1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小（重难点）-高二物理同步课堂（人教版选择性必修第三册）

1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 精讲考点 考点一 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1 考点一 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 考点精讲 一、实验思路 把1滴油酸滴在水面上，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，实验中需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，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。 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、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔。 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，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，油酸立即在水中散开，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。 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。 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。 【重点突破】 本实验用到的物理思想 (1)建立模型，合理估算 ①将分子看成球形且无间隙紧密排列，将油膜厚度视为单分子油膜层的厚度； ②测量油膜面积时，运用割补法，不足半个方格的舍去，多于半个方格的算一个。本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。 (2)通过测量宏观量来测量微观量 测量的宏观量为n滴油酸酒精溶液的体积Vn，油膜面积S，得出微观量d＝×体积分数。 【例1】（24-25高二下·江苏徐州·开学考试）(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下： A．用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 B．用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面 C．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 D．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的滴数 E.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 F.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）再根据方格的边长求出油膜的面积S 上述实验步骤的合理顺序是___________； (2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液有80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，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得： ①油酸薄膜的面积是___________cm2； ②一滴溶液中纯油酸的体积是___________mL； ③油酸分子的直径是___________m；（③的结果保留一位有效数字） (3)下列操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是_______ A．配制好的油酸酒精溶液放置太久 B．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的格数都舍去 C．在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积时，少数了一滴 D．油酸薄膜未充分散开 【答案】(1)BDCEFA (2) 117/118/119 (3)A 【详解】（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，描绘油膜形状，测油膜面积，算出薄膜厚度。故顺序为BDCEFA。 （2）[1] 由图示油膜可知，不足一半的方格舍去，超过一半的当做整体，油膜所占坐标纸的格数是118个，油膜的面积为 [2] 油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为 一滴溶液中纯油酸的体积 [3] 油酸分子的直径 （3）A．配制好的油酸酒精溶液放置太久，酒精挥发导致溶液浓度变大，计算时仍按原浓度计算，纯油酸体积的计算值比真实值偏小，从而使直径测量值偏小，A正确； B．把凡是不足一格的格数都舍去，测量的面积值比真实值偏小，从而使得直径测量值偏大，B错误； C．少数了一滴， 会使计算出的一滴溶液的体积偏大，进而导致纯油酸体积偏大，从而使计算出的分子直径大，C错误； D．油酸未完全散开，面积偏小，故得到的分子直径将偏大，D错误。 故选A。 【例2】（2026·海南海口·二模）某同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将纯油酸溶于酒精，制成了的油酸酒精溶液，并测得这样的溶液有100滴。 (1)该同学将1滴溶液滴入撒有爽身粉的盛水浅盘中，则滴入浅盘中的油酸的体积为________。 (2)待水面稳定后，将带有正方形小方格的玻璃板放在浅盘上，描出的油膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为，则油酸分子的直径为________m。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）将1滴溶液滴入撒有爽身粉的盛水浅盘中，则滴入浅盘中的纯油酸的体积为 （2）由图1可数得油膜的面积为，则油酸分子的直径为 【例3】（25-26高三上·云南昆明·月考）某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。 (1)请选出需要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D______（用字母符号表示，第一步已经给出）。 A．B．C． D．E.F. (2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。 A．对油酸溶液起到稀释作用 B．有助于测量一滴油酸的体积 C．有助于油酸的颜色更透明便于识别 D．可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1mL，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1cm的正方形小格的纸上，如图所示。油酸分子的直径d=________m。（结果保留1位有效数字） (4)在该实验中，若测出的分子直径结果明显偏大，则可能的原因有________（多选）。 A．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 B．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多 C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理 D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了5滴 (5)某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知油酸的密度ρ=0.90×103 kg/m3，油酸的摩尔质量M=0.28kg/mol，取阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，π=3.14，则油酸分子的直径约为________m（结果保留1位有效数字）。 【答案】(1)BFEC (2)A (3) (4)AD (5) 【详解】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积→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，由于题干要求从D开始故填BFEC。 （2）油酸溶于酒精，故酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，降低油酸表面张力，便于扩散，且控制油酸用量便于形成单分子层。 故选A。 （3）通过数油膜在纸上的格数可知，共约62个格，则油膜占有的面积约为 一滴酒精油酸溶液纯油酸的体积 油酸分子的大小 （4）A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，测得的油膜面积偏小，由可知，测出的分子直径结果偏大，故A正确； B．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，则溶液浓度增大，计算代入的浓度小于真实值，得到的分子直径将偏小，故B错误； C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，测得油膜面积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏小，故C错误； D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了5滴，测得纯油酸的体积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏大，故D正确。 故选AD。 （5）把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有 解得油酸分子的直径约为 【例4】（2026高二下·全国·专题练习）在做“用油膜法估测分子大小”的实验操作中： (1)实验的简要步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在方格纸上，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．将适量石膏粉（或爽身粉）均匀撒在水面上 C．将一滴油酸酒精溶液滴在盛有水的浅盘中 D．用针管（或滴管）往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积 E．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状 上述实验步骤中，合理的顺序是_________； (2)实验中采用油酸的酒精溶液，而不直接用油酸，其目的是_________； (3)实验中描出的油膜轮廓如图所示，已知小方格的边长为20mm，则油膜的面积为_________。 【答案】(1)DBCEA或BDCEA (2)使油酸尽可能散开，形成单分子油膜 (3) 【详解】（1）“用油膜法估测分子大小”的实验步骤中，合理的顺序是或 （2）由于油酸酒精溶液中的酒精易溶于水，能使油酸在短时间内散开，形成单分子油膜。 （3）由题图可数出油膜占59个方格，油膜的面积 【例5】（25-26高三上·海南海口·月考）某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，又用滴管测得N滴这种溶液的总体积为V，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a的正方形小格的纸上（如图所示），测得油膜占有的小正方形个数为X。 (1)假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，方法在物理研究方法中被称为______（选填“理想模型法”“极限思维法”或“微元法”）； (2)用以上字母表示油酸分子直径的大小d=______； (3)若实验时爽身粉撒得太厚，则所测的分子直径会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)理想模型法 (2) (3)偏大 【详解】（1）假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，此方法在物理研究方法中被称为理想模型法。 （2）一滴这种溶液含纯油酸的体积为 测得油膜占有的小正方形个数为，则油膜面积为 则油酸分子直径的大小为 （3）若实验时爽身粉撒得太厚，使得油膜没办法形成单分子层油膜，油膜面积测量值偏小，根据 可知所测的分子直径会偏大。 第 1 页 共 5 页 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 精讲考点 考点一 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1 考点一 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 考点精讲 一、实验思路 把1滴油酸滴在水面上，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，实验中需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，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。 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、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔。 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，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，油酸立即在水中散开，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。 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。 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。 【重点突破】 本实验用到的物理思想 (1)建立模型，合理估算 ①将分子看成球形且无间隙紧密排列，将油膜厚度视为单分子油膜层的厚度； ②测量油膜面积时，运用割补法，不足半个方格的舍去，多于半个方格的算一个。本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。 (2)通过测量宏观量来测量微观量 测量的宏观量为n滴油酸酒精溶液的体积Vn，油膜面积S，得出微观量d＝×体积分数。 【例1】（24-25高二下·江苏徐州·开学考试）(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下： A．用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 B．用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面 C．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 D．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的滴数 E.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 F.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）再根据方格的边长求出油膜的面积S 上述实验步骤的合理顺序是___________； (2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液有80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，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得： ①油酸薄膜的面积是___________cm2； ②一滴溶液中纯油酸的体积是___________mL； ③油酸分子的直径是___________m；（③的结果保留一位有效数字） (3)下列操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是_______ A．配制好的油酸酒精溶液放置太久 B．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的格数都舍去 C．在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积时，少数了一滴 D．油酸薄膜未充分散开 【例2】（2026·海南海口·二模）某同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将纯油酸溶于酒精，制成了的油酸酒精溶液，并测得这样的溶液有100滴。 (1)该同学将1滴溶液滴入撒有爽身粉的盛水浅盘中，则滴入浅盘中的油酸的体积为________。 (2)待水面稳定后，将带有正方形小方格的玻璃板放在浅盘上，描出的油膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为，则油酸分子的直径为________m。 【例3】（25-26高三上·云南昆明·月考）某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。 (1)请选出需要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D______（用字母符号表示，第一步已经给出）。 A．B．C． D．E.F. (2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。 A．对油酸溶液起到稀释作用 B．有助于测量一滴油酸的体积 C．有助于油酸的颜色更透明便于识别 D．可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1mL，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1cm的正方形小格的纸上，如图所示。油酸分子的直径d=________m。（结果保留1位有效数字） (4)在该实验中，若测出的分子直径结果明显偏大，则可能的原因有________（多选）。 A．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 B．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多 C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理 D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了5滴 (5)某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知油酸的密度ρ=0.90×103 kg/m3，油酸的摩尔质量M=0.28kg/mol，取阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，π=3.14，则油酸分子的直径约为________m（结果保留1位有效数字）。 【例4】（2026高二下·全国·专题练习）在做“用油膜法估测分子大小”的实验操作中： (1)实验的简要步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在方格纸上，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．将适量石膏粉（或爽身粉）均匀撒在水面上 C．将一滴油酸酒精溶液滴在盛有水的浅盘中 D．用针管（或滴管）往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积 E．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状 上述实验步骤中，合理的顺序是_________； (2)实验中采用油酸的酒精溶液，而不直接用油酸，其目的是_________； (3)实验中描出的油膜轮廓如图所示，已知小方格的边长为20mm，则油膜的面积为_________。 【例5】（25-26高三上·海南海口·月考）某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，又用滴管测得N滴这种溶液的总体积为V，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a的正方形小格的纸上（如图所示），测得油膜占有的小正方形个数为X。 (1)假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，方法在物理研究方法中被称为______（选填“理想模型法”“极限思维法”或“微元法”）； (2)用以上字母表示油酸分子直径的大小d=______； (3)若实验时爽身粉撒得太厚，则所测的分子直径会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $