第一章 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（人教版 浙江）

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.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。 学习目标 2 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 层油酸分子中的烃基C17H33-组成的。 把分子简化为 形处理，并认为它们紧密排布， 测出油膜的 ，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，则可粗略认为油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的 与它在水面上摊开的_____ 之比，如图所示。 单 球 厚度d 体积V 面积S 二、实验器材 配制好的一定浓度的 、浅盘、水、 、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔。 油酸酒精溶液 爽身粉 1.油酸中加酒精配制成油酸酒精溶液的目的是什么？ 思考与讨论 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溶，则一滴油酸酒精溶液的体积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)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。 (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，再一滴一滴地滴到烧杯中，记下滴出的总滴数，用它们的总体积除以总滴数，即可算出1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，然后将爽身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1滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的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.根据画有油酸薄膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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。 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 m。 10-10 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.计算油膜轮廓范围内坐标方格的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 　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爽身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将画有油膜轮廓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，记下量筒内每增加一定体积时滴入溶液的滴数，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。 例1 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，然后再将爽身粉撒在水面上，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 B 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，结合估测分子大小的原理，所以采用了理想模型法，故选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； 4×10-6 一滴溶液含有的油酸分子的体积 V=×=4×10-6 mL ②油膜占有的面积约为　 　 cm2； 60 通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜占有的面积约为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 油酸分子直径的大小d== cm≈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，则直径计算结果偏大，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，则直径计算结果偏小，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，则直径计算结果偏大，故C正确； 计算溶液体积时，少算了液滴数，则算得的纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。 课时对点练 20 1.(多选)(2024·宁波市北仑中学高二期中)小明同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验，发现测量出的分子直径明显偏大，出现这种情况的可能原因是 A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多计了5滴 D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 1 2 3 4 5 √ √ 1 2 3 4 5 水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的油酸面积S偏小，设油酸体积为V，则分子直径为d= 故计算出的分子直径偏大，故A正确； 纯油酸的体积等于滴入的油酸酒精溶液体积乘以浓度，计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，则计算用的体积偏大，则测得的分子直径偏大，故B正确； 1 2 3 4 5 设1 mL的溶液有n滴，则纯油酸体积为V=×ρ浓度 滴数多计了5滴，则计算用的纯油酸体积将偏小，测得直径偏小，故C错误； 如果所用的油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发，导致油酸酒精溶液中的油酸浓度增大，1滴油酸酒精溶液形成的油膜面积偏大，则分子直径的测量结果偏小，故D错误。 2.(2024·浙江省模拟)如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： (1)下列有关该实验的说法 正确的是　　　。 A.图中的操作步骤顺序是： 丙→丁→乙→甲 B.油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验 C.往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓 1 2 3 4 5 B 根据题意，由实验原理可知，用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为丙→乙→丁→甲，故A错误； 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，避免酒精挥发，浓度发生变化，实验有误差，故B正确； 应等油酸完全散开稳定后才开始描绘油膜轮廓，故C错误。 1 2 3 4 5 根据题意可知，1滴这样的溶液中的油酸体积为V=×0.2% mL= 2.0×10-5 cm3 (2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1 mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为　　　 　 cm3。 1 2 3 4 5 2.0×10-5 最理想的情况是爽身粉很薄，容易被油酸酒精溶液冲开，近似圆形，故选C。 (3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状，做该实验最理想的是　　　　。 1 2 3 4 5 C 3.(2024·宁波市镇海中学高二期中)“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 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。 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。 115 1 2 3 4 5 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。 (2)油酸分子的直径d约为　　　　　　 m(结果保留一位有效数字)。 4.0×10-10 1 2 3 4 5 (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.撒的粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积 测量值偏大 B.撒的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 B 1 2 3 4 5 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.某同学用“油膜法”来估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸立即在水面上散开，油酸分子就立在水面上形成单分子油膜，进行实验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浓度的油酸酒精溶液 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，将薄膜轮廓描绘在带坐标方格的玻璃板上，如图所示(已知坐 标方格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　　　　　　。 d= 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 一滴纯油酸的体积V0=·， 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.先在浅盘水中撒些爽身粉，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 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； 先在浅盘水中撒些爽身粉，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。 1 2 3 4 5 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，将浅盘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)。 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=2×10-11 m3 油酸分子的直径为d== m≈8×10-10 m 1 2 3 4 5 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 (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(π取3.14，结果保留 1位有效数字)。 9×10-10 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 (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10滴 AC 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A正确； 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B错误； 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C正确； 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，V取值将偏小，导致d偏小，故D错误。 1 2 3 4 5 $ 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.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。 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-组成的。 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，则可粗略认为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。 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溶，则一滴油酸酒精溶液的体积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)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。 (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，再一滴一滴地滴到烧杯中，记下滴出的总滴数，用它们的总体积除以总滴数，即可算出1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，然后将爽身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1滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的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.根据画有油酸薄膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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。 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.计算油膜轮廓范围内坐标方格的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 例1　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爽身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将画有油膜轮廓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，记下量筒内每增加一定体积时滴入溶液的滴数，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油膜占有的面积约为　　　　　　 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，然后再将爽身粉撒在水面上，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，结合估测分子大小的原理，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，则油膜占有的面积约为S=60×1cm2=60cm2 ③油酸分子直径的大小 d== cm≈7×10-10 m (4)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径计算结果偏大，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，则直径计算结果偏小，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，则直径计算结果偏大，故C正确；计算溶液体积时，少算了液滴数，则算得的纯油酸体积将偏大，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、3题每题9分，4题12分，5题14分，共50分 1.(多选)(2024·宁波市北仑中学高二期中)小明同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验，发现测量出的分子直径明显偏大，出现这种情况的可能原因是(　　) A.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多计了5滴 D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 答案　AB 解析　水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的油酸面积S偏小，设油酸体积为V，则分子直径为d= 故计算出的分子直径偏大，故A正确； 纯油酸的体积等于滴入的油酸酒精溶液体积乘以浓度，计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，则计算用的体积偏大，则测得的分子直径偏大，故B正确； 设1 mL的溶液有n滴，则纯油酸体积为 V=×ρ浓度 滴数多计了5滴，则计算用的纯油酸体积将偏小，测得直径偏小，故C错误； 如果所用的油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发，导致油酸酒精溶液中的油酸浓度增大，1滴油酸酒精溶液形成的油膜面积偏大，则分子直径的测量结果偏小，故D错误。 2.(9分)(2024·浙江省模拟)如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： (1)(3分)下列有关该实验的说法正确的是　　　　。 A.图中的操作步骤顺序是：丙→丁→乙→甲 B.油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验 C.往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓 (2)(3分)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1 mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为　　　　 cm3。 (3)(3分)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状，做该实验最理想的是　　　　。 答案　(1)B　(2)2.0×10-5　(3)C 解析　(1)根据题意，由实验原理可知，用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为丙→乙→丁→甲，故A错误；油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，避免酒精挥发，浓度发生变化，实验有误差，故B正确；应等油酸完全散开稳定后才开始描绘油膜轮廓，故C错误。 (2)根据题意可知，1滴这样的溶液中的油酸体积为V=×0.2% mL=2.0×10-5 cm3 (3)最理想的情况是爽身粉很薄，容易被油酸酒精溶液冲开，近似圆形，故选C。 3.(9分)(2024·宁波市镇海中学高二期中)“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)(3分)小方格的个数N为　　　　　个。 (2)(3分)油酸分子的直径d约为　　　　　　 m(结果保留一位有效数字)。 (3)(3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.撒的粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 B.撒的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)某同学用“油膜法”来估测分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸立即在水面上散开，油酸分子就立在水面上形成单分子油膜，进行实验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浓度的油酸酒精溶液 (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，将薄膜轮廓描绘在带坐标方格的玻璃板上，如图所示(已知坐标方格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.先在浅盘水中撒些爽身粉，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=·， 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；先在浅盘水中撒些爽身粉，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.(14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，将浅盘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)(4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(π取3.14，结果保留1位有效数字)。 (3)(4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10滴 答案　(1)256　8×10-10　(2)9×10-10　(3)AC 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 =2×10-11 m3 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)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A正确；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B错误；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C正确；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，V取值将偏小，导致d偏小，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $