(江苏专版)2019年高考物理总复习 课时作业四十七 实验十 用油膜法估测分子的大小

课时作业 四十七 实验十：用油膜法估测分子的大小
(限时：45分钟)
(班级________ 姓名________)
1．某种酒精油酸溶液中油酸的体积百分比浓度为0.05%，50滴这种溶液的总体积为1 mL ，将1滴这样的溶液滴在足够大的水面上，酒精溶于水并很快挥发后，最后在水面上形成的油膜最大面积约为( )
A ．103 cm 2
B ．104 cm 2
C ．105 cm 2
D ．106 cm 2
2．(多选)用油膜法测分子大小时，采用的理想化条件是( )
A ．把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜
B ．把形成单分子油膜的分子看作紧密排列的球形分子
C ．把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙
D ．将单分子视为立方体模型
3．(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于
( )
A ．油酸未完全散开
B ．油酸中含有大量的酒精
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，1 mL 的溶液的滴数错误地多记了10滴
4．在用公式d ＝V S
计算油膜分子大小时，式中V 的物理意义是( )
A ．指1 mL 的油酸溶液的体积
B ．指一滴油酸溶液的体积
C ．指一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积
D ．指一滴油酸溶液中酒精的体积
5．在“油膜法估测分子直径”的实验中，下列关于油膜法实验的说法中正确的是( )
A ．可以直接将油酸滴到浅水盆中进行实验
B ．实验中撒痱子粉应该越多越好
C ．该实验中的理想化假设是将油膜看成单分子层油膜
D ．实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
6．在“油膜法估测分子直径”的实验中：
(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 ．不考虑各油分子间的间隙
C ．不考虑各油分子间的相互作用力
D ．将油分子看成球形
(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
7．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示．坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm，该油膜的面积是______m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2 ml，则油酸分子的直径为______m．(结果均保留两位有效数字)
第7题图
8．在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸1.00 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL 的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液．
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1.00 mL为止，恰好共滴了100滴．
③在水盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，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，形成一油膜．
④测得此油膜面积为3.60×10－2cm2.
(1)这种粗测方法是将每个分子视为______，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为______，这层油膜的厚度可视为油分子的______．
(2)利用数据可求得油酸分子的直径为______m.
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．
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1位有效数字)
10．用油膜法估测分子的大小．
实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1 cm)．则下面给出的实验步骤中，正确排序应为______(填序号)．
(1)为估算油酸分子的直径，请补填最后一项实验步骤D.
A．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上
B．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入 1 mL 油酸酒精溶液的滴数N
C．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴
D．________________________________________________________________________.
(2)利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为____________．
课时作业(四十七) 实验十：
用油膜法估测分子的大小1.B 【解析】 酒精油酸溶液中油酸的体积百分比浓度为
0.05%，则1滴这样的溶液的纯油酸的体积为V ＝50×1×10－6×0.05%×150
＝5×10－10 m 3，油酸分子直径的数量级为10－10
m ，所以油膜的最大面积为S ＝V d ＝5×10－10
10－10＝ 5 m 2，因为其数量级为104 cm 2，所以最后在水面上形成的油膜最大面积约为104 cm 2，所以B 选项是正确的．
2．AB 【解析】 由用油膜法估测分子的大小的实验可知，将体积为V 的油膜液滴滴在水面上，形成面积为S 的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d ＝V S ，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d ＝V S 中，并没有将分子间隙所占体积除外，所以正确选项应为AB.
3．AC 【解析】 由公式d ＝V S 可知，计算结果偏大，是V 的测量值偏大或S 偏小，AC 选项会引起油膜面积的测量值偏小，B 选项不影响，D 选项会引起一滴油酸的体积V 偏小．
4．C 【解析】 由分式d ＝V S 知，V 表示一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积；S 表示油酸展开后的面积，C 正确．
5．C 【解析】 一滴油酸可以形成很大面积的单分子油膜，在很小容器中油酸分子会造成累积，造成油膜太厚，无法形成符合条件的油膜．撒痱子粉的目的是让油膜的轮廓呈现出来，若撒的痱子粉过多，则油膜不能充分的扩张，造成形成的油膜面积偏小．在水面上形成一单分子油膜，从而求出油酸分子的直径．酒精溶液的作用是稀释油酸的浓度，得到更小体积的纯油酸，从而在有限的面积内形成单分子油膜．
6．(1)ABD (2)B 【解析】 (1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间的空隙 (2)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．
7．8.0×10－3 7.5×10－10 【解析】 在围成的方格中，不足半格舍去，多于半个的
算一个，共有80个方格，故油酸膜的面积80 cm 2. 每滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积V
＝1.2400×0.2% ml ＝6×10－6cm 3；根据d ＝V S ＝6×10－6×10－68×10
－3＝7.5×10－10m. 8．球形 单分子油膜 直径 1.11×10－9 【解析】 (1)用油膜法估测分子直径的方法关键要形成单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径，每个分子可以视为球形．(2)油酸分子的直径d ＝V S ＝
1250×1100×10－63.6×10
－2≈1.11×10－9m. 9．④①②⑤③(或①④②⑤③) 5×10－10 【解析】 (1)交换④和①的操作步骤不
影响测量结果．(2)1滴该油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V ＝1300×150
≈6.7×10－11m 3，已
知油膜的面积是S ＝0.13 m 2，所以d ＝V S ≈5×10－10m.
10．BCA 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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，算出油酸薄膜的面积S d ＝0.05%NS
【解析】 (1)根据实验原理可得，给出的实验步骤的正确排序为BCA ，步骤D 应为将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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，算出油酸薄膜的面积S .(2)每滴油酸酒精溶液的体积为1N
，1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V ＝1N ×0.05%，所以单个油酸分子的直径为d ＝V S ＝0.05%NS
.。