学年高考物理 精做36 油膜法估测分子直径的大小实验大题精做 新人教版.docx

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学年高考物理精做36油膜法估测分子直径的大小实验大题精做新人教版

2019-2020学年高考物理精做36油膜法估测分子直径的大小实验大题精做新人教版

1．油酸酒精溶液中每1000mL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，稳定后形成的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________m2；

（2）每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为______m3；

（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m。

【答案】

（1）4.95×10–2

（2）1.2×10–11（3）2.4×10–10

【名师点睛】本实验关键要建立模型，此题不考虑油酸分子间的空隙，采用估算的方法求面积，肯定存在误差，但本实验只要求估算分子大小，数量级符合要求就行了，计算时注意单位的换算。

2．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

A．用注射器事先配好的油酸酒精溶解滴一滴在水面上，待油膜形状稳定

B．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小

C．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上

D．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上

完成下列填空：

（1）上述步骤中，正确的操作顺序是________。

（填空步骤前面的字母）

（2）将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液。

用注射器取适量溶解滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。

用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中。

把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示。

已知玻璃板正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为________m2（保留两位有效数字）。

由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为________m（保留两位有效数字）。

【答案】

（1）CADB

（2）

（2）求解油酸分子的面积时，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多余半个的算一个，题图中数出113个小正方形，面积

（保留两位有效数字）；求解油酸分子的直径即油酸薄膜的厚度d时，需要根据油酸酒精溶液的配置比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式

算出油酸分子的直径d，即：

。

【名师点睛】本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，理解实验原理，掌握实验方法是关键。

3．“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下：

①向体积V油=1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500mL；

②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，测得其体积恰好是V0=1mL；

③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将_____均匀地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长a=20mm。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）步骤③中应填写：

__________；

（2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′为_______mL；油酸薄膜的面积S约为_________mm2；由此可知，油酸分子的直径d约为_______。

（结果均保留2位有效数字）

（3）某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于______。

A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大

B．粉末太厚导致油酸未完全散开

C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格

D．计算每滴体积时1mL的溶滴数多数了几滴

【答案】

（1）痱子粉或石膏粉

（2）2.0×10–545×1044.4×10–10m（3）BC

（3）粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大。

据

可得直径结果偏小。

故A项错误。

粉末太厚导致油酸未完全散开，导致油膜面积测量值偏小。

据

可得直径结果偏大。

故B项正确。

计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小。

据

可得直径结果偏大。

故C项正确。

计算每滴体积时1mL的溶滴数多数了几滴，导致1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小。

据

可得直径结果偏小，故D项错误。

4．在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，

（1）某同学操作步骤如下：

①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；

②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；

③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用方格纸测量油膜的面积．

改正其中两处操作错误：

___________________________________________；

____________________________________________________。

（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10–3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为________m。

【答案】

（1）在量筒中滴入N滴溶液在水面上先撒上痱子粉

（2）1.2×10–9

【解析】

（1）②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为

；③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉。

（2）1滴酒精油酸溶液的体积为V0=4.8×10–3mL，由油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为V=0.1%V0；在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=40×10–4m2，所以油酸分子直径

。

5．物体是由大量分子组成的，分子非常微小，在《用油膜法估测分子大小》的实验中，利用许多不溶性的长链脂肪酸在适当溶剂的帮助下能在水面上铺开，会形成厚度为一个分子的表面膜的特性，将微观量的测量转化为宏观量的测量。

（1）实验中，如果油酸酒精溶液体积浓度为b，N滴油酸酒精溶液的总体积为V，如果1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S，则估算油酸分子直径大小的表达式为d=_______。

（2）实验中，把玻璃板盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积是_______cm2。

【答案】

（1）

（2）60

【解析】

（1）纯油酸体积为

，油膜面积为S，油酸分子直径

；

（2）面积超过正方形一半的正方形的个数为60个，则可取为59~61个，则油膜的面积S=nS0=60×1cm×1cm=60cm2。

6．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中：

（1）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板上，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板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积

（2）在往水面上滴溶液时要先在液面上撒上一层___________。

（3）实验中，将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，又测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴该溶液滴到水面上，水面上形成0.2m2的单分子薄层，由此可估算油酸分子的直径d=______________m.

【答案】

（1）D

（2）痱子粉（3）5×10–10

7．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中：

（1）某同学操作步骤如下：

①取一定量的无水酒精和油酸，配制成一定浓度的油酸酒精溶液；

②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；

③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在蒸发皿上覆盖玻璃板，描出油酸薄膜形状，用透明方格纸测量油酸薄膜的面积。

改正其中有错误的步骤或完善其中有遗漏的步骤：

_________________________________________________________________________________________________________

（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.12%，；一滴该溶液的体积为5.2×10–3mL，测得其形成的油膜的面积是48cm2，则估算出油酸分子的直径为________m。

（3）用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的______。

A．摩尔质量　B．摩尔体积

C．质量D．体积

【答案】

（1）②中在量筒中应滴入N滴溶液；③中在水面上应先撒上痱子粉

（2）1.3×10–9（3）B

【解析】

（1）步骤②有问题，应在量筒中滴入N滴该溶液，测出它的体积；③中在水面上应先撒上痱子粉；

（2）1滴酒精油酸溶液的体积为V0=5.2×10–3mL，由油酸酒精溶液体积浓度为0.12%，可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为：

V=0.12%V0；在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=48×10–4m2；所以油酸分子直径

；

（3）知道油滴分子的直径可求解一个分子的体积，然后用摩尔体积除以一个油分子的体积可求解阿伏伽德罗常数，故选B。

【名师点睛】掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。

8．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，某同学的实验步骤如下：

A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积S

B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上

C．用浅盘装入约2cm深的水

D．用公式D=

，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小

E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整，请指出：

（1）____________________________________________________；

__________________________________________________。

（2）上述实验步骤的合理顺序是____________。

【答案】

（1）C步骤中，要将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上实验时，还需要增加步骤F：

用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数n与量筒中增加的溶液体积V0

（2）CFBAED

9．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。

待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

完成下列填空：

（1）上述步骤中，正确的顺序是_____________。

（填写步骤前面的数字）

（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。

现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2。

由此估算出油酸分子的直径为__________m（结果保留1位有效数字）。

（3）如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。

这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×l0–8m，的圆周而组成的。

由此可以估算出铁原予的直径约为___________m（结果保留两位有效数字）。

【答案】

（1）④①②⑤③

（2）5×10–10（3）9.4×10–10

【解析】

（1）实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液，确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积，所以步骤④放在首位。

实验操作时要在浅盘放水、痱子粉，为油膜形成创造条件，然后是滴入油酸、测量油膜面积，计算油膜厚度（即油酸分子直径），所以接下来的步骤是④①②⑤③。

（2）油酸溶液的体积百分比浓度是

，一滴溶液的体积是

cm3=2×10–8m3，所以分子直径d=

m=5×10–10m。

（3）直径为1.43×l0–8m的圆周周长为πd=4.5×l0–8m，可以估算出铁原予的直径约为：

4.5×l0–8m÷48=9.4×10–10m。

【名师点睛】本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。

10．“用油膜法估测分子的大小”的实验

（1）“用油膜法估测分子的大小”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．考虑了各油酸分子间的间隙

D．将油酸分子看成球形

（2）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于___________。

A．油酸未完全散开

B．油酸溶液浓度低于实际值

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1mL的溶液的滴数多记了10滴

（3）在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液为1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用量筒测得1mL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，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1cm，试求：

①油酸膜的面积是_________cm2。

②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_________m3。

③实验测出油酸分子的直径是___________m。

（结果保留两位有效数字）

④实验中为什么要让油膜尽可能散开________。

【答案】

（1）ABD

（2）AC（3）①115②7.5×10–6③6.5×10–10④这样做的目的是为了让油膜在水平面上形成单分子油膜

【解析】

（1）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：

①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，故ABD正确，C错误。

（2）油酸分子未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，A正确；计算时利用的是纯油酸的体积，如果油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；求每滴油酸酒精溶液的体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，由

可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。

11．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0.2mL，用注射器测得1mL上述溶液有80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（保留2位有效数字），求：

（1）油酸膜的面积是___________m2。

（2）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m。

（3）某同学在本实验中，计算结果明显偏小，可能是由于___________。

A．油酸未完全散开

B．油酸中含有大量酒精

C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格

D．在向量筒中滴入1　mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴

【答案】

（1）4.0×10–3

（2）6.3×10–10（3）D

【解析】

（1）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，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为

；

（2）1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积

；由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为

；

（3）计算油酸分子直径的公式是

，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。

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A错误；计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误；计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了10滴，浓度降低，则d偏小，故D正确。

12．在做用油膜法估测分子大小的实验中，酒精油酸溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。

用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm。

试求：

（1）油酸膜的面积是_______cm2。

（2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为________cm3。

（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径___________m。

（4）某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？

请写出你分析的原因：

____________________________。

【答案】

（1）106

（2）8×10–6（3）7.5×10–10（4）主要有两个原因：

①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积先扩张后又收缩；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩

【解析】

（1）根据图中的轮廓可知，油膜面积S=106×1cm2=106cm2。

（2）由1

mL溶液为75滴可知1滴溶液的体积为

mL，又已知每104mL溶液中有纯油酸6mL。

则1滴溶液中含纯油酸的体积为V=

mL=8×10–6mL=8×10–6cm3。

（3）油酸分子直径

cm≈7.5×10–8cm=7.5×10–10m。

（4）主要有两个原因：

①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积先扩张后又收缩；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩。

13．油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图4所示。

若每一小方格的边长为25mm，试问：

（1）这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的______。

图中油酸膜的面积为______m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。

（结果保留两位有效数字）

（2）某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？

请写出你分析的原因：

__________________________________________。

【答案】

（1）球形单分子直径4.4×10–21.2×10–112.7×10–10

（2）主要有两个原因：

①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积先扩张后又收缩；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩

【名师点睛】在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，关键掌握估算油膜面积的方法和求纯油酸体积的方法，注意保留有效数字。

解答本题关键要建立这样的模型：

油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，再分析误差的大小。

14．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

A．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定

B．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积

C．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上

D．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上

E．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径

（1）以上各实验步骤中正确的顺序是________（填写步骤前面的字母）。

（2）实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，描出油酸膜边缘轮廓如图所示。

已知玻璃板上正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积约为________m2（保留两位有效数字）。

由以上数据，可估算出油酸分子的直径为________m（保留两位有效数字）

【答案】

（1）CADBE

（2）1.1×10–29.1×10–10

【解析】

（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：

准备浅水盘（C）→形成油膜（A）→描绘油膜边缘（D）→测量油膜面积（B）→计算分子直径（E），故正确的顺序为：

CADBE。

（2）油酸膜的面积约为：

。

油酸分子的直径

。

【名师点睛】本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。

15．某同学在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，经过如下步骤：

油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.3加50滴上述溶液，量简中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，稳定后形成的油膜的形状如图所示。

若每一小方格的边长为1.0cm，试问：

（1）该油膜的面积约为_______________cm2（保留两位有效数字）。

由此可估计出油酸分子的直径约为__________m（保留一位有效数字）。

（2）某学生在“用油膜法估测分子大小”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．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格

C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格

D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴

【答案】

（1）887×10–10

（2）AC

【解析】

（1）如图所示，是油酸薄膜，由于每格边长为

，则每一格就是

，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出88格。

则油酸薄膜面积为

；1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积

；分子的直径

；

（2）计算油酸分子直径时要用到

，油酸未完全散开，S偏小，故直径偏大，选项A正确；计算油膜面积时所有不足一格的方格记作1格，S偏大，故直径偏小，选项B错误；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，选项C正确；求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，由

可知，体积偏小，则直径偏小，选项D错误。

【名师点睛】本题是以油酸分子呈