2025年高考物理二轮复习第十四章　热学 实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小课件+讲义（教师+学生）+跟踪练习

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1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。 2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法。
考点二　实验数据处理与误差分析
考点一　实验原理与操作
例1 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)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。
(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。解析　实验中先在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是DACB。答案　DACB　
(3)该同学做完实验后，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.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
例2 巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验中他们向1 mL纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为500 mL，接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图1所示。
(1)已知每一个小正方形的边长为20 mm，则该油酸薄膜的面积为________m2(结果保留2位有效数字)。解析　由题图可读出超过半格的格数约为75小格，则油膜面积为S＝75×20×20×10－6 m2＝3.0×10－2 m2。答案　3.0×10－2　
(2)油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。解析　1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
(3)用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1 mL，不小心错记录为81滴，导致最终估测出的油酸分子直径________(选填“偏大”或“偏小”)。
解析　用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1 mL，不小心错记录为81滴，则所得一滴酒精油酸溶液的体积将偏小，从而使油酸的体积偏小，最终导致所测分子直径偏小。答案　偏小
(2024·北京海淀区模拟)用油膜法估测油酸分子的大小，利用“油膜法估测分子直径”实验体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量的方法。
(1)甲同学配制好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的一项是________；其余正确操作的合理顺序是________。A.将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜C.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
E.将玻璃板盖到浅盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上
(2)乙同学在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1 mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图3所示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为______m2(保留2位有效数字)。由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为______m(保留2位有效数字)。(3)丙同学将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，导致最终测出的油酸分子直径________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)在用油膜法估测分子大小的实验中，已知纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA。以上各量均采用国际单位制，对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断：
答案　(1)A　CBED　(2)1.1×10－2　7.3×10－10　(3)偏大　(4)C
(2)利用数格子的方法，油酸膜的面积约为S＝112×1×10－2×1×10－2 m2＝1.1×10－2 m2滴这样的溶液中的纯油酸体积为
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是________。A.理想模型法B.等效替代法C.控制变量法D.微量放大法(2)有下列实验步骤：①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；②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上；
③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；④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；⑤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，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。(3)某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀爽身粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10－3 m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2×10－6 m3，则油酸分子直径为________m(结果保留2位有效数字)。答案　(1)A　(3)7.5×10－10
解析　(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故选A。(3)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
2.(2024·河南郑州模拟)如图1在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通过宏观量的测量间接计算微观量。(1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操作的合理顺序是________(填字母代号)。
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D.向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
(2)实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为________m(计算结果保留2位有效数字)。(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情况会导致分子直径d的测量结果__________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
答案　(1)DACB　(2)6.3×10－10　(3)大于解析　(1)实验操作的合理顺序是DACB。
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜的面积为S＝4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为
3.(2024·浙湘豫三省高中名校联合体联考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中(1)下列说法正确的是________。A.测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时，可以用注射器挤出一滴油酸滴入烧杯中，观察注射器上的体积变化B.测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时，如果不使用爽身粉，也可以在水中加入红墨水后混合均匀，再滴入一滴油酸酒精溶液C.实际的油酸分子是球形的，因此通过计算得到的油酸分子直径即是球的直径D.计算油酸分子的大小时，认为水面油酸为单分子层且认为分子间紧密排布(2)①若实验过程中发现，撒入的爽身粉过多，导致油酸分子未形成单分子层，则计算得到的油酸分子直径将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；②若实验中使用的油酸酒精溶液是经久置的，则计算得到的油酸分子直径将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)某次实验中将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图2所示，每格边长是0.5 cm，根据以上信息，可估算出油酸分子的直径约为________m(计算结果保留1位有效数字)。
答案　(1)D　(2)①偏大　②偏小　(3)7×10－10
解析　(1)测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积时，至少要测量50滴到100滴油酸酒精溶液的体积，然后计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，选项A错误；测量一滴油酸酒精溶液在水面形成的面积时，使用爽身粉才能看出油膜的轮廓，在水中加入红墨水后混合均匀不能看出油膜的轮廓，选项B错误；实验时只是把油酸分子看作是球形的理想模型，实际的油酸分子不是球形的，因此通过计算得到只是将油酸分子看成是球形时的油酸分子直径，选项C错误；计算油酸分子的大小时，认为水面油酸为单分子层且认为分子间紧密排布，选项D正确。
4.(1)如图3反映“用油膜法估测分子的大小”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)在做“用油膜法估测分子的大小”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，如图4所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：
①油酸膜的面积约为________cm2；②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________(结果保留2位有效数字)；③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m(结果保留2位有效数字)。
答案　(1)bcad　(2)①1.3×102　②8.0×10－12 m3　③6.1×10－10　(3)B
解析　(1)用“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。因此操作先后顺序排列应是bcad。
(2)①图中油膜中大约有132个小方格，则油酸膜的面积为S＝132×12 cm2＝132 cm2≈1.3×102 cm2。②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
5.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(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溶液，向撒有痱子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5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(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)。答案　(1)256　8×10－10　(2)9.4×10－10