用油膜法估测分子的大小实验测试题及解析

用油膜法估测分子的大小实验测试题及解析
1．(2019·全国卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是_______________________________________________________
____________________________________________________________________________。

实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________________
________________________________________________________________________。

为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_____________________________________。

解析：用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。

根据V ＝Sd ，要求得分子的直径d ，则需要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。

这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数。

答案：使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
2．在“用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 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液；测得1 cm 3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 m 2。

由此估算出油酸分子的直径为____________ m 。

(结果保留一位有效数字)
解析：(1)依据实验顺序，首先测量一滴油酸溶液的体积(④)，然后在浅盘中放水和痱子粉(①)，将一滴溶液滴入浅盘中(②)，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤)，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积(③)，故正确的操作顺序为④①②⑤③。

(2)一滴油酸酒精溶液的体积为V ＝1300×50×10－6 m 3＝SD ，其中S ＝0.13 m 2，故油酸分子直径：
D ＝V S ＝1300×50×0.13×10－6 m ＝5×10－10 m 。

答案：(1)④①②⑤③ (2)5×10－10
3．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的
体积浓度为c ，又用滴管测得每N 滴这种油酸酒精溶液的总体积为V ，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a 的正方形小格的纸上(如图所示)，测得油膜占有的小正方形个数为X 。

(1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式V 0＝__________。

(2)油膜的面积表达式S ＝________，从图中可数出小正方形的有效个数X ＝________。

(3)用以上字母表示油酸分子的直径D ＝_________。

解析：(1)由题意可知，一滴酒精油酸溶液的体积V ′＝V N ，其中纯油酸的体积V 0＝cV N 。

(2)所形成的油膜的面积为S ＝Xa 2；超过半格的算一个，不足半格的舍去，从图中可数出小正方形的有效个数X ＝55。

(3)纯油酸的体积V 0＝DS ，D ＝V 0S ＝Vc NXa 2。

答案：(1)cV N (2)Xa 2 55 (3)Vc NXa 2
4．(2019·盐城月考)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.5
mL ，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL 。

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
成单分子油膜的形状如图所示。

(以下计算结果均保留2位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 mm ，则油酸薄膜的面积为________m 2；
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：________m 3；
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m 。

(4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。

A ．油酸浓度适当大一些
B ．油酸浓度适当小一些
C ．油酸扩散后立即绘出轮廓图
D ．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
解析：(1)每个正方形的面积为S 1＝(10 mm)2＝1×10－4m 2 面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为 S ＝80S 1＝80×10－4 m 2＝8.0×10－3 m 2。

(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积：
V ＝0.51 000×50 mL ＝1.0×10－11 m 3。

(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为：
d ＝V S ＝1.0×10－
118.0×10－3 m ＝1.3×10－9 m 。

(4)为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，B 、D 选项正
确，A 、C 错误。

答案：(1)8.0×10－3(7.8×10－3～8.5×10－3均可) (2) 1.0×10－11 (3) 1.2×10－9或1.3×10－9 (4)BD
5．(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL 油酸，倒入标注250 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL 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1 mL 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，如图甲所示。

坐标格的每个小正方形大小为2 cm ×2 cm 。

由图可以估算出油膜的面积是__________cm 2，由此估算出油酸分子的直径是__________m(保留1位有效数字)。

(2)图乙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1.43×10－8 m 的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为__________ m(结果保留2位有效数字)。

解析：(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S ＝64×2 cm ×2
cm ＝256 cm 2。

溶液浓度为11 000，每滴溶液体积为1100
mL,2滴溶液中所含油酸体积为V ＝2×10－5 cm 3，油膜厚度即油酸分子的直径是d ＝V S
≈8×10－10 m 。

(2)直径为1.43×10－8 m 的圆周周长为l ＝πd ＝4.5×10－8 m ，可以估算出铁原子的直径约为d ′＝
4.5×10－848
m ＝9.4×10－10 m 。

答案：(1)256(±4) 8×10－10 (2)9.4×10－10。