用油膜法估测分子的大小.docx

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用油膜法估测分子的大小

高中物理实验

用油膜法估测分子的大小

实验练习题

1．在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n,，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如右图）测得油膜占有的小正方形个数为m。

⑴用以上字母表示油酸分子的大小d=。

⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=______。

2.在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的何种浓度为n.又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V.将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板话在画有边长为a的正方形小格的纸上（如右图）测得油膜占有的小正方形个数为m.

（1）用以上字母表示油酸分子的大小d.

（2）从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=_________.

3.在“用油膜法估测分了的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸7mL.用注射器测得1mL溶液共50滴.将1滴该溶液滴到浅盘里的水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子油膜，测出该油膜面积为2.4×10-2m2

根据上述数据，计算出每一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为_______mL，

估测出油酸分子的直径为__________m.

4．

（1）用油膜法估测分子的大小时有如下步骤：

A．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上；

B．将油酸和酒精按一定比例配制好；

C．向浅盘中倒入约2cm深的水；

D．把酒精油酸溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到1mL时记下滴入的滴数，算出每滴液滴的体积；

E．向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉（或痱子粉）；

F．把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定；

G．把玻璃放在方格纸上，数出薄膜所占面积；

H．计算出油膜的厚度d=

把以上各步骤按合理顺序排列如下：

；

（2）将1mL油酸溶于499mL酒精溶液中制成油酸酒精溶液，取1mL用注射器滴出130滴，将1滴这种溶液滴在浅盘的水面上，测出油酸膜的面积为124cm2，则油酸分子的直径为m。

5．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得lmL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴人盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图4所示，坐标中正方形方格的边长为1cm，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m．

6．“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膜的面积S.

B．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2cm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.

（1）上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：

①____________________________________________________________________

②___________________________________________________________________

（2）上述实验步骤的合理顺序是________．

7．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．

请补充下述估测分子大小的实验步骤：

（1）________________（需测量的物理量自己用字母表示．）

（2）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定

后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图实－8－3所示．（已

知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时半个以上方

格面积记为S，不足半个的舍去）则油膜面积为________．

（3）估算油酸分子直径的表达式为d＝____________.

8.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

的形状如图实－8－4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________．图实－8－4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______________________________________________________

_______________________________________________________________________

______________________________________________________________________.

9．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1mL油酸溶液50滴，那么一滴溶液的体积是_______mL，所以一滴溶液中油酸体积为V＝_______cm3.

若实验中测得的结果如下表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值d0＝5.12×10－10m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.

次数

S（cm2）

d＝

（10－7cm）

d平均值

1

538

2

545

3

563

10．利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝0.8×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝0.5×10－3cm3，形成的油膜面积为S＝0.7m2.油的摩尔质量M＝0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数字，那么：

（1）该油分子的直径是多少？

（2）由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA的值是多少？

（先列出计算式，再代入数据计算）

11．“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隙

D．将油酸分子看成球形

12．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，1mL的溶液的滴数多记了10滴

13．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用的酒精

油酸溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，

用注射器测得1mL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，测得

油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图实－4所示，图中正方

形格的边长为1cm.

（1）实验中为什么要让油膜尽可能散开？

（2）实验测出油酸分子的直径是多少？

（结果保留两位有效数字）

（3）如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油

的密度为ρ，摩尔质量为M，试写出阿伏加德罗常数的表达式．

14．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配

制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1mL该溶液滴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

验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸

分子线度值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/cm2

L＝

/cm

L平均值

1

533

2

493

3

563

15．“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下：

①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；

②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，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＝1mL；

③先往边长为30cm～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将________均匀地撒

在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，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，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图

实－5所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小

方格的边长l＝20mm.

根据以上信息，回答下列问题：

（1）步骤③中应填写：

___________________________________________________；

（2）1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V′是________mL；

（3）油酸分子直径是________m.

16．在研究微观世界里的物质时，通常需要借助估算和建立模型的方法．对于液体分子，

一般建立球体模型或者立方体模型来估算分子直径，而实验室中常用油膜法估测分

子直径．

（1）分别写出上述估算分子直径的三种方法的最简表达式；（要求说明所使用字母的物

理意义）

（2）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，已准备好的实验器材有：

酒精油酸溶

液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸、痱子粉．

①还缺少的器材有_______________________________________________________；

②已知油酸的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL.用

注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛

水浅盘里，待液面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸薄膜的

轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图实－6所示，坐标纸中正方形方

格的边长为1cm.

试求：

a．油酸薄膜的面积约是多少？

b．每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少？

c．按以上实验数据估测出油酸分子的直径．

17.“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是（）

A.将油膜看成单分子油膜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隙D.将油膜分子看成球形

18.用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的（）

A.摩尔质量B.摩尔体积C.体积D.密度

19.利用油膜法测出了分子直径D后，若滴在液面上一滴油酸的体积为V，水面上形成的油膜面积为S，这滴油酸中的油酸分子数为N，阿伏加德罗常数为NA，则下述表达式近似正确的是（）

A.V=

NπD3B.S=

NπD2

C.V=NADSD.S=NAπD2

20.在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验时，实验简要步骤如下：

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）,再根据方格的边长求出油膜的面积S

B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上,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2cm深的水,然后把痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上

D.用公式L=

求出薄膜厚度,即油酸分子的大小

E.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V

F.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸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

上述实验步骤的合理顺序是.

21、为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是（）

A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2=

B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些

C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上

D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形

22.在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，备有以下器材：

用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔，还缺少的器材有______________________.

23.在用“油膜法估测分子的大小”的实验中，若用直径为0.5m的浅圆盘盛水要让油酸在水面上形成单分子油酸膜，若用纯油酸，而不配制溶液，那么油酸滴的体积的数量级不能大于___________m3.

24、某种不溶于水的油剂的密度是8×102kg/m3.取该油剂0.8mg滴在水面上，最后形成的油膜面积最大可达____________m2.

25.在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL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，测得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1cm，试求：

（1）油酸膜的面积是___________cm2；

（2）实验测出油酸分子的直径是___________m；（结果保留两位有效数字）

（3）实验中为什么要让油膜尽可能散开？

______________________________________________________________________________.

26.体积为1.2×10-3cm3的油滴在静止的水面上扩展为4m2的单分子油膜，假设分子间是紧密排列的，则可估算出这种油分子的直径为_____________________，1mol这种油的体积为_____________________，油分子的质量为_____________________.（油的密度为0.8×103kg/m3）

答案：

1.⑴

；⑵58

2.

（1）d=

；

（2）56

3.1.4×105mL，5.8×10-10m（或6×10-10m）

4.BDCEFAGH1.2×10-9；

5.110（100—125都对）；8×10—6；7×10—10（6×10—10—8×10—10都对[

（2）、（3）小题答案取一位有效数字]

6、

（1）①C步骤中，要在水面上均匀地撒上石膏粉或痱子粉．

②实验中，要有步骤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．

（2）合理顺序为CFBAED

7、

（1）用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V.

（2）利用补偿法，可查得面积为8S.

（3）

8、

（1）球体　单分子　直径　4.4×10－2；1．2×10－11　2.7×10－10

（2）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

9、

　4×10－5　0.743　0.734　0.710　7.29×10－10m　符合

10、

（1）7×10－10m

（2）6×1023mol－1.

11、ABD

12、AC

13、

（1）为使油酸在水面上形成单分子油膜．　

（2）6.3×10－10m（6.2×10－10m～6.4×10－10m都对）　（3）NA＝

14、

　8×10－6　1.50×10－8　1.62×10－8

1．42×10－8　1.51×10－10m　符合

15、

（1）痱子粉或石膏粉　

（2）2×10－5

（3）4.3×10－10

16、

（1）d＝

；

d＝

.

d＝

.

（2）①量筒

②a.S＝110×1cm2＝110cm2

b．V＝

×6mL＝8×10－6mL.

c．d＝

＝

m≈7.27×10－10m.

17、ABD

18、B

19、A

20、CFBAED

21、B

22、量筒、坐标纸

23、10-11

24、10

25、

（1）113—115都对

（2）6.5×10-10—6.6×10-10都对

（3）这样做的目的是为了让油膜在水平面上形成单分子油膜

26、3×10-10m8.5×10-6m31.1×10-27kg