第1章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（教科版2019）

2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 ［学习目标］　1.掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法(重点)。2.通过估测油酸分子的大小，学习利用宏观量的测量估算微观量的科学方法。 一、实验目的 1.通过估测油酸分子的大小(直径)，加深对分子大小数量级的认识。 2.通过建立适当的物理模型，学习利用宏观量的测量来估算微观量的科学方法。 二、实验原理 利用油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法(图甲)估测分子大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，就在水面上形成一层单分子纯油酸薄膜(图乙)。如果把分子看作小球，那么可以认为油膜的厚度等于油酸分子的大小(直径)。测出一滴油酸的体积，并算出这滴油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，就可估算出油酸分子的大小。 甲 乙 阅读以上实验原理，思考并讨论以下问题： 1.油酸中加酒精配制成油酸酒精溶液的目的是什么？ 答案　用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。 2.如何测出一滴油酸酒精溶液的体积？ 答案　测出N滴油酸酒精溶液的体积V，则一滴油酸的酒精溶液体积V0=。 3.如何测出油膜散开后形成的不规则图形的面积？ 答案　(1)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。 (2)将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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。 (3)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。 4.如何计算油酸分子的大小？ 答案　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=。 三、实验器材 量筒，注射器，浅盘，油酸酒精溶液，玻璃板，坐标纸，痱子粉或滑石粉，细彩笔，水。 四、实验步骤 1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 2.在边长30~40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上。 4.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S。 5.根据油酸酒精溶液的浓度和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 6.用公式D=(D为油酸分子直径)，计算得到油酸分子的大小。 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，痱子粉(或滑石粉)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1　(2023·漳州市高二期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； ②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； ③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； ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积； ⑤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。 完成下列问题： (1)上述步骤中，正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的序号)  (2)该实验中，使用到的研究方法是　　　　。  A.等效替代法 B.理想模型法 C.微小量放大法 D.控制变量法 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每 104 mL溶液中含有2 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种溶液的总体积为1 mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图)。 ①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为　　　　mL；  ②油膜的面积约为　　　　cm2；  ③油酸分子直径的大小d=　　　　 m。(结果保留一位有效数字)  (4)某学生在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于　　　　。  A.油酸未完全散开 B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 D.在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数 答案　(1)④①②⑤③　(2)B　(3)①4×10-6　②60　③7×10-10　(4)ACD 解析　(1)由实验要求可知，实验的步骤是先配溶液，然后再将痱子粉撒在水面上，将溶液滴入水中，描绘轮廓，计算面积，因此是④①②⑤③； (2)该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，认为分子为球形且一个挨一个排列，所以采用了理想模型法，故选B。 (3)①一滴溶液含有的油酸分子的体积 V=×=4×10-6 mL ②通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜的面积约为S=60×1cm2=60cm2 ③故油酸分子直径的大小d==≈7×10-10 m (4)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确；计算溶液体积时，少算了液滴数，则纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。 课时对点练　［分值：50分］ 1题6分，2题8分，3~5题每题12分，共50分 1.(6分)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块单分子层油膜　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　由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积。油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d=，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。 2.(8分)(2023·南京市期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”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。 (1)(4分)上述步骤中有步骤不完整以及遗漏了步骤F，请指出并补全： ①___________________________________________________________________________________； ②F.________________________________________________________________________________。 (2)(2分)上述实验步骤的合理顺序是　　　　　　　。  (3)(2分)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，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是　　　　。  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 答案　(1)①C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或滑石粉　②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)FECBAD　(3)ACD 解析　(1)①C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或滑石粉。②F.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FECBAD。 (3)由d=可知，测量结果偏大有两个原因，一是测量体积比正确值偏大，二是测量面积比正确值偏小；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，则体积偏大，测得的油酸分子直径偏大，选项A正确；计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则测得的面积偏大，测得的油酸分子直径偏小，选项B错误；计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，则测得的面积偏小，测得的油酸分子直径偏大，选项C正确；水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则测得的面积偏小，测得的油酸分子直径偏大，选项D正确。 3.(12分)(2024·西安市高二期末)“油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下： ①向体积V油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500 mL； 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=1 mL； ③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将爽身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轮廓； 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=20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： (1)(4分)小方格的个数N为　　　　个。  (2)(4分)油酸分子的直径d约为　　　　m(结果保留一位有效数字)。  (3)(4分)某同学在用油膜法估测油酸分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于　　　　。  A.粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 B.粉末太厚导致油酸未完全散开 C.计算每滴体积时，1 mL的溶液滴数多数了几滴 答案　(1)115　(2)4.0×10-10　(3)B 解析　(1)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为115个。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V0=× mL=2×10-5 mL 油膜的面积为 S=NS0=115×20×20 mm2=4.6×104 mm2 油酸分子的直径为 d== m≈4.0×10-10 m。 (3)计算油酸分子直径时是根据d=，粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积S的测量值偏大，所以导致直径测量值偏小，故A错误；粉末太厚导致油酸未完全散开，S偏小，则导致直径的测量值偏大，故B正确；求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了几滴，导致V0偏小，则直径测量值偏小，故C错误。 4.(12分)(2023·遂宁市高二检测)某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。 (1)(4分)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有　　　　。  A.分子都视为立方体形 B.分子都能形成单分子油膜 C.分子都是一个一个紧挨着排列的 D.滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液 (2)(4分)现有按酒精与纯油酸的体积比为a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)。则估算油酸分子直径(用字母d表示)的表达式为　　　　　　　　　　。  (3)(4分)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是　　　　。  A.油酸未完全散开时开始描绘油膜轮廓 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 答案　(1)BC　(2)d=　(3)B 解析　(1)某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，有助于较准确完成实验的理想化方法有：滴入的油酸溶液是稀释的油酸酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都视为一个一个紧挨着排列的球体，故B、C正确，A、D错误。 (2)一滴纯油酸的体积V0=·，估算油酸分子直径为d=，解得d=。 (3)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些，要等油酸完全散开时开始描绘油膜轮廓，故B正确，A错误；先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上，等油酸分子自由扩散，形成稳定的单分子油膜，不能用牙签把水面上的油膜拨弄成矩形，故C、D错误。 5.(12分)(1)(6分)在用油膜法估测分子大小的实验中，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100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2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，如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图甲可以估算出油膜的面积为　　　　 cm2，由此估算出油酸分子的直径是　　　　 m(保留1位有效数字)。  (2)(3分)如图乙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1.4×10-8 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1位有效数字)。  (3)(3分)某同学做完“用油膜法估测分子大小”实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏小。出现这种情况的原因可能是　　　　。  A.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分散开 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.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 D.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 E.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴 答案　(1)256　8×10-10　(2)9×10-10　(3)CE 解析　(1)通过数方格就能计算油膜的面积，多于半个格的算一个，少于半个格的舍去，由题图甲可知，油膜的面积为S=64×4 cm2=256 cm2=0.025 6 m2，两滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 V=2××=2×10-5 mL=2×10-5 cm3 油酸分子的直径为d== m≈8×10-10 m (2)圆周周长为2πR=π×1.4×10-8 m 等于48个铁原子的直径之和，所以铁原子的直径为d= m≈9×10-10 m (3)水面上撒的痱子粉太多，油酸膜不能充分展开，导致面积S测量值偏小，由d=知，d偏大，A错误；将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大，由d=知d偏大，故B错误；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故C正确；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，故D错误；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，故E正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIYIZHANG 第一章 2　实验：用油膜法估测油酸 分子的大小 1 1.掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法(重点)。 2.通过估测油酸分子的大小，学习利用宏观量的测量估算微观量的科学方法。 学习目标 2 一、实验目的 1.通过估测油酸分子的大小(直径)，加深对分子大小数量级的认识。 2.通过建立适当的物理模型，学习利用宏观量的测量来估算微观量的科学方法。 二、实验原理 利用油酸在水面上形成一层 的方法(图甲)估测分子大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，就在水面上形成一层______ _______薄膜(图乙)。如果把分子看作小球，那么可以认为油膜的_____ 等于油酸分子的大小(直径)。测出一滴油酸的 ，并算出这滴油酸在水面上形成的单分子油膜的 ，就可估算出油酸分子的大小。 甲 乙 单分子油膜 单分子 纯油酸 厚度 体积 面积 阅读以上实验原理，思考并讨论以下问题： 1.油酸中加酒精配制成油酸酒精溶液的目的是什么？ 讨论交流 答案　用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。 2.如何测出一滴油酸酒精溶液的体积？ 答案　测出N滴油酸酒精溶液的体积V，则一滴油酸的酒精溶液体积V0=。 3.如何测出油膜散开后形成的不规则图形的面积？ 答案　(1)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。 (2)将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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。 (3)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。 4.如何计算油酸分子的大小？ 答案　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=。 三、实验器材 量筒，注射器，浅盘， ，玻璃板，坐标纸，___________ _____，细彩笔，水。 四、实验步骤 1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 2.在边长30~40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。 油酸酒精溶液 痱子粉或滑 石粉 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上。 4.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数格的方法估算出油膜的面积S。 5.根据油酸酒精溶液的浓度和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 6.用公式D=(D为油酸分子直径)，计算得到油酸分子的大小。 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，痱子粉(或滑石粉)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。 　(2023·漳州市高二期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； ②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； ③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； ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积； 例1 ⑤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。 完成下列问题： (1)上述步骤中，正确的顺序是　 　　　。(填写步骤前面的序号)  ④①②⑤③ 由实验要求可知，实验的步骤是先配溶液，然后再将痱子粉撒在水面上，将溶液滴入水中，描绘轮廓，计算面积，因此是④①②⑤③； (2)该实验中，使用到的研究方法是　　。  A.等效替代法 B.理想模型法 C.微小量放大法 D.控制变量法 该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，认为分子为球形且一个挨一个排列，所以采用了理想模型法，故选B。 B (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104 mL溶液 中含有2 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种溶液的 总体积为1 mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面 上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放 在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图)。 ①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为　　　　mL；  一滴溶液含有的油酸分子的体积 V=×=4×10-6 mL 4×10-6 ②油膜的面积约为　　cm2；  60 通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜的面积约为S=60×1cm2=60cm2 ③油酸分子直径的大小d=　　　　 m。 (结果保留一位有效数字)  7×10-10 故油酸分子直径的大小d==≈7×10-10 m (4)某学生在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于　　　　。  A.油酸未完全散开 B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 D.在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数 ACD 油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误； 计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确； 计算溶液体积时，少算了液滴数，则纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。 课时对点练 19 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___________________。 1 2 3 4 5 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分 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 1 2 3 4 5 由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积。油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d=，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。 2.(2023·南京市期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”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。 1 2 3 4 5 (1)上述步骤中有步骤不完整以及遗漏了步骤F，请指出并补全： ①_______________________________________； 1 2 3 4 5 C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或滑石粉 C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或滑石粉。 ②F.___________________________________________________________ _______________________________________。 1 2 3 4 5 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　 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)上述实验步骤的合理顺序是　　　 　。  1 2 3 4 5 FECBAD 实验步骤的合理顺序是FECBAD。 (3)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，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是　　 。  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 1 2 3 4 5 ACD 1 2 3 4 5 由d=可知，测量结果偏大有两个原因，一是测量体积比正确值偏大，二是测量面积比正确值偏小；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，则体积偏大，测得的油酸分子直径偏大，选项A正确； 计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则测得的面积偏大，测得的油酸分子直径偏小，选项B错误； 计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，则测得的面积偏小，测得的油酸分子直径偏大，选项C正确； 水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则测得的面积偏小，测得的油酸分子直径偏大，选项D正确。 3.(2024·西安市高二期末)“油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下： ①向体积V油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500 mL； 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=1 mL； ③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将爽身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轮廓； 1 2 3 4 5 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=20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： (1)小方格的个数N为　　个。  1 2 3 4 5 115 根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为115个。 (2)油酸分子的直径d约为　　 　　m(结果保留一位有效数字)。  1 2 3 4 5 4.0×10-10 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V0=× mL=2×10-5 mL 油膜的面积为 S=NS0=115×20×20 mm2=4.6×104 mm2 油酸分子的直径为 d== m≈4.0×10-10 m。 (3)某同学在用油膜法估测油酸分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于　　。  A.粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 B.粉末太厚导致油酸未完全散开 C.计算每滴体积时，1 mL的溶液滴数多数了几滴 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 计算油酸分子直径时是根据d=，粉末太薄使油酸 边界不清，导致油膜面积S的测量值偏大，所以导 致直径测量值偏小，故A错误； 粉末太厚导致油酸未完全散开，S偏小，则导致直 径的测量值偏大，故B正确； 求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了几滴，导致V0偏小，则直径测量值偏小，故C错误。 4.(2023·遂宁市高二检测)某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。 (1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有　　。  A.分子都视为立方体形 B.分子都能形成单分子油膜 C.分子都是一个一个紧挨着排列的 D.滴入的油酸溶液是高纯度的油酸酒精溶液 1 2 3 4 5 BC 1 2 3 4 5 某同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，有助于较准确完成实验的理想化方法有：滴入的油酸溶液是稀释的油酸酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都视为一个一个紧挨着排列的球体，故B、C正确，A、D错误。 (2)现有按酒精与纯油酸的体积比为a∶b配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取V体积的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方 格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S， 不足半个舍去)。则估算油酸分子直径(用字母d表示)的 表达式为　　　　　。  1 2 3 4 5 d= 1 2 3 4 5 一滴纯油酸的体积V0=·，估算油酸分子直径为d =，解得d=。 (3)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是　　。  A.油酸未完全散开时开始描绘油膜轮廓 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些，要等油酸完全散开时开始描绘油膜轮廓，故B正确，A错误； 先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上，等油酸分子自由扩散，形成稳定的单分子油膜，不能用牙签把水面上的油膜拨弄成矩形，故C、D错误。 5.(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，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100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2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，如图甲所示。坐标格 的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图甲可以估算出 油膜的面积为　　 cm2，由此估算出油酸分子的直径是 　　　　 m(保留1位有效数字)。  1 2 3 4 5 256 8×10-10 1 2 3 4 5 通过数方格就能计算油膜的面积，多于半个格的算一个，少于半个格的舍去，由题图甲可知，油膜的面积为S=64×4 cm2=256 cm2=0.025 6 m2，两滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 V=2××=2×10-5 mL=2×10-5 cm3 油酸分子的直径为d== m≈8×10-10 m (2)如图乙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1.4×10-8 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1位有效数字)。  1 2 3 4 5 9×10-10 圆周周长为2πR=π×1.4×10-8 m 等于48个铁原子的直径之和，所以铁原子的直径为d= m≈ 9×10-10 m (3)某同学做完“用油膜法估测分子大小”实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏小。出现这种情况的原因可能是　　。  A.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分散开 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.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 D.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 E.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴 1 2 3 4 5 CE 1 2 3 4 5 水面上撒的痱子粉太多，油酸膜不能充分展开，导致面积S测量值偏 小，由d=知，d偏大，A错误； 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大， 由d=知d偏大，故B错误； 油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故C正确； 计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，故D错误； 1 2 3 4 5 求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，故E正确。 BENKEJIESHU 本课结束 $$