2017年高考物理一轮复习第十一章热学实验十二用油膜法估测分子的大小习题

1、1 实验十二用油膜法估测分子的大小 住卫基 I自主梳理 一、 基本实验要求 1 实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉 (或细石膏粉)、油酸酒 精溶液、量筒、彩笔. 2. 实验步骤 (1) 用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差. (2) 配制油酸酒精溶液，取油酸 1 mL,注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入 酒精，直到液面达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就 得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液. (3) 用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并

2、记下量筒内增加一定 体积vn时的滴数n. V (4) 根据V0 = 算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0. n (5) 向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上. (6) 用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上. (7) 待油酸薄膜的形状稳定后，将玻 璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻 璃板上. (8) 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 算出油酸薄膜的面积 S(求面积时以坐 标纸上边长为 1 cm 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，多于半个 的算一个). (9) 根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体

3、积 V,并代入 公式d= S算出油酸薄膜的厚度 d. (10) 重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小. 二、 规律方法总结 1实验原理2 图甲 图乙 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小. 当把一滴用酒精 稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发， 在水 面上形成如实验原理图甲所示形状的一层纯油酸薄膜. 如果算出一定体积的油酸在水面上形 成的单分子油膜的面积， 即可算出油酸分子的大小. 用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油 酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用 d表示分子的直径，如实验原理图乙所示，则

4、d _ V =S 2 数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容. 实验 次数 量筒内增加 1 mL 溶液时的滴数 轮廓内的 小格子数 轮廓面积S 1 2 实验 次数 一滴纯油酸 的体积V 分子的大小(m) 平均值 1 2 3. 注意事项 (1) 注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内，当针头靠水面很近 (油酸未滴下之前) 时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针 头中酒精挥发所致，不影响实验效果. 浮瞬上膜 3 (2) 待测油膜面扩散后又会收缩，要在油膜面稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原 因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精 挥发后液面收缩.4 （3）当重做实

5、验时，将水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精 清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁. （4）本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可. 1 （多选）（2015 岳阳模拟）用油膜法测分子直径的实验中做了哪些科学的近似 （ ） A. 把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜 B. 把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子 C. 将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙 D. 将油酸分子视为立方体模型 解析：用油膜法估测分子大小， 必须将分子视为球形，并且不考虑分子间隙；水面上的 膜为单分子油膜只有如此，油膜的厚度才能视为分子直径，即 d= 答案

6、：AB5 解析：油酸在水面上充分扩散开后， 就会形成单分子油膜， 即油膜的厚度就是分子的直 径，考虑到液体分子间的间隙很小， 从而忽略，所以油酸的体积就等于油膜的面积与油膜厚 度的乘积；油膜的面积是通过坐标纸上的小方格来计算的， 即大于半格算一个整格，所以油 3 2 2 3 2 V 4X 10 一6X 10 一6 膜的面积为 80X （10 x 10 ） m = 8X 10 m .油膜分子直径 d = m = 5X 10 S 8 X 10 10 m. 答案：8X 10 3 5X 10 1.（多选）（2016 -长春模拟）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，若已知油滴的 摩尔质量为 M密度为P

7、，油滴质量为 m油滴在水面上扩散后的最大面积为 罗常数为NA,以上各量均采用国际单位，那么 （ ） 答案：BD 2. （2015 -郴州模拟）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用 amL 的纯油酸配制成 bmL 的油酸酒精溶液，再用滴管取 1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共 n滴.现在让 其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为 S cm2，则： 邊屋创邈高效提能 kehouxun S,阿伏加德 A. B. C. 油滴分子直径d P S m d=-S P S M N=- Nx m 油滴分子直径 油滴所含分子数 D. 油滴所含分子数 N= 解析：用油膜法测分子直径，认

8、为油膜的厚度就为分子直径，油滴的质 量为m最大面 积为S,则油滴的体积为 7=口，油滴分子的直径为 d-，选项 p p S B 正确, 选项 A 错误；油 滴的物质的量为M油滴所含分子数为 N= ,选项 D 正确，选项 C 错误. 6 （1）估算油酸分子的直径大小是 _ cm. （2）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的 A.摩尔质量 B.摩尔体积 C.质量 D .体积 a 1 解析：（1）油酸酒精溶液的浓度为 b，一滴油酸酒精溶液的体积为 n mL, 滴油酸酒精溶 a a 液含纯油酸 一 mL,则油酸分子的直径大小为 d= c m. bn bSn 4 3 Vm

9、ol （2）设一个油酸分子体积为 V,则 V= 3n（2 I ,由 NA = 可知，要测定阿伏加德罗常数， 还需知道油滴的摩尔体积. a 答案：（1） bSnB 3. （2016 -成都模拟）在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： 往边长约 为 40 cm 的浅盘里倒入约 2 cm 深的水待水面稳定后将适量的痱子粉均匀 地撒在水面上. 用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定. 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. 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

10、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. 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 1 cm3的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；测得 1 cm3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 0.13 m2.由 此估算出油酸分子的直径为 _ m（结果保留一位有效数字）. 7 解析：（1） “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液 （教师完成， 记下配制比例）T测定一滴酒精油酸溶液的体积 V0（

11、题中的）T准备浅水盘（）T形成油膜 （）T描绘油膜边缘（）T测量油膜面积（）T计算分子直径（） （2）根据纯油酸的体积 V和油膜面积S,可计算出油膜的厚度 d,把油膜厚度d视为油酸8 V 1 3 3 分子的直径，则d=、，每滴油酸酒精溶液的体积是 ” cm3，而 1 cm3的油酸溶于酒精，制成 S 50 3 1 1 3 300 cm 的油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是 V=x cm，则根 300 50 据题目要求保留一位有效数字可知油酸分子的直径为 5X 10 T m. 答案： （2）5 x 10 一10 4. （2016 衡水模拟）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一

12、滴溶液中油酸的 体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为 1 : 500, 1 mL 溶液滴 250 滴， 3 那么 1滴溶液的体积是 _ mL,所以一滴溶液中油酸体积为 V油酸= _ cm.若实 验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值， 并与公认的油酸分子长度 值L0 = 1.12 x 10 T m 作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求. 次数 S/cm2 Vft酸 L= -/cm L平均值/m 1 533 2 493 3 563 1 3 解析：由题述条件知，1 滴溶液的体积 V溶= mL = 4X 10 mL. 250 Vs酸 1 因为 =C， V溶 5

13、00 故 1 滴溶液中纯油酸体积 _ 8 _ 8 L 结果分别为 L1 1.5 x 10 cm, L2 1.62 x 10 cm, 1.42 x 10 _ 8 cm, _ L1 + L2+ L3 _10 L = 1.51 x 10 m. 与公认值数量级吻合，符合测量要求. 答案：4x 10 _3 8x 10_5 6 填表见解析 符合要求 5 （2016 -许昌模拟）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时， 已经准备的器材 V油酸= 1 500V 溶= 1 - x 500 1 250 _ 6 3 mL= 8x 10 cm. 可以求出 3 次测得的 9 在用油膜法估测分子大小的实验中，在哪些

14、方面作了理想化的假设 (3) 如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按 操作先后顺序排列应是 _ (用字母符号表示) 解析：(1)为算出一滴油酸酒精溶液的体积需用到量筒；为界定油酸膜的边界要用到痱 子粉或细石膏粉；为准确知道油酸膜的面积，要用到坐标纸. (2) 理想化的假设是：将油膜看成单分子油膜，将油酸分子看作球形，认为油酸分子是 一个紧挨一个排列的. (3) 实验时应先确定一滴油酸酒精溶液的体积，然后取一滴油酸酒精溶液滴在水面上形 成单分子油膜后，将玻璃板放在浅盘上描下油酸膜的形状， 最后将画有油酸膜轮廓的玻璃板 放在坐标纸上计算油酸膜的面积，故操作的先后顺

15、序是 dacb. 答案：(1)量筒、痱子粉或细石膏粉、坐标纸 (2) 将油膜看成单分子油膜，将油酸分子看作球形，认为油酸分子是一个紧挨一个排列 的 (3) dacb 有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还缺少的器材有 10 6. (2016 济南模拟)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 1 000 mL 溶液中有纯油酸 0.6 mL ,用注射器测得 1 mL 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 cm，试求： (2)实验测出

16、油酸分子的直径是 _ m(结果保留两位有效数字)； (3)实验中为什么要让油膜尽可能散开? 解析：(1)求油膜面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不 足半个的舍去，多于半个的记为一个，数一下约有 110 个. 一个小方格的面积 S0= L2= 1 cm2, 2 2 所以面积 S= 110X 1 cm = 110 cm . 0.6 1 _12 3 (2) 一滴纯油酸的体积 V= 1 000 x 80 mL= 7.5 X 10 m , 12 油酸分子直径 d= S= 110： 10-4 m 6.8 x 1010 m. 答案：(1)110 (2)6.8 X 10 10 (3)这