12. 若把分子看成球体,将其紧密平铺成一层,组成一个单层分子的正方形,边长为1cm。求该正方形中约有多少个分子?(分子直径约为$1×10^{-10}m$)
答案
$1× 10^{16}$个
解析
$1\ cm=1× 10^{-2}\ m$
正方形边长方向分子数:$n=\frac{1× 10^{-2}\ m}{1× 10^{-10}\ m}=1× 10^{8}$
正方形中分子总数:$N=n^{2}=(1× 10^{8})^{2}=1× 10^{16}$
$1× 10^{16}$个
正方形边长方向分子数:$n=\frac{1× 10^{-2}\ m}{1× 10^{-10}\ m}=1× 10^{8}$
正方形中分子总数:$N=n^{2}=(1× 10^{8})^{2}=1× 10^{16}$
$1× 10^{16}$个
13. 我们知道组成物质的分子很小,肉眼看不见,那么我们如何通过身边的器材来估测分子的直径呢?一种可行的实验步骤和原理如下:
(1)实验的研究对象是油酸分子,我们在实验前可以通过注射器测量出每一滴油酸的体积为$7.6×10^{-6}cm^{3}$。
(2)把一滴油酸滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后形成单层分子油膜,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓。随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图乙所示。坐标纸中正方形方格的边长为2cm。我们可以数出轮廓内的方格数(格子未满半个的不计入格数,超过半个的算一格),从而估测出这个油膜的面积是
(3)假设这层油膜是按如图甲所示,由每个油酸分子紧密排列组成的,则我们就可以估测出油酸分子的直径大约为

甲
乙
(1)实验的研究对象是油酸分子,我们在实验前可以通过注射器测量出每一滴油酸的体积为$7.6×10^{-6}cm^{3}$。
(2)把一滴油酸滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后形成单层分子油膜,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓。随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图乙所示。坐标纸中正方形方格的边长为2cm。我们可以数出轮廓内的方格数(格子未满半个的不计入格数,超过半个的算一格),从而估测出这个油膜的面积是
220
cm^2。(3)假设这层油膜是按如图甲所示,由每个油酸分子紧密排列组成的,则我们就可以估测出油酸分子的直径大约为
$3.5× 10^{-8}$
cm。(结果保留2位有效数字)甲
乙
答案
(2)220 (3)$3.5× 10^{-8}$
解析
【分析】
本题采用油膜法估测分子直径,核心原理是将油酸分子视为紧密排列的单分子层,油酸分子直径等于油酸体积与油膜面积的比值($d=\frac{V}{S}$)。
1. 对于油膜面积的计算:需通过数方格的方式估算,遵循“格子未满半个不计入,超过半个算一格”的规则,先数出有效方格数,再结合单个方格的面积计算总面积。
2. 对于分子直径的计算:已知每滴油酸的体积,利用上述原理,将体积除以油膜面积即可得到分子直径,注意结果保留两位有效数字。
【解析】
(2)坐标纸中正方形方格边长为2cm,单个方格面积$S_0=(2cm)^2=4cm^2$。
按照计数规则,数出油膜轮廓内的有效方格数为55个,因此油膜的总面积:
$S=55×S_0=55×4cm^2=220cm^2$。
(3)已知每滴油酸体积$V=7.6×10^{-6}cm^3$,根据油膜法测分子直径的原理$d=\frac{V}{S}$,代入数据得:
$d=\frac{7.6×10^{-6}cm^3}{220cm^2}≈3.5×10^{-8}cm$(结果保留2位有效数字)。
【答案】
(2)$\boldsymbol{220}$;(3)$\boldsymbol{3.5×10^{-8}}$
【知识点】
油膜法估测分子直径;有效数字运算
【点评】
本题考查油膜法估测分子直径的实验,重点在于掌握实验原理和方格计数规则,同时注意有效数字的处理,是对分子动理论实验探究的基础考查。
【难度系数】
0.6
本题采用油膜法估测分子直径,核心原理是将油酸分子视为紧密排列的单分子层,油酸分子直径等于油酸体积与油膜面积的比值($d=\frac{V}{S}$)。
1. 对于油膜面积的计算:需通过数方格的方式估算,遵循“格子未满半个不计入,超过半个算一格”的规则,先数出有效方格数,再结合单个方格的面积计算总面积。
2. 对于分子直径的计算:已知每滴油酸的体积,利用上述原理,将体积除以油膜面积即可得到分子直径,注意结果保留两位有效数字。
【解析】
(2)坐标纸中正方形方格边长为2cm,单个方格面积$S_0=(2cm)^2=4cm^2$。
按照计数规则,数出油膜轮廓内的有效方格数为55个,因此油膜的总面积:
$S=55×S_0=55×4cm^2=220cm^2$。
(3)已知每滴油酸体积$V=7.6×10^{-6}cm^3$,根据油膜法测分子直径的原理$d=\frac{V}{S}$,代入数据得:
$d=\frac{7.6×10^{-6}cm^3}{220cm^2}≈3.5×10^{-8}cm$(结果保留2位有效数字)。
【答案】
(2)$\boldsymbol{220}$;(3)$\boldsymbol{3.5×10^{-8}}$
【知识点】
油膜法估测分子直径;有效数字运算
【点评】
本题考查油膜法估测分子直径的实验,重点在于掌握实验原理和方格计数规则,同时注意有效数字的处理,是对分子动理论实验探究的基础考查。
【难度系数】
0.6
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