23热学专题实验-《用油膜法估测油酸分子的大小》专项提升（含答案）

热学专题实验——《用油膜法估测油酸分子的大小》专项提升一、典型例题方法赏析1．“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．求每滴溶液体积时，滴入量筒中的溶液的滴数多记了10滴（3）某同学做“用油膜法估测分子的大小”实验。现有配制好的油酸酒精溶液，溶液中酒精与油酸的体积比为a：b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，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d=。在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：2．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上时，仔细观察会发现油膜的面积先很快变大，接着收缩，最后才稳定下来，其中油膜会收缩的原因是_____。A．水的表面张力B．油酸的表面张力C．油酸酒精溶液中的酒精溶于水并很快挥发3．如图所示，实验中得到两幅膜，图甲中油膜成“爆炸”形，图乙中粉膜变得“支离破碎”，关于这两幅膜的形成原因下列分析正确的是_____。A．图甲是因为注射器针头离水面太高B．图甲是因为注射器针尖较粗C．图乙是因为油酸酒精溶液的浓度太小了D．图乙是因为撒粉太少，粉膜太薄某实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时。4．在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（）A．等效替代法 B．类比法 C．理想模型法 D．控制变量法5．下列操作中可能导致直径d偏小的是（）A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值偏小B．计算油膜面积时，只数了完整的方格数C．计算每滴溶液的体积时，1mL溶液的滴数多记了1滴D．计算油膜面积时，将不足半格的都算成一格6．某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。（1）实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为______（填选项前的字母）。A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化模型法（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是______。A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别（3）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：______。A． B． C．D． E． F．（4）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______（填选项）。A．油酸未完全散开B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了10滴D．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多（5）已知实验室中使用的酒精油酸溶液每104mL溶液中含有2mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上（如图）。油酸分子的大小d=m。（结果保留一位有效数字）二、夯实基础提升能力7．测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取1mL油酸，倒入标注500mL的容量瓶中，再加入酒精后得到500mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标中每个小正方形方格的大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是cm2。由此估算出油酸分子的直径是8．（1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）；（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2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每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是，③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m。（结果保留两位有效数字）（3）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是。A.1kg油酸所含有分子数为ρNAB．1C.1个油酸分子的质量为NAM9．在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，（1）运用到的科学方法有、等。（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm（3）（单选题）某小组测量出的油酸分子直径比教材上介绍的分子直径大几百倍，可能性最大的原因是（）A．计算油膜面积时，只数了完整方格的数目B．测量1滴油酸溶液体积时误将50滴记录为500滴C．误将1滴油酸酒精溶液的体积当作1滴油酸的体积D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化（4）（单选题）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（5）本实验中油膜的形成是分子力的作用效果图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能Ep随分子间距r1、；2、。10．某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，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，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定．（1）该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有__________。A．分子都视为立方体形B．分子都能形成单分子油膜C．分子都是一个一个紧挨着排列的D．滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液（2）现有按酒精与纯油酸的体积比为a:b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S，则估算油酸分子直径的表达式．（3）关于本实验下列说法正确的有__________A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果将偏大B．若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果将偏小C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果将偏小D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果将偏大三、思维提升创新应用11．某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，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，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。（1）该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有（）A．分子都视为立方体形B．分子都能形成单分子油膜C．分子都是一个一个紧挨着排列的D．滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液（2）现有按酒精与纯油酸的体积比为a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）。则估算油酸分子直径的表达式。12．某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，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，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。（1）该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有（）A．分子都视为立方体形B．分子都能形成单分子油膜C．分子都是一个一个紧挨着排列的D．滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液（2）现有按酒精与纯油酸的体积比为a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）。则估算油酸分子直径的表达式。13．某同学利用油膜法估测油酸分子的大小。（1）本实验用到的物理研究方法是（）A．控制变量法 B．理想模型法 C．极限思维法（2）该同学进行了如下操作，正确的操作顺序是；①将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S②用注射器吸入一定体积（体积为V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数N③当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上④在浅盘里倒入约2cm深的水，然后将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，待其完全散开（3）若所用油酸酒精溶液的浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）为a，则该同学测得的油酸分子直径为（用a、S、V、N表示）。14．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，（1）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是_________。A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别（2）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10－10m，为顺利完成实验，则该老师配制的油酸酒精溶液体积浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为‰（保留2位有效数字）。（3）某实验小组算得的油酸分子直径偏小，可能是由于_________。A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格B．油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大C．水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数少计了1滴15．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，（1）该实验中的理想化假设是（）A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（）A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别（3）现将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长时0.5cm，由此估算出油酸分子的直径为（）A．7×10−8m B．4×10−9m C．7×10（4）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为‰（保留两位有效数字）。16．某同学要做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。（1）采用油膜法估测油酸分子的大小，实际上是将油酸分子视为一种理想化模型，它包括三个假设，即①油酸分子为球形、②、③。（2）该小组进行下列实验操作，请将它们按操作先后顺序排列：。（3）实验使用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液其体积为1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为2cm，则油酸薄膜的面积为m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为m3；根据上述数据，估算出油酸分子的直径为（4）某同学在实验中的计算结果明显偏小，可能的原因是____（填正确答案标号）。A．油酸还未完全散开B．求每滴溶液的体积时，1cmC．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化D．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

答案解析部分1．【答案】ABD；AC；bV【解析】【解答】（1）“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是：将油酸形成的膜看成单分子油膜；不考虑各油酸分子间的间隙，认为油酸分子一个一个的紧密排列；将油酸分子看成球形。故选ABD。（2）AC、油酸未完全散开和计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，都可使面积变小，根据

d=VSBD、油酸溶液浓度低于实际值和求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，都会使油酸体积变小，根据

d=VS（3）每滴油酸酒精溶液中含油酸的体积为

V由图可知油膜的面积为

S'=8S则油酸分子直径为

d=V'S'=bV8(a+b)NS

故答案为：第1空：ABD

第2空：AC【答案】2．C3．D【答案】4．C5．C；D【解析】【分析】（1）根据实验原理理解本实验中涉及到的实验方法；

（2）根据公式V=dS结合选项内容完成分析4．根据实验原理理解本实验中涉及到的实验方法，本实验的理论基础是认为油酸分子在水面上形成了单分子层。使实验简单化，属理想模型法。5．根据公式V=dS结合选项内容完成分析，计算分子直径时应用的表达式为d=A．在配置油酸的酒精溶液时，若多倒了酒精，溶剂偏多，溶质不变，则实际浓度偏低，代入数据值浓度偏大，所得直径d计算偏大，故A错误；B．计算油膜面积S时，只数了完整的方格数，多余半格的和少于半格的都不数，则油膜面积偏小，直径计算值偏大，故B错误；C．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了一滴，根据实验原理，则体积测量值偏小，直径计算值偏小，故C正确；D．计算油膜面积时，将所有不足半格的也算作一格，与B选项相反，则油膜面积偏大，所得直径计算值偏小，故D正确。故选CD。6．【答案】（1）C（2）B（3）（4）D（5）7×7．【答案】256；2×8．【答案】bcad；1.3×102；8.0×109．【答案】（1）理想模型法；积累法（2）5×1（3）C（4）B（5）图乙r1处分子势能为零的点不合理。；图乙在r0【解析】【解答】（1）本实验将油酸分子看作球型，运用的是理想模型法；测量一滴油酸溶液的体积运用的是积累法；

（2）一滴该油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

V=1300×150cm3=115000cm3

油酸分子的直径为

d=VS≈5×10-10m

（3）A、计算油膜面积时，只数了完整方格数目，面积偏小，则测量出的直径偏大，但是不会偏大几百倍，故A错误；

B、测量1滴油酸溶液体积时误将50滴记录为500滴，油酸体积偏大10倍，油膜面积偏大10倍，所以测量出的直径不会偏大，故B错误；

当实验中配制的油酸酒精溶液的体积分数大约为几百分之一时，如果误将1滴油酸酒精溶液的体积当作1滴油酸的体积，则计算时代入的纯油酸的体积值比实际值要大几百倍，从而造成油酸分子直径测量值比实际值大几百倍，故C正确；

D、油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化，油酸体积偏小，则测得的直径偏小，故D错误。