包，包内气体在标准状况下体积为336 mL，已知气体在标准状态下的摩尔体积V0=22.4 L/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，求气包内气体在标准状况下每个分子所占的体积（　　）（结果均保留两位有效数字）。
A．3.0×10-26 m3 B．3.7×10-25 m3 C．3.7×10-26 m3 D．3.7×10-27 m3
4．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
5．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，下列不必要的步骤是（　　）
A．测出油滴的体积
B．将油滴滴到水面上，使其在水面上散开
C．让油膜形成一个圆，测出圆的直径
D．测出油膜的面积
6．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
7．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．
8．某同学在“用油膜法估测分子直径”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（　　）
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时不足一格的全按一格算
D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴
9．在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法中正确的是（ ）
A．用油膜法可以精确测量分子的大小
B．油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积
C．计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格
D．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上
10．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，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
11．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
12．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
13．在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液。现将体积为V0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ρ，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法不正确的是（　　）
A．该实验中假设油酸分子是按照单分子层排列的
B．由题目中数据可知油酸分子的直径为
C．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
D．这一滴溶液中所含的油酸分子数为
14．在用油膜法估测分子大小的实验中，所用油酸酒精溶液的质量分数为，质量为的油酸酒精溶液有滴，且纯油酸的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为。现取一滴溶液滴入撒有痱子粉的浅水盘里，待稳定后，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的坐标纸上，算出油膜的面积。关于本实验，下列说法正确的是（　　）
A．一滴纯油酸溶液的体积为
B．油酸分子直径为
C．一滴油酸溶液中所含油酸分子个数为
D．计算油膜的面积可以通过在坐标纸上数油膜轮廓内格子数得到
E．使用纯油酸做实验效果更好
15．下列说法正确的是 （ ）
A．油膜法测分子直径实验中把纯油酸稀释是为了在液面上得到单层油酸分子
B．多数分子大小的数量级是
C．扩散现象是不同物质间的一种化学反应
D．扩散现象能在气体、液体中发生，不能在固体中发生
E．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的
16．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列做法正确的是_______
A．用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1ml，则1滴溶液中含有油酸10-2ml
B．用浅盘装入适量的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，等油膜的形状稳定之后再描绘其形状
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，再用刻度尺去量油膜的面积
E．根据1滴油酸溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=，即油酸分子的直径
二、填空题
17．如图所示，是利用______法估测分子大小的示意图。若一滴油酸体积为V，在水面上散开的面积为S，则分子的直径大小d=______
18．将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的溶液，已知1cm3溶液有50滴。将一滴溶液滴在水面上，由于酒精溶于水，油酸在水面上形成单分子薄层，测得薄层面积为0.2m2。由此可估算出油酸分子的直径为___________m。（保留一位有效数字）
19．水的摩尔质量为，水的密度为，阿伏加德罗常数，则一个水分子的质量为______，一瓶600的纯净水所含水分子的数量为______个。
20．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下：
①取纯油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；
③在边长约40cm的浅盘内注入约2cm深的水，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，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。
（1）这种估测方法是将每个分子视为________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。
（2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油膜面积为________m2，求得的油酸分子直径为________m。（结果均保留两位有效数字）
三、综合题
21．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，一滴油滴的体积非常小，但采用累积法可以测出油滴的体积。请同学们回想一下，在初中物理课中，我们是如何用毫米刻度尺，采用累积法（或叠加法）测量课本纸张的厚度与细线的直径的，其方法与用油膜厚度来确定分子大小的方法相比较，有什么异同？
22．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量，密度。若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？（取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字）
23．在标准状况下，体积为V的水蒸气可视为理想气体，已知水蒸气的密度为，阿伏伽德罗常数为，水的摩尔质量为M，水分子的直径为d．
（1）计算体积为V的水蒸气含有的分子数；
（2）估算体积为V的水蒸气完全变成液态水时，液态水的体积将液态水分子看成球形，忽略液态水分子间的间隙．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．已知该气体的密度、体积和摩尔质量，可以得到摩尔体积，但缺少阿伏加德罗常数，故A错误；
B．知道该气体的摩尔质量和质量，可以得到摩尔数，但不知道体积，无法计算，故B错误；
C．知道阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度，用摩尔质量除以摩尔密度可以得到摩尔体积，再除以阿伏加德罗常数得到每个分子平均占有的体积，用正方体模型得到边长，即为分子间距，故C正确；
D．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积已知，可以得到密度，但不知道摩尔体积和摩尔质量，故D错误；
故选C．
2．B
【详解】
A．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，导致面积测量偏小，根据公式
所以直径测量偏大，A错误。
B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，导致面积测量偏大，根据公式
所以直径测量偏小，B正确。
C．将油酸酒精溶液的体积误当成纯油酸的体积，导致体积测量偏大，根据公式
所以直径测量偏大，C错误。
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴，导致每滴油酸的体积测量偏大，根据公式
所以直径测量偏大，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
由题意可知气体在标准状况下每个分子所占的体积为
V′=≈3.7×10-26 m3
故选C。
4．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；
5．C
【详解】
“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。很显然，在实验的步骤中，是“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”，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，则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径，显然油膜未必是圆形，也很难成圆形。该题选择不必要的步骤，故选C。
6．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．
7．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。
8．A
【详解】
油酸分子直径。计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了
A．油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，故A正确；
B．油酸中含有大量的酒精，不影响结果，故B错误；
C．若计算油膜面积时不足一格的全按一格算，使S偏大，d偏小，故C错误；
D．若求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d变小，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
A． 用油膜法只能粗略测量分子的大小，故A错误；
B．油膜为单分子紧密排列的，因此单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，所以油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积，故B正确．
C．在计算面积时，超过半个的按一个，不足半格的才能舍去，故C错误；
D．实验时要先洒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，故D错误；
10．B
【详解】
实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差．
A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓，与分析结果不符，故A错误；
B．对油酸溶液起到稀释作用，与分析结果相符，故B正确；
C．有助于测量一滴油酸的体积，与分析结果不符，故C错误；
D．有助于油酸的颜色更透明便于识别，与分析结果不符，故D错误．
11．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。
12．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。
13．C
【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．体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2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V0，由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径
d==
B项正确；
C．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，C项错误；
D．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量
m=ρV=
这一滴溶液中所含的油酸分子数
n=NA=
D项正确。
故选C。
14．BCD
【详解】
A．一滴纯油酸溶液的质量为，一滴纯油酸溶液的体积为，选项A错误；
B．将油酸分子看作球体且一个一个地单层排列，忽略空隙，油膜分子直径为，选项B正确；
C．一滴纯油酸溶液的摩尔数为，一滴油酸溶液中所含油酸分子个数为，选项C正确；
D．在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，用总格子数乘以作为油膜的面积，选项D正确；
E．因为纯油酸粘滞力较大，很难形成单分子油膜，油酸酒精溶液滴在水面上，酒精易挥发，易形成油酸的单分子油膜，选项E错误。
故选BCD。
15．ABE
【详解】
A．油膜法测分子直径的实验中，把纯油酸稀释是为了在液面上得到单层油酸分子，便于计算油酸分子的直径，故A正确；
B．多数分子直径的数量级是，故B正确；
C．扩散现象是不同物质间的一种物理变化，没有化学反应，故C错误；
D．扩散现象能在气体、液体中发生，也能在固体中发生，故D错误；
E．扩散现象是由物质分子无规则热运动产生的，扩散的快慢与温度有关，故E正确。
故选ABE。
16．BCE
【详解】
A．用注射器吸取配置好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1ml，则1滴溶液的体积时10-2ml，其中含有油酸的体积小于10-2ml，选项A错误；
B．用浅盘装入适量的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上，选项B正确；
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，等油膜的形状稳定之后再描绘其形状，选项C正确；
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，通过数取格子数的方法去计算油膜的面积，选项D错误；
E．根据1滴油酸溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度，即油酸分子的直径，选项E正确.
故选BCE。
17． 油膜
【详解】
如图所示，是利用油膜法估测分子大小的示意图。
若一滴油酸体积为V，在水面上散开的面积为S，则分子的直径大小
18．
【详解】
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
可估算出油酸分子的直径为
19．
【详解】
水分子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数，即
水的摩尔体积
而600纯净水中所含水分子的数量
代入数据得
个个
20． 球体 单分子油膜 直径 4.0×10－12 8.1×10－3 4.9×10－10
【详解】
（1）这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径；
（2）一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为
V＝×mL＝4.0×10－12m3
据题意，完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个，根据大于半格算一个计算，超过半格的方格个数为
n＝67＋14＝81
则油膜面积为
S＝81×1.0cm×1.0cm＝81cm2＝8.1×10－3m2
油酸在水面上形成单分子油膜，则油酸分子直径为
d＝＝m≈4.9×10－10m
21．见解析
【解析】
相同点：单个油滴分子展开的面积和纸张的厚度都很小，都是用累计法测量，把油膜分子和纸张之间都看成没有间隙；
不同点：油膜分子的直径不能直接测得，是测量大量油膜分子展开后的面积和油膜的体积通过公式计算，而测量纸张厚度可直接测出的是纸张的厚度。
22．1×10m2
【详解】
一个油酸分子的体积为
又有
联立方程，解得分子直径为
最大面积为
代入数据，解得
S=1×10m2
23．（1）；（2）．
【详解】
（1）体积为V的水蒸气的质量为：
体积为V的水蒸气含有的分子数为：
（2）液态水分子看成球形，水分子的直径为d．
则一个水分子的体积为：
则液态水的体积为：
答案第1页，共2页