第14章 实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小(教用Word)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 考向 定位 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理；2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法． 实验原理与器材 实验操作 1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如图． 2．实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 1.配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止． 2．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. 3．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上． 4．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上． 5．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． 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S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个). 7．根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出薄膜的厚度d，即为分子直径． 误差 分析 1.纯油酸体积的计算引起误差． 2．画油膜形状时不准确带来误差． 3．数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差． 考点一　实验原理与操作 [例1]　(2025·长沙模拟)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中， (1)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 (2)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，为顺利完成实验，则该老师配制的油酸酒精溶液体积浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为__________‰(保留两位有效数字). (3)某实验小组算得的油酸分子直径偏小，可能是由于________． A.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 B.油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大 C.水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开 D.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数少计了1滴 【解析】　(1)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面积密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差．B正确，ACD错误． 故选B. (2)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 V0＝dS＝10-10 m×0.22 m2＝2.2×10-11m3 一滴油酸酒精溶液的体积 V＝cm3＝2×10-8m3 则此油酸酒精溶液的浓度为 ＝1.1‰ (3)A.根据d＝ 可知计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，S的测量值偏小，则直径的测量值偏大，A错误； B.油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大，油膜的面积S偏大，则直径的测量值偏小，B正确； C.水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开，油膜面积的测量值偏小，则直径的测量值偏大，C错误； D.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数少计了1滴，则一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积偏大，则直径的测量值偏大，D错误． 故选B. 【答案】　(1)B (2)1.1 (3)B 考点二　实验数据处理与误差分析 [例2]　在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm.(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是______cm2＝______m2； (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3； (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m； (4)某同学实验中得到的结果比大多数同学的结果偏大，出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是(　　) A.油酸中含有大量酒精 B.计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作为整格计入 C.水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开 【解析】　(1)利用“数格子”方法，油膜占有的格子数目为40，则油酸薄膜的面积是 S＝40×1×1 cm2＝40 cm2＝4.0×10-3m2 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 V0＝×10-6× m3＝2.5×10-12 m3 (3)油酸分子的直径是 d＝≈6.3×10-10m (4)A.结合上述可知，油酸中含有大量酒精，只要酒精油酸溶液配比正确，对实验结果没有影响，故A错误； B.计算油膜面积时，所有不足一格的方格都作为整格计入，导致油膜面积的测量值偏大，结合上述可知，油酸分子直径的测量值偏小，故B错误； C.水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开，导致油膜面积的测量值偏小，结合上述可知，油酸分子直径的测量值偏大，故C正确． 故选C. 【答案】　(1)40　4.0×10-3 (2)2.5×10-12 (3)6.3×10-10 (4)C [对点训练] 　(2025·泉州期末)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下： A.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． B.用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的大小； C.已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，根据油酸酒精溶液的浓度，算出N滴溶液的体积V； D.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(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长为a，求出油膜的面积S； E.用浅盘装入约2 cm深的水，在水面上均匀的撒上痱子粉或石膏粉． (1)将上述实验步骤进行排序，正确的顺序应该是________(写步骤前的序号)； (2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成________(填“单分子”或“多分子”)油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列．本实验体现的物理思想方法为(　　) A.控制变量法 B.理想模型法 C.极限思想法 D.等效替代法 (3)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式V0＝________(用题中字母表示)；从图中可数出小正方形的有效个数为______．则油酸分子的直径d＝________(用题中字母表示)； (4)学生做完实验后，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.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了5滴 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤应为： ①配制一定浓度的油酸酒精溶液，用注射器或滴管将配置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的滴数，然后算出一滴溶液中纯油酸的体积V； ②用浅盘装入约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； ④将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算1个)，再根据格数及方格的边长，求油膜面积S； ⑤用公式d＝ 求出薄膜厚度，即油酸分子的直径．所以，上述实验步骤的合理顺序是：CEADB. (2)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列． 本实验体现的物理思想方法为理想模型法． 故选B. (3)一滴油酸酒精溶液的体积为 V1＝ 油酸酒精溶液的体积浓度为c，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式 V0＝V1c＝ 小正方形(不足半个的舍去，多于半个的算一个)的有效个数为8. 油膜面积为S＝8a2 则油酸分子的直径d＝＝ (4)A.油酸分子的直径d＝ 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结果偏大，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，则会导致计算结果偏小，故B错误； C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确； D.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了5滴，纯油酸的体积将偏小，分子直径偏小，故D错误． 故选AC. 答案：(1)CEADB (2)单分子　B (3)　8　 (4)AC 学科网（北京）股份有限公司 $$