第十四章 实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（江苏专用）

　用油膜法估测油酸分子的大小 教材原型实验 实验原理与操作 1．将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。 2．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。 3．方盘中的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。 [典例1]　(实验原理与操作)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中： (1)实验时需要使油酸在水面上形成________油膜，将油酸分子看成________模型； (2)如图所示的四幅图反映了实验中的四个步骤，将它们根据教材内容按实验操作先后顺序排列应是_________(用符号表示)； (3)1 mL的油酸中加入酒精至10 mL得溶液a，再取1 mL溶液a并向其中加入酒精至 500 mL 得溶液b；用注射器吸取溶液b，一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，量得其体积为1 mL，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________ mL(结果保留两位有效数字)； (4)向水面滴入一滴溶液b，水面上散开的油膜面积约为68 cm2，则油酸分子直径为______ m(结果保留两位有效数字)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 数据处理与误差分析 1．纯油酸体积的计算引起误差。 2．油膜形状的画线误差。 3．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 [典例2]　(数据处理与误差分析)(2024·江苏苏州一模)(1)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________ m。(结果保留1位有效数字) (2)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M(单位为kg/mol)，油酸的密度为ρ(单位为kg/m3)。则下列说法正确的是________。 A．1 kg油酸所含有分子数为ρNA B．1 m3油酸所含分子数为 C．单个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为 (3)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。这三位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是________。 A．甲使用了配置好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液 B．乙在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细 C．丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内半个左右的正方形都舍去了 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 实验拓展与创新 [典例3]　(实验器材创新)(1)在“用油膜法估测分子的大小”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，向撒有爽身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。由图可以估算出油膜的面积是__________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是____________ m(结果保留1位有效数字)。 (2)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1.43×10-8 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2位有效数字)。 [听课记录]　_________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 　测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。本题(2)的实验计算铁原子的直径应用了“用扫描隧道显微镜拍下的一个‘量子围栏’的照片”，不同于常规的油膜法。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 实验类型·全突破 类型1 典例1　解析：(1)实验时需要使油酸在水面上形成单分子层油膜，将油酸分子看成球形模型。 (2)“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径；故题图中四个步骤按操作先后顺序排列应是dacb。 (3)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V0＝ mL＝2.0×10-6 mL。 (4)油酸分子直径为 d＝＝ m≈2.9×10-10 m。 答案：(1)单分子层　球形　(2)dacb　(3)2.0×10-6　(4)2.9×10-10 典例2　解析：(1)题图中油膜大约有135个小方格，则油膜的面积为 S＝135×12 cm2＝135 cm2 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V0＝ mL＝1.2×10-5 mL 则油酸分子的直径为d＝≈9×10-10 m。 (2)1 kg油酸所含有分子数为n＝NA＝，故A错误；1 m3油酸所含分子数为n＝·NA＝，故B错误；1个油酸分子的质量为m0＝，故C正确；设油酸分子的直径为d，则有π＝，解得d＝，故D错误。 (3)根据d＝，可知甲使用了长时间放置的溶液，计算用的浓度小于实际浓度，故分子直径的计算结果偏小，故A正确；乙在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小，则代入计算的每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积偏大，分子直径的计算结果偏大，故B错误；丙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都舍去了，代入计算的油膜面积偏小，因此d的测量值偏大，故C错误。 答案：(1)9×10-10　 (2)C　 (3)A 类型2 典例3　解析：(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S＝＝。溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL，2滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10-5 cm3，油膜厚度即油酸分子的直径是d＝≈8×10-10 m。 (2)直径为1.43×10-8 m的圆周周长为l＝πd≈4.5×10-8 m，可以估算出铁原子的直径约为d′＝ m≈9.4×10-10 m。 答案：(1)256　8×10-10　(2)9.4×10-10 学科网（北京）股份有限公司 $$