文档内容
第十四章 热学
近5年考情分析
考题统计
等级
考点要求 2022 2021 2020 2019 2018
要求
2021·北京
分子动理 2022·江苏卷·T6 卷·T4 2020·江苏 2019·北京 2018·北京卷
Ⅰ
论及内能 2022·上海卷·T4 2021·天津 卷·T15 卷·T15 ·T14
卷·T6
2019·全国
2022·重庆卷·T15
2021·海南 ** 错误的表
2022·海南卷·T16
固体 气 卷·T12 2020·海南 达式 **卷 2018·海南卷
2022·江苏卷·T7
体和液体 Ⅱ 2021·山东 卷·T16） ·T33 ·T15
2022·上海卷·T9
卷·T4
2022·辽宁卷·T6
2019·全国
2022·重庆卷·T15
2020·山东 ** 错误的表
2022·北京卷·T3 2021· 山 东
热力学定 卷·T6 达式 **卷 2018·江苏卷
2022·山东卷·T5 卷·T2
律 Ⅱ 2020·天津 ·T33 ·T18
2022·全国乙卷·T33
卷·T5 2019·海南
2022·全国甲卷·T33
卷·T15
实验十 2019·全国
四：油膜 ** 错误的表
法估算分 达式 **卷
子的直径 ·T33
物理观念：1.明确分子动理论的基本观点，了解温度和内能、晶体和非晶体、液体表面张力、液晶
等知识内容；2.掌握理想气体状态方程及热力学第一定律的应用；3.进一步促进相互作用观念及能
量观念的形成．
核心素养 科学思维：1.构建理想气体模型；2.应用理想气体模型分析求解实际气体问题；3.运用概率统计的
方法研究热现象；4.运用能量守恒观点解释热现象、求解问题．
科学探究：通过实验估测油酸分子的大小，学习测量微观物理量的思想和方法．
科学态度与责任：通过对本专题的学习，培养可持续发展观念，提升个人责任感．
命题分析：通过对近几年高考的分析，本专题中分子动理论、热力学定律及理想气体状态方程的应
用仍然是高考命题的热点，题型有选择题、实验题以及计算题．
命题规律
趋势分析：在复习过程中应加强对分子动理论以及热力学定律相关的选择题或计算题的练习，加强
对综合考查气体实验定律及热力学定律的计算题的训练．
对于热学部分，重难点比较集中，气体的性质是本部分的常考点。应用理想气体实验定律解决实际
问题是今后的命题方向。
备考策略 常见题型有：①布朗运动与分子热运动；②对分子力和分子势能的理解；③对固体和液体的考查；
④对气体实验定律及热力学图像的考查；⑤对热力学定律的考查；⑥气体实验定律与热力学定律的
综合。【网络构建】
专题实验十四：油膜法估算分子的直径
注意事项
1.实验前将所有器材擦洗干净。当重做实验时,将水从浅盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用
少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去再用清水冲洗,这样做可保持浅盘的清洁。
2.痱子粉用量不要太大,油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。
3.浅盘要水平放置,其中的水面离盘口距离应较小,以便准确地画出油膜的形状。
4.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内,当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉
层已被排开,这是针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。5.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:(1)水
面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;(2)酒精挥发后液面收缩。
1、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片单分子层油膜 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】“用油膜法估测分子大小”实验的依据是把油酸形成的膜看成单分子油膜进行测量,所以首
先要稀释纯油酸,使油酸在浅盘的水面上容易形成一片单分子层油膜,若直接滴纯油酸,形成的油膜太厚,无
法形成单分子层油膜。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,可以得到
一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,再统计出单分子层油膜的面积S,计算出油酸分子直径D=
V
。
S
2、“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2 cm深的水
V
D.用公式d= ,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小
S
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 。
【答案】(1)见解析 (2)CFBAED
【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、某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径,实验主要步骤如下:
①向体积V =6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V =104 mL;
油 总
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好
是V=1 mL;
0
③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上;
④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,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长
L=1 cm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为 m3;油膜面积为 m2;油酸分子直径为
m。(以上结果均保留1位有效数字)
(2)若滴入 75滴油酸酒精溶液的体积不足 1 mL,则最终的测量结果将偏 (选填“大”或
“小”)。
【答案】(1)8×10-12 1×10-2 8×10-10 (2)大
1 6
【解析】(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V= × mL=8×10-6 mL=8×10-12 m3
75 104
油膜的面积S=111×1 cm2=111 cm2≈1×10-2 m2
油酸分子的直径d=V=8×10-12 m=8×10-10 m。
S 1×10-2
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则代入计算的纯油酸的体积偏大,可知测量值偏大。
4、在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液,再用滴管取1
mL油酸酒精溶液,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S cm2,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
a
【答案】(1) (2)B
bSn
a 1
【解析】(1)油酸酒精溶液的浓度为 ,一滴油酸酒精溶液的体积为 mL,一滴油酸酒精溶液含纯油酸
b n
1 a a V a
V= · = mL,则油酸分子的直径大小d= = cm。
n b bn S bSn
(2)设一个油酸分子体积为V,则V=4π(d) 3=1πd3,由N
A
=V
mol
可知,要测定阿伏加德罗常数,还需知道
3 2 6 V
油滴的摩尔体积,B项正确。
5、测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法。
(1)在“用油膜法估测分子的大小”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50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酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1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1所示。坐标格中每个小
正方形方格的大小为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(结果保留1位有效数字)。
(2)图2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)256 8×10-10 (2)9.4×10-10
【解析】(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油膜的面积S=64×2
1 1
cm×2 cm=256 cm2。溶液浓度为 ,每滴溶液体积为 mL,1滴溶液中所含油酸体积V=2×10-5 cm3。油
1000 50V
膜厚度即油酸分子的直径d= ≈8×10-10 m。
S
(2)直径为 1.43×10-8 m 的圆周周长 D=πd≈4.49×10-8 m,可以估算出铁原子的直径约为 d'=
4.49×10-8
m≈9.4×10-10 m。
48
6、关于用“油膜法”估测分子大小的实验,下列说法正确的是( )。
A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径
B.测量结果表明,分子直径的数量级是10-10 m
C.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上
D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径
E.实验时,先将1 cm3的油酸滴入纯酒精中,制成300 cm3的油酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉
的水面上,测量所形成的油膜面积
【答案】ABE
【解析】油膜是由单层的油酸分子组成的,因此单分子油膜的厚度被认为是油分子的直径,A项正确;分
子直径很小,其数量级是10-10 m,B项正确;为了使油酸分子紧密排列,实验时先将痱子粉均匀洒在水面上,再
把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,C项错误;一滴油酸酒精溶液的体积并非为油酸体积,要根据油酸酒精溶液
中所含油酸的比例,求出所含油酸体积,D项错误;实验时,先将1 cm3的油酸滴入300 cm3的纯酒精中,制成油
酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油膜面积,然后计算单分子油膜的厚
度即可,E项正确。
7、在“用油膜法估测分子的大小”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滴该溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10-9
【解析】(1)②由于一滴溶液的体积太小,直接测量时相对误差太大,应用微小量累积法减小测量误差。
③液面上不撒痱子粉时,滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜,油膜
间的缝隙会造成测量误差增大,甚至使实验失败。(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得
d=V=4.8×10-3×10-6×0.10%
S 40×10-4
m=1.2×10-9 m。
8、在“用油膜法估测分子的大小”实验中:
(1)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 ‰(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)ABD (2)B (3)1.1
【解析】(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V=dS=10-10 m×0.22 m2=2.2×10-11 m3,一滴油酸酒精溶液的体
0
1 V
积V= cm3=2×10-8 m3,则此油酸酒精溶液的浓度至多为 0=1.1 ‰。
50 V
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104 mL溶液中有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,其形状和大小如图所示,坐标中正方形方格
的边长为1 cm,则:
(1)油酸膜的面积为 cm2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 mL。
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径为 m(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)129 (2)8×10-6 (3)6.2×10-10
【解析】(1)根据题图,油酸薄膜轮廓内的正方形个数为129个,那么油膜的面积S=129×1 cm2=129
cm2。
1
(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 mL。又已知每104 mL溶液中有纯油
75
1
6×
酸6 mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V= 75 mL=8×10-6 mL。
104
V 8×10-6
(3)油酸分子的直径d= = cm≈6.2×10-10 m。
S 129
10、在“用油膜法估测分子的大小”实验中,实验方法及步骤如下:
①向体积V =6 mL油酸中加酒精,直至总量达到V = 104 mL;
油 总
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入75滴时,测得其体积恰好是V=1
0
mL;
③先往边长30 cm~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸在水面上尽可能散开,将事先准备好的带方格的塑料盖板
放在浅盘上,并在塑料板上描下油酸膜的形状;
⑤描出的轮廓如图所示,已知每个小正方形的边长l=2 cm,数出轮廓内正方形的个数,可以算出油酸膜的面
积S;
⑥结合以上数据,可计算得到油酸分子的直径D。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)步骤④中要让油膜尽可能散开的原因是 。
(2)油酸膜的面积S为 cm2。
(3)油酸分子的直径D为 m。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)让油酸在水平面上形成单分子油膜 (2)524 (3)1.5×10-10【解析】在该实验中,由于油酸薄膜的边缘在水中不易观察和画出,因此浅盘中倒入水后,将痱子粉或
石膏粉均匀撒在水面上,以便于操作。
(1)实验中要让油酸尽可能散开,目的是形成单分子油膜层。
(2)由图示可知,由于每格边长为2 cm,估算为131格,则油膜面积S=131×4 cm2=524 cm2。
6
(3)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V= mL=8×10-6 mL
10000×75
油酸分子的直径d=V=8×10-6×10-6 m=1.5×10-10 m。
S 524×10-4
11、油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.5 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,
稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 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。
(4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小,下列可行的措施是 。
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】(1)7.8×10-3~8.5×10-3间均可 (2)1.0×10-11 (3)1.2×10-9(或1.3×10-9) (4)BD
【解析】(1)每个正方形的面积S=(10 mm)2=1×10-4 m2
1
面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个,则油酸膜的面积约为
S=80S=80×10-4 m2=8.0×10-3 m2。
1
0.5
(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积V= mL=1.0×10-11 m3。
1000×50
(3)把油酸分子看成球形,且不考虑分子间的空隙,则分子的直径d=V=1.0×10-11 m=1.3×10-9 m。
S 8.0×10-3
(4)为能形成单分子油膜,油膜浓度应适当小些;绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行,B、D两项正
确,A、C两项错误。
