2021高考物理一轮复习实验十七用油膜法估测油酸分子的大小题型突破练含解析鲁科版

-1-实验十七用油膜法估测油酸分子的大小热点一教材原型实验【典例1】油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm,试问:(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为__________油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2;每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________m3;根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中,在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因:__________________________________________。【解析】(1)油膜面积约占70小格,面积约为S=70×25×25×10-6m2≈4.4×10-2m2,一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=××10-6m3=1.2×10-11m3,油酸分子的直径约等于油膜的厚度d==m≈2.7×10-10m。(2)实验过程中除了按步骤进行操作,还要仔细观察实验现象,并学会所观察到的现象。主要有两个原因:①水面受到落下油滴的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积扩张;②油酸酒精溶液中的酒精挥发,使液面收缩。答案:(1)球体单分子直径-2-4.4×10-21.2×10-112.7×10-10(2)见解析【强化训练】用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水;④用注射器往水面上滴1滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上,计算出轮廓范围内正方形的总数为N。则上述过程遗漏的步骤是________________________;油酸分子直径的表达式d=____________________。【解析】判断实验步骤遗漏的关键就是掌握好本实验的原理、操作步骤等。此题忘记“将痱子粉均匀撒在水面上”了。先算出一滴纯油酸的体积V′=,油膜的面积为S=Na2,根据d=,可得油酸分子直径的表达式d=。答案:将痱子粉均匀撒在水面上热点二创新拓展实验【典例2】在“用油膜法估测分子的大小”实验中,已知一滴溶液中油酸的体积为V油膜,配制的油酸溶液中,纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1mL溶液滴250滴,那么1滴溶液的体积是________mL,所以一滴溶液中油酸体积为V油酸=________cm3。若实验中测得结果如表所示,请根据所给数据填写出空白处的数值,并与公认的油酸分子长度值L0=1.12×10-10m作比较,并判断此实验是否符合数量级的要求。次数S/cm2L=/cmL平均值153324933563【解析】由题给条件得,1滴溶液的体积为-3-V溶液=mL=4×10-3mL,因为=,故1滴溶液中油酸体积为:V油酸=V溶液=×cm3=8×10-6cm3。据此算得3次测得L的结果分别为:L1=1.5×10-8cm,L2=1.62×10-8cm,L3=1.42×10-8cm其平均值为:==1.51×10-10m这与公认值的数量级相吻合,故本次估测数值符合数量级的要求。答案:4×10-38×10-6填表数据见解析符合要求【强化训练】1.用单分子油膜估测油酸分子大小,实验器材除了油酸酒精溶液、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸外,还需要________________。实验中,影响测量准确性的最主要原因是__________________。若实验测得油酸分子直径为d,已知油酸的密度为ρ、摩尔质量为M,则可估算阿伏加德罗常数为________。【解析】因需测量油酸的体积V,故还需要量筒,设油膜的面积为S,则油酸分子的直径为d=,所以实验中若油膜不是单分子层将影响测量的准确性。设油酸的体积为V,可得NA=,解得阿伏加德罗常数NA=。答案:量筒油膜不是单分子层2.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用amL的纯油酸配制成bmL的油酸酒精溶液,再用滴管取1mL油酸-4-酒精溶液,让其自然滴出,共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为Scm2,则:(1)估算油酸分子的直径大小是________cm。(2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的________。A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量D.体积【解析】(1)据题得:油酸酒精溶液的浓度为,一滴油酸酒精溶液的体积为mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V==mL,则油酸分子的直径为d==cm(2)设一个油酸分子的体积为V1,则V1=πd3,由NA=可知,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的摩尔体积,B项正确。答案:(1)(2)B