課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二) 科學(xué)測(cè)量：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

PAGE第5頁(yè)共5頁(yè)課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二)科學(xué)測(cè)量：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小1．(多選)“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是()A．將油酸形成的膜看成單分子油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．考慮了各油酸分子間的間隙D．將油酸分子看成球形解析：選ABD實(shí)驗(yàn)中油酸的直徑是用油酸的體積除以油膜的面積來計(jì)算，所以實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是將油膜看成單分子油膜，不考慮油酸分子間的間隙，并把油酸分子看成球形，所以A、B、D三項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．(多選)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，若已知油酸的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，油酸滴質(zhì)量為m，油酸滴在水面上擴(kuò)散后的最大面積為S，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，以上各量均采用國(guó)際單位，那么()A．油酸分子直徑d＝eq\f(M,ρS)B．油酸分子直徑d＝eq\f(m,ρS)C．油酸滴所含分子數(shù)N＝eq\f(M,m)NAD．油酸滴所含分子數(shù)N＝eq\f(m,M)NA解析：選BD油膜法測(cè)分子直徑，認(rèn)為油膜的厚度就為油酸分子的直徑，油酸滴的質(zhì)量為m，最大面積為S，則油酸滴的體積為V＝eq\f(m,ρ)，油酸分子直徑為d＝eq\f(m,ρS)，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤；油酸滴的物質(zhì)的量為eq\f(m,M)，油酸滴所含分子數(shù)為N＝eq\f(m,M)NA，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。3.在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是()A．用油膜法可以精確測(cè)量油酸分子的大小B．油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜面積C．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，應(yīng)舍去所有不足一格的方格D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先將一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把爽身粉撒在水面上解析：選B用“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”時(shí)是假設(shè)油酸分子是單層并且緊密相連的，并不完全符合實(shí)際，故不能精確測(cè)量油酸分子的大小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，分子直徑等于純油酸的體積除以相應(yīng)的油酸膜面積，選項(xiàng)B正確；在計(jì)算面積時(shí)，超過半格的算一個(gè)，不足半格的才能舍去，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)要先撒爽身粉，再滴油酸酒精溶液，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．在“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測(cè)得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖所示，數(shù)出油膜共占140個(gè)小方格，每格邊長(zhǎng)是0.5cm，由此估算出油酸分子直徑為()A．7×10－8m B．1×10－C．7×10－10m D．1×10－解析：選C1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V＝eq\f(1,80)×eq\f(1,5000)cm3＝2.5×10－6cm3，油膜的面積為S＝140×0.25cm2＝35cm2，油酸分子直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2.5×10－6,35)cm≈7.14×10－10m，C項(xiàng)最接近，故選C。5．(1)如圖所示的四個(gè)圖反映“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是________(用符號(hào)表示)。(2)用“油膜法”來粗略估測(cè)油酸分子的大小，是通過一些科學(xué)的近似處理，這些處理有：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)用“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)步驟為：配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑。很顯然操作先后順序排列應(yīng)是dacb。(2)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，我們的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是：①油膜是呈單分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之間沒有空隙。答案：(1)dacb(2)把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜，把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子6．在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定。③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是____________。(填寫步驟前面的數(shù)字)。(2)將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；測(cè)得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13m2解析：(1)根據(jù)“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)原理可知正確的步驟順序?yàn)棰堍佗冖茛郏?2)d＝eq\f(V0,S)＝eq\f(1×\f(1,300)×\f(1,50)×10－6,0.13)m≈5×10－10m。答案：(1)④①②⑤③(2)5×10－107.油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒內(nèi)滴50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加1mL。若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。(以下計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)若每一小方格的邊長(zhǎng)為10mm，則油酸薄膜的面積為________m2；(2)每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為：________m3；(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑為______m。(4)為了盡可能準(zhǔn)確地估測(cè)出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。A．油酸濃度適當(dāng)大一些B．油酸濃度適當(dāng)小一些C．油酸擴(kuò)散后立即繪出輪廓圖D．油酸擴(kuò)散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖解析：(1)每個(gè)正方形的面積為S1＝(10mm)2＝1×10－4面積超過正方形面積一半的正方形的個(gè)數(shù)為80個(gè)，則油酸膜的面積約為S＝80S1＝80×10－4m2＝8.0×10－(2)每滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積：V＝eq\f(0.5,1000×50)mL＝1.0×10－11m3。(3)把油酸分子看成球形，且不考慮分子間的空隙，則分子的直徑為：d＝eq\f(V,S)＝eq\f(1.0×10－11,8.0×10－3)m＝1.3×10－9m。(4)為能形成單分子油膜，油膜濃度應(yīng)適當(dāng)小些；繪制輪廓圖應(yīng)在油酸擴(kuò)散穩(wěn)定后進(jìn)行，B、D選項(xiàng)正確，A、C錯(cuò)誤。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)BD8．測(cè)量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法。(1)在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜形狀穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。坐標(biāo)格的正方形大小為2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是____________m(保留1位有效數(shù)字)。(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片。這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10－8m解析：(1)數(shù)油膜所占的正方形格數(shù)，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面積S＝64×2cm×2cm＝256cm2。溶液濃度為eq\f(1,1000)，每滴溶液體積為eq\f(1,100)mL,2滴溶液中所含油酸體積為V＝2×10－5cm3。油膜厚度即油酸分子的直徑是d＝eq\f(V,S)≈8×10－10m。(2)直徑為1.43×10－8m的圓周周長(zhǎng)為l＝πd≈4.5×10－8m，可以估算出鐵原子的直徑約為d′＝eq\f(4.5×10－8,48)m≈9.4×10－10m。答案：(1)2568×10－10(2)9.4×10－109．某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)前，查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得知：油酸的摩爾質(zhì)量M＝0.283kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3。若100滴油酸的體積為1mL，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？(取NA＝6.02×1023mol－1，球的體積V與直徑D的關(guān)系為V＝eq\f(1,6)πD3，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析：一個(gè)油酸分子的體積V＝eq\f(M,ρNA)由球的體積與直徑的關(guān)系得分子直徑D＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))最大面積S＝eq\f(1×10－8m3,D)，解得S＝1×101m2。答案：1×1010．如圖所示是某教材封面的插圖，它是通過掃描隧道顯微鏡拍下的照片：48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄”。為了估算鐵原子直徑，查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度ρ＝7.8×103kg/m3，摩爾質(zhì)量M＝5.6×1