23熱學(xué)專題實(shí)驗(yàn)-《用油膜法估測油酸分子的大小》專項(xiàng)提升（含答案）

熱學(xué)專題實(shí)驗(yàn)——《用油膜法估測油酸分子的大小》專項(xiàng)提升一、典型例題方法賞析1．“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)（1）“用油膜法估測分子的大小”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（2）某學(xué)生在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏大，可能是由于。A．油酸未完全散開B．油酸溶液濃度低于實(shí)際值C．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴溶液體積時(shí)，滴入量筒中的溶液的滴數(shù)多記了10滴（3）某同學(xué)做“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有配制好的油酸酒精溶液，溶液中酒精與油酸的體積比為a：b配制好的油酸酒精溶液，用滴管從量筒中取體積為V的該種溶液，讓其自由滴出，全部滴完共N滴。把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展開，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示，已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可估算出油酸分子直徑為d=。在“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：2．將一滴油酸酒精溶液滴到水面上時(shí)，仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)油膜的面積先很快變大，接著收縮，最后才穩(wěn)定下來，其中油膜會(huì)收縮的原因是_____。A．水的表面張力B．油酸的表面張力C．油酸酒精溶液中的酒精溶于水并很快揮發(fā)3．如圖所示，實(shí)驗(yàn)中得到兩幅膜，圖甲中油膜成“爆炸”形，圖乙中粉膜變得“支離破碎”，關(guān)于這兩幅膜的形成原因下列分析正確的是_____。A．圖甲是因?yàn)樽⑸淦麽橆^離水面太高B．圖甲是因?yàn)樽⑸淦麽樇廨^粗C．圖乙是因?yàn)橛退峋凭芤旱臐舛忍×薉．圖乙是因?yàn)槿龇厶伲勰ぬ∧硨?shí)驗(yàn)小組在做“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)。4．在實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是（）A．等效替代法 B．類比法 C．理想模型法 D．控制變量法5．下列操作中可能導(dǎo)致直徑d偏小的是（）A．在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值偏小B．計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)C．計(jì)算每滴溶液的體積時(shí)，1mL溶液的滴數(shù)多記了1滴D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將不足半格的都算成一格6．某實(shí)驗(yàn)小組完成“用油膜法測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)中要讓油酸在水面盡可能散開，形成單分子油膜，并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為______（填選項(xiàng)前的字母）。A．控制變量法 B．等效替代法 C．理想化模型法（2）實(shí)驗(yàn)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間形成清晰的邊界輪廓B．對油酸溶液起到稀釋作用C．有助于測量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識(shí)別（3）該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作，請選出需要的實(shí)驗(yàn)操作，并將它們按操作先后順序排列：______。A． B． C．D． E． F．（4）某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于______（填選項(xiàng)）。A．油酸未完全散開B．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格C．求每滴體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)少記了10滴D．油酸酒精溶液配制的時(shí)間較長，酒精揮發(fā)較多（5）已知實(shí)驗(yàn)室中使用的酒精油酸溶液每104mL溶液中含有2mL油酸，又用滴管測得每50滴這種酒精油酸溶液的總體積為1mL，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為1cm的正方形小格的紙上（如圖）。油酸分子的大小d=m。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）二、夯實(shí)基礎(chǔ)提升能力7．測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法。在“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取1mL油酸，倒入標(biāo)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，向撒有痱子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，如圖所示。坐標(biāo)中每個(gè)小正方形方格的大小為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8．（1）如圖1反映“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是（用符號表示）；（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器測得1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油膜的形狀。如圖2所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長為1cm，試求：①油酸膜的面積是cm2：②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是，③按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）若阿伏加德羅常數(shù)為NA，油酸的摩爾質(zhì)量為M。油酸的密度為ρ。則下列說法正確的是。A.1kg油酸所含有分子數(shù)為ρNAB．1C.1個(gè)油酸分子的質(zhì)量為NAM9．在“用單分子油膜估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，（1）運(yùn)用到的科學(xué)方法有、等。（2）將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；測得1cm（3）（單選題）某小組測量出的油酸分子直徑比教材上介紹的分子直徑大幾百倍，可能性最大的原因是（）A．計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整方格的數(shù)目B．測量1滴油酸溶液體積時(shí)誤將50滴記錄為500滴C．誤將1滴油酸酒精溶液的體積當(dāng)作1滴油酸的體積D．油酸酒精溶液久置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化（4）（單選題）測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油滴的（）A．摩爾質(zhì)量 B．摩爾體積 C．質(zhì)量 D．體積（5）本實(shí)驗(yàn)中油膜的形成是分子力的作用效果圖甲為分子力F隨分子間距r的變化圖線，圖乙為某同學(xué)參照圖甲所做的分子勢能Ep隨分子間距r1、；2、。10．某同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小測定．（1）該同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，下列有助于較準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)的理想化方法有__________。A．分子都視為立方體形B．分子都能形成單分子油膜C．分子都是一個(gè)一個(gè)緊挨著排列的D．滴入的油酸溶液是高純度的油酸酒精溶液（2）現(xiàn)有按酒精與純油酸的體積比為a:b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)裝有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒?，F(xiàn)用滴管從量筒中取V體積的油酸酒精溶液，讓其自由滴出，全部滴完共為N滴?，F(xiàn)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示，已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，則估算油酸分子直徑的表達(dá)式．（3）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)下列說法正確的有__________A．油酸酒精溶液長時(shí)間放置，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果將偏大B．若油酸沒有充分散開，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果將偏小C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果將偏小D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)少記了幾滴，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果將偏大三、思維提升創(chuàng)新應(yīng)用11．某同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小測定。（1）該同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，下列有助于較準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)的理想化方法有（）A．分子都視為立方體形B．分子都能形成單分子油膜C．分子都是一個(gè)一個(gè)緊挨著排列的D．滴入的油酸溶液是高純度的油酸酒精溶液（2）現(xiàn)有按酒精與純油酸的體積比為a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)裝有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒。現(xiàn)用滴管從量筒中取V體積的油酸酒精溶液，讓其自由滴出，全部滴完共為N滴。現(xiàn)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示（已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，求油膜面積時(shí)，半個(gè)以上方格面積記為S，不足半個(gè)舍去）。則估算油酸分子直徑的表達(dá)式。12．某同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小測定。（1）該同學(xué)用“油膜法”來粗略估測分子的大小，下列有助于較準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)的理想化方法有（）A．分子都視為立方體形B．分子都能形成單分子油膜C．分子都是一個(gè)一個(gè)緊挨著排列的D．滴入的油酸溶液是高純度的油酸酒精溶液（2）現(xiàn)有按酒精與純油酸的體積比為a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)裝有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒?，F(xiàn)用滴管從量筒中取V體積的油酸酒精溶液，讓其自由滴出，全部滴完共為N滴?，F(xiàn)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示（已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，求油膜面積時(shí)，半個(gè)以上方格面積記為S，不足半個(gè)舍去）。則估算油酸分子直徑的表達(dá)式。13．某同學(xué)利用油膜法估測油酸分子的大小。（1）本實(shí)驗(yàn)用到的物理研究方法是（）A．控制變量法 B．理想模型法 C．極限思維法（2）該同學(xué)進(jìn)行了如下操作，正確的操作順序是；①將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，用數(shù)格的方法估算出油膜的面積S②用注射器吸入一定體積（體積為V）事先配制好的油酸酒精溶液，再均勻地滴到玻璃杯中，記下滴出的總滴數(shù)N③當(dāng)油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板輕放在淺盤上，用細(xì)彩筆仔細(xì)地把油酸薄膜邊緣的形狀畫在玻璃板上④在淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上，用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其完全散開（3）若所用油酸酒精溶液的濃度（油酸與油酸酒精溶液的體積比）為a，則該同學(xué)測得的油酸分子直徑為（用a、S、V、N表示）。14．在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，（1）實(shí)驗(yàn)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間形成清晰的邊界輪廓B．對油酸溶液起到稀釋作用C．有助于測量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識(shí)別（2）某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液，實(shí)驗(yàn)室配備的器材有：面積為0.22m2的蒸發(fā)皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒體積約為1毫升）、純油酸和無水酒精若干。已知分子直徑數(shù)量級為10－10m，為順利完成實(shí)驗(yàn)，則該老師配制的油酸酒精溶液體積濃度（油酸與油酸酒精溶液的體積比）至多為‰（保留2位有效數(shù)字）。（3）某實(shí)驗(yàn)小組算得的油酸分子直徑偏小，可能是由于_________。A．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格B．油酸酒精溶液中酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸濃度變大C．水面上痱子粉撒得較多，油酸未完全散開D．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)少計(jì)了1滴15．在“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，（1）該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是（）A．將油膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力D．將油酸分子看成球形（2）實(shí)驗(yàn)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間形成清晰的邊界輪廓B．對油酸溶液起到稀釋作用C．有助于測量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識(shí)別（3）現(xiàn)將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測得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，每格邊長時(shí)0.5cm，由此估算出油酸分子的直徑為（）A．7×10?8m B．4×10?9m C．7×10（4）某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液，實(shí)驗(yàn)室配備的器材有：面積為0.22m2的蒸發(fā)皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒體積約為1毫升）、純油酸和無水酒精若干。已知分子直徑數(shù)量級為10－10m，則該老師配制的油酸酒精溶液濃度（油酸與油酸酒精溶液的體積比）至多為‰（保留兩位有效數(shù)字）。16．某同學(xué)要做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。（1）采用油膜法估測油酸分子的大小，實(shí)際上是將油酸分子視為一種理想化模型，它包括三個(gè)假設(shè)，即①油酸分子為球形、②、③。（2）該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作，請將它們按操作先后順序排列：。（3）實(shí)驗(yàn)使用的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滴上述溶液其體積為1mL。若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。若每一小方格的邊長為2cm，則油酸薄膜的面積為m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑為（4）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能的原因是____（填正確答案標(biāo)號）。A．油酸還未完全散開B．求每滴溶液的體積時(shí)，1cmC．油酸酒精溶液久置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足一格的方格都當(dāng)作一個(gè)格來計(jì)算

答案解析部分1．【答案】ABD；AC；bV【解析】【解答】（1）“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是：將油酸形成的膜看成單分子油膜；不考慮各油酸分子間的間隙，認(rèn)為油酸分子一個(gè)一個(gè)的緊密排列；將油酸分子看成球形。故選ABD。（2）AC、油酸未完全散開和計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格，都可使面積變小，根據(jù)

d=VSBD、油酸溶液濃度低于實(shí)際值和求每滴體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴，都會(huì)使油酸體積變小，根據(jù)

d=VS（3）每滴油酸酒精溶液中含油酸的體積為

V由圖可知油膜的面積為

S'=8S則油酸分子直徑為

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

故答案為：第1空：ABD

第2空：AC【答案】2．C3．D【答案】4．C5．C；D【解析】【分析】（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理理解本實(shí)驗(yàn)中涉及到的實(shí)驗(yàn)方法；

（2）根據(jù)公式V=dS結(jié)合選項(xiàng)內(nèi)容完成分析4．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理理解本實(shí)驗(yàn)中涉及到的實(shí)驗(yàn)方法，本實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)是認(rèn)為油酸分子在水面上形成了單分子層。使實(shí)驗(yàn)簡單化，屬理想模型法。5．根據(jù)公式V=dS結(jié)合選項(xiàng)內(nèi)容完成分析，計(jì)算分子直徑時(shí)應(yīng)用的表達(dá)式為d=A．在配置油酸的酒精溶液時(shí)，若多倒了酒精，溶劑偏多，溶質(zhì)不變，則實(shí)際濃度偏低，代入數(shù)據(jù)值濃度偏大，所得直徑d計(jì)算偏大，故A錯(cuò)誤；B．計(jì)算油膜面積S時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)，多余半格的和少于半格的都不數(shù)，則油膜面積偏小，直徑計(jì)算值偏大，故B錯(cuò)誤；C．計(jì)算每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1mL溶液的滴數(shù)多記了一滴，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，則體積測量值偏小，直徑計(jì)算值偏小，故C正確；D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足半格的也算作一格，與B選項(xiàng)相反，則油膜面積偏大，所得直徑計(jì)算值偏小，故D正確。故選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；積累法（2）5×1（3）C（4）B（5）圖乙r1處分子勢能為零的點(diǎn)不合理。；圖乙在r0【解析】【解答】（1）本實(shí)驗(yàn)將油酸分子看作球型，運(yùn)用的是理想模型法；測量一滴油酸溶液的體積運(yùn)用的是積累法；

（2）一滴該油酸酒精溶液中純油酸的體積為

V=1300×150cm3=115000cm3

油酸分子的直徑為

d=VS≈5×10-10m

（3）A、計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整方格數(shù)目，面積偏小，則測量出的直徑偏大，但是不會(huì)偏大幾百倍，故A錯(cuò)誤；

B、測量1滴油酸溶液體積時(shí)誤將50滴記錄為500滴，油酸體積偏大10倍，油膜面積偏大10倍，所以測量出的直徑不會(huì)偏大，故B錯(cuò)誤；

當(dāng)實(shí)驗(yàn)中配制的油酸酒精溶液的體積分?jǐn)?shù)大約為幾百分之一時(shí)，如果誤將1滴油酸酒精溶液的體積當(dāng)作1滴油酸的體積，則計(jì)算時(shí)代入的純油酸的體積值比實(shí)際值要大幾百倍，從而造成油酸分子直徑測量值比實(shí)際值大幾百倍，故C正確；

D、油酸酒精溶液長時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化，油酸體積偏小，則測得的直徑偏小，故D錯(cuò)誤。