用油膜法估测分子的大小1.(2020·河南唐河检测)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,(1)(多选)该实验中的理想化假设是()A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.不考虑各油酸分子间的相互作用力D.将油酸分子看成球形(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(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为10-10 m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为‰(保留2位有效数字).2.(2020·吉林长春模拟)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:①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;②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③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;④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积.改正其中的错误:.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3 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.3.(2020·四川达州模拟)(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是(用符号表示).(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理,这些处理有:4.(2020·湖北黄冈模拟)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)5.(2020·湖南长沙模拟)(1)现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S.根据以上数据可估算出油酸分子直径为d=;(2)若已知油酸的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A,油酸的分子直径为d,则油酸的摩尔质量为.6.(2019·全国卷∶)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.7.(2020·广西南宁模拟)测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法.(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.坐标格的正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是cm2,由此估算出油酸分子的直径是m(保留1位有效数字).(2)如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).8.“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下:A.将画有油酸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),再根据方格的边长求出油酸膜的面积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,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小D.用公式d=VSE.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(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的,请指出:①.②.(2)上述实验步骤的合理顺序是.(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是.A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开9.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸.用注射器测得1 mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的浅盘的水里,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,其形状和大小如图所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm,试求:(1)油酸膜的面积是cm2;(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL;(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m.10. (2020·湖北枣阳模拟)用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.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,从低处向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止,记下滴入的滴数nC. .D.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)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小(单位: cm).11.如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放.(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图所示,则d=mm.(2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是.(3)下列不必要的一项实验要求是.(填选项前对应的字母)A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B.应使A位置与光电门间的距离适当大些C.应将气垫导轨调节水平D.应使细线与气垫导轨平行(4)改变钩码的质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出线性图象,研究滑块的加速度与力的关系,处理数据时应作出(选填“t2-F” “1t -F”或“1t2-F”)图象.用油膜法估测分子的大小1.(2020·河南唐河检测)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,(1)(多选)该实验中的理想化假设是()A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.不考虑各油酸分子间的相互作用力D.将油酸分子看成球形(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(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为10-10 m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为‰(保留2位有效数字).【答案】(1)ABD(2)B(3)1.1【解析】(1)计算分子直径是根据体积与面积之比,所以需将油膜看成单分子层油膜,不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形,故选A、B、D.(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠,更能保证其形成单层分子油膜,也就是为了减小误差.(3)根据题意可知,形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积,当油膜面积等于蒸发皿的面积时,油酸酒精溶液浓度最大.一滴油酸的体积V0=dS=10-10m×0.22cm3=2×10-8 m3,则此油酸酒精溶液m2=2.2×10-11 m3,一滴油酸酒精溶液的体积V=150=1.1 ‰.的浓度为V0V2.(2020·吉林长春模拟)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:①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;②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③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;④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积.改正其中的错误:.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3 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)②在量筒中滴入N滴溶液,③在水面先撒上痱子粉(2)1.2×10-9【解析】(1)实验中②步骤,通过在量筒中滴入N滴溶液,测出N滴溶液的体积,再取平均计算出每一滴溶液的体积,这样通过放大方法减小每一滴溶液的体积的测量误差;③步骤中为了让油酸酒精溶液更好地形成单分子油膜,可事先撒上痱子粉.(2)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积等于分子直径与油膜面积的乘积,即V=SD,得油酸分子直径D=VS =4.8×10-3×10-6×0.10%40×10-4m=1.2×10-9m.3.(2020·四川达州模拟)(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是(用符号表示).(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理,这些处理有:【答案】(1)dacb(2)把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜,把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子【解析】解析(1)用“油膜法估测分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径.很显然操作先后顺序排列应是dacb.(2)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,我们的实验依据是:①油膜是呈单分子分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之间没有空隙.4.(2020·湖北黄冈模拟)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)【答案】(1)④①②⑤③(2)5×10-10【解析】(1)根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③;(2)根据实验原理可知油酸分子直径为d=VS =1×10-6300×50×0.13m≈5×10-10 m.5.(2020·湖南长沙模拟)(1)现有按酒精与油酸的体积比为m∶n配制好的油酸酒精溶液,用滴管从量筒中取体积为V 的该种溶液,让其自由滴出,全部滴完共N 滴.把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面上展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为S.根据以上数据可估算出油酸分子直径为d= ;(2)若已知油酸的密度为ρ,阿伏加德罗常数为N A ,油酸的分子直径为d ,则油酸的摩尔质量为 .【答案】 (1)nV8S (m+n )N (2)πρN A d 36【解析】 (1)一滴油酸酒精溶液里含油酸的体积为:V 1=nV(m+n )N ,油膜的总面积为8S ;则油膜的厚度即为油酸分子直径,即d=V 18S =nV 8S (m+n )N . (2)一个油酸分子的体积:V'=16πd 3,则油酸的摩尔质量为M=ρN A V'=16πρN A d 3.6.(2019·全国卷∶)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 .【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【解析】为使油酸能形成单分子层油膜,首先要将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液.实验时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,即可得到一滴溶液中纯油酸的体积.为测定油酸分子的直接,还需要测量单分子层油膜的面积.7.(2020·广西南宁模拟)测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法.(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.坐标格的正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是cm2,由此估算出油酸分子的直径是m(保留1位有效数字).(2)如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).【答案】(1)2568×10-10(2)9.4×10-10【解析】(1)数油膜所占的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油膜的面积S=格数×2 cm×2 cm=256 cm2.溶液浓度为11 000,每滴溶液体积为1100mL,2滴溶液中所含油酸体积为V=2×10-5cm3.油膜厚度即油酸分子的直径是d=VS≈8×10-10 m.(2)直径为1.43×10-8m的圆周周长为D=πd≈4.5×10-8m,可以估算出铁原子的直径约为d'=4.5×10-848m≈9.4×10-10 m.8.“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下:A.将画有油酸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),再根据方格的边长求出油酸膜的面积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=VS,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小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(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的,请指出:①.②.(2)上述实验步骤的合理顺序是.(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是.A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开【答案】见解析【解析】(1)①C步骤中,要在水面上均匀撒上痱子粉或细石膏粉.②实验时,还需要: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液滴的数目.(2)实验步骤的合理顺序是CFBAED.(3)由d=V可知,测量结果偏大有两个原因,一是体积比正常值偏大,二是面积比正S常值偏小,故可能正确的说法是选项A、C、D.9.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸.用注射器测得1 mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的浅盘的水里,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,其形状和大小如图所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm ,试求:(1)油酸膜的面积是 cm 2;(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL ;(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m .【答案】 (1)132 (2)8.0×10-6 (3)6.1×10-10【解析】 (1)根据题图,数得格子数为132个,那么油膜面积是S=132×1 cm 2=132 cm 2.(2)根据已知条件可知,1 mL 溶液中有75滴,1滴溶液的体积是175 mL .又已知每1 000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL ,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V=0.6×1751 000 mL =8.0×10-6 mL .(3)油酸分子的直径为d=V S =8×10-6132 cm≈6.1×10-10 m .10. (2020·湖北枣阳模拟)用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的45×50 cm 2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.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,从低处向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止,记下滴入的滴数nC. .D.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)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小(单位: cm).【答案】(1)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(2)0.05%nNS【解析】(1)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.(2)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为0.05%NmL,向浅盘中共滴入油酸的体积V=0.05%nN cm3,所以单个油酸分子的直径为d=VS=0.05%nNS.11.如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放.(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图所示,则d=mm.(2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是.(3)下列不必要的一项实验要求是.(填选项前对应的字母)A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B.应使A位置与光电门间的距离适当大些C.应将气垫导轨调节水平D.应使细线与气垫导轨平行(4)改变钩码的质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出线性图象,研究滑块的加速度与力的关系,处理数据时应作出(选填“t2-F” “1t -F”或“1t-F”)图象.【答案】(1)2.25(2)遮光条到光电门的距离L(3)A (4)1t2-F【解析】(1)由题图知第5条刻度线与主尺对齐,所以d=2 mm+5×0.05 mm=2.25 mm.(2)将滑块从A 位置由静止释放后,滑块做初速为零的匀加速直线运动.由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ,则可确定滑块经过光电门的瞬时速度v=d t ,再根据运动学公式v 2=2aL 知,要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L.(3)小车受到细线的拉力直接通过力传感器测出,故与小车质量和钩码质量的大小无关,A 错误;应使A 位置与光电门间的距离适当大些,有利于减小长度的测量误差,B 正确;将气垫导轨调节水平,并保持细线方向与气垫导轨平面平行,这样细线的拉力才等于小车的合力,故C 、D 正确.不必要的一项是A .(4)为探究加速度与力的关系,实验中应保持滑块的质量M 不变,由v 2=2aL ,v=d t ,a=F M ,联立解得d 2t =2F M L ,所以“研究加速度与力的关系”可转化为“研究时间与力的关系”,为作出线性图象,处理数据时应画1t 2-F 图象.。
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