（新教材輔導(dǎo)）2023年高中物理第一章分子動(dòng)理論12實(shí)驗(yàn)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小練習(xí)新人教版選擇性

2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小【基礎(chǔ)鞏固】1.用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,純油酸體積為V,在水面上形成近似圓形的單分子油膜,油膜直徑為d,則油酸分子直徑約為 ()A.4Vπd2B.π解析:由題知油膜的面積約為S=πR2=π4d2,故油酸分子直徑約為d=VS=4答案:A2.一艘油輪裝著密度為9×102kg/m3的原油在海上航行,由于故障而發(fā)生原油泄漏.假設(shè)泄漏的原油的質(zhì)量是9t,海面上風(fēng)平浪靜時(shí),這些原油造成的污染面積最大可達(dá)到 ()A.108m2 B.109m2C.1010m2 D.1011m2解析:泄漏的原油的體積V=mρ=10m3,而分子直徑的數(shù)量級(jí)為1010m,所以這些原油造成的污染總面積最大為S=Vd=1011m2答案:D3.在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中,下列假設(shè)與該實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)系的是()A.油膜中分子沿直線均勻排列B.油膜看成單分子層且分子成球形C.油膜中分子間存在一定間隙D.油膜中分子間的相互作用力忽略解析:該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是:把在水面上盡可能擴(kuò)散開(kāi)的油膜視為單分子油膜;不需要考慮分子間隙;把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子.因此與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的是B,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.答案:B4.(多選)利用油膜法估測(cè)油酸分子的直徑,將1cm3的純油酸溶于酒精,制成200cm3的油酸酒精溶液,1cm3溶液有50滴.現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上,油酸在水面上形成一單分子層,已測(cè)出這一薄層的面積為0.2m2,下列分析正確的是 ()A.實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,且所取純油酸的體積為104cm3B.實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量一個(gè)油酸分子的體積,且油酸分子的體積為105cm3C.該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子的直徑約為5×1010mD.如果還知道油酸的摩爾體積,則依據(jù)本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果還可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)解析:一滴溶液中純油酸的體積V0=1200×50cm3=1×104cm3,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.油酸分子的直徑d=V0S=答案:ACD5.為了減小用油膜法估測(cè)油酸分子大小的誤差,下列方法可行的是()A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液,并讀出量筒里這些溶液的體積V1,則每滴油酸酒精溶液的體積V2=VB.把淺盤水平放置,在淺盤里倒入一些水,使水面離盤口距離小一些C.先在淺盤的水中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D.用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形解析:測(cè)一滴油酸酒精溶液的體積時(shí),如果滴數(shù)是準(zhǔn)確的,誤差主要來(lái)自量筒中100滴溶液的體積的讀數(shù),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.水面離盤口距離小一些可以減小描繪油膜形狀的誤差,故選項(xiàng)B正確.在水面多滴幾滴油酸酒精溶液能夠使形成油膜的油酸體積的測(cè)量值更精確,但多滴以后會(huì)使油膜面積增大,油膜的一部分可能與淺盤壁相接觸,這樣會(huì)使油膜面積測(cè)量結(jié)果偏小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.D項(xiàng)中的做法沒(méi)有必要,并且牙簽上會(huì)附有油酸,會(huì)使油酸體積測(cè)量誤差增大,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:B6.(多選)在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,若已知油酸的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,油滴所含油酸的質(zhì)量為m,油滴在水面上擴(kuò)散后的最大面積為S,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則()A.油酸分子的直徑d=MB.油酸分子的直徑d=mC.油滴所含分子數(shù)N=MmND.油滴所含分子數(shù)N=mMN解析:在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為油膜的厚度就是分子直徑,油膜的質(zhì)量為m,最大面積為S,則油膜的體積為V=mρ,油酸分子直徑為d=mρS,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.油滴所含油酸的物質(zhì)的量為mM,油滴所含油酸分子數(shù)為N=mM答案:BD7.利用油膜法估測(cè)油酸分子的直徑,實(shí)驗(yàn)器材有體積分?jǐn)?shù)為0.05%的油酸酒精溶液、分度值為0.1mL的量筒、盛有適量清水的45cm×50cm的淺盤、爽身粉、膠頭滴管、玻璃管、彩筆、坐標(biāo)紙.(1)下面是實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)?zhí)顚懰钡牟襟EC.A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N;B.將爽身粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上,用滴管吸取體積分?jǐn)?shù)為0.05%的油酸酒精溶液,從低處向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n;C.;

D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),算出油酸薄膜的面積S.(2)用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的直徑為.

解析:(1)題中的C應(yīng)為待油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀描在玻璃板上.(2)每滴油酸酒精溶液的體積為1Ncm3,n滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V=nN×0.05%,所以單個(gè)油酸分子的直徑為VS=n答案:(1)待油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀描在玻璃板上.(2)0.05%【拓展提高】8.在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,某小組發(fā)現(xiàn)測(cè)得的分子直徑數(shù)據(jù)比其他組的大2~3個(gè)數(shù)量級(jí),可能的原因是 ()A.計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目B.水面上爽身粉撒得過(guò)多,油膜沒(méi)能充分展開(kāi)C.將油酸酒精溶液的體積直接當(dāng)作油酸的體積進(jìn)行計(jì)算D.測(cè)量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將31滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴解析:在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,分子直徑d=VS.若計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目,則S的測(cè)量值偏小,分子直徑測(cè)量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個(gè)數(shù)量級(jí),故A錯(cuò)誤.若水面上爽身粉撒得過(guò)多,油膜沒(méi)能充分展開(kāi),則S的測(cè)量值偏小,分子直徑測(cè)量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個(gè)數(shù)量級(jí),故B錯(cuò)誤.若將油酸酒精溶液的體積直接當(dāng)作油酸的體積進(jìn)行計(jì)算,則油酸的體積V的測(cè)量值偏大,分子直徑的測(cè)量值偏大,由于油酸只占油酸酒精溶液的千分之幾,直徑的測(cè)量數(shù)據(jù)可能大2~3個(gè)數(shù)量級(jí),故C正確.測(cè)量每滴油酸酒精溶液的體積時(shí),若將31滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴,則一滴油酸酒精溶液的體積的測(cè)量值偏大,油酸的體積V的測(cè)量值偏大,分子直徑的測(cè)量值偏大,但數(shù)據(jù)不可能大2~3個(gè)數(shù)量級(jí),故D錯(cuò)誤答案:C9.設(shè)水的密度為ρ1、酒精的密度為ρ2、油酸的密度為ρ3,如果某油酸酒精溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,配制溶液時(shí)總體積不變,那么在體積為V的油酸酒精溶液中油酸的質(zhì)量為 ()A.ρ2ρ3Vρ2+ρ解析:若有質(zhì)量為m的該油酸酒精溶液,則其中油酸的質(zhì)量為0.1m,酒精的質(zhì)量為0.9m,又知油酸密度為ρ3,則質(zhì)量為m的該油酸酒精溶液中油酸體積為V油=0.1mρ3;酒精密度為ρ2,則該油酸酒精溶液中酒精體積V酒精=0.9mρ2,即體積比為V油∶V酒精=ρ2∶9ρ3,所以體積為V答案:B10.空調(diào)在制冷過(guò)程中,室內(nèi)空氣中的水蒸氣接觸蒸發(fā)器(銅管)液化成水,經(jīng)排水管排走,空氣中的水分越來(lái)越少,人會(huì)感覺(jué)干燥.某空調(diào)工作一段時(shí)間后,排出液態(tài)水的體積為V,水的密度為ρ,水的摩爾質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)為NA,這些液態(tài)水中水分子的總數(shù)N和水分子的直徑d分別為 ()A.N=MρVNA,B.N=ρVNAM,C.N=ρVNAM,D.N=MρVNA,解析:水的摩爾體積Vm=Mρ,水分子總數(shù)N=VVmNA=ρVNAM,將水分子看成球形,由VmNA=1答案:C11.11.(2022·廣東珠海)(1)在用油膜法估測(cè)油酸分子大小實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是;

A.實(shí)驗(yàn)中使用油酸酒精溶液,酒精作用是能使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B.本實(shí)驗(yàn)不考慮油酸分子間的間隙C.將油酸酒精溶液滴入水中后應(yīng)立即迅速描繪油膜輪廓D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)往均勻撒好爽身粉的水盤中多滴幾滴油酸酒精溶液(2)在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),油酸酒精溶液的濃度為每2000mL溶液中有純油酸1mL.用注射器測(cè)得1mL上述溶液有200滴,把1滴該溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,測(cè)得油酸膜的近似輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm,則每1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是mL,油酸膜的面積是cm2.據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑是m(此計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字).

(3)(多選)某同學(xué)計(jì)算出的油酸分子直徑明顯偏小,可能的原因是.

A.油酸中含有大量酒精B.爽身粉撒太多,油膜未能充分展開(kāi)C.計(jì)算油膜面積時(shí),將所有不完整的方格都作為1格保留D.計(jì)算每滴溶液中純油酸的體積時(shí),油酸酒精溶液的滴數(shù)多記了10滴解析:(1)實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是對(duì)油酸起稀釋作用,盡可能地減少滴入水面的油酸的含量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;油膜是呈單分子分布的,實(shí)驗(yàn)中把油酸分子看成球形,分子間沒(méi)有空隙,故選項(xiàng)B正確;溶液滴入水中后,應(yīng)讓油膜盡可能散開(kāi),形成單分子油膜,再把油膜的輪廓畫在玻璃板上,然后用坐標(biāo)紙計(jì)算油膜的面積,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;多滴幾滴油酸酒精溶液不便于散開(kāi)形成單分子油膜,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.(2)每1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V=12000×1200mL=2.5×10由于每格邊長(zhǎng)為1cm,則每一格的面積為1cm2,估算油酸膜的面積以超過(guò)半格以1格計(jì)算,不足半格的舍去,估算出42格,則油酸膜的面積為42cm2;由于是單分子緊密排列的,因此油酸分子的直徑為d=VS=2.5×10-(3)油酸中含有大量酒精不會(huì)造成影響,因?yàn)樽罱K酒精會(huì)揮發(fā)或溶于水,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;爽身粉撒太多,油膜未能充分展開(kāi),導(dǎo)致面積偏小,則所測(cè)分子直徑偏大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;計(jì)算油膜面積時(shí),將所有不完整的方格都作為1格保留,導(dǎo)致面積偏大,則所測(cè)分子直徑偏小,故選項(xiàng)C正確;計(jì)算每滴溶液中純油酸的體積時(shí),1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)多記了10滴,導(dǎo)致1滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積偏小,則所測(cè)分子直徑偏小,故選項(xiàng)D正確.答案:(1)B(2)2.5×106426×1010(3)CD12.某實(shí)驗(yàn)小組用油膜法估測(cè)油酸分子的大小.(1)(多選)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)有.

A.將油膜看成單分子油膜B.不考慮油酸分子間的間隙C.不考慮油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形(2)實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是.

A.使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B.稀釋油酸C.有助于測(cè)量1滴油酸的體積D.有助于油酸的顏色更透明,便于識(shí)別(3)為配制油酸酒精溶液,實(shí)驗(yàn)室配備的器材有面積為0.22m2的蒸發(fā)皿、滴管、量筒(50滴油酸油精溶液滴入量筒,量筒示數(shù)約為1mL)、純油酸和無(wú)水酒精若干.已知分子直徑數(shù)量級(jí)為1010m,求配制的油酸酒精溶液中油酸的體積分?jǐn)?shù)的最大值.結(jié)果保留兩位有效數(shù)字.解析:(1)計(jì)算油酸分子直徑的根據(jù)是體積與面積的比值,所以需將油膜看成單分子油膜,將油酸分子看成球形,并認(rèn)為它們是緊密排布的,不考慮油酸分子之間的空隙,故選A、B、D.(2)實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶