2026届高考物理一轮复习讲义：第十五章 实验十九 用油膜法估测油酸分子的大小

  实验十九  用油膜法估测油酸分子的大小

一、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。

二、实验原理

实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当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，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝。

三、实验器材

清水、浅盘、注射器（或胶头滴管）、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。

四、实验步骤

1．在浅盘中盛入适量的水（约2 cm深），静置一段时间使水处于稳定状态。

2．用注射器（或胶头滴管）取事先配好的体积浓度为k的油酸酒精溶液，逐滴滴入量筒中，记下滴入1 mL溶液的滴数N。

3．将适量痱子粉均匀地撒在水面上。

4．用注射器（或胶头滴管）靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。

5．待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油膜的形状。

五、数据处理

1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝（mL）。

2．计算油膜的面积S：以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去。

3．计算油酸的分子直径：d＝（注意单位统一）。

六、注意事项

1．油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。

2．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近（油酸酒精溶液未滴下）时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。

3．实验之前要训练好滴法。

4．待测油酸膜扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩。

5．当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持浅盘的清洁。

6．从浅盘的中央加爽身粉，使粉自动扩散至均匀，这是由以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比粉撒在水面上的实验效果好。

7．本实验要求估算分子大小，实验结果数量级须符合要求。

8．实验中所用的油酸及酒精都应取较纯药品，否则会影响结果。另外，实验中所有的容器必须洁净，不能有油污。

9．计算时注意单位和数量级，以及有效数字要求，细心求解、计算。

七、实验误差分析及减小误差措施

（2025·河南·联考题）某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。

（1）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D________C（用字母符号表示）；

（2）某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是________。

A．盆中装的水量太多

B．爽身粉撒得太多，且厚度不均匀

C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层

（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。其中会导致所测的分子直径d偏小的是________。

A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些

B．乙在计算注射器滴出的每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

C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些

答案  （1）BFE    （2）B    （3）A

解析  （1）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：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，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；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。故实验操作顺序为DBFEC。

（2）出现该图样的可能原因是：爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀排列开。故选B。