第一章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（习题）—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第三册word版含答案

第一章
分子动理论
2
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
同步练习
一、单选题
1．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
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．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，我们估测到的物理量是（　　）
A．水分子的直径
B．水分子的体积
C．油分子的直径
D．油分子的体积
4．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
5．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是（　　）
A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1
mL，则1滴溶液中含有油酸小于10-2mL
B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏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，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积
E.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积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
6．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示。坐标纸上正方形小方格的边长为10mm，已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2mL，则油酸分子的直径为（　　）
m。（结果均保留两位有效数字）
A．7.3×10-10
B．7.4×10-10
C．7.5×10-10
D．7.6×10-10
7．在油膜实验中，体积为V的某种油，形成直径为d的圆形油膜，则油分子的直径近似为（　　）
A．
B．
C．
D．
8．在“用油膜法估测分子直径”的实验中，某同学配置好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的是（　　）
A．向浅水盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
B．将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜
C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据估算出油酸分子的直径
9．
用“单分子油膜估测分子的大小”的实验中，用到了“数格子”的方法，是为了估算
A．一滴油酸的体积
B．一滴油酸的面积
C．一个油酸分子的体积
D．一个油酸分子的面积
二、多选题
10．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．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1
mL的溶液的滴数少记了10滴
11．某同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，测得油酸分子的直径明显偏大。可能的原因是（　　）
A．油酸还未完全散开
B．所用油酸溶液中含有大量酒精
C．计算油膜面积时，将所有不足一格的正方形都当成一格计算
D．在计算一滴溶液的体积时，少算了液滴数
12．用油膜法测量分子直径大小实验的科学依据是（
）
A．将油膜看成单分子油膜
B．不考虑各个油酸分子间的间隙
C．考虑各个油酸分子间的间隙
D．将油酸分子看成球形
E.将油酸分子看成立方体
三、填空题
13．油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，用滴管向量简内滴50滴油酸酒精溶液，量简中的溶液体积增加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人盛水的浅盘中，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）
四、实验题
14．（1）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀地撒上痱子粉，将一滴上述油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓，如图所示。测得油膜占有的正方形小格个数为X。
①用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为__________。
②油酸分子直径约为_________。
（2）用“油膜法”来估测分子的大小，是通过一些科学的近似处理，这些处理有：_______（填正确答案编号）
A．油酸分子看成球形
B．油膜视为单分子油膜
C．忽略酒精体积
D．分子之间没有空隙
五、解答题
15．配制好的油酸酒精溶液为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。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。
(1)若每一小方格的边长为30mm，则油酸薄膜的面积为多少平方米？
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为多少立方米？
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为多少米。
试卷第1页，总3页
参考答案
1．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。
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】
在试验过程中，油膜完全散开，油酸溶液在水面上形成的单分子油膜，通过油酸分子的体积除以油膜的面积得到的是油酸分子的直径。故ABD错误，C正确。
故选C。
4．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。
5．C
【详解】
A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10-2mL，含有油酸的体积小于10-2mL，A正确，不符合题意；
B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，B正确，不符合题意；
C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，C错误，符合题意；
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积，D正确，不符合题意；
E．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积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，E正确，不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
在围成的方格中，不足半个的舍去，多于半个的算一个，共有80个方格，故油酸膜的面积为
每滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积
则
ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【详解】
由题可知，油膜的面积为
在油膜实验中，假设该油膜仅有一层油分子，则可以算得油分子的直径
即油分子的直径近似为，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．B
【详解】
将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积，然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，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1滴此溶液中油酸的体积除以1滴此溶液散开后形成油膜的面积，恰好就是油酸分子的直径，故四个选项关于步骤的描述中，应将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，并不是纯油酸，故B错误，符合题意；ACD正确，不符题意。
本题选错误的，故选B。
9．B
【解析】
油酸滴在水中会散开一定的面积，用“数格子”的方法是为了得到一滴油酸所散开的面积，故B正确．
10．ACD
【详解】
计算油酸分子直径的公式为
是纯油酸的体积，是油膜的面积。
A．油酸未完全散开，偏小，故得到的分子直径将偏大，故A正确；
B．计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，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，的溶液的滴数少记了10滴,由
可知，纯油酸的体积偏大，则计算得到的分子直径将偏大，故D正确。
故选ACD。
11．AD
【详解】
本实验，计算油酸分子直径的公式为，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。
A．油酸未完全散开，S偏小，得到的分子直径d将偏大，故A正确；
B．酒精易溶于水，不影响测量结果，故B错误；
C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格都当作一个格来计算，S将偏大，故得到的分子直径将偏小，故C错误；
D．在计算一滴溶液的体积时，少算了液滴数由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AD。
12．ABD
【详解】
A.在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，将油膜看成单分子油膜，油膜是呈单分子分布的，单分子油膜的厚度等于分子的直径，故A正确；
BC.在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，不考虑各个油酸分子间的间隙，认为这些油酸分子是一个一个紧挨在一起的，分子之间没有空隙，故B正确。C错误；
DE.在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，将油酸分子看成球形，测出油酸的体积V和形成单分子油膜的面积S，单分子油膜的厚度d=，可以认为就等于分子的直径，故D正确，E错误。
故选ABD.
13．2×10-11
544
3.7×10-10
【详解】
[1]每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
[2]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
[3]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
14．
ABD
【详解】
(1)①[1]一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为
②[2]根据
，
解得
(2)[3]用“油膜法”来估测分子的大小，油膜视为单分子油膜，分子之间没有空隙，油酸分子看成球形，则油膜的厚度表示分子的直径，所以ABD正确；C错误；
故选ABD。
15．(1)7.65×10－2m2；(2)1.2×10－11m3；(3)1.57×10－10m
【分析】
思路点拨：
【详解】
(1)数出在油膜范围内的格数（面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去）为85个，油膜面积约为
S＝85×（3.0×10－2）2m2＝7.65×10-2m2
(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且溶液含纯油酸的浓度为ρ＝0.06%，故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为
V0＝＝×1×10－6m3＝1.2×10－11m3
(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为
d＝＝m≈1.57×10－10m