第76讲 实验: 用油膜法估测分子的大小(专项训练)(湖南专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-08-04
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摘要:
**基本信息**
该专项系统训练油膜法估测分子大小实验,通过原型与创新实验题型,培养科学探究能力,构建从实验操作到误差分析的完整方法体系。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|模拟·基础演练|10题|实验步骤排序、误差分析、数据处理|从溶液配制到油膜测量,形成实验完整流程|
|重难·创新演练|4题|现代科技融合、非常规数据处理|拓展微观量估算方法,深化科学思维|
|真题·实战演练|4题|高考高频考点突破|对接命题趋势,强化实验数据处理与误差分析能力|
内容正文:
第76讲 实验: 用油膜法估测分子的大小
目 录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新实验 3
重难·创新演练 13
真题·实战演练 22
模拟·基础演练
考查重点:用油膜法估测分子的直径
⏳题型01 教材原型实验
1.(2026·湖南·模拟)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,如图所示共有62个小格。油酸分子的直径_________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,油酸的摩尔质量,取阿伏加德罗常数为,则油酸分子的直径约为_________(用本问中字母表示)。
【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,因此操作先后顺序排列应是:ADBFEC,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,共有62个小格,则油膜占有的面积为
一滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为
所以油酸分子的直径为
(4)A.如果水面上爽身粉撒得较多,导致油膜没有充分展开,测得的油膜面积会偏小,则由可知,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,所以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,则测得纯油酸的体积偏大,所以由可知,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体紧密排列,设一个分子的体积为,则有
又因为
联立解得油酸分子的直径约为
2..(2026·湖南省长沙市·其他类型)下列说法中正确的是 ;
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增加
C.一定量的水变成水蒸气,其分子势能增加
D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
用油膜法估测分子直径的实验步骤如下:
A.向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉
B.将纯油酸加入酒精中,得到的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,计算出薄膜的面积
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜轮廓
F.按照得到的数据,估算出油酸分子的直径
上述步骤中,正确的顺序是 填步骤前的字母;
如图所示为描出的油膜轮廓,坐标纸中正方形小方格的边长为,油膜的面积约为 ;
已知滴溶液的体积为,估算油酸分子的直径约为 保留两位有效数字。
【答案】
【解析】布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动,故A正确;
B.温度反映分子热运动的剧烈程度,气体的温度升高,气体分子的平均速率增加,但并不是每个气体分子运动的速率都增加,故B错误;
C.一定量的水变成水蒸气,其温度不变,分子的平均动能不变,但该过程是汽化现象,需要吸热,则分子的内能增加,所以其分子势能必定增加,故C正确;
D.温度是分子热运动的平均动能的标志,所以减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低,故D正确。
故选ACD。
上述步骤中,正确的顺序是。
根据描出的油膜轮廓,小于半格的舍弃,大于半格的算一格,共有格,坐标纸中正方形小方格的边长为,则油膜的面积约为。
一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为,则油酸分子的直径约为。
3.(2026·江西上饶·二模)在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中:
(1)配制好一定浓度的油酸酒精溶液后,有关后续的实验过程如图(a),请选择另外两个必要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:A、D、________、________、F;
(2)关于本实验下列说法正确的是________(多选);
A.撒爽身粉有助于油酸均匀散开形成油膜
B.油膜稳定后油酸分子与酒精分子相互交错紧密排布
C.油酸分子简化为球形处理,油膜稳定后油酸分子紧密排布
D.油酸分子中的羧基和烃基对水的亲和力不同,使油酸在水面上形成单分子油膜
(3)已知油酸酒精溶液的浓度为,一滴溶液的体积为,一滴溶液在水面上形成油膜稳定后,在带有坐标方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图,正方形坐标方格的边长为,由图(b)可知油膜占有的方格个数为________(取整数),油酸分子直径表达式为________(用、、、表示)。
【答案】(1) E B
(2)CD
(3) 101/100/99
【详解】(1)根据“用油膜法估测分子直径的大小”实验步骤,先配制溶液并测定一滴溶液的体积(操作A),准备浅水盘倒入水(操作D),接着在水面上均匀撒上爽身粉(操作E),然后用注射器或滴管轻轻滴入一滴油酸酒精溶液(操作B),待油膜形状稳定后,在玻璃板上描绘并估算油膜面积(操作F)。
(2)A.撒爽身粉是为了在水面上形成清晰的边界,以便观察和描绘油酸膜的轮廓,并不能帮助油酸自身均匀散开,故A错误;
B.油酸酒精溶液滴在水面上后,酒精会溶于水并挥发,最终在水面上只留下紧密排布的单层油酸分子,而没有酒精分子,故B错误;
C.实验中建立的物理模型是将油酸分子简化为球形,并且认为油膜稳定后油酸分子是一个紧挨一个单层紧密排布的,故C正确;
D.油酸分子由亲水的羧基和疏水的烃基组成,滴在水面上后,由于这两部分对水的亲和力不同,羧基没入水中而烃基露出水面,从而使油酸在水面上形成单分子油膜,故D正确。
故选CD。
(3)[1]图(b)中油膜占有的方格数约为101
[2]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
油膜的估算总面积为
根据单层油膜模型,油酸分子的直径表达式为
4.(2026·安徽合肥·模拟预测)“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液,用注射器测得上述溶液为滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的轮廓用彩笔描绘在玻璃板上,再将画有油酸膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积。已知坐标纸中正方形方格边长为。根据以上信息,回答下列问题:
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是_______;若数出油膜轮廓对应的方格数为格,由此估算出分子的直径为______。(结果均保留1位有效数字)
(2)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偏小的是( )
A.甲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
B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了另一个针管比原来细的注射器把溶液滴在水面上,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)
(2)A
【详解】(1)[1]纯油酸溶于酒精制成溶液,浓度
溶液共滴,每滴体积
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
[2]坐标纸每格面积
油膜面积
分子直径
(2)A.酒精倒少了,导致实际浓度大于计算浓度,而计算时仍按配制时的浓度计算纯油酸体积,导致的计算值小于实际值,测量的油膜面积对应实际浓度的面积,因此计算得到的偏小,故A正确;
B.拿错更细的针管,每滴的实际体积会小于计算体积,计算所用偏大,测量的对应实际浓度的面积,因此计算得到的偏大,故B错误;
C.不足一格的油膜不计,导致计算的面积比实际面积小,偏小,因此计算得到的偏大,故C错误;
故选A。
5.(2026湖南怀化·模拟)在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)将体积为V1的油酸溶于酒精中制成体积为V2的油酸酒精溶液,则溶液的浓度为________×100%;
(2)如图反映实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示);
(3)关于本实验,下列选项正确的是________;
A.将油膜看作单层分子薄膜,且不考虑油酸分子间的空隙
B.为了使得油膜边界更清晰,需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,会使所测的分子直径明显偏大
D.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,会使所测的分子直径明显偏大
(4)将油酸溶于酒精,其浓度为c,用注射器测得1 mL上述溶液有75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,每格边长是0.5 cm,油膜所占坐标纸的格数为a,油酸分子的直径约为__________m。
【答案】(1)
(2)dacb
(3)AC
(4)
【详解】(1)将体积为V1的油酸溶于酒精中制成体积为V2的油酸酒精溶液,则溶液的浓度为
(2)按操作先后顺序排列应是:先量出一滴油酸酒精溶液的体积,然后将油酸酒精溶液滴入撒上痱子粉的浅盘中,稳定后将一块玻璃板盖到浅盘上,用笔将油膜的轮廓画到带有方格的玻璃板上;因此顺序为dacb。
(3)A.本实验将油膜看作单层分子薄膜,且不考虑油酸分子间的空隙,故A正确;
B.为了使得油膜边界更清晰,需要先在浅盘里倒入2cm左右深的水,然后将痱子粉均匀撒在水面上,而不是油膜上,故B错误;
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,则油膜面积测量值偏小,根据可知,所测的分子直径明显偏大,故C正确;
D.油酸酒精溶液长时间放置,酒精挥发使溶液的浓度变大,则代入计算的浓度偏小,一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积测量值偏小,根据可知,所测的分子直径明显偏小,故D错误。
故选AC。
(4)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积为
油膜所占坐标纸的格数为a,则油膜面积为
油酸分子的直径为
联立解得
⏳题型02 创新实验
6.(2026·北京朝阳·二模)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下:
A.向浅盘中的水面均匀地撒入爽身粉
B.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到5×102mL的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,得到油膜的面积约为500cm2
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
上述步骤中,正确的顺序是__________(填步骤前的字母)。已知50滴溶液的体积为1mL,则估算油酸分子直径为d=__________m(结果保留1位有效数字)。
【答案】 BDAEC
【详解】[1]实验按顺序,首先是准备阶段,配制油酸酒精溶液,将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积;其次是操作阶段,向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉,把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积S,最后根据实验步骤计算分子直径,则上述步骤中,正确的顺序是BDAEC;
[2]1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
7.(2026·广东广州·三模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)某次实验中,滴下油酸溶液后,痱子粉散开形成如下图所示的“锯齿”边缘图样,出现该图样的可能原因是( )
A.滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B.油酸酒精溶液的浓度太小
C.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀 D.水槽太大,装的水量太多
(2)在该实验中,若测出的油酸分子直径结果偏小,则可能的原因是( )
A.将油酸酒精溶液的体积直接当纯油酸体积计算
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多
C.计算油膜面积时,将不足半格的方格也计为一格
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时,1mL的溶液滴数少数了5滴
【答案】(1)C
(2)BC
【详解】(1)若痱子粉撒得过多、厚度不均匀,油酸扩散时无法均匀推开痱子粉,边缘就会形成锯齿状;注射器高度过低、油酸浓度太小、水量过多都不会导致锯齿边缘。
故选C。
(2)A.设纯油酸体积为,油膜面积为,油酸分子直径计算公式为
将溶液体积直接当作纯油酸体积,会使计算偏大,d偏大,故A错误;
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多,油酸所占的比例变大,实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算,即算出的纯油酸体积偏小,则会使偏小,d偏小,故B正确;
C.将不足半格计为一格,会使计算偏大,因此d偏小,故C正确;
D.求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数少数了5滴,会导致所测量的一滴油酸酒精溶液的体积偏大,所测量的一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积也偏大,测得的分子直径d偏大,故D错误。
故选BC。
8.(2026·安徽芜湖·二模)某小组同学在实验室用油膜法估测油酸分子的大小。
(1)实验时,先将1 ml纯油酸加入一定量的酒精中,得到了浓度为0.01%的油酸酒精溶液,经过操作得到一滴油酸酒精溶液的体积,如图为接下来的一些实验步骤,正确的操作排序是________(请填写字母代号)。
A.取油酸酒精溶液 B.描绘油膜轮廓
C.撒爽身粉 D.滴油酸酒精溶液
(2)实验中已知1 ml油酸酒精溶液的液滴数为50滴,取1滴这样的溶液滴入水面,最终记录下的油膜轮廓如图,由此可估测出油酸分子的直径是________m。(图中正方形小方格的边长为1 cm,结果保留一位有效数字)
(3)实验发现测得的分子直径明显偏大,可能的原因是________。
A.计算油膜面积时,只数了油膜轮廓内完整的方格
B.水面上爽身粉撒得较厚,油膜没有充分展开
C.在数1 ml油酸酒精溶液的滴数时,多数了滴数
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】(1)CADB
(2)
(3)AB
【详解】(1)正确的操作排序是CADB。
(2)1滴这样的溶液含有油酸的体积
油膜的面积为
油酸分子的直径是
(3)A.计算油膜面积时,只数了油膜轮廓内完整的方格,S偏小,由
则分子直径偏大,故A正确;
B.水面上爽身粉撒得较厚,油膜没有充分展开,S偏小,由
则分子直径偏大,故B正确;
C.在数1 ml油酸酒精溶液的滴数时,多数了滴数,则1滴偏小,分子直径偏小,故C错误;
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度变大,则会导致计算结果偏小,故D错误。
故选AB。
9.(2026·陕西咸阳·模拟预测)完成以下实验:
(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先配好油酸酒精溶液,用注射器滴一滴到量筒中,记下油酸酒精溶液的体积;
②往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后,将适量的痱子粉均匀地撒在水面上,再用注射器将油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③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;
④将画有油膜形状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。
上述步骤有一步存在错误,请指出,并且改正:________________________。
(2)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中,待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为,则油酸薄膜的面积________;已知实验所用溶液配制时将酒精加入体积为的油酸中,配制成体积为的油酸酒精溶液,一滴油酸酒精溶液的体积为,由此可估算出油酸分子的直径为________(用、、和表示)。
(3)实验中最终得到的油酸分子直径数据偏小,可能是因为________。
A.计算油膜面积时,将所有油酸的格都记为一个
B.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
C.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
【答案】(1)①,用注射器将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
(2) //////
(3)A
【详解】(1)步骤①存在错误,为了减小误差,应用注射器将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。
(2)[1]根据数格子的办法,多于半格算一格,少于半格舍去,油膜的总格数为96格,则油膜总面积为
[2]由于将体积为的油酸,配制成体积为的油酸酒精溶液,则溶液的浓度为
则一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
(3)A.计算油膜面积时,将所有油酸的格都记为一个,导致油膜面积测量值偏大,根据
可知油酸分子直径测量值偏小,故A符合题意;
B.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,导致油膜面积测量值偏小,根据
可知油酸分子直径测量值偏大,故B不符合题意;
C.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,导致油酸体积测量偏大,根据
可知油酸分子直径测量值偏大,故C不符合题意。
故选A。
10.(2026·河北秦皇岛·模拟预测)某同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验,步骤如下:
①用注射器吸取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115滴时,测得其体积恰好是1 mL;
②向1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到1500 mL;
③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膜的形状;
④先往浅盘里倒入一定深度的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上;
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示。
(1)以上操作步骤的正确顺序为②_______⑤(把其他步骤填上);
(2)已知小方格的边长为10 mm。则该同学计算出油酸分子直径约为_______m(结果保留1位有效数字)。
【答案】(1)①④③
(2)
【详解】(1)实验的正确流程是:先配制油酸酒精溶液(步骤②),然后用注射器滴入溶液并记录滴数(步骤①),接着准备浅盘和水面(步骤④),之后滴一滴溶液到水面并描绘油膜形状(步骤③),最后用坐标纸计算面积(步骤⑤)。因此正确顺序为②①④③⑤。
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸含量为
题意可知1个小方格面积为,由图可知共有55个小方格,因此油膜面积为
则油酸分子直径
联立解得
重难·创新演练
设题创新:结合现代科技的前沿(T4);新角度考查研究方法(T3);
1.(2026·山东泰安·模拟预测)在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)如图反映实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示);
(2)待水面稳定后,测得1滴油酸酒精混合溶液所形成的油膜的形状如图所示。已知油酸酒精混合溶液的浓度为0.1%,用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到1.0mL为止,恰好滴了50滴。坐标中正方形小方格的边长为20mm,根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留一位有效数字)
(3)(单选)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做该实验,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大的是________。
A.甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液
B.乙在求每滴油酸体积时,1mL的溶液的滴数多记了1滴
C.丙在实验时,发现油膜的形状如图所示,然后按此油膜正常计算直径
【答案】(1)dacb
(2)
(3)C
【详解】(1)油膜法的标准操作顺序是:先用滴管向量筒中滴溶液,记录滴数,确定每滴溶液体积(d)。然后在浅盘里装水,撒痱子粉(或石膏粉)(a),之后用滴管将油酸酒精溶液滴在水面上,形成油膜(c),最后待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔描绘出油膜轮廓(d),所以顺序是:dacb。
(2)一滴溶液中纯油酸的体积
油膜的面积为
油酸分子的直径
(3)A.甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液,酒精挥发导致溶液浓度增大,浓度的测量值偏小,油膜体积的测量值偏小,分子直径的测量值偏小,故A错误;
B.乙在求每滴油酸体积时,1mL的溶液的滴数多记了1滴,油膜体积的测量值偏小,分子直径的测量值偏小,故B错误;
C.丙在实验时,发现油膜的形状如图所示,油酸酒精溶液没有散开,油膜面积的测量值偏小,分子直径的测量值偏大,故C正确。
故选C。
2.(2026·北京朝阳·二模)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下:
A.向浅盘中的水面均匀地撒入爽身粉
B.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到5×102mL的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,得到油膜的面积约为500cm2
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
上述步骤中,正确的顺序是__________(填步骤前的字母)。已知50滴溶液的体积为1mL,则估算油酸分子直径为d=__________m(结果保留1位有效数字)。
【答案】 BDAEC
【详解】[1]实验按顺序,首先是准备阶段,配制油酸酒精溶液,将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积;其次是操作阶段,向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉,把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,把玻璃板放在坐标纸上,计算出薄膜的面积S,最后根据实验步骤计算分子直径,则上述步骤中,正确的顺序是BDAEC;
[2]1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
3.(2026·福建厦门·二模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)小福同学进行如下实验操作,请排列出正确的实验顺序:BA________(用字母符号表示)。
(2)某次实验中,滴下油酸溶液后,痱子粉散开形成如下图所示的“锯齿”边缘图样,出现该图样的可能原因是________
A.滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B.油酸酒精溶液的浓度太小
C.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀 D.水槽太大,装的水量太多
(3)已知油酸酒精溶液的浓度为0.2%,用注射器吸取1mL油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入量筒,总共可以滴100滴,则每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________mL。
(4)在该实验中,若测出的油酸分子直径结果偏小,则可能的原因是________。
A.将油酸酒精溶液的体积直接当纯油酸体积计算
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多
C.计算油膜面积时,将不足半格的方格也计为一格
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时,1mL的溶液滴数少数了5滴
【答案】(1)ECD
(2)C
(3)/0.00002
(4)BC
【详解】(1)用油膜法实验的步骤为:先测量每滴油酸酒精溶液的体积(图B)→向浅盘加入清水(图A)→向水面撒痱子粉(图E)→滴入油酸酒精溶液(图C)→待稳定后,盖玻璃板绘制油膜轮廓(图D),因此BA后顺序为ECD。
(2)若痱子粉撒得过多、厚度不均匀,油酸扩散时无法均匀推开痱子粉,边缘就会形成锯齿状;注射器高度过低、油酸浓度太小、水量过多都不会导致锯齿边缘。
故选C。
(3)1mL溶液共100滴,因此每滴溶液体积为
纯油酸体积为
(4)A.设纯油酸体积为,油膜面积为,油酸分子直径计算公式为
将溶液体积直接当作纯油酸体积,会使计算偏大,d偏大,故A错误;
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多,油酸所占的比例变大,实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算,即算出的纯油酸体积偏小,则会使偏小,d偏小,故B正确;
C.将不足半格计为一格,会使计算偏大,因此d偏小,故C正确;
D.求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数少数了5滴,会导致所测量的一滴油酸酒精溶液的体积偏大,所测量的一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积也偏大,测得的分子直径d偏大,故D错误。
4.(2026·湖南衡阳·二模)某同学做“用油膜法估测油酸分子的直径”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:C___________(用字母符号表示,第一步已经给出)。
(2)本实验的理想化模型是将油酸分子视为球形,且认为油酸在水面上形成了单分子油膜。关于实验操作,下列说法正确的是( )
A.为了使油膜边界清晰,应在水面上撒尽可能多的爽身粉
B.滴入油酸酒精溶液后,应立即描绘油膜轮廓,防止酒精挥发
C.酒精的作用是稀释油酸,利用酒精溶于水且易挥发的特性,帮助油酸在水面展开
D.若注射器针头内残留有少量溶液(死体积),会导致测得的分子直径偏小
(3)根据(1)的实验步骤取1.0 mL纯油酸注入量筒,加入酒精至总体积为500 mL摇匀。用注射器吸取配制好的溶液,缓慢滴入量筒。当滴入100滴时,量筒读数为1.5 mL。用注射器向水面中央滴入1滴油酸酒精溶液。统计出轮廓内包含的小方格数约为150个(方格边长:2 cm)。由此估算出油酸分子的直径是___________m(保留1位有效数字)。
(4)若已知油酸的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数,若把油酸分子视为紧密排列的球体,则油酸分子直径的理论表达式为___________。通常情况下,实验测得的与理论值的数量级是___________(选填“相同”或“不同”)的。
(5)纳米技术是现代科技的前沿。如图乙所示,科学家在铜的表面构建了一个由60个铁原子组成的“量子围栏”。假设这些铁原子紧密精准排列,首尾相连形成一个完美的圆形。其直径为4.6 nm,基于此模型,估算单个铁原子的直径约为___________m。(取3,结果保留2位有效数字)
【答案】(1)AEBD
(2)C
(3)
(4) 相同
(5)
【详解】(1)“用油膜法估测油酸分子的直径”的实验步骤为:配制溶液(C)→向浅水盘倒入适量的水(A)→在浅水盘的水面上撒爽身粉(E)→在浅水盘的水面上滴入油酸酒精溶液(B)→形成油膜,并描绘油膜边缘(D),故正确操作的先后顺序为CAEBD。
(2)A.在水面上撒过多的爽身粉,会阻碍油酸在水面的扩散,反而让油膜边界不清晰,故A错误;
B.滴入油酸酒精溶液后,需要等待酒精完全挥发、油膜稳定后再描绘轮廓,立即描绘会导致测量的油膜面积不准确,故B错误;
C.酒精的作用是稀释油酸,同时酒精易溶于水且易挥发,能帮助油酸在水面均匀展开,故C正确;
D.若注射器针头内残留少量溶液(死体积),会导致实际滴入的油酸体积偏小,但实际计算时,这部分体积会忽略,即体积偏大,导致测出的分子直径偏大,故D错误。
故选C。
(3)一滴油酸的体积为
油膜的总面积为
根据
解得
(4)[1]油酸的摩尔体积
单个油酸分子的体积
认为油酸分子为球体,根据体积公式
联立可得
[2]实验中用 “油膜法” 测分子直径,得到的结果和理论推导的结果数量级相同,都是。
(5)已知圆形围栏的直径,则圆形围栏的周长为
因为60个铁原子紧密排列成圆形,所以围栏的周长等于60个铁原子的直径之和,设单个铁原子的直径为,则有
解得
真题·实战演练
高频考点:实验数据处理与误差分析
1.(2026·浙江·高考真题)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中
(1)以下说法正确的是________
A.图示油膜形状是由于撒粉太少引起的
B.按图示油膜面积进行计算,测得油酸分子直径偏大
C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,测得油酸分子直径偏大
(2)测得一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,整格的为个,多于半格不足整格的数量为个,已知每格的面积为S,则油酸分子的直径为________。
【答案】(1)B
(2)5420
55555555555555
【详解】(1)A.撒粉太少会导致油膜扩散时没有足够阻力,可能扩散得过大甚至溢出,或者边界模糊不清;而图中油膜呈现“尖刺”、“星芒”状,通常是撒粉太多或不均匀,导致油膜在局部被阻挡,无法均匀铺展,从而形成这种不规则形状,故A错误;
B.按图示油膜面积计算时,测量的面积比实际油膜的面积会更小,根据
可知测得油酸分子直径偏大,故B正确;
C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,因为酒精的挥发,在溶液中的油酸浓度会偏大,油酸的体积会偏大,但实际计算时仍按原来的浓度计算,则计算所用的油酸体积偏小,根据
可知测得油酸分子直径偏小,故C错误。
故选B。
(2)多于半格不足整格的按整格计算,故总的格子数为,则总面积为
则油酸分子直径为
2.(2025·广西·高考真题)(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A.估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B.油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C.计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D.与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
【答案】AB
【详解】A.在油膜法测分子直径的实验中,把油膜看成单分子油膜,且分子紧密排列。由于分子形状复杂,为简化计算,通常将其视为球形模型,油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直径,故A正确;
B.分子在永不停息地做无规则热运动,与宏观物体是否处于稳定状态无关。油膜稳定时,油酸分子仍然在做热运动,故B正确;
C.在计算油膜面积时,为了更准确地估算油膜的面积,对于周边不完整的格子,大于半格记为一个单位面积,小于半格的不计面积,而不是不完整的格子不计面积,故C错误;
D.酒精可以溶解油酸,使油酸更容易在水面上展开形成单分子油膜,所以实验时加酒精比不加酒精更好地展开油膜,故D错误。
故选AB。
3.(2024·上海·高考真题)通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或,故选C。
4.(2023·北京·高考真题)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法,已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径___________。
【答案】
【详解】[1]油酸分子的直径为
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第76讲 实验: 用油膜法估测分子的大小
⏳题型01 教材原型实验
1.
【答案】(1)BFEC
(2)A
(3)
(4)AD
(5)
2.
【答案】
3.
【答案】(1) E B
(2)CD
(3) 101/100/99
4.
【答案】(1)
(2)A
5.
【答案】(1)
(2)dacb
(3)AC
(4)
⏳题型02 创新实验
6.
【答案】 BDAEC
7.
【答案】(1)C
(2)BC
8.
【答案】(1)CADB
(2)
(3)AB
9.
【答案】(1)①,用注射器将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
(2) //////
(3)A
10.
【答案】(1)①④③
(2)
重难·创新演练
设题创新:结合现代科技的前沿(T4);新角度考查研究方法(T3);
1
【答案】(1)dacb
(2)
(3)C
2.。
【答案】 BDAEC
3.
【答案】(1)ECD
(2)C
(3)/0.00002
(4)BC。
4.
【答案】(1)AEBD
(2)C
(3)
(4) 相同
(5)
真题·实战演练
高频考点:实验数据处理与误差分析
1.
【答案】(1)B
(2)5420
【详解】(1)A.撒粉太少会导致油膜扩散时没有足够阻力,可能扩散得过大甚至溢出,或者边界模糊不清;而图中油膜呈现“尖刺”、“星芒”状,通常是撒粉太多或不均匀,导致油膜在局部被阻挡,无法均匀铺展,从而形成这种不规则形状,故A错误;
B.按图示油膜面积计算时,测量的面积比实际油膜的面积会更小,根据
可知测得油酸分子直径偏大,故B正确;
C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,因为酒精的挥发,在溶液中的油酸浓度会偏大,油酸的体积会偏大,但实际计算时仍按原来的浓度计算,则计算所用的油酸体积偏小,根据
可知测得油酸分子直径偏小,故C错误。
故选B。
(2)多于半格不足整格的按整格计算,故总的格子数为,则总面积为
则油酸分子直径为
2.
【答案】AB
【详解】A.在油膜法测分子直径的实验中,把油膜看成单分子油膜,且分子紧密排列。由于分子形状复杂,为简化计算,通常将其视为球形模型,油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直径,故A正确;
B.分子在永不停息地做无规则热运动,与宏观物体是否处于稳定状态无关。油膜稳定时,油酸分子仍然在做热运动,故B正确;
C.在计算油膜面积时,为了更准确地估算油膜的面积,对于周边不完整的格子,大于半格记为一个单位面积,小于半格的不计面积,而不是不完整的格子不计面积,故C错误;
D.酒精可以溶解油酸,使油酸更容易在水面上展开形成单分子油膜,所以实验时加酒精比不加酒精更好地展开油膜,故D错误。
故选AB。
3.
【答案】C
【解析】通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为或,故选C。
4.
【答案】
【详解】[1]油酸分子的直径为
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第76讲 实验: 用油膜法估测分子的大小
目 录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新实验 3
重难·创新演练 13
真题·实战演练 22
模拟·基础演练
考查重点:用油膜法估测分子的直径
⏳题型01 教材原型实验
1.(2026·湖南·模拟)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,如图所示共有62个小格。油酸分子的直径_________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,油酸的摩尔质量,取阿伏加德罗常数为,则油酸分子的直径约为_________(用本问中字母表示)。
2..(2026·湖南省长沙市·其他类型)下列说法中正确的是 ;
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增加
C.一定量的水变成水蒸气,其分子势能增加
D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低
用油膜法估测分子直径的实验步骤如下:
A.向浅盘中倒入适量的水,并向水面均匀地撒入痱子粉
B.将纯油酸加入酒精中,得到的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,计算出薄膜的面积
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜轮廓
F.按照得到的数据,估算出油酸分子的直径
上述步骤中,正确的顺序是 填步骤前的字母;
如图所示为描出的油膜轮廓,坐标纸中正方形小方格的边长为,油膜的面积约为 ;
已知滴溶液的体积为,估算油酸分子的直径约为 保留两位有效数字。
3.(2026·江西上饶·二模)在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中:
(1)配制好一定浓度的油酸酒精溶液后,有关后续的实验过程如图(a),请选择另外两个必要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:A、D、________、________、F;
(2)关于本实验下列说法正确的是________(多选);
A.撒爽身粉有助于油酸均匀散开形成油膜
B.油膜稳定后油酸分子与酒精分子相互交错紧密排布
C.油酸分子简化为球形处理,油膜稳定后油酸分子紧密排布
D.油酸分子中的羧基和烃基对水的亲和力不同,使油酸在水面上形成单分子油膜
(3)已知油酸酒精溶液的浓度为,一滴溶液的体积为,一滴溶液在水面上形成油膜稳定后,在带有坐标方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图,正方形坐标方格的边长为,由图(b)可知油膜占有的方格个数为________(取整数),油酸分子直径表达式为________(用、、、表示)。
4.(2026·安徽合肥·模拟预测)“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液,用注射器测得上述溶液为滴,把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的轮廓用彩笔描绘在玻璃板上,再将画有油酸膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积。已知坐标纸中正方形方格边长为。根据以上信息,回答下列问题:
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是_______;若数出油膜轮廓对应的方格数为格,由此估算出分子的直径为______。(结果均保留1位有效数字)
(2)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偏小的是( )
A.甲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
B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了另一个针管比原来细的注射器把溶液滴在水面上,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
5.(2026湖南怀化·模拟)在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)将体积为V1的油酸溶于酒精中制成体积为V2的油酸酒精溶液,则溶液的浓度为________×100%;
(2)如图反映实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示);
(3)关于本实验,下列选项正确的是________;
A.将油膜看作单层分子薄膜,且不考虑油酸分子间的空隙
B.为了使得油膜边界更清晰,需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉
C.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开,会使所测的分子直径明显偏大
D.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,会使所测的分子直径明显偏大
(4)将油酸溶于酒精,其浓度为c,用注射器测得1 mL上述溶液有75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,每格边长是0.5 cm,油膜所占坐标纸的格数为a,油酸分子的直径约为__________m。
⏳题型02 创新实验
6.(2026·北京朝阳·二模)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下:
A.向浅盘中的水面均匀地撒入爽身粉
B.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到5×102mL的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,得到油膜的面积约为500cm2
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
上述步骤中,正确的顺序是__________(填步骤前的字母)。已知50滴溶液的体积为1mL,则估算油酸分子直径为d=__________m(结果保留1位有效数字)。
7.(2026·广东广州·三模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)某次实验中,滴下油酸溶液后,痱子粉散开形成如下图所示的“锯齿”边缘图样,出现该图样的可能原因是( )
A.滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B.油酸酒精溶液的浓度太小
C.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀 D.水槽太大,装的水量太多
(2)在该实验中,若测出的油酸分子直径结果偏小,则可能的原因是( )
A.将油酸酒精溶液的体积直接当纯油酸体积计算
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多
C.计算油膜面积时,将不足半格的方格也计为一格
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时,1mL的溶液滴数少数了5滴
8.(2026·安徽芜湖·二模)某小组同学在实验室用油膜法估测油酸分子的大小。
(1)实验时,先将1 ml纯油酸加入一定量的酒精中,得到了浓度为0.01%的油酸酒精溶液,经过操作得到一滴油酸酒精溶液的体积,如图为接下来的一些实验步骤,正确的操作排序是________(请填写字母代号)。
A.取油酸酒精溶液 B.描绘油膜轮廓
C.撒爽身粉 D.滴油酸酒精溶液
(2)实验中已知1 ml油酸酒精溶液的液滴数为50滴,取1滴这样的溶液滴入水面,最终记录下的油膜轮廓如图,由此可估测出油酸分子的直径是________m。(图中正方形小方格的边长为1 cm,结果保留一位有效数字)
(3)实验发现测得的分子直径明显偏大,可能的原因是________。
A.计算油膜面积时,只数了油膜轮廓内完整的方格
B.水面上爽身粉撒得较厚,油膜没有充分展开
C.在数1 ml油酸酒精溶液的滴数时,多数了滴数
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
9.(2026·陕西咸阳·模拟预测)完成以下实验:
(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先配好油酸酒精溶液,用注射器滴一滴到量筒中,记下油酸酒精溶液的体积;
②往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后,将适量的痱子粉均匀地撒在水面上,再用注射器将油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③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;
④将画有油膜形状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。
上述步骤有一步存在错误,请指出,并且改正:________________________。
(2)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中,待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为,则油酸薄膜的面积________;已知实验所用溶液配制时将酒精加入体积为的油酸中,配制成体积为的油酸酒精溶液,一滴油酸酒精溶液的体积为,由此可估算出油酸分子的直径为________(用、、和表示)。
(3)实验中最终得到的油酸分子直径数据偏小,可能是因为________。
A.计算油膜面积时,将所有油酸的格都记为一个
B.水面上痱子粉撒得太多,油膜没有充分展开
C.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
10.(2026·河北秦皇岛·模拟预测)某同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验,步骤如下:
①用注射器吸取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115滴时,测得其体积恰好是1 mL;
②向1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到1500 mL;
③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膜的形状;
④先往浅盘里倒入一定深度的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上;
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示。
(1)以上操作步骤的正确顺序为②_______⑤(把其他步骤填上);
(2)已知小方格的边长为10 mm。则该同学计算出油酸分子直径约为_______m(结果保留1位有效数字)。
重难·创新演练
设题创新:结合现代科技的前沿(T4);新角度考查研究方法(T3);
1.(2026·山东泰安·模拟预测)在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)如图反映实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示);
(2)待水面稳定后,测得1滴油酸酒精混合溶液所形成的油膜的形状如图所示。已知油酸酒精混合溶液的浓度为0.1%,用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到1.0mL为止,恰好滴了50滴。坐标中正方形小方格的边长为20mm,根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留一位有效数字)
(3)(单选)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做该实验,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大的是________。
A.甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液
B.乙在求每滴油酸体积时,1mL的溶液的滴数多记了1滴
C.丙在实验时,发现油膜的形状如图所示,然后按此油膜正常计算直径
2.(2026·北京朝阳·二模)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下:
A.向浅盘中的水面均匀地撒入爽身粉
B.将1 mL纯油酸加入酒精中,得到5×102mL的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上,得到油膜的面积约为500cm2
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓
上述步骤中,正确的顺序是__________(填步骤前的字母)。已知50滴溶液的体积为1mL,则估算油酸分子直径为d=__________m(结果保留1位有效数字)。
3.(2026·福建厦门·二模)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,
(1)小福同学进行如下实验操作,请排列出正确的实验顺序:BA________(用字母符号表示)。
(2)某次实验中,滴下油酸溶液后,痱子粉散开形成如下图所示的“锯齿”边缘图样,出现该图样的可能原因是________
A.滴油酸溶液时注射器离水面高度太低 B.油酸酒精溶液的浓度太小
C.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀 D.水槽太大,装的水量太多
(3)已知油酸酒精溶液的浓度为0.2%,用注射器吸取1mL油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入量筒,总共可以滴100滴,则每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________mL。
(4)在该实验中,若测出的油酸分子直径结果偏小,则可能的原因是________。
A.将油酸酒精溶液的体积直接当纯油酸体积计算
B.油酸酒精溶液配制后放置的时间较长,酒精挥发较多
C.计算油膜面积时,将不足半格的方格也计为一格
D.求每滴油酸酒精溶液的体积时,1mL的溶液滴数少数了5滴
4.(2026·湖南衡阳·二模)某同学做“用油膜法估测油酸分子的直径”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:C___________(用字母符号表示,第一步已经给出)。
(2)本实验的理想化模型是将油酸分子视为球形,且认为油酸在水面上形成了单分子油膜。关于实验操作,下列说法正确的是( )
A.为了使油膜边界清晰,应在水面上撒尽可能多的爽身粉
B.滴入油酸酒精溶液后,应立即描绘油膜轮廓,防止酒精挥发
C.酒精的作用是稀释油酸,利用酒精溶于水且易挥发的特性,帮助油酸在水面展开
D.若注射器针头内残留有少量溶液(死体积),会导致测得的分子直径偏小
(3)根据(1)的实验步骤取1.0 mL纯油酸注入量筒,加入酒精至总体积为500 mL摇匀。用注射器吸取配制好的溶液,缓慢滴入量筒。当滴入100滴时,量筒读数为1.5 mL。用注射器向水面中央滴入1滴油酸酒精溶液。统计出轮廓内包含的小方格数约为150个(方格边长:2 cm)。由此估算出油酸分子的直径是___________m(保留1位有效数字)。
(4)若已知油酸的摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数,若把油酸分子视为紧密排列的球体,则油酸分子直径的理论表达式为___________。通常情况下,实验测得的与理论值的数量级是___________(选填“相同”或“不同”)的。
(5)纳米技术是现代科技的前沿。如图乙所示,科学家在铜的表面构建了一个由60个铁原子组成的“量子围栏”。假设这些铁原子紧密精准排列,首尾相连形成一个完美的圆形。其直径为4.6 nm,基于此模型,估算单个铁原子的直径约为___________m。(取3,结果保留2位有效数字)
真题·实战演练
高频考点:实验数据处理与误差分析
1.(2026·浙江·高考真题)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中
(1)以下说法正确的是________
A.图示油膜形状是由于撒粉太少引起的
B.按图示油膜面积进行计算,测得油酸分子直径偏大
C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,测得油酸分子直径偏大
(2)测得一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,整格的为个,多于半格不足整格的数量为个,已知每格的面积为S,则油酸分子的直径为________。
2.(2025·广西·高考真题)(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A.估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B.油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C.计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D.与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
3.(2024·上海·高考真题)通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为( )
A. B. C. D.
4.(2023·北京·高考真题)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法,已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,在水面上形成的单分子油膜面积为S,则油酸分子的直径___________。
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