實(shí)驗(yàn)17 用油膜法估測(cè)油酸分子的大小-2025屆高三一輪復(fù)習(xí)物理

實(shí)驗(yàn)17用油膜法估測(cè)油酸分子的大小對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P347注意事項(xiàng)1.將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的移液管要分別專用,不能混用。2.爽身粉和油酸的用量都不可太多,否則不易成功。3.油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜。4.淺盤(pán)中的水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫(huà)出油膜的形狀,畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。5.要待油膜形狀穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓。6.滴油酸酒精溶液的滴口應(yīng)在離水面1cm之內(nèi),否則油膜難以形成?？键c(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中:(1)以下操作不正確的是。

A.直接將一滴油酸滴到水面上B.向淺盤(pán)中倒入2cm左右深的水,均勻地撒上爽身粉C.油膜穩(wěn)定后將玻璃板蓋到淺盤(pán)上畫(huà)出油膜輪廓(2)前面正確操作后,某同學(xué)將油酸酒精溶液滴到均勻撒好爽身粉的水面上時(shí)油膜的面積會(huì)。

A.變大B.變小C.先變大后變小(3)不同實(shí)驗(yàn)小組向水面滴入一滴油酸酒精溶液時(shí)得到以下油膜形狀,做該實(shí)驗(yàn)最理想的是。

ABC答案(1)A(2)C(3)C解析(1)油酸濃度太大且不溶于水,直接用一滴油酸不能形成單分子油層,A項(xiàng)錯(cuò)誤;為了便于觀察油酸在水面擴(kuò)散的面積,所以在水面均勻撒上爽身粉,B項(xiàng)正確;為了定量測(cè)出油酸擴(kuò)散面積,用帶方格的玻璃板蓋到淺盤(pán)上畫(huà)出油膜輪廓,C項(xiàng)正確。(2)酒精溶于水,油酸酒精溶液滴到水中在酒精的作用下形成單分子油膜,隨后酒精揮發(fā),油膜的面積又縮小,C項(xiàng)符合題意。(3)最理想的情況是爽身粉很薄,容易被油酸酒精溶液沖開(kāi),近似圓形,C項(xiàng)符合題意。(2024屆上海期末)(1)某同學(xué)用油膜法測(cè)分子直徑的操作示意圖如圖所示,請(qǐng)選出需要的實(shí)驗(yàn)操作,并將它們按操作先后順序排列:(用字母符號(hào)表示)。

ABCDEF(2)如果在實(shí)驗(yàn)中將1cm3的油酸溶于酒精,制成500cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有20滴,現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上,最后擴(kuò)展成面積為0.15m2的油膜,由此估算出油酸分子直徑為m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。在該實(shí)驗(yàn)中滴入油酸酒精溶液之前,要在水面上均勻地撒上薄薄的一層爽身粉,其作用是:。

答案(1)DBFEC(2)6.67×10-10m形成清晰的油膜邊緣解析(1)不能直接把油酸倒入水中,故A步驟不需要,先配置好油酸酒精溶液,在淺盤(pán)中倒入水,將爽身粉均勻撒在水面上,往水中滴入1滴油酸酒精溶液,待油酸油膜形狀穩(wěn)定后,將刻有坐標(biāo)的玻璃放在淺盤(pán)上,用筆畫(huà)出油酸薄膜的形狀,因此正確排序是DBFEC。(2)由題意知,酒精油酸溶液的濃度為1500,1滴酒精油酸溶液的體積為120cm3,1滴酒精油酸溶液中油酸的體積V=120×1500cm3=1.0×10-10m3,1滴酒精油酸溶液形成的油膜面積S=0.15m2,油酸分子直徑d=VS=6.67×10-10考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(2024屆西安期末)在“用油膜法測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作如下:①取1.0mL油酸配成250mL油酸酒精溶液;②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,全部滴完共20滴;③在邊長(zhǎng)約10cm的正方形淺盤(pán)內(nèi)注入適量的清水,將爽身粉均勻地撒在水面上,用滴管滴入一滴溶液;④待油膜形狀穩(wěn)定后,將繪有方格的玻璃板放在淺盤(pán)上,繪出油酸溶液的輪廓(如圖所示),每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為1.0cm。(1)該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含mL油酸。

(2)由上述數(shù)據(jù)估算得到油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)約為m。

(3)若該同學(xué)在計(jì)算油酸膜面積時(shí),對(duì)不完整的方格均不計(jì)數(shù),由此估算得到的油酸分子直徑將(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

(4)已知油酸分子的直徑數(shù)量級(jí)為10-10m,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差的原因可能是:

。

(5)用油膜法測(cè)出油酸分子的直徑后,要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù),還需要知道油酸的(填序號(hào))。

A.摩爾質(zhì)量B.摩爾體積C.質(zhì)量 D.體積答案(1)2×10-4(2)10-8m(3)偏大(4)油酸膜沒(méi)有完全展開(kāi),形成的不是單分子油膜層(5)B解析(1)該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為V=1250×120mL=2×10-4(2)油膜的面積約為S=58×12×10-4m2=5.8×10-3m2,油酸分子直徑約為d=VS=2×10-4×10-65.8×10-3m≈3.4(3)若該同學(xué)在計(jì)算油酸膜面積時(shí),對(duì)不完整的方格均不計(jì)數(shù),則測(cè)得的油膜面積偏小,由此估算得到的油酸分子直徑將偏大。(4)已知油酸分子的直徑數(shù)量級(jí)為10-10m,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差的原因可能是:油酸膜沒(méi)有完全展開(kāi),形成的不是單分子油膜層。(5)根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算公式NNA=VVmol,可知測(cè)定阿伏加德羅常數(shù),見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P1211.(2024屆揚(yáng)州期中)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要使油酸在水面上形成油酸,將油酸分子看成模型。

(2)如圖所示的四幅圖反映了實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟,將它們根據(jù)教材內(nèi)容按實(shí)驗(yàn)操作先后順序排列,應(yīng)是(用符號(hào)表示)。

a.b.c.d.(3)向1mL的純油酸中加入酒精至10mL得溶液a,再取1mL溶液a并向其中加入酒精至500mL得溶液b。用注射器吸取溶液b,一滴一滴地滴入小量筒中,當(dāng)?shù)稳?00滴時(shí),量得其體積為1mL。則一滴油酸酒精溶液b中純油酸的體積為mL。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(4)向水面滴入一滴溶液b,水面上散開(kāi)的油膜面積約為68cm2,則油酸分子直徑為m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

答案(1)單分子層球體(2)dacb(3)2.0×10-6(4)2.9×10-10解析(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要使油酸在水面上形成單分子層油酸,將油酸分子看成球體模型。(2)“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟為配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準(zhǔn)備淺水盤(pán)→撒爽身粉→滴一滴油酸酒精溶液→形成油膜→描繪油膜輪廓→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑。故圖中四個(gè)步驟按操作先后順序排列,應(yīng)是dacb。(3)一滴油酸酒精溶液b中純油酸的體積V0=110×1500×1100mL=2.0×10-6(4)油酸分子直徑d=V0S=2.0×10-6×10-668×102.(2024屆桂林期末)某合作探究小組的同學(xué)進(jìn)行了“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)。(1)該小組的同學(xué)用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù),由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。則接下來(lái)的正確實(shí)驗(yàn)操作步驟是。(填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字)

①往淺盤(pán)里倒入一定深度的水,待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定③將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大?、軐⒉ＡО宸旁跍\盤(pán)上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上(2)該小組做實(shí)驗(yàn)時(shí),每1000mL油酸酒精溶液中有純油酸0.2mL,用注射器測(cè)得80滴這樣的溶液為1mL,則一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為mL,等油膜形狀穩(wěn)定后在玻璃板上描畫(huà)出油膜的輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm。油膜的面積是m2。根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑是m。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(3)在實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是。

A.為了防止酒精揮發(fā),配制的油酸酒精溶液不能長(zhǎng)時(shí)間放置B.在水面上滴入油酸酒精溶液后,應(yīng)該馬上數(shù)方格C.若實(shí)驗(yàn)中撒的爽身粉過(guò)多,則計(jì)算得到的油酸分子的直徑將偏小D.數(shù)方格時(shí),不足半個(gè)的舍去,超過(guò)半個(gè)的算一個(gè)答案(1)①②④③(2)2.5×10-63.1×10-38.1×10-10(3)AD解析(1)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的操作步驟可知正確的順序是①②④③。(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V=0.2×11000×180mL=2.5×10-6mL;油膜的面積為1cm2乘以方格數(shù)目,不足半格的不計(jì)入,超過(guò)半格的按一格計(jì)入,油膜覆蓋的方格大約為31個(gè),所以油膜的面積S=31cm2=3.1×10-3m2;用純油酸的體積除以油膜的面積,得出的油膜厚度,即是油酸分子的直徑。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),油酸分子的直徑d=VS=2.5×10-6×10-63(3)為了防止酒精揮發(fā),配置的油酸酒精溶液不能長(zhǎng)時(shí)間放置,否則濃度會(huì)發(fā)生變化,A項(xiàng)正確;在水面上滴入油酸酒精溶液后,應(yīng)該等油膜的形狀穩(wěn)定后再描形狀數(shù)方格,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若實(shí)驗(yàn)中撒的爽身粉過(guò)多,則油膜面積偏小,則計(jì)算得到的油酸分子的直徑將偏大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;數(shù)方格時(shí),為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,不足半個(gè)的舍去,超過(guò)半個(gè)的算一個(gè),D項(xiàng)正確。3.(2024屆哈爾濱期末)在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中,所用的油酸酒精溶液每2000mL中有純油酸1.0mL,用注射器測(cè)得1mL上述溶液有80滴,把1滴該溶液滴入盛水的撒有爽身粉的淺盤(pán)中,待水面穩(wěn)定后,得到油酸薄膜的輪廓形狀如圖所示,圖中正方形格的邊長(zhǎng)為1cm。(1)本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為。

A.理想化模型B.控制變量法C.極限思想法D.整體法與隔離法(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可推出油酸分子的直徑是m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(3)某同學(xué)將某次實(shí)驗(yàn)中得到的計(jì)算結(jié)果和實(shí)際值比較,發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果偏小,可能的原因是。

A.計(jì)算油膜面積時(shí),舍去了所有不足1格的方格B.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大C.水面上爽身粉撒得過(guò)多,油酸未完全散開(kāi)D.求每滴溶液中純油酸的體積時(shí),1mL溶液的滴數(shù)少記了10滴(4)利用單分子油膜法可以粗測(cè)分子大小和阿伏加德羅常數(shù)。如果已知體積為V的純油酸在水面上散開(kāi)形成的單分子油膜的面積為S,油膜的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,則阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式為NA=。

答案(1)A(2)8.7×10-10(3)B(4)6解析(1)本實(shí)驗(yàn)中將分子看作球體且油膜分子按單層緊密排列,體現(xiàn)的物理思想方法為理想化模型,A項(xiàng)符合題意。(2)根據(jù)圖中信息,不足一半的方格舍去,超過(guò)一半的算一個(gè),則小方格的總數(shù)約為72個(gè),則油膜的面積S=72×1cm2=72cm2,一滴溶液中純油酸的體積V=12000×180mL=6.25×10-6mL,油酸分子的直徑d=VS=6.25×10-672cm=8.7×10-8cm=8(3)計(jì)算油膜面積時(shí),舍去了所