人教版（2019）选择性选修第三册　第1章分子动理论 第2节 第2节 油膜法估测油酸分子的大小限时训练

2019新人教版选择性选修第三册
第1章 分子动理论 第2节 油膜法估测油酸分子的大小限时训练
1．采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是(　　)
A．1滴油的质量和它的密度 B．1滴油的体积和它的密度
C．1滴油的体积和它散成油膜的最大面积 D．所散成的油膜的厚度和它的密度
答案　C
2．某种油剂的密度为8×102 kg/m3，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为(　　)
A．10－10 m2 B．104 m2 C．1010 cm2 D．104 cm2
答案　B
3．(多选题)某同学在“用油膜法估测分子大小”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．计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格 D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多计了10滴
答案　AC
4．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有6 mL油酸．用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如下图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：
(1)油酸膜的面积是多少？
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径．
解析　(1)油膜的轮廓包括了126个小正方形，故油膜的面积S＝126 cm2.
(2)每滴溶液的体积V0＝ mL，
含有纯油酸的体积V＝V0＝8×10－6 mL.
(3)d＝＝ cm＝6.0×10－10 m.
答案　(1)126 cm2　(2)8×10－6 mL　(3)6×10－10 m
5．在用单分子油膜估测分子大小的实验中，
(1)某同学计算出的结果明显偏大，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．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴
(2)在做实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示．图中正方形小方格的边长为1 cm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ nm.
答案　(1)AC　(2)0.4
解析　(1)分子直径d＝，计算出的结果明显偏大．若油酸未完全散开，面积减小，直径偏大，A正确；若油酸中含有大量酒精，会使油膜面积偏大，直径偏小，B错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使油膜面积偏小，直径偏大，C正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，会使液滴体积变小，直径偏小，D错误．
(2)油酸酒精溶液的浓度为，一滴溶液中含有纯油酸的体积为× mL，形成油膜约占125个小格，即S＝125×10－4 m2，则油酸分子的直径d＝＝4×10－10 m＝0.4 nm.
6．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：
A．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积S.
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C．用浅盘装入约2 cm深的水．
D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小．
E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.
上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：
(1)________________________________________________________________________
(2)________________________________________________________________________
上述实验步骤的合理顺序是________．
某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________．
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
答案　见解析
解析　(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉．
(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目．
实验步骤的合理顺序是CFBAED.
由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故正确的说法是A、C、D.
7．在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，
(1)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在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，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：____________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL，其形成的油膜面积为80 cm2，则估测出油酸分子的直径为________ m.
答案　(1)见解析　(2)6.0×10－10
解析　(1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差，故可在量筒内滴入N滴该溶液，测出它的体积．③液面上不撒痱子粉或细石膏粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，故应先在液面上撒痱子粉或细石膏粉．
(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得
d＝＝ m＝6.0×10－10 m.
8．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有6 mL油酸．用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图3所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：
(1)油酸膜的面积是________；
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________；
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________．
答案　(1)131 cm2　(2)8×10－6 mL　(3)6.1×10－10 m
解析　(1)根据题图，数得格子数(多于半个的算一个，不足半个的舍去)为131个，那么油膜面积是S＝131×1 cm2＝131 cm2.
(2)根据已知条件可知，1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 mL.又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V＝ mL＝8×10－6 mL.
(3)油酸分子的直径为：d＝＝ cm≈6.1×10－10 m.
命题点二　实验拓展创新
9．测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法．
(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图4甲所示．坐标中每个小正方形方格的大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是______ cm2，由此估算出油酸分子的直径是______ m(保留一位有效数字)．
(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10－8 m的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为__________ m(结果保留两位有效数字)．
答案　(1)256　8×10－10　(2)9.4×10－10
解析　(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S＝64×2 cm×2 cm＝256 cm2.溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10－5 cm3.油膜厚度即油酸分子的直径是d＝≈8×10－10 m.
(2)直径为1.43×10－8 m的圆周周长为D＝πd≈4.49×10－8 m，可以估算出铁原子的直径约为d′＝ m≈9.4×10－10 m.