高考物理 精做36 油膜法估测分子直径的大小实验大题精做 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc
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1、精做36 油膜法估测分子直径的大小实验1油酸酒精溶液中每1 000 mL有油酸0.6 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,稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示。(1)若每一小方格的边长为30 mm,则油酸薄膜的面积为_m2;(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为_m3;(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径为_m。【答案】(1)4.95102 (2)1.21011 (3)2.41010【名师点睛】本实验关键要建立模型,此题不考虑油酸分子间的空隙,采用估算的方法求面积,肯定存在误差,但本实验
2、只要求估算分子大小,数量级符合要求就行了,计算时注意单位的换算。2在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:A用注射器事先配好的油酸酒精溶解滴一滴在水面上,待油膜形状稳定B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C往浅盘里倒入约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D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,正确的操作顺序是_。(填空步骤前面的字母)(2)将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶解滴入量筒,测得每滴入75滴,
3、量筒内的溶液增加1 mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中。把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓,如图所示。已知玻璃板正方形小方格的边长为1 cm,则油酸膜的面积约为_m2(保留两位有效数字)。由以上数据,可估算出油酸分子的直径约为_m(保留两位有效数字)。【答案】(1)CADB (2) (2)求解油酸分子的面积时,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,不足半个的舍去,多余半个的算一个,题图中数出113个小正方形,面积(保留两位有效数字);求解油酸分子的直径即油酸薄膜的厚度d时,需要根据油酸酒精溶液的配置比例,算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,
4、并代入公式算出油酸分子的直径d,即: 。【名师点睛】本题是以油酸分子呈球型分布在水面上,且一个靠着一个,从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度,理解实验原理,掌握实验方法是关键。3“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下:向体积V油=1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=500 mL;用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL;先往边长为3040 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将 _ 均匀地撒在水面上;用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上
5、描下油酸膜的形状;将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长a=20 mm。根据以上信息,回答下列问题:(1)步骤中应填写:_;(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V为_mL;油酸薄膜的面积S约为_mm2;由此可知,油酸分子的直径d约为_。(结果均保留2位有效数字)(3)某同学在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于_。A粉末太薄使油酸边界不清,导致油膜面积测量值偏大B粉末太厚导致油酸未完全散开C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D计算每滴体积时1 mL的溶滴数多数了几滴【答案】(1)痱子粉或石膏粉 (2)2.0105 45
6、104 4.41010 m (3)BC(3)粉末太薄使油酸边界不清,导致油膜面积测量值偏大。据可得直径结果偏小。故A项错误。粉末太厚导致油酸未完全散开,导致油膜面积测量值偏小。据可得直径结果偏大。故B项正确。计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,导致油膜面积测量值偏小。据可得直径结果偏大。故C项正确。计算每滴体积时1 mL的溶滴数多数了几滴,导致1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量值偏小。据可得直径结果偏小,故D项错误。4在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中,(1)某同学操作步骤如下:取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在蒸发皿内盛一定
7、量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用方格纸测量油膜的面积改正其中两处操作错误:_;_。(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8103 mL,其形成的油膜面积为40 cm2,则估测出油酸分子的直径为_m。【答案】(1)在量筒中滴入N滴溶液 在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2109【解析】(1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积,即在量筒中滴入N滴溶液,测出其体积为V,则一滴该溶液的体积为;为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰,要在水面上先撒上痱子粉。(2)1滴酒精油酸溶液的体积为V0=4.8103 mL,由油酸酒精溶液体积浓
8、度为0.10%,可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为V=0.1%V0;在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=40104 m2,所以油酸分子直径。5物体是由大量分子组成的,分子非常微小,在用油膜法估测分子大小的实验中,利用许多不溶性的长链脂肪酸在适当溶剂的帮助下能在水面上铺开,会形成厚度为一个分子的表面膜的特性,将微观量的测量转化为宏观量的测量。(1)实验中,如果油酸酒精溶液体积浓度为b,N滴油酸酒精溶液的总体积为V,如果1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为S,则估算油酸分子直径大小的表达式为d=_。(2)实验中,把玻璃板盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓,如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则
9、油酸膜的面积是_cm2。【答案】(1) (2)60【解析】(1)纯油酸体积为,油膜面积为S,油酸分子直径;(2)面积超过正方形一半的正方形的个数为60个,则可取为5961个,则油膜的面积S=nS0=601 cm1 cm=60 cm2。6在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中:(1)关于油膜面积的测量方法,下列做法正确的是_。A油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积B油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量没有油膜的面积C油酸酒精溶液滴入水中后,应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积D油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能
10、地散开,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸去计算油膜的面积(2)在往水面上滴溶液时要先在液面上撒上一层_。(3)实验中,将1 cm3的油酸溶于酒精,制成200 cm3的油酸酒精溶液,又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴,现将1滴该溶液滴到水面上,水面上形成0.2 m2的单分子薄层,由此可估算油酸分子的直径d=_m.【答案】(1)D (2)痱子粉 (3)510107在“用油膜法估测分子的大小”的实验中:(1)某同学操作步骤如下:取一定量的无水酒精和油酸,配制成一定浓度的油酸酒精溶液;在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;在蒸发
11、皿上覆盖玻璃板,描出油酸薄膜形状,用透明方格纸测量油酸薄膜的面积。改正其中有错误的步骤或完善其中有遗漏的步骤:_(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.12%,;一滴该溶液的体积为5.2103 mL,测得其形成的油膜的面积是48 cm2,则估算出油酸分子的直径为_m。(3)用油膜法测出油酸分子直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需知道油滴的_。A摩尔质量 B摩尔体积C质量 D体积【答案】(1)中在量筒中应滴入N滴溶液;中在水面上应先撒上痱子粉 (2)1.3109 (3)B【解析】(1)步骤有问题,应在量筒中滴入N滴该溶液,测出它的体积;中在水面上应先撒上痱子粉;(2)1滴酒精油酸溶液的体积为V0=5.2
12、103 mL,由油酸酒精溶液体积浓度为0.12%,可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为:V=0.12%V0;在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=48104 m2;所以油酸分子直径;(3)知道油滴分子的直径可求解一个分子的体积,然后用摩尔体积除以一个油分子的体积可求解阿伏伽德罗常数,故选B。【名师点睛】掌握该实验的原理是解决问题的关键,该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上,且一个挨一个,从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度,从而求出分子直径。8在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,某同学的实验步骤如下:A将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个)
13、,再根据方格的边长求出油膜的面积SB将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C用浅盘装入约2 cm深的水D用公式D=,求出薄膜厚度,即油酸分子的大小E根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整,请指出:(1)_;_。(2)上述实验步骤的合理顺序是_。【答案】(1)C步骤中,要将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 实验时,还需要增加步骤F:用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数n与量筒中增加的溶液体积V0 (2)CFBAED9在“油膜法估测油
14、酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤: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。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。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。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。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
15、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)。(3)如图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1.43l08 m,的圆周而组成的。由此可以估算出铁原予的直径约为_m(结果保留两位有效数字)。【答案】(1) (2)51010 (3)9.41010【解析】(1)实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液,确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积,所以步骤放在首位。实验操作时要在浅盘放水、痱子粉,为油膜形成创造条件,然
16、后是滴入油酸、测量油膜面积,计算油膜厚度(即油酸分子直径),所以接下来的步骤是。(2)油酸溶液的体积百分比浓度是,一滴溶液的体积是 cm3=2108 m3,所以分子直径d= m=51010 m。(3)直径为1.43l08 m的圆周周长为d=4.5l08 m,可以估算出铁原予的直径约为:4.5l08 m48=9.41010 m。【名师点睛】本题是以油酸分子呈球型分布在水面上,且一个靠着一个,从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。10“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
17、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求每滴体积时1 mL的溶液的滴数多记了10滴(3)在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液为1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL,用量筒测得1 mL上述溶液为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形方格的边长为1 cm,试求:油酸膜的面积是_ cm2。每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_m3。实验测出油酸分子的直径是_m。(结
18、果保留两位有效数字)实验中为什么要让油膜尽可能散开_。【答案】(1)ABD (2)AC (3)115 7.5106 6.51010 这样做的目的是为了让油膜在水平面上形成单分子油膜【解析】(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,我们的实验依据是:油膜是呈单分子分布的;把油酸分子看成球形;分子之间没有空隙,故ABD正确,C错误。(2)油酸分子未完全散开,S偏小,故得到的分子直径d将偏大,A正确;计算时利用的是纯油酸的体积,如果油酸溶液浓度低于实际值,则油酸的实际体积偏小,则直径将偏小,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C正确;求每滴油酸酒精溶
19、液的体积时,l mL的溶液的滴数误多记了10滴,由可知,纯油酸的体积将偏小,则计算得到的分子直径将偏小,故D错误。11在做”用油膜法估测分子大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有80滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm(保留2位有效数字),求:(1)油酸膜的面积是_m2。(2)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是_m。(3)某同学在本实验中,计算结果明显偏小,可能是由于_。A油酸未完全散开B油酸中含有大量酒精C计算油膜面积时舍去了所
20、有不足一格的方格D在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴【答案】(1)4.0103 (2)6.31010 (3)D【解析】(1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为;(2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积;由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为;(3)计算油酸分子直径的公式是,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积。水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果计算偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉,
21、使测量结果更精确,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C错误;计算时把向量筒中滴入1 mL油脂酒精溶液时,滴数多数了10滴,浓度降低,则d偏小,故D正确。12在做用油膜法估测分子大小的实验中,酒精油酸溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。试求:(1)油酸膜的面积是_cm2。(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为_c
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