1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第三册）

1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 （1）知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，并理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式 d =V/s。 （2）能操作并测量 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积。 （3）能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。 （4）通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 知识点一、实验原理 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成 把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示． 知识点二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸． 知识点三、物理量的测量 1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V. (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液． (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数． (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积． (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V. 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S. (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上． (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜． (3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状． (4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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． (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 知识点四、数据分析 1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝. 2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m. 知识点五、注意事项 1．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差． 2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上． 3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成． 4．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描轮廓． 5．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． [例题1] 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得1mL含上述溶液50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，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（　　） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量酒精 C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格 D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了几滴 【解答】解：A、油酸未完全散开，S偏小，由d可知，分子直径偏大，故A正确； B.油酸中含有大量酒精不会造成影响，因为酒精最终挥发或者溶于水，故B错误； C.计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格，S偏大，由d可知，分子直径偏小，故C错误； D.求每滴体积时，1ml的溶液的滴数误多记了几滴，纯油酸的体积V将偏小，由d可知，分子直径偏小，故D错误。 故选：A。 [例题2] 在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B．本实验不考虑油酸分子间的间隙 C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓 D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液 【解答】解：A、实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的含量，故A错误； B、在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，故B正确； C、溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸计算油膜的面积，故C错误； D、多滴几滴油酸酒精溶液，不便于扩散，故D错误。 故选：B。 [例题3] （多选）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列做法正确的是（　　） A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有油酸10﹣2mL B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉厚厚的撒在水面上 C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜的形状 D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S，即可估算出油酸分子的直径 【解答】解：A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴油酸酒精溶液体积为10﹣2mL，含油酸的体积小于10﹣2mL，故A错误； B．往浅盘里倒入适量的水，再在水面上均匀的撒一层痱子粉，要薄不能厚，故B错误； C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜的形状。故C正确； D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S，即可估算出油酸分子的直径d，故D正确。 故选：CD。 [例题4] （多选）在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液。现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积为S。已知油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　） A．该实验中假设油酸分子是按照直线排列的 B．实验中使用到酒精，酒精对油酸起到稀释作用 C．由题目中数据可知油酸分子的直径为 D．在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，那么计算分子直径数值会偏大 【解答】解：A、该实验中假设油酸分子是按照单层排列成一个油膜，故A错误； B、实验中使用到酒精，酒精对油酸起到稀释作用，故B正确； C、体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液，单位体积的油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为，1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0，由于油膜是单层分子油膜，因此分子直径d，故C正确； D、在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，计算得到的油膜的面积偏大，则测得的分子直径数值会偏小，故D错误。 故选：BC。 [例题5] 在利用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸，下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C： A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n C． D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积Scm2，请你用已给的和测得的物理量表示出单个油酸分子的直径d＝ （单位：cm） 【解答】解：（1）c、本实验的原理是把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由d 求出油酸分子直径，所以必须测量油酸薄膜的面积S，采用的方法是：将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油滴薄膜的形状画在玻璃板上，再将画有油酸薄膜的玻璃板放在坐标纸上计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S。 （2）n滴数油滴溶液的体积为n，由题意，体积分数为c，即油酸体积与油酸酒精溶液总体积比为c，则纯油滴的体积为V′＝cn，故单个油酸分子的直径为d。 故答案为：（1）将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油滴薄膜的形状画在玻璃板上；（2）。 [例题6] “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中配制好的油酸酒精溶液，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30～40cm的浅盘里倒入2cm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，形成_____油膜，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a＝20mm。 根据以上信息，回答下列问题： （1）步骤④中应填写： ； （2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝ mL；油酸薄膜的面积S约为 m2； （3）用第（2）问的字母表示油酸分子的直径d的计算公式为： 算得直径约为 m（结果均保留两位有效数字）。 【解答】解：（1）用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，形成单分子油膜。 （2）一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V'mL＝2×10﹣5mL 由图示油膜可知，油膜格数是115个，油膜的面积为S＝115×20×20mm2＝46000mm2＝4.6×10﹣2m2 （3）油酸分子的直径dm≈4.3×10﹣10m。 故答案为：（1）单分子；（2）2×10﹣5；4.6×10﹣2；（3）d；4.3×10﹣10。 [练习1] 在测定分子大小的油膜法实验中，下面的假设与该实验无关的是（　　） A．油膜的体积等于分子体积之和 B．油膜为单层分子且分子都是球形 C．油膜中分子沿长度方向排列 D．分子是一个挨一个排列间隙忽略 【解答】解：在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的，油膜的体积等于分子体积之和；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，由此可知C错误，ABD正确，C错误。 本题选与实验无关的， 故选：C。 [练习2] 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，若一滴油酸酒精溶液中油酸所占体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则估算出油酸分子的直径为（　　） A． B． C． D． 【解答】解：1滴酒精油酸溶液的油酸所占的体积V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，所以油酸分子直径为：d，故ACD错误，B正确； 故选：B。 [练习3] 在用油膜法估测分子直径大小的实验中，我们需将纯油酸稀释成油酸酒精溶液，若已知n滴油酸酒精溶液的体积为V，油酸的浓度为η，一滴该溶液在水面上形成膜的面积为S，以上各量均采用国际单位，那么（　　） A．油酸分子直径d B．油酸分子直径d C．若实验时痱子粉撒的太厚，会使直径的计算结果偏小 D．若在测定油膜面积时舍弃了所有不足一格的方格，会使直径的计算结果偏小 【解答】解：AB、n滴油酸酒精溶液的体积为V，油酸的浓度为η，那么一滴该溶液的油酸体积为：V0，则油酸分子直径为：d，故A错误，B正确； C、若实验时痱子粉撒的太厚，会使在水面上形成膜的面积偏小，那么求得直径的计算结果偏大，故C错误； D、若在测定油膜面积时舍弃了所有不足一格的方格，即S将偏小，则得到的分子直径将偏大，故D错误。 故选：B。 [练习4] 在“用油膜法估测分子直径”的实验中，某同学配制好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的是（　　） A．向浅水盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B．将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜 C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据d估算出油酸分子的直径 【解答】解：“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为： 准备浅水盘→配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积V→形成油膜→描绘油膜边缘→计算分子直径； A、向浅水盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，故A正确； B、将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，并不是纯油酸，故B错误； C、将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，故C正确； D、将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据d估算出油酸分子的直径，故D正确。 本题选择错误的； 故选：B。 [练习5] 把V1mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2mL的油酸酒精溶液，测出1mL油酸酒精溶液共有N滴．取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成Scm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为（　　） A．m B． m C．cm D．cm 【解答】解：取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液，则1mL油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：V1mL cm3； 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积：V1 cm3。 由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为：d cm。 故选：D。 [练习6] 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）有下列实验步骤： A.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。 B.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 C.往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 D.将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 在上述步骤中，正确的操作顺序是 。（填写步骤前面的字母） （2）每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝ 。 （3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是 。 A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 【解答】解：（1）该实验过程为配制油酸酒精溶液、往浅盘中水面的撒痱子粉，将一滴油酸酒精溶液滴入，将玻璃板盖在浅盘上描绘出油膜轮廓，将玻璃板放在坐标纸上，计算出油膜面积，计算出分子直径，故正确的操作顺序为：CADB； （2）每滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V 油酸分子直径大小为： （3）A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，体积测量偏大，分子直径偏大，故A正确； B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，使用原浓度计算使体积测量偏小，分子直径偏小，故B错误； C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，油膜面积测量偏小，分子直径偏大，故C正确； D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，油膜面积测量偏大，分子直径偏小，故D错误。 故选：AC。 故答案为：（1）CADB；（2）；（3）AC。 [练习7] 在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中 （1）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，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，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，然后用痱子粉均匀地撒在水面上。 D．取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的酒精油酸溶液。 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。 G．由得到油酸分子的直径d。 上述实验步骤的合理顺序是 。（填写字母编号） （2）在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是 。 （3）若所用酒精油酸的浓度约为每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滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸的轮廓形状和尺寸如图所示，坐标系中正方形方格的边长为1cm，由此可估测油酸分子的直径是 m．（保留一位有效数字） 【解答】解：（1）实验步骤为：将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径。 故答案为：DFECBAG（或CDFEBAG）。 （2）在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是理想模型法； （3）由图示可知，油膜所占方格数为134个（132﹣136均正确），则油膜的面积：S＝134×1×1＝134cm2； 每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积：V8×10﹣6mL； 油酸分子的直径：d6×10﹣8cm＝6×10﹣10m。 故答案为：（1）DFECBAG（或CDFEBAG）； （2）理想模型法； （3）6×10﹣10。 [练习8] 巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验中他们向1mL纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为500mL，接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示。 （1）已知每一个小正方形的边长为20mm，则该油酸薄膜的面积为 m2（结果保留2位有效数字）。 （2）油酸分子的直径是 m（结果保留2位有效数字）。 （3）以下操作会导致最终估测出的油酸分子直径偏大的有 。 A．若配制完油酸酒精溶液后没有及时使用，长时间放置，酒精挥发使溶液浓度发生了变化 B．水面上痱子粉撒的太多，油膜没有充分展开 C．用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴 D．计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格 【解答】解：（1）在计算油膜面积时，先用尽量大的矩形占有油膜面积，小于1格超过半格的算一格，不足半格的舍弃，如图所示： 题图油膜占有格子数约为76小格，则油膜面积为S＝76×20×20×10﹣6m2≈3.0×10﹣2m2 （2）油酸酒精溶液的浓度 一滴油酸酒精溶液的体积 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积2.5×10﹣11m3 油酸分子的直径为 （3）A．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，故A错误； B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据可知，所测的分子直径d明显偏大，故B正确； C．用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴，则所得一滴酒精油酸溶液的体积将偏小，从而使油酸的体积偏小，最终导致所测分子直径偏小，故C错误； D．计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故D错误。 故选：B。 故答案为：（1）3.0×10﹣2；（2）8.3×10﹣10；（3）B。 [练习9] 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，稳定后形成的油膜形状如图所示．若每一小方格的边长为25mm，试问： 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．（计算结果均保留两位有效数字） 【解答】解：（1）每个正方形的面积为：S1＝（25mm）2＝6.25×10﹣4m2 面积超过正方形面积一半的正方形的个数为70个，则油酸膜的面积约为： S＝70S1＝70×6.25×10﹣4m2＝4.4×10﹣2m2； （2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为：VmL＝1.2×10﹣11m3 （3）把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为： dm＝2.7×10﹣10m 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 （1）知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，并理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式 d =V/s。 （2）能操作并测量 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积。 （3）能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。 （4）通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 知识点一、实验原理 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成 把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示． 知识点二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸． 知识点三、物理量的测量 1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V. (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液． (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数． (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积． (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V. 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S. (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上． (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜． (3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状． (4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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． (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 知识点四、数据分析 1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝. 2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m. 知识点五、注意事项 1．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差． 2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上． 3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成． 4．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描轮廓． 5．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． [例题1] 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得1mL含上述溶液50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，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（　　） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量酒精 C．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格 D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了几滴 [例题2] 在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B．本实验不考虑油酸分子间的间隙 C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓 D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液 [例题3] （多选）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列做法正确的是（　　） A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有油酸10﹣2mL B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉厚厚的撒在水面上 C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜的形状 D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S，即可估算出油酸分子的直径 [例题4] （多选）在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液。现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积为S。已知油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　） A．该实验中假设油酸分子是按照直线排列的 B．实验中使用到酒精，酒精对油酸起到稀释作用 C．由题目中数据可知油酸分子的直径为 D．在计算面积时，如果将油膜轮廓中包含的所有格数（包括不完整的）都按整数格计算在内，那么计算分子直径数值会偏大 [例题5] 在利用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸，下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C： A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n C． D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积Scm2，请你用已给的和测得的物理量表示出单个油酸分子的直径d＝ （单位：cm） [例题6] “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中配制好的油酸酒精溶液，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30～40cm的浅盘里倒入2cm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，形成_____油膜，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a＝20mm。 根据以上信息，回答下列问题： （1）步骤④中应填写： ； （2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝ mL；油酸薄膜的面积S约为 m2； （3）用第（2）问的字母表示油酸分子的直径d的计算公式为： 算得直径约为 m（结果均保留两位有效数字）。 [练习1] 在测定分子大小的油膜法实验中，下面的假设与该实验无关的是（　　） A．油膜的体积等于分子体积之和 B．油膜为单层分子且分子都是球形 C．油膜中分子沿长度方向排列 D．分子是一个挨一个排列间隙忽略 [练习2] 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，若一滴油酸酒精溶液中油酸所占体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则估算出油酸分子的直径为（　　） A． B． C． D． [练习3] 在用油膜法估测分子直径大小的实验中，我们需将纯油酸稀释成油酸酒精溶液，若已知n滴油酸酒精溶液的体积为V，油酸的浓度为η，一滴该溶液在水面上形成膜的面积为S，以上各量均采用国际单位，那么（　　） A．油酸分子直径d B．油酸分子直径d C．若实验时痱子粉撒的太厚，会使直径的计算结果偏小 D．若在测定油膜面积时舍弃了所有不足一格的方格，会使直径的计算结果偏小 [练习4] 在“用油膜法估测分子直径”的实验中，某同学配制好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的是（　　） A．向浅水盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B．将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜 C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据d估算出油酸分子的直径 [练习5] 把V1mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2mL的油酸酒精溶液，测出1mL油酸酒精溶液共有N滴．取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成Scm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为（　　） A．m B． m C．cm D．cm [练习6] 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 （1）有下列实验步骤： A.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。 B.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 C.往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 D.将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 在上述步骤中，正确的操作顺序是 。（填写步骤前面的字母） （2）每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝ 。 （3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是 。 A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 [练习7] 在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中 （1）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，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，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，然后用痱子粉均匀地撒在水面上。 D．取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的酒精油酸溶液。 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。 G．由得到油酸分子的直径d。 上述实验步骤的合理顺序是 。（填写字母编号） （2）在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是 。 （3）若所用酒精油酸的浓度约为每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滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸的轮廓形状和尺寸如图所示，坐标系中正方形方格的边长为1cm，由此可估测油酸分子的直径是 m．（保留一位有效数字） [练习8] 巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验中他们向1mL纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为500mL，接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示。 （1）已知每一个小正方形的边长为20mm，则该油酸薄膜的面积为 m2（结果保留2位有效数字）。 （2）油酸分子的直径是 m（结果保留2位有效数字）。 （3）以下操作会导致最终估测出的油酸分子直径偏大的有 。 A．若配制完油酸酒精溶液后没有及时使用，长时间放置，酒精挥发使溶液浓度发生了变化 B．水面上痱子粉撒的太多，油膜没有充分展开 C．用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴 D．计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格 [练习9] 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，稳定后形成的油膜形状如图所示．若每一小方格的边长为25mm，试问： 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．（计算结果均保留两位有效数字） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$