第81讲　实验十九　用油膜法估测分子的大小——2027届高三物理一轮复习讲义（含答案）

这是一份第81讲　实验十九　用油膜法估测分子的大小——2027届高三物理一轮复习讲义（含答案），共8页。学案主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，注意事项等内容，欢迎下载使用。
一、实验目的
1．用油膜法估测油酸分子的大小。
2．学习间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理
1．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单分子纯油酸薄膜。
2．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＝ eq \f(V,S) 。
三、实验器材
盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、酒精、油酸、量筒、彩笔。
四、实验步骤
1．取1 mL油酸溶于酒精中，制成500 mL油酸酒精溶液。
2．往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上。
3．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝ eq \f(1,n) mL。
4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成 单分子油膜 。
5．待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
6．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。方法是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，把正方形的个数乘单个正方形的面积就是油膜的面积。
7．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，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝ eq \f(V,S) ，即油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10需重做实验。
五、注意事项
1．油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。
2．痱子粉(或细石膏粉)的用量不要太大，否则不易成功。
3．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。
4．浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。
考点1 教材原型实验
(基础考点·自主探究)
【跟踪训练】
(实验原理、实验器材、实验操作、数据处理和误差分析的考查)
(1)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板(不带坐标方格)、爽身粉、彩笔，要完成本实验，还缺少的器材有________。
(2)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，一般将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在一起的；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些爽身粉，这样做是为了_____________________ ___________________________________________________。
(3)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。
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
D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S。再根据d＝eq \f(V,S)估算出油酸分子的直径
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
(4)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)。
(5)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是( )
A．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
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
提能训练 练案[81]
1．关于本实验，下列操作正确的是( )
A．配置好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，能进行实验
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，滴管距水面尽可能远些
C．在水面滴入一滴油酸酒精溶液后，应立即测量油膜面积
D．描绘油膜轮廓时，玻璃板距水面不能过高
2．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为________m(保留一位有效数字)。
3．某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。
(1)该实验的科学依据是________。
A．将油膜看成单分子油膜
B．不考虑各个油酸分子间的间隙
C．考虑各个油酸分子间的间隙
D．将油酸分子看成球形
(2)实验主要步骤如下：
①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________m3；
③先往浅盘里倒入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形状；
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，小方格的边长为L＝1 cm。
(3)由图可知油膜面积为________m2；计算出油酸分子直径为________m。(以上结果均保留一位有效数字)
(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
4．(2025·武汉模拟)(1)如图1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2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，则：
①油膜的面积是________m2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________；
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)
(3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是________。
A．1 kg油酸所含有分子数为ρNA
B．1 m3油酸所含分子数为eq \f(ρNA,M)
C．1个油酸分子的质量为eq \f(NA,M)
D．油酸分子的直径约为eq \f(\r(3,6M),ρNA)