用油膜法估测分子的大小
1.(1)如图所示的四幅图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按正确操作顺序排列应是________(用符号表示)。
(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,利用了一些科学的近似处理,这些处理有:
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解析:(1)“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→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。易知正确操作顺序排列应是d、a、c、b。
(2)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,利用的近似处理有:油膜是呈单分子分布的,把油酸分子看成球形,分子之间没有空隙。
答案:(1)dacb (2)把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜,把形成油膜的分子看成紧密排列的球形分子,认为油酸分子是一个挨一个排列的
2.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,某同学的操作步骤如下:
①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;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在盛水浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在盛水浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误:______________________________________________________
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解析:在“用油膜法估测分子的大小”实验中:首先精确取 1 mL的油酸,用无水酒精按一定的体积比稀释成油酸酒精溶液,并利用量筒测出N滴的体积,计算出一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V,在盛水浅盘中装入2 cm 深的水,为观测油膜的面积,在水面上轻撒一层薄薄的痱子粉,在浅盘中央轻滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散开,等到油膜形状稳定时,用一块玻璃盖在浅盘上并描出油膜的轮廓,把这块玻璃放在方格纸上(绘图纸),数出油膜所占的格数,然后算出油膜的面积S,即可求出油膜的厚度d=。
答案:②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉
3.(2019·银川质检)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液,再用滴管取1 mL油酸酒精溶液,让其自然滴出,共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为S cm2,则:
(1)估算出油酸分子的直径大小是________cm。
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油酸的________。
A.摩尔质量 B.摩尔体积 C.质量 D.体积
解析:(1)油酸酒精溶液的浓度为,一滴油酸酒精溶液的体积为 mL,一滴油酸酒精溶液含纯油酸 mL,则油酸分子的直径大小为d= cm。
(2)设一个油酸分子体积为V,则V=π3,由 NA= 可知,要测定阿伏加德罗常数,还需知道油酸的摩尔体积,故B正确。
答案:(1) (2)B
4.在“用油膜法估测分子的大小”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,还有一个盛有约2 cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒。
请补充下述实验步骤:
(1)_______________________________________________________________________。
(需测量的物理量用字母表示)
(2)用滴管将一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,则油膜面积为________(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)。
(3)估算油酸分子直径的表达式为d=________(用测量量及已知量字母表示)。
解析:(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出其体积V。
(2)油膜面积S′=115S。
(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′=·,由d=,得d=。
答案:(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出其体积V (2)115S (3)
5.“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下:
①向体积V油=1 mL的油酸中加入酒精,直至总量达到V总=500 mL;
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL;
③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm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油酸酒精溶液,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l=20 mm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)步骤③中应填写:____________。
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL。
(3)油酸分子直径是__________m。
解析:(1)为了显示油酸膜的形状,需要在水面上撒痱子粉或细石膏粉。
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
V′==× mL=2×10-5 mL。
(3)根据大于半个方格的算一个,小于半个方格的舍去,由题图可知,油酸膜形状占据的方格数大约为111个,故面积S=111×20×20 mm2≈4.4×104 mm2,油酸分子直径d== mm≈4.5×10-10 m。
答案:(1)痱子粉或细石膏粉 (2)2×10-5 (3)4.5×10-10