实验17 用油膜法估测油酸分子的大小-2025届高三一轮复习物理

实验17用油膜法估测油酸分子的大小对应学生用书P347注意事项1.将所有的实验用具擦洗干净,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的移液管要分别专用,不能混用。2.爽身粉和油酸的用量都不可太多,否则不易成功。3.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。4.浅盘中的水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出油膜的形状,画线时视线应与板面垂直。5.要待油膜形状稳定后再画轮廓。6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1cm之内,否则油膜难以形成。考点一实验原理与操作在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:(1)以下操作不正确的是。

A.直接将一滴油酸滴到水面上B.向浅盘中倒入2cm左右深的水,均匀地撒上爽身粉C.油膜稳定后将玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓(2)前面正确操作后,某同学将油酸酒精溶液滴到均匀撒好爽身粉的水面上时油膜的面积会。

A.变大B.变小C.先变大后变小(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状,做该实验最理想的是。

ABC答案(1)A(2)C(3)C解析(1)油酸浓度太大且不溶于水,直接用一滴油酸不能形成单分子油层,A项错误;为了便于观察油酸在水面扩散的面积,所以在水面均匀撒上爽身粉,B项正确;为了定量测出油酸扩散面积,用带方格的玻璃板盖到浅盘上画出油膜轮廓,C项正确。(2)酒精溶于水,油酸酒精溶液滴到水中在酒精的作用下形成单分子油膜,随后酒精挥发,油膜的面积又缩小,C项符合题意。(3)最理想的情况是爽身粉很薄,容易被油酸酒精溶液冲开,近似圆形,C项符合题意。(2024届上海期末)(1)某同学用油膜法测分子直径的操作示意图如图所示,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:(用字母符号表示)。

ABCDEF(2)如果在实验中将1cm3的油酸溶于酒精,制成500cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有20滴,现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上,最后扩展成面积为0.15m2的油膜,由此估算出油酸分子直径为m(结果保留2位有效数字)。在该实验中滴入油酸酒精溶液之前,要在水面上均匀地撒上薄薄的一层爽身粉,其作用是:。

答案(1)DBFEC(2)6.67×10-10m形成清晰的油膜边缘解析(1)不能直接把油酸倒入水中,故A步骤不需要,先配置好油酸酒精溶液,在浅盘中倒入水,将爽身粉均匀撒在水面上,往水中滴入1滴油酸酒精溶液,待油酸油膜形状稳定后,将刻有坐标的玻璃放在浅盘上,用笔画出油酸薄膜的形状,因此正确排序是DBFEC。(2)由题意知,酒精油酸溶液的浓度为1500,1滴酒精油酸溶液的体积为120cm3,1滴酒精油酸溶液中油酸的体积V=120×1500cm3=1.0×10-10m3,1滴酒精油酸溶液形成的油膜面积S=0.15m2,油酸分子直径d=VS=6.67×10-10考点二数据处理与误差分析(2024届西安期末)在“用油膜法测分子直径”的实验中,某同学操作如下:①取1.0mL油酸配成250mL油酸酒精溶液;②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,全部滴完共20滴;③在边长约10cm的正方形浅盘内注入适量的清水,将爽身粉均匀地撒在水面上,用滴管滴入一滴溶液;④待油膜形状稳定后,将绘有方格的玻璃板放在浅盘上,绘出油酸溶液的轮廓(如图所示),每个方格的边长为1.0cm。(1)该实验中一滴油酸酒精溶液含mL油酸。

(2)由上述数据估算得到油酸分子直径的数量级约为m。

(3)若该同学在计算油酸膜面积时,对不完整的方格均不计数,由此估算得到的油酸分子直径将(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(4)已知油酸分子的直径数量级为10-10m,该同学实验结果产生偏差的原因可能是:

。

(5)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油酸的(填序号)。

A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量 D.体积答案(1)2×10-4(2)10-8m(3)偏大(4)油酸膜没有完全展开,形成的不是单分子油膜层(5)B解析(1)该实验中一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V=1250×120mL=2×10-4(2)油膜的面积约为S=58×12×10-4m2=5.8×10-3m2,油酸分子直径约为d=VS=2×10-4×10-65.8×10-3m≈3.4(3)若该同学在计算油酸膜面积时,对不完整的方格均不计数,则测得的油膜面积偏小,由此估算得到的油酸分子直径将偏大。(4)已知油酸分子的直径数量级为10-10m,该同学实验结果产生偏差的原因可能是:油酸膜没有完全展开,形成的不是单分子油膜层。(5)根据阿伏加德罗常数计算公式NNA=VVmol,可知测定阿伏加德罗常数,见《高效训练》P1211.(2024届扬州期中)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:(1)实验时需要使油酸在水面上形成油酸,将油酸分子看成模型。

(2)如图所示的四幅图反映了实验中的四个步骤,将它们根据教材内容按实验操作先后顺序排列,应是(用符号表示)。

a.b.c.d.(3)向1mL的纯油酸中加入酒精至10mL得溶液a,再取1mL溶液a并向其中加入酒精至500mL得溶液b。用注射器吸取溶液b,一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入100滴时,量得其体积为1mL。则一滴油酸酒精溶液b中纯油酸的体积为mL。(结果保留2位有效数字)

(4)向水面滴入一滴溶液b,水面上散开的油膜面积约为68cm2,则油酸分子直径为m。(结果保留2位有效数字)

答案(1)单分子层球体(2)dacb(3)2.0×10-6(4)2.9×10-10解析(1)实验时需要使油酸在水面上形成单分子层油酸,将油酸分子看成球体模型。(2)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→撒爽身粉→滴一滴油酸酒精溶液→形成油膜→描绘油膜轮廓→测量油膜面积→计算分子直径。故图中四个步骤按操作先后顺序排列,应是dacb。(3)一滴油酸酒精溶液b中纯油酸的体积V0=110×1500×1100mL=2.0×10-6(4)油酸分子直径d=V0S=2.0×10-6×10-668×102.(2024届桂林期末)某合作探究小组的同学进行了“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。(1)该小组的同学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。则接下来的正确实验操作步骤是。(填写步骤前面的数字)

①往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后将适量的爽身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,待油膜形状稳定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(2)该小组做实验时,每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.2mL,用注射器测得80滴这样的溶液为1mL,则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为mL,等油膜形状稳定后在玻璃板上描画出油膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm。油膜的面积是m2。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是m。(结果均保留2位有效数字)

(3)在实验操作及数据处理过程中,下列说法正确的是。

A.为了防止酒精挥发,配制的油酸酒精溶液不能长时间放置B.在水面上滴入油酸酒精溶液后,应该马上数方格C.若实验中撒的爽身粉过多,则计算得到的油酸分子的直径将偏小D.数方格时,不足半个的舍去,超过半个的算一个答案(1)①②④③(2)2.5×10-63.1×10-38.1×10-10(3)AD解析(1)根据该实验的操作步骤可知正确的顺序是①②④③。(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=0.2×11000×180mL=2.5×10-6mL;油膜的面积为1cm2乘以方格数目,不足半格的不计入,超过半格的按一格计入,油膜覆盖的方格大约为31个,所以油膜的面积S=31cm2=3.1×10-3m2;用纯油酸的体积除以油膜的面积,得出的油膜厚度,即是油酸分子的直径。根据实验数据,油酸分子的直径d=VS=2.5×10-6×10-63(3)为了防止酒精挥发,配置的油酸酒精溶液不能长时间放置,否则浓度会发生变化,A项正确;在水面上滴入油酸酒精溶液后,应该等油膜的形状稳定后再描形状数方格,B项错误;若实验中撒的爽身粉过多,则油膜面积偏小,则计算得到的油酸分子的直径将偏大,C项错误;数方格时,为了减小实验误差,不足半个的舍去,超过半个的算一个,D项正确。3.(2024届哈尔滨期末)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液每2000mL中有纯油酸1.0mL,用注射器测得1mL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状如图所示,图中正方形格的边长为1cm。(1)本实验体现的物理思想方法为。

A.理想化模型B.控制变量法C.极限思想法D.整体法与隔离法(2)根据实验数据可推出油酸分子的直径是m。(结果保留2位有效数字)

(3)某同学将某次实验中得到的计算结果和实际值比较,发现计算结果偏小,可能的原因是。

A.计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格B.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度增大C.水面上爽身粉撒得过多,油酸未完全散开D.求每滴溶液中纯油酸的体积时,1mL溶液的滴数少记了10滴(4)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,油膜的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为NA=。

答案(1)A(2)8.7×10-10(3)B(4)6解析(1)本实验中将分子看作球体且油膜分子按单层紧密排列,体现的物理思想方法为理想化模型,A项符合题意。(2)根据图中信息,不足一半的方格舍去,超过一半的算一个,则小方格的总数约为72个,则油膜的面积S=72×1cm2=72cm2,一滴溶液中纯油酸的体积V=12000×180mL=6.25×10-6mL,油酸分子的直径d=VS=6.25×10-672cm=8.7×10-8cm=8(3)计算油膜面积时,舍去了所