1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小综合训练-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15题）1．在“用单分子油膜估测分子的大小”的实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（）A．对油酸溶液起到稀释作用B．有助于测量一滴油酸的体积C．有助于油酸的颜色更透明便于识别D．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓2．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3．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将体积百分比浓度为的滴油酸酒精溶液滴在量筒中，测得体积为。再将其中的一滴溶液滴在水面上，形成一层单分子油酸薄膜，薄膜面积为，则油酸分子大小为（）A． B． C． D．4．关于“用油膜法估测分子直径”的实验，下列说法正确的是（）A．将一滴纯油酸滴入水槽中，并用笔快速描绘出油膜的边界B．计算油膜面积时，把所有不足一格的方格都看成一格C．用一滴油酸酒精溶液的体积，除以单分子油膜面积，可得油酸分子直径D．用一滴油酸酒精溶液的体积乘以溶液浓度，除以单分子油膜面积，可得油酸分子直径5．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6．用油膜法测定分子的大小实验中，体积为V的油滴，在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为d，则油分子直径大小约为（）A． B． C． D．7．关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验，下列选项正确的是（）A．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙B．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有不足一格的方格C．测一滴油酸酒精溶液的体积时，只需将其滴入量筒即可D．若油酸未完全散开，会使测出的分子直径偏小8．在实验“用油膜法估测油酸分子的大小”中，用注射器向浅盘里的水面滴入的是（）A．一滴油酸酒精溶液 B．一滴纯油酸C．油酸酒精溶液 D．纯油酸9．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，先配制好浓度（单位体积溶液中含有纯油酸的体积）为η的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积为V用注射器在撒有均匀痱子粉的水面上滴l滴油酸酒精溶液，在水面上形成油酸薄膜，待薄膜形状稳定后测量出它的面积为S.关于本实验，下列说法正确的是（）A．水面形成的油酸薄膜的体积为VB．撒痱子粉是为了便于确定出油酸薄膜的轮廓C．根据可以估测油酸分子的直径D．根据可以估测油酸分子的直径10．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列实验操作会让测量结果偏大的是（）A．配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间，再使用该溶液进行实验B．在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积时多数了一滴C．在水面上撤的痱子粉偏多D．在计算油膜面积时，把不满一格的油膜都算成了一格11．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为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为 B．一个油酸分子的体积为C．油酸的密度为 D．油酸分子的直径为12．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．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是（）A．将油酸形成的膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙C．将油酸分子看成球形 D．油酸分子直径的数量级为10-15m14．某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（）A．配置油酸酒精溶液时，油酸中含有大量的酒精B．油酸未完全散开C．计算油膜面积时把所有不足一格的方格都当作一格来计算面积D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴15．为了减少“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是（）A．将油酸酒精溶液滴在水面上时，滴管距水面距离尽可能近些B．先在浅盘内的水上撒一些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上C．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状D．油酸酒精溶液滴在水面上后，晃动水面使油酸尽可能充分扩展E．计算油膜面积时，舍去所有不满一格的方格二、填空题16．利用单分子油膜法可以粗略地测定分子的大小，已知体积为V的一个油滴在水面上散开形成单分子膜的面积为S。则这种油分子的直径表达式为_______；用这种方式估测出的结果，其分子直径的数量级约为_________m。17．将m毫升的油酸配制成n毫升的油酸酒精溶液，将其滴入撒有石膏粉的自来水中，测得其面积与滴入的溶液滴数图象的斜率为k。已知1毫升时的总滴数为P，则1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为______，油酸分子的半径为______。18．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下：①取纯油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40cm的浅盘内注入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。（1）这种估测方法是将每个分子视为________，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。（2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油膜面积为________m2，求得的油酸分子直径为________m。（结果均保留两位有效数字）19．油膜法测定分子直径的实验中，首先对纯油酸进行稀释。现将1mL油酸滴入量筒中，加入酒精至总体积为2000mL，用滴管测定每50滴该溶液体积为1mL。则每滴该溶液中含有的纯油酸体积为_______m3，现将1滴该溶液滴入放有痱子粉的水槽中，测得油酸薄膜的表面积为0.1m2，则计算可知油酸分子的直径为_______m。三、综合题20．已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol，铜的密度ρ=8.9×103kg／m3，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1．试估算：(计算结果保留2位有效数字)(1)一个铜原子的质量．(2)若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10-5m3的铜导体中有多少个自由电子?21．已知金刚石的密度为ρ＝3.5×103kg/m3，现有一块体积为4.0×10－8m3的一小块金刚石，它含有多少个碳原子？假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起，试估算碳原子的直径？(保留两位有效数字)22．把一片很薄的均匀塑料薄膜放在盐水中，调节盐水的密度，使薄膜能在盐水中悬浮，此时盐水的密度为1.2×103kg/m3。用天平测出尺寸为10cm×20cm的这种塑料薄膜的质量是36g，请计算薄膜的厚度。23．现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示：(1)已知坐标纸上每个小方格面积为S，根据以上数据估算出油酸分子直径d；(2)若已知油酸的密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，油酸的分子直径为d，求出油酸的摩尔质量M。参考答案：1．A【详解】如果油酸不加稀释形成的油膜面积很大，不便于测量，油酸可以溶于酒精，因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，故A正确，BCD错误；故选A．2．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。3．B【详解】一滴油酸的体积为油酸分子的直径为故选B。4．D【详解】AB.将配制好的酒精油酸溶液滴入盛水的浅盘中，待水稳定后，在水面上形成单分子油酸薄膜，把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，计算油膜面积时，要把大于半格看成一格，不足半格的舍掉，故AB错误；CD.用一滴油酸酒精溶液的体积乘以溶液浓度得到体积，然后除以单分子油膜面积，即可得到油酸分子直径，故C错误，D正确。故选D。5．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；6．A【详解】单分子油膜层的面积则油酸分子的直径．A．，与结论相符，选项A正确；B．，与结论不相符，选项B错误；C．，与结论不相符，选项C错误；D．，与结论不相符，选项D错误；故选A．7．A【详解】A．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙，所以A正确有；B．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有小于半格的方格，大于等于半格的算1格，所以B错误；C．测一滴油酸酒精溶液的体积时，需滴入多滴进入量筒，采用累积法测量可以减小误差，所以C错误；D．若油酸未完全散开，则测量的油膜面积会减小，根据则会使测出的分子直径偏大，所以D错误；故选A。8．A【详解】首先将油酸稀释，制成油酸酒精溶液，取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，酒精迅速溶于水，在水面上形成薄薄的一层油膜，量出油膜的面积，从而算出油膜的分子直径。故选A。9．B【详解】A、油酸酒精溶液的体积为V，油酸的体积为ηV，故水面上水面形成的油酸薄膜的体积为ηV；故A错误；B、撒痱子粉是为了便于确定出油酸薄膜的轮廓，便于测量油膜的面积，故B正确；CD、油酸薄膜的体积为ηV，根据可以估测油酸分子的直径，故CD错误．10．C【详解】A．配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间，再使用该溶液进行实验，酒精挥发，导致油酸浓度增大，依旧按原来的计算则结果偏小，故A错误；B．在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积时多数了一滴，这样一滴油酸酒精溶液的实际体积变小，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，由可知测量结果偏小，故B错误；C．实验过程中，若撒的痱子粉过多，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由可知实验测量的油酸分子的直径偏大，故C正确；D．在计算油膜面积时，把不满一格的油膜都算成了一格，导致S偏大，由可知实验测量的油酸分子的直径偏小，故D错误。故选C。11．D【详解】A．一个油酸分子的质量为所以A错误；B．一个油酸分子的体积为所以B错误；C．油酸的密度为所以C错误；D．油酸分子的直径为所以D正确；故选D。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．ABC【详解】实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，油酸分子直径的数量级为10-10m，所以ABC正确，D错误。故选ABC。14．CD【详解】A．酒精易溶于水，不影响测量结果，故A错误；B．油酸未完全散开，测得的油膜面积偏小，由可知的计算结果明显偏大，故B错误；C．计算油膜面积时把所有不足一格的方格都当作一格来计算面积，算出的油膜面积偏大，由可知的计算结果明显偏小，故C正确；D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，求出的纯油酸的体积偏小，由可知的计算结果明显偏小，故D正确；故选CD。15．ABD【详解】A．向水面滴油酸酒精溶液时，滴管口应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜，故A正确；B．先在浅盘内的水上撒一些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上，油酸推动痱子粉扩散，所得油膜面积更准确，故B正确；C．只要是单分子油膜即可，对油膜形状没有要求，故C错误；D．油酸酒精溶液滴在水面上后，轻轻晃动水面使油酸尽可能充分扩展，形成单分子油膜，故D正确。E．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半格的舍去，大于半格的算一个，统计出油酸薄膜的面积，故E错误。故选ABD。16．

【详解】利用油酸溶于酒精，制成油酸酒精溶液，取1滴这样的油酸酒精溶液滴到水面上，油酸在水面上形成单分子薄层，只要测算出一滴溶液中纯油酸的体积V和在水面上形成的油膜面积S，就可以估测出分子直径的大小。这种粗略测定分子大小的方法叫油膜法，分子直径的表达式一般分子的直径数量级为10-10m。17．

【详解】油酸酒精溶液中的油酸浓度为；1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为由题知面积与滴入的溶液滴数图象的斜率为k，即滴入一滴时，有可解得油酸分子的半径18．

球体

单分子油膜

直径

4.0×10－12

8.1×10－3

4.9×10－10【详解】（1）这种估测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能在水面散开，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径；（2）一滴油酸酒