第二节实验：用油膜法估测油酸分子的大小 练习（Word版含解析）

汽开三中高二物理选择性的必修三第一章第二节练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
在用油膜法估测分子大小的实验中，已知识纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏伽德罗常数为NA。以上各量均采用国际单位制，对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断，其中正确的是（ ）
①油酸分子直径d= ②油酸分子直径d=
③一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
④一滴油酸溶液中所含油酸分子数n=
A. ①和③ B. ①和④ C. ②和④ D. ②和③
钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为单位为，摩尔质量为单位为，阿伏加德罗常数为。已知1克拉，则下列选项不正确的是（ ）
A. a克拉钻石物质的量为
B. a克拉钻石所含有的分子数为
C. a克拉钻石所含有的分子数为
D. 每个钻石分子直径的表达式为单位为
在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于（）
A. 油酸酒精溶液中含有大量酒精
B. 油酸在水面未完全散开
C. 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D. 在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴
用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是（　　）
A. 一个油酸分子的质量为 B. 一个油酸分子的体积为
C. 油酸的密度为 D. 油酸分子的直径为
二、多选题
用油膜法估测分子直径实验的科学依据是（）
A. 将油膜看成单分子油膜 B. 不考虑油酸分子间的间隙
C. 考虑了油酸分子间的间隙 D. 将油酸分子看成球形
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，下列表达式中正确的有()
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
已知阿伏伽德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M（单位为kg/mol），密度为ρ（单位为kg/m3），下面的结论中正确的是 （ ）
A. 1 m3铜所含原子的数目为 B. 1个铜原子的质量为
C. 1个铜原子的体积为 D. 1 kg铜所含原子的数目为NA
下列有关分子动理论的描述正确的是( )。
A. 已知某种液体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则该液体分子的直径可以表示为
B. 用NA表示阿伏加德罗常数,M表示铁的摩尔质量,ρ表示铁的密度,那么固体铁的一个铁原子的体积可表示为
C. 水的摩尔质量为m0,水蒸气的密度为ρ,则液态水的摩尔体积为
D. 已知某物质的摩尔质量和密度,可以估算阿伏加德罗常数
在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得75滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。则可以得出：（ ）
A. 一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积约为
B. 一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积约为
C. 可认为纯油酸所占区域约为90小格
D. 可认为纯油酸所占区域约为110小格
（多选）关于“用油膜法估测分子大小”的实验，下列说法中正确的是（）
A. 单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径
B. 测量结果表明分子直径的数量级是1×10-10 m
C. 实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上
D. 处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径
对于下列实验。说法正确的有（　　）
A. 甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径
B. 乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快
C. 丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的
D. 丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母晶体的导热性能各向同性
三、实验题
在用油膜法估测分子的大小实验时，现有将油酸与酒精按体积比为n:m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛水的浅盘，一支滴管，一个量筒。
请补充下述估测分子大小的实验步骤：
（1）用滴管向________内滴入N滴油酸酒精溶液，读出其体积V。
（2）用滴管将1滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示，（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）则油膜面积为________。
（3）估算油酸分子直径的表达式为d＝________。
利用“油膜法估测油酸分子的大小”实验，体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量，来实现对微观量间接测量的方法。该实验简要步骤如下：
A．用注射器吸入一定体积事先配置好的油酸酒精溶液，再均匀地滴出，记下滴出的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0
B．用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油滴散开、油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上
C．用浅盘装入约2cm深的水，然后把滑石粉均匀地撒在水面上
D．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学方法估算出油膜的面积S
E．根据油酸酒精溶液的浓度和一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
F．利用测定数据求出薄膜厚度d，即为油酸分子的大小
（1）上述实验步骤中B、C、D的顺序不合理，请重新对这三个步骤排序：______；
（2）利用实验步骤中测出的数据，可得油酸分子直径d=______。
四、计算题
轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时，叠氮化钠（亦称“三氮化钠”，化学式NaN3）受撞击完全分解产生钠和氮气而充入气囊。若充入氮气后安全气囊的容积V=56L，气囊中氮气的密度ρ=1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M=28g/mol，阿伏加德罗常数NA=6×1023mol－1请估算：（结果保留一位有效数字）

（1）一个氮气分子的质量m；
（2）气囊中氮气分子的总个数N；
（3）气囊中氮气分子间的平均距离r。
答案和解析
1.【答案】C
解：由纯油酸的质量与密度的关系可得体积为：V=，
由所形成油膜面积S可得纯油酸分子的直径为：d=，
联立得：d=，①错误，②正确；
一滴油酸溶液中含有纯油酸的摩尔数为，一滴油酸溶液中含有纯油酸分子个数n=，③错误，④正确，
综上所述，故ABD错误，C正确；
故选：C。
2.【答案】B
A.a克拉钻石的摩尔数（物质的量）为：n=，故A正确，不符合题意；
BC.所含的分子数为：N=nNA=，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D.钻石的摩尔体积为：V=m3/mol,
每个钻石分子体积为：V0＝,
设该钻石分子直径为d，则：V0＝,
由上述公式可求得：d=（单位为m），故D正确，不符合题意。
故选B。
3.【答案】D
计算油酸分子直径的公式是d=，V0是纯油酸的体积，S是油膜的面积，
A、油酸中含有大量酒精，只要酒精油酸容液配比正确，对实验结果没有影响，故A错误；
B、油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，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错误；
D、求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了几滴，由V0=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正确。
4.【答案】D
A.已知某种液体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则液体的摩尔体积，一个分子的体积，故分子直径可表示为，故A正确；
B.同A选项，一个铁原子的体积可表示为，故B正确；
C.水的摩尔质量为m0，水蒸气的密度为ρ，则只能表示水蒸气的摩尔体积，不能表示液态水的摩尔体积，故C错误；
D.已知某物质的摩尔质量和密度，可以估算出摩尔体积，不能估算阿伏加德罗常数，故D错误。
故选AB。
9.【答案】AD
【解析】
【分析】
通过数正方形小方格的格数，估算出油酸薄膜的面积，估算时按不足半个的舍去，多于半个的算一个；一滴溶液的体积乘以溶液的浓度，就是1滴酒精油酸溶液所含纯油的体积。
本题关键要懂得实验原理，建立物理模型：以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨着一个紧密排列，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。
【解答】
面积超过正方形一半的正方形的个数为110个，则油酸膜的面积约为：S=110×1cm2=1.1×10-2m2，每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积：，故AD正确，BC错误。
故选AD。

10.【答案】AB
【解析】【试题解析】
略
11.【答案】AB
解：A、在测量油膜分子的直径时，将油分子看成球形分子，并且把油膜看成单分子油膜，此时油酸薄膜厚度等于油酸分子直径。故A正确；
B、在研究溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则分子的运动越激烈，所以扩散的速度加快。故B正确；
C、丙图模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子频繁碰撞容器壁产生的。故C错误；
D、图丁的形状，由于是椭圆，则说明云母晶体具有各向异性。故D错误。
故选：AB。
12.【答案】（1）量筒；（2）106S ；（3）
（1）用滴管向量筒内滴入N滴油酸酒精溶液，读出其体积V；
（2）由题图可数出油膜面积为106S；
（3）1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为， 油膜面积S′＝106S，由，得。

13.【答案】CBD
解：（1）实验中要先用浅盘装入约2cm深的水，然后把滑石粉均匀地撒在水面上，然后再用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油滴散开、油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上；最后将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学方法估算出油膜的面积S，故正确顺序应为CBD；
（2）酒精油酸溶液中油酸的体积为V，而酒精油酸溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S，所以油酸分子直径为D=；
故答案为：（1）CBD；（2）
14.【答案】解：（1）一个氮气分子的质量 ；
（2）设氮气分子的物质的量为n，则，
氮气的分子总数，
代入数据得N=1.5×1024 ；
（3）气体分子间距较大，因此建立每个分子占据一个立方体，
则分子间的平均距离，即为立方体的边长，
所以一个气体的分子体积为：，
则有r3=V0，
解得分子平均间距为r=3×10-9m。
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