错误；气体对外做功220 J，W＝－220 J，吸收200 J热量，Q＝200 J，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝－20 J，即内能减少20 J，故B正确；根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，故C正确；根据热力学第二定律利用高科技手段，不可能将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故D错误；一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，体积增大，对外做功，所以吸收的热量大于增加的内能，故E正确。
7．[多选](2016·贵州模拟)下列有关热现象的说法，正确的是( ) A．不是所有符合能量守恒定律的过程都能发生 B．一切与热现象相关的宏观自然过程都是不可逆的 C．达到热平衡的两个系统，其内能相等
D．将吸收的热量全部用来对外做功的热机是不存在的
E．在绝热过程中，外界对系统做功的大小决定了系统内能的大小
解析：选ABD 符合能量守恒定律的过程并不一定能发生，还要符合热力学第二定律的过程才能发生，故A正确；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故B正确；达到热平衡的两个系统，温度相等，但内能不一定相等，故C错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以将吸收的热量全部用来对外做功的热机是不存在的，故D正确；在绝热过程中，根据热力学第一定律可知外界对系统做功的大小决定了系统内能的变化量，而不是决定内能的大小，故E错误。
8．[多选](2016·衡水模拟)有关热学的说法，正确的是( ) A．布朗运动的实质就是分子的热运动
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到－300 ℃ D．热量可以从低温物体传递到高温物体 E．对物体做功，物体的内能可能减小
解析：选BDE 布朗运动就是微粒的运动，它间接反应了液体分子做无规则运动，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，故B正确；0 K(－273 ℃)是不可能达到的，所以－300 ℃是不可能达到的，故C错误；热量在一定的条件下，可以从低温物体传递到高温物体，故D正确；根据热力学第一定律可知，对物体做功的同时，若放出热量，其内能不一定增加，故E正确。
9．[多选](2014·全国新课标Ⅰ)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p -T图象如图所示。下列判断正确的是( )
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热 D．a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小
E．b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
实验十二
用油膜法估测分子的大小
前期准备·明确原理——知原理 抓住关键 【实验目的】
1．估测油酸分子的大小。
2．学会间接测量微观量的原理和方法。 【实验原理】
1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示。
2．将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。
V
3．用d＝计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积)，
S这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
【实验器材】
清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
再现实验·重视过程——看过程 注重数据 【实验步骤】
1．取1 mL油酸溶于酒精中，制成200 mL油酸酒精溶液。
2．往边长约为30 cm～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
3．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰1
好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝ mL。
n4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。
5．待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
6．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。
7．据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10，若不是10
【数据处理】
根据上面记录的数据，完成以下表格内容。
实验 次数 1 量筒内增加1 mL溶液时的滴数 －10
－10
VS 需重做实验。
轮廓内的小格子数 轮廓面积S 2
分子的大小(m) 实验一滴溶液中纯油次数 酸的体积V 1 2 平均值 【误差分析】
1．油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。 2．纯油酸体积的计算误差。 3．油膜面积的测量误差。 4．油膜形状的画线误差。
5．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 【注意事项】
1．油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免改变浓度，产生误差。 1
2．油酸酒精溶液的浓度应小于 为宜。
1 000
3．痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。
4．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。
5．浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
6．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。
7．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。
8．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。
剖析考点·瞄准热点——析考点 强化认识
考点一 实验原理与操作 [典题1] (2016·南宁模拟)“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。
D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小。
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。 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出：
(1)_________________________________________________________。 (2)_________________________________________________________。 上述实验步骤的合理顺序是________。
某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的
VS原因，下列说法中可能正确的是________。
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
[解析] (1)C步骤中，要在水面上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。
实验步骤的合理顺序是CFBAED。
由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故正确的说法是A、C、D。
[答案] 见解析
1．采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( ) A．1滴油酸的质量和它的密度 B．1滴油酸的体积和它的密度
C．1滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积 D．所散成的油膜的厚度和它的密度
解析：选C 据油膜法测分子直径的原理d＝，只需测量1滴油酸的体积和它形成的单分子油膜的最大面积即可，故C正确。
2．(2016·银川质检)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
2
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 cm，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
VSVSa1
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
bn溶液含纯油酸 mL，则油酸分子的直径大小为d＝
4
(2)设一个油酸分子体积为V，则V＝π
3数，还需知道油滴的摩尔体积，故B正确。
答案：(1)
3
abna cm。 bSn?d?，由 N＝Vmol 可知，要测定阿伏加德罗常?2?AV??
a (2)B bSn3．在“用单分子油膜估测分子大小”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：__________________________________________________。
－3
(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 mL，其形成的油
2
膜面积为40 cm，则估测出油酸分子的直径为________m。
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，故可在量筒内滴入N滴该溶液，测出它的体积。③液面上不撒痱子粉或石膏粉时，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实验失败，故应先在液面上撒痱子粉或石膏粉。
(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
V4.8×10－3×10－6×0.10%－9d＝＝ m＝1.2×10 m。 －4
S40×10
答案：(1)见解析 (2)1.2×10
考点二 实验数据处理 [典题2] (2016·张掖模拟)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，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：
－9
2
(1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积为________ m。
3
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________ m。 (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________ m。
[解析] (1)用填补法数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半个
－22－22
的舍去不算)为57个，油膜面积约为S＝57×(3.0×10 m)＝5.13×10 m。
(2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL，且溶液含纯油酸的浓度为ρ＝0.06%，故每滴
－6
V1×103－113
油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0＝ρ＝×0.06% m＝1.2×10 m。
N50
(3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为d＝＝1.2×10－10
m。 －2 m＝2.3×10
5.13×10
[答案] (1)5.13×10 (2)1.2×10
－2
－11
－11
V0S (3)2.3×10
－10
1．利用油膜法可粗略地测定阿伏加德罗常数，若已知n滴油酸的总体积为V，一滴油酸能形成单分子油膜面积为S，油膜的摩尔质量为μ，密度为ρ，油酸分子可视为球体，则阿伏加德罗常数NA应为( )
6μSμn6μnS3μnSA. B. C. D.2 πρVρVπρV34πρV3
22
33
33
VnVV解析：选C 一滴油酸的体积为 ，油酸分子直径 d＝＝，一个油酸分子的体积为
nSnS136μnSπd，因此阿伏加德罗常数NA＝ ，C正确。 6πρV3
2.(2016·南阳质检)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
4
浓度为每10 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，试求：
33
(1)油酸膜的面积是________；
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________； (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________。
22
解析：(1)根据题图，数得格子数为129个，那么油膜面积是S＝129×1 cm＝129 cm。 14(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10 mL
7516×75－6
溶液中有纯油酸6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V＝4 mL＝8×10 mL。
10
V8×10－6－10
(3)油酸分子的直径为d＝＝ cm≈6.2×10 m。
S129
答案：(1)129 cm (2)8×10 mL (3)6.2×10
2
－6
－10
m