1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 专项测试-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（解析版）

1.2、实验：用油膜法估测油酸分子的大小一、选择题（共16题）1．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1mL，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．103cm2 B．104cm2C．105cm2 D．106cm22．为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，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，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2=B．用浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C．先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形3．关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是（）A．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃纸上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃纸上，然后用坐标纸去计算油膜的面积4．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1mL，则1滴溶液中含有油酸小于10-2mLB．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5．如图所示为一个防撞气包，包内气体在标准状况下体积为336mL，已知气体在标准状态下的摩尔体积V0=22.4L/mol，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1，求气包内气体的分子个数（）（结果均保留两位有效数字）A．6.0×1021个 B．7.0×1021个 C．8.0×1021个 D．9.0×1021个6．用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是（）A．一个油酸分子的质量 B．一个油酸分子的体积为C．油酸分子的直径为 D．油酸的密度为7．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8．在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法中正确的是（

）A．用油膜法可以精确测量分子的大小B．油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积C．计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格D．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上9．在用油膜法估测分子大小的实验中，体积为V的某种油，形成一圆形油膜，直径为d，则油分子的直径近似为（）A． B． C． D．10．关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验，下列实验操作正确的是（）A．将纯油酸直接滴在水面上B．水面上撒的痱子粉越多越好C．待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上D．用试管向水面倒酒精油酸溶液少许11．将1cm3油酸溶于酒精中，制成200cm3油酸酒精溶液。已知1cm3溶液中有50滴，现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。已测出这薄层的面积为0.2m2，由此估测油酸分子的直径为（）A．2×10-10m B．5×10-10m C．2×10-9m D．5×10-9m12．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，某小组发现测得的分子直径数据比其他组大2-3个数量级，不可能的原因是（）A．计算油膜面积时，只计算了完整方格的数目B．水面上痱子粉撒得过多，导致油膜没能充分展开C．将油酸酒精溶液的体积直接当作油酸的体积进行计算D．测量每滴油酸酒精溶液体积时，将31滴溶液错数成32滴13．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积溶液中含有纯油酸的体积），1mL上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10mm。下列有关该实验说法正确的有（）A．油膜的面积为100cm2B．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10-6mLC．油酸分子的直径约为7.4×10-9mD．数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，则分子直径的计算结果偏大14．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，某同学的操作如下，不正确的是（）A．将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液B．在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积C．在浅盘中盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定D．在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15．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16．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，所用油酸酒精溶液的质量百分浓度为η，质量为m的油酸酒精溶液有n滴，且纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。现取一滴溶液滴入撒有爽身粉的浅水盘里，待稳定后，将玻璃板放在浅盘上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在边长为1cm的坐标纸上，算出油膜的面积S。关于本实验，下列说法正确的是（）A．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为B．油酸分子直径为C．一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为D．计算油膜的面积可以通过在坐标纸上数油膜轮廓内格子数得到二、填空题17．（1）某同学在做课本上粗测油酸分子大小的实验中，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格的方格D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴（2）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL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，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_____mL，油酸膜的面积是____cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_____m。18．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，在每200mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL，实验中利用注射器测出200滴该溶液的体积为1mL，已知1滴该溶液滴入浅水盘中最终形成的油膜面积为175cm2，则油酸分子大小约为__________m（保留3位有效数字）。在该实验中，液体表面的张力使液滴从针头滴落时呈现球状，则液体表层分子间作用力表现为______（填“引力”或“斥力”），分子间距离__________（填“大于”、“等于”或“小于”）液体分子的平衡距离。19．在“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液浓度为A，记下N滴溶液总体积为V，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V油酸=____；在透明方格纸板上数得一滴油酸酒精溶液形成的油膜占有的正方形小格个数为X，已知小格的边长为a，则油酸分子直径D=____．20．油酸的摩尔质量M=0.283kg.mol-1，密度ρ=0.895103kg/m3、则每个油酸分子的体积为______m3，若125滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约______m2。（取NA=6.021023mol-1，球的体积与直径的关系为，结果保留一位有效数字）三、综合题21．平静呼吸时，一般成年人每次吸入和呼出的气体体积相等，约为500mL，若呼出的气体在标准状态下的体积，气体在标准状态下的摩尔体积，阿伏伽德罗常数，求成年人每次呼出的气体的分子个数结果保留三位有效数字22．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每，溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为。（1）实验中为什么要让油膜尽可能散开？（2）实验测出油酸分子的直径是多少？（结果保留两位有效数字．）（3）如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为，摩尔质量为M，试写出阿伏伽德罗常量的表达式。23．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，有两个非常巧妙的设计，请你借鉴这两个设计思路，完成以下实验：(1)现需要在一个烧杯中倒入食盐供以后做实验用，但现有的电子秤最小只能称的质量，怎么办？请定量地具体说明操作的步骤。(2)有一小捆粗细均匀的细铁丝，要较精确地测量细铁丝的横截面积，你认为应该怎样测量？说出所需的器材和测量方法。参考答案：1．A【详解】1滴溶液中含纯油酸的体积V=×10-6×0.05%m3=1×10-11m3分子直径的数量级为10-10m，由V=Sd得S=m2=10-1m2=103cm2故选A。2．B【详解】A．如果100滴油酸酒精溶液的体积不是整体积数，那么估读的体积误差就大了，故选项A错。B．用浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些，选项B正确。C．多滴几滴确实对测量形成油膜的油酸体积会更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，故选项C错。D．实验中并不需要油膜是矩形，故选项D错。故选B。3．D【详解】油酸酒精溶液滴在水面上，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃纸上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，D正确。故选D。4．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。5．D【详解】由题意可知，包内气体的物质的量为包含分子数为N=nNA联立代入数据可解得个，D正确。故选D。6．C【详解】A．一个油酸分子的质量为故A错误；B．设油酸的摩尔体积为，则一个油酸分子的体积为由题可知故B错误；C．根据单分子油膜法测油酸分子直径原理，可知油酸分子直径为故C正确；D．油酸的密度为故D错误。故选C。7．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。8．B【详解】A．用油膜法只能粗略测量分子的大小，故A错误；B．油膜为单分子紧密排列的，因此单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，所以油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积，故B正确．C．在计算面积时，超过半个的按一个，不足半格的才能舍去，故C错误；D．实验时要先洒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，故D错误；9．D【详解】油膜的面积为油膜的油分子的直径为故D正确。故选D。10．C【详解】A.将酒精油酸溶液滴在水面上，A错误；B.水面上撒的痱子粉要适量，B错误；C.待水稳定后再将痱子粉均匀撒在水面上，C正确；D.用滴管向水面滴一滴酒精油酸溶液，D错误。故选C。11．B【详解】1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为油膜分子是单分子油膜，根据故B正确，ACD错误。故选B。12．D【详解】A．计算油膜面积时，只计算了完整方格的数目，导致S偏小，根据可知，测量值偏大，故A不符题意；B．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故B不符题意；C．计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，体积偏大，则d偏大，故C不符题意；D．测量每滴油酸酒精溶液体积时，将31滴溶液错数成32滴，计算代入纯油酸体积将偏小，测量直径偏小，故D符合题意；本题不可能的原因故选D。13．B【详解】A．面积过正方形一半的正方形的个数为108个，则油酸膜的面积约为S=108cm2=1.08×10-2m2A错误；BC．每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积V=1×0.06%×mL=8×10-6mL把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径d==m≈8×10-10mB正确，C错误；D．某次实验中数油膜面积时将不足一格的也都按一格计算，求得的面积偏大，则得到的直径偏小，D错误。故选B。14．BC【详解】A．将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，A正确；B．应在量筒中滴入N滴该溶液，测出它的体积，所以B错误；C．在浅盘中盛一定量的水，先撒上痒子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，所以C错误；D．在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，D正确。本题选择错误的，故选BC。15．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。16．BCD【详解】A．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，故A错误；B．将油酸分子看作球体且一个一个地单层排列，忽略空隙，油酸分子直径为，故B正确；C．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的摩尔数为，一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为，故C正确；D．在坐标纸上数油膜轮廓内格子数时，大于或等于半格时算一格，小于半格的不计，用总格子数乘以1cm2作为油膜的面积，故D正确。故选BCD。17．

AC##CA

5×10-6

40

1.25×10-9【详解】（1）计算油酸分子直径时要用到A．油酸未完全散开，S偏小，故直径偏大，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，S偏小，故直径偏大，故C正确；D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，则计算的体积偏小，则直径偏小，故D错误。故选AC。（2）1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积V=mL=5×10-6mL如题图所示，由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算