2016年高考物理预测试题及参考答案：用油膜法估测分子的大小
1. 若已知n滴油的总体积为V,一滴油形成的油膜面积为S,这种油的摩尔质量为M,密度为ρ,油分子可视为球体,则阿伏加德罗常数NA应为( )
A. NA= B. NA=
C. NA= D. NA=
2. 在估测分子大小的油膜实验中,下面的假设与该实验无关的是( )
A. 油膜中分子沿直线排列
B. 油膜为单分子且都是球形
C. 分子是一个挨一个排列,它们间的间隙可忽略
D. 油膜的体积等于总的分子体积之和
3. 油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,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1 mL,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,稳定后形成的纯油膜的形状如图所示.若每一小方格的边长为25 mm,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2 cm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.
4. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每500 mL.溶液中有纯油酸0.3 mL,用注射器测得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,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1 cm.
(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.
5. (2012·苏锡常镇二调)利用油膜法可粗略测定分子的大小和阿伏加德罗常数.若已知n滴油的总体积为V,一滴油所形成的单分子油膜的面积为S.这种油的摩尔质量为μ,密度为ρ.求:
(1) 一个油分子的直径d.
(2) 阿伏加德罗常数NA.
6. 某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ=0.895×103 kg·m-3.若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少?(取NA=6.02×1023 mol-1,球的体积V与直径D的关系为V=πD3,结果保留一位有效数字)
参考答案：
1. C
2. A
3. (1) 球体 单分子 直径 4.4×10-2 1.2×10-11 2.7×10-10
(2) 见解析
解析:(1) 油膜面积约占70小格,面积约为S=70×25×25×10-6 m2=4.4×10-2 m2,一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=××10-6 m3=1.2×10-11 m3,故油酸分子的直径约等于油膜的厚度d== m=2.7×10-10 m.
(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.
4. (1) 使油膜可近似为单分子油层 (2) 7.9×10-10 m (3)
5. (1) 一滴油的体积为V0=,分子的直径d==.
(2) 一摩尔的体积为Vmol=,一个分子的体积V"=π,
阿伏加德罗常数NA===.
6. 一个油酸分子的体积V=.由球的体积与直径的关系得分子直径D=最大面积S=,解得S=10 m2.