高考物理总复习(课标版)热学之 用油膜法估测分子的大小
高考物理一轮总复习 第十三章 热学 实验课 用油膜法估测分子的大小课件
答案：(1)ANV
VA (2)NXa2
2021/12/9
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2．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液为 75 滴．把 1 滴该溶液滴 入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油 膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小格 的边长为 1 cm.
答案：(1)112(112～118 都可) 8.00×10－6 7.15×10－10(7.15×10－10～6.78×10－10 都可)
(2)B
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3．(2019 届连云港摸底)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，如图甲所示．坐 标格的正方形大小为 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)．
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解析：(1)用“油膜法估测分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一 滴油酸酒精溶液的体积→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．很显然操作先后顺序排列应是 dacb.
高考物理总复习(热学)之 实验：用油膜法估测分子的大小 课件
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
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型， 让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______ 油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_____．图中油酸膜 的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体 积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 ________m．(结果保留两位有效数字)
m m 解析：设油酸分子的直径为d，则有dS＝ ρ ⇒d＝ ρS，故B正 m 确；设油酸所含的分子数为n，则有n＝MNA，故C正确．
答案：BC
3．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为 0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、 盛有适量清水的规格为30 cm×40 cm的浅盘、痱子粉、橡皮头 滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入 量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；
油酸分子的直径约等于油膜的厚度
－11 V 1.2×10 －10 d＝ S ＝ m. －2 m≈2.7×10 4.4×10
突破考点01
实验原理与操作
【典例1】 骤如下：
“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步
A．将画有油酸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 格的边长求出油酸膜的面积S. B．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．
【高中物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
稀释后油酸的浓度降低，易于分散，使油酸分子尽可能少地在竖直方向 重叠，更容易形成一块单分子油膜。并且溶液滴入水中，酒精先溶于水， 很快挥发掉，最后在水面上形成一块纯油酸的单分子油膜。
3.真实的油酸分子是球形吗？如果不是为何要简化为球形？
分子并不是球形的，但为了研究的方便，把分子看做小球来处理，小球 其实就是分子的简化模型，有时候也把分子看成立方体来处理。在固体、 液体中认为它们是一个紧挨着一个。
感 谢 观 看
滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积V。3．将一滴油酸酒精溶液滴在浅
盘的液面上。4．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用水彩 笔画出油酸薄膜的形状。
5．将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上 有边长为1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。 6．根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油
3．实验中可以粗略地认为，油膜的厚度d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，即d＝S/V。
二、实验器材
酒精稀释的油酸、清水、量筒、浅盘、注射器、玻璃板、爽身粉、彩 色笔、坐标纸。
三、实验步骤1．在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀撒
在水面上。2．用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，记下滴入的
酸的体积V。7．计算油酸薄膜的厚度d＝S/V，即为油酸分子直径的大小。
问1：怎样计算一滴油酸精溶液中纯油酸的体积？
将上述计算得到的一滴油酸酒精溶液的体积再乘以溶液的体积比浓度即可
得到其中纯油酸的体积了。例如，上述溶液是将1mL的油酸用酒精稀释为
500mL的溶液，那么体积比浓度为 1 ，那么，一滴油酸酒精溶液中纯 500
2020年高考物理总复习：实验：用油膜法估测分子的大小
第4节 实验：用油膜法估测分子的大小夯实基础 【p 229】一、实验目的1．用油膜法估测分子的直径．2．学习一种估测分子大小数量级的方法．二、实验原理用油膜法测定分子大小的原理是：用累积法测出油滴的体积V 0，根据溶液浓度算出纯油酸的体积V ，测出油滴形成单分子油膜层的面积S ，如果把分子看做球形，就可算出油酸分子的直径d ＝V S.分子虽然很小，但分子间有空隙，除一些有机物质的大分子以外，一般物质分子直径的数量级都是10－10 m.本实验采用使油酸在水面上形成一层单分子的油膜的方法，估测分子的大小，油酸是一种脂肪酸，它的分子和水有很强的亲和力，当它浮于水面时，能形成一个单分子层油膜，如果油膜分子可以大致看成球形，油膜的厚度就是分子的直径，如图所示．三、实验器材用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸．四、实验步骤1．配制油酸酒精溶液，取1 mL 的油酸滴入酒精中配制成500 mL 的油酸酒精溶液．2．用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积．3．实验时先向边长为30～40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜．4．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．5．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位．数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．6．根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.根据一滴纯油酸的体积V 和薄膜的面积S 即可算出油酸薄膜的厚度d ＝V S，即油酸分子的大小． 五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格.六、误差分析用油膜法估测分子的直径，通常可以测得比较准，实验误差通常来自三个方面：1．形成单分子油膜只有形成单分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直径，即d ＝V S.要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜．2．油滴的体积V用累积法测油滴的体积．先测出1 mL 的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积．3．油膜的面积S用坐标纸测出形状不规则油膜的面积．数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确．七、注意事项1．油酸酒精溶液的浓度应小于0.1%.2．痱子粉的用量不要太多，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，应多滴几滴，数出对应的毫升数，这样求平均值时误差较小．4．浅盘里水离盘口面的距离应小些，并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，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．6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个．7．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁．八、实验改进在做本实验时，把痱子粉均匀撒在水面上是很关键的一步．在实际操作时常撒的不均匀或撒得过多，因痱子粉不溶于水又不能搅拌，只好重做．可用印刷碳粉代替痱子粉，因为印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若撒的太多，可将水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒搅拌，直至碳粉在水面薄且均匀，若撒的不均匀，可直接用玻璃棒搅拌均匀．例1(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、玻璃板、彩笔、浅盘和水，要完成本实验，还欠缺的器材有____________________．(2)在用油膜法粗测分子直径的实验中，在哪些方面做了理想化的假设：________________________________________________________________________；实验中滴在水面的是酒精油酸溶液而不是纯油酸，这是因为______________________________________________；在将酒精油酸溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了______________________．(3)下面4个图反映“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)．(4)在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A ，又用滴管测得N 滴这种酒精油酸的总体积为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用以上字母表示油酸分子的大小d ＝__________．②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X ＝________．【解析】根据实验要求，所缺的器材为量筒、痱子粉、坐标纸；在用油膜法粗测分子直径的实验中，一般将油膜看成单分子膜，将油酸分子简化为球形，这样容易估算出分子直径；计算格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个．方格边长的单位越小，求出的面积越精确．一滴纯油酸的体积为A V N ，这滴油酸在水面上散开的面积为Xa 2，则d ＝A V N Xa 2＝V A NXa 2. 【答案】(1)量筒、痱子粉、坐标纸(2)将油膜看成单分子膜，将油酸分子简化为球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的 纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大 界定油膜大小的边界(3)d 、a 、c 、b(4)①V A NXa 2②57 针对训练1．某同学在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每5 000 mL 油酸酒精溶液中有纯油酸3 mL.用注射器测得100滴油酸酒精溶液为1 mL.将1滴溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描绘出油酸膜的轮廓如图所示，正方形小方格的边长为1 cm.(1)1滴这样的溶液中含有纯油酸__6×10－6__ mL.由此估算出油酸分子的直径为__5×10－10__ m．(结果均保留一位有效数字)(2)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__AB__．A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开C．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D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理【解析】(1)1 mL油酸酒精溶液中有纯油酸35 000mL，而100滴油酸溶液的体积为1 mL，故1滴这样的溶液中含有纯油酸35 000100mL＝6×10－6mL，面积超过正方形一半的正方形的个数为120个，故油膜的面积S＝120 cm2＝1.2×10－2m2，油酸分子的直径d＝V S＝6×10－6 mL1.2×10－2 m2＝5×10－10 m.(2)根据d＝V05 000，则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，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结果偏大，A正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，B正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，C错误；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则计算所用的面积S偏大，会导致计算结果偏小，D错误．考点集训【p354】1．关于“油膜法估测油酸分子的大小”实验：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是__ABD__.A．将油膜看成是单层油酸分子铺成的B．不考虑各油酸分子间的间隙C ．考虑了各油酸分子间的间隙D ．将油酸分子看成球形(2)下述步骤中，正确的顺序是__④①②⑤③__．(填写步骤前面的数字)①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痱子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，待薄膜形状稳定．③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．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．(3)将1 cm 3的油酸溶于酒精，制成300 cm 3的油酸酒精溶液；测得1 cm 3的油酸酒精溶液有50滴，现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m 2.由此估算出油酸分子的直径为__5×10－10__ m ．(结果保留1位有效数字)【解析】(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验的基本原理是：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙，故A 、B 、D 正确，C 错误．(2)“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(教师完成，记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积V 0＝V N(题中的④)→准备浅水盘(①)→形成油膜(②)→描绘油膜边缘(⑤)→测量油膜面积(③)→计算分子直径(③)，故正确的顺序是④①②⑤③.(3)计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积，V 0＝1×10－650×1300m 3，则分子直径为：D ＝V 0S ＝1×10－650×13000.13m ＝5×10－10 m. 2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL 的纯油酸配制成b mL 的油酸酒精溶液，再用胶头滴管取1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共能滴出n 滴．现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm 2.这种估测方法是将每个油酸分子视为__球体__模型，可估算出单个油酸分子的直径大小是__a bSn__ cm ；测出油酸分子的直径后，若要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的__摩尔体积__(填“摩尔质量”或“摩尔体积”)．【解析】“用油膜法估测分子的大小”实验中，估测方法是将每个油酸分子视为球体模型；据题意得：油酸酒精溶液的浓度为a b ，一滴酸酒精溶液的体积为1nmL ，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V ＝1n ·a b ＝a bn mL ，则油酸分子的直径为d ＝V S ＝a bnScm ；设一个油酸分子的体积为V 1，则V 1＝16πd 3；由N A ＝V mol V 1，可知要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积．3．在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A ，N 滴溶液的总体积为V.在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示)，测得油膜的面积为S.(1)用以上字母表示油酸分子直径为__A V NS__． (2)如果已知这种油酸的密度为ρ，摩尔质量为M ，则阿伏加德罗常数的表达式为__6MN 3S 3ρπA 3V 3__． 【解析】(1)已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A ，N 滴溶液的总体积为V ，则油酸的体积为AV ，那么一滴油酸的体积为A V N ，所以一滴油酸分子的直径为A V NS. (2)油酸的摩尔体积为M ρ，一个油酸分子的体积为43π(A V 2NS )3，所以阿伏加德罗常数的表达式为N A ＝Mρ43π（A V 2NS ）3＝6MN 3S 3ρπA 3V 3 4．“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下：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V 0＝1 mL ；③先往边长为30 cm ～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将__________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l ＝20 mm.根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③中应填写：__痱子粉或石膏粉__；(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是__2×10－5__mL ；(3)油酸分子直径是__4.3×10－10__m.【解析】(1)为了显示水分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉．(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V′＝V 0V 油nV 总＝1100×1500mL ＝2×10－5 mL (3)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，故面积S ＝115×20×20 mm 2＝4.6×104 mm 2，油酸分子直径d ＝V′S ＝2×10－5×1034.6×104mm ＝4.3×10－10 m.5．油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL ，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL ，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示．若每一小方格的边长为25 mm ，试问：这种估测方法是将每个油酸分子视为__球体__模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为__单分子__油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的__直径__．图中油酸膜的面积为__4.4×10－2__m 2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__1.2×10－11__ m 3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是__2.7×10－10__ m ．(结果保留两位有效数字) 【解析】这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的直径；油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去，图中共有70个方格，故油膜面积为：S ＝70×25 mm ×25 mm ＝43 750 mm 2＝4.4×10－2 m 2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是：V ＝150×10－6×0.61 000 m 3＝1.2×10－11 m 3；油酸分子的直径：d ＝V S ＝1.2×10－114.4×10－2 m ≈2.7×10－10 m. 6．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中．若油酸酒精溶液体积浓度为0.12%，一滴该溶液的体积为5.2×10－3 mL ，测得其形成的油膜的面积是48 cm 2，则估算出油酸分子直径的数量级为__10－9__ m.【解析】一滴溶液中纯油酸的体积V ＝5.2×10－3 mL ×0.12%＝6.2×10－6 mL ＝6.2×10－12 m 3；油酸分子的直为：d ＝V S ＝6.2×10－1248×10－4 m ≈1.3×10－9 m. 7．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A ．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B ．在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积C ．用浅盘装入约2 cm 深的水，将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定D ．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，将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半格的舍去，多于半格的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积SF ．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积VG ．用公式D ＝V S，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小 (1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出并在下面横线中补充完整(请说出两处) ①__应该在量筒中滴入n 滴溶液，测出它的体积V 0，然后来计算一滴油酸酒精溶液的体积V 1，则一滴该溶液的体积为V 1＝V 0n__； ②__为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉__．(2)某同学实验中最终得到的分子直径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有__ACD__．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 ．计算油酸薄膜面积时，只数了完整的方格数D ．水面上痱子粉撒得太厚，油酸膜没有充分展开(3)某实验小组用1 mL 的油酸配置了500 mL 的油酸酒精溶液，用滴管、量筒测得n 滴油酸酒精溶液体积为V 0，一滴溶液在水槽中最终形成油膜面积为S ，则油酸分子直径为__V 0500nS __.【解析】(1)①应该在量筒中滴入n 滴溶液，测出它的体积V 0，然后来计算一滴油酸酒精溶液的体积V 1，则一滴该溶液的体积为V 1＝V 0n；②为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉；(2)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，V 偏大，造成分子直径的测量值偏大，故A 正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积偏大，造成分子直径的测量值偏小，故B 错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜的面积偏小，造成分子直径的测量值偏大，故C 正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积偏小，造成分子直径的测量值偏大，故D 正确．故选ACD.(3)1滴酒精油酸溶液内含纯油酸的体积为：V 1＝1500·V 0n所以油酸分子直径为：d ＝V 1S ＝V 0500nS.。
用油膜法估测分子的大小(含答案)
用油膜法估测分子的大小(含答案)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March实验十二 用油膜法估测分子的大小一、实验目的1．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、实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．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1所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图2所示，则：d ＝VS .图1 图2 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、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差． 2．配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了500 mL 含1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液．3．用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n 时的滴数n .4．根据V 0＝V nn 算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0.5．向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 6．用注射器或滴管将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．8．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S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．9．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式d ＝VS 算出油酸薄膜的厚度d .10．重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小． 五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容.1．注射器针头高出水面的高度应在1 cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． 2．待测油膜面扩散后又收缩，要在油膜面稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．3．当重做实验时，将水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁．4．从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这样做，比将粉撒在水面上的效果好．因为：一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；二，粉粒之间相互排斥． 记忆口诀酒精油酸配溶液，五六十滴体积测. 静水盆中撒痱粉，一滴溶液水面淋. 玻璃板上画边缘，数出格子面积算. 多半算一少半舍，相除直径容易得.例1某学生在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于() A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴例2油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33—，另一部分是—COOH，—COOH对水有很强的亲和力．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，其中的酒精溶于水中，并很快挥发．油酸中C17H33—部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜．现有按体积比为m∶n(m>n)配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个充入约2 cm 深水的浅盘．一支滴管，一个量筒．请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)________________________(需测量的物理量自己用字母表示)．图3(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图3所示．(已知坐标纸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)则油膜面积为________．(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝____________.1．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A．用滴管将浓度为%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL 油酸酒精溶液时的滴数NB ．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数nC. ________________________________________________________________________. D ．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S .(2)用已知的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小__________(单位：cm)． 2．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，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，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图4所示．坐标纸中正方形方格的边长为20 mm.求：图4(1)油酸膜的面积；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积； (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径．3．用油膜法测定分子大小的实验中，体积为V 的油滴，在水面上形成了近似圆形的单分子油膜，油膜直径为d ，则单个油膜分子的直径约为 ( )4． “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A ．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 ；B ．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绘在玻璃板上；C ．用浅盘装入约2 cm 深的水；D ．用公式d ＝VS ，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小； E ．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 .上述步骤中有遗漏或不完全的，请指出：(1)____________________________________________________________________．(2)____________________________________________________________________．5．在用油膜法估测分子大小的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL该溶液能滴250滴，那么一滴该溶液的体积是______ mL，所以一滴溶液中所含的油酸体积为____ cm3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝×10－10 m做比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.答案课堂探究例1 AC [由d ＝VS 得，A 选项中S 偏小，导致d 结果偏大．B 选项中含有大量酒精，是为了稀释油酸，不影响结果．C 选项中，S 偏小，导致结果偏大．D 选项中，使1滴溶液中纯油酸的体积偏小，导致结果偏小．] 例2 (1)见解析 (2)8S (3)nV /[8NS (m ＋n )]解析 (1)用滴管向量筒内加注N 滴酒精油酸溶液，读出其体积V . 随堂训练1．(1)见解析 (2)错误!解析 (1)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上． 2．(1)×10－2 m 2 (2)×10－11m 3 (3)×10－10m3．A4．(1)在步骤C 中，要在水面上洒上痱子粉或石膏粉．(2)实验时，还需要F ：用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，记下滴入1 mL 溶液时的滴数．5．4×10－3 8×10－6 ①×10－8 cm ②×10－8 cm ③×10－8 cm ④×10－10m 符合数量级要求1．50×10－8 cm 、×10－8 cm 、×10－8 cm ，其平均值L ＝L 1＋L 2＋L 33＝×10－8 cm ＝×10－10m ，这与公认值的数量级相吻合，故此实验符合数量级的要求．。
用油膜法估测分子的大小
用油膜法估测分子的大小1．“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是( )A ．将油酸形成的膜看成单分子油膜B ．不考虑各油酸分子间的间隙C ．考虑了各油酸分子间的间隙D ．将油酸分子看成球形解析：“用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸(体积为V )滴入水中，使之 形成一层单分子油膜，成为一个一个单层排列的球形体．显然，球形体的直径即为 单分子油膜的厚度d .假设单分子油膜的面积为S ，必然有d ＝VS.所以，“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是A 、B 、D. 答案：ABD2．某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于( )A ．油酸未完全散开B ．油酸溶液浓度低于实际值C ．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D ．求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴解析：由d ＝VS 知，选项A 、C 会导致油膜面积偏小，会使d 偏大；选项B 、D 会使油酸体积偏小，分子直径d 偏小． 答案：AC3．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用的酒精油酸溶液的浓度为每1000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL ， 用注射器测得1 mL 上述溶液为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，测得 油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图实－4所示，图中正方 形格的边长为1 cm.(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开？(2)实验测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字)(3)如果已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ，这种油 的密度为ρ，摩尔质量为M ，试写出阿伏加德罗常数的表达式． 解析：(1)为使油酸在水面上形成单分子油膜．(2)由图可知油膜覆盖方格数约为120个，设油酸分子的直径为d ，则有180×0.61000×10－6＝120×1×10－4d解得d ≈6.3×10－10 m. (3)设阿伏加德罗常数为N A 每个分子的体积为V 0＝16π(V S )3由N A ρV 0＝M 得N A ＝6MS3πρV 3.答案：(1)见解析 (2)6.3×10－10m(6.2×10－10m ～6.4×10－10m 都对) (3)N A ＝6MS 3πρV 34．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V 油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL 该溶液滴250滴．那么1 滴溶液的体积是________mL ，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝________cm 3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸 分子线度值L 0＝1.12×10－10 m 作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.解析：由题给条件得，1滴溶液的体积为V 溶液＝1250mL 因为V 油酸V 溶液＝1500，故1滴溶液中油酸体积为 V 油酸＝1500V 溶液＝1500×1250 cm 3＝8×10－6 cm 3据此算得3次测得L 的结果分别为1．50×10－8 cm 、1.62×10－8 cm 、1.42×10－8 cm 其平均值为L ＝L 1＋L 2＋L 33＝1.51×10－10 m 这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求． 答案：12508×10－6 1.50×10－8 1.62×10－8 1．42×10－81.51×10－10m 符合5．(2010·黄冈中学月考)“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： 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中配制好的酒精油酸溶液，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V 0＝1 mL ；③先往边长为30 cm ～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将________均匀地撒 在水面上；④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，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 实－5所示，数出轮廓范围内小方格的个数N ，小 方格的边长l ＝20 mm.根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③中应填写：___________________________________________________； (2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V ′是________mL ； (3)油酸分子直径是________m.解析：(1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉． (2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V ′＝V 0n V 油V 总＝1100×1500 mL ＝2×10－5 mL.(3)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，故面积S ＝115×20×20 mm 2＝4.6×104 mm 2油酸分子直径d ＝V ′S ＝2×10－5×1034.6×104 mm≈4.3×10－7 mm ＝4.3×10－10 m. 答案：(1)痱子粉或石膏粉 (2)2×10－5(3)4.3×10－106．在研究微观世界里的物质时，通常需要借助估算和建立模型的方法．对于液体分子， 一般建立球体模型或者立方体模型来估算分子直径，而实验室中常用油膜法估测分 子直径．(1)分别写出上述估算分子直径的三种方法的最简表达式；(要求说明所使用字母的物 理意义)(2)在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，已准备好的实验器材有：酒精油酸溶 液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸、痱子粉．①还缺少的器材有_______________________________________________________； ②已知油酸的浓度约为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用 注射器测得1 mL 上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水浅盘里，待液面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸薄膜的 轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图实－6所示，坐标纸中正方形方 格的边长为1 cm. 试求：a ．油酸薄膜的面积约是多少？b ．每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少？c ．按以上实验数据估测出油酸分子的直径．解析：(1)分子构建成球体模型时，用d 表示分子直径，V 0表示单个分子的体积，V 0 ＝43π(d 2)3，d ＝ 36V 0π； 分子构建成立方体模型，V 0表示的物理意义同上，d 表示分子的边长，则有V 0＝d 3， d ＝3V 0.油膜可视为单分子油膜时，令d 表示分子直径，V 表示油膜的体积，S 表示油膜面积， 则油膜厚度等于分子直径，即d ＝VS .(2)①量筒②a.题图形状表示油膜面积的大小，采用“四舍五入”法近似处理，可数得小方格数 约为110个，油膜面积S ＝110×1 cm 2＝110 cm 2b ．1 mL 溶液为75滴，则1滴溶液的体积为175 mL ，又每104mL 溶液中有纯油酸6mL,1滴溶液即175 mL 溶液中纯油酸的体积为V ＝1/75104×6 mL ＝8×10－6 mL.c ．油酸分子直径d ＝V S ＝8×10－6×10－6110×10－4m ≈7.27×10－10 m. 答案：见解析。
高中物理复习实验知识点专题讲解18---用油膜法估测分子的大小 含答案
高中物理复习实验知识点专题讲解用油膜法估测分子的大小一、实验目的1．估测油酸分子的大小。
2．学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图1所示),将油酸分子看做球形,测出一定体积（图1）油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d=V/S计算出油膜的厚度,其中V 为一滴油酸溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积.这个厚度就近似等于油酸分子的直径.三、实验器材清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
【实验步骤】1.用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒.数出每毫升油酸酒精溶液的滴数,算出每滴液滴体积的平均值.2.把洗干净的浅盘水平放置,倒入约2 cm深的水.用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻洒在水面上.3.用滴管 (滴管距离水面约1 cm)将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央,待油膜形状稳定后.在浅盘上盖上透明塑料盖板,用彩色水笔在透明塑料盖板上描出油膜的边缘轮廓.4.数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内含有的方格数,(数方格时,不足半个格的舍去,多于半格的算1个格),估测出油膜的面积,估算油酸分子的直径.5.清洗浅盘,擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线,重复做2次至3次实验.【误差分析】1.油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易改变,会给实验带来较大误差.2.利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差.为减小误差,不足半个格子的舍去,多于半个格子的算一个.方格边长的单位越小,计算出的面积越精确.3.测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，注意正确的观察方法.4.油膜形状的画线误差.【注意事项】1.实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净 .实验时,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用,不能混用,否则会增大实验误差.2.痱子粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功.3.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时间放置.4.浅盘中的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.油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩,要在稳定后再画轮廓.扩散后又收缩的原因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后，油膜回缩.6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则油膜难于形成.7.因为水和油酸都是无色透明的液体,所以要用痱子粉来显示油膜的边界.注意要从盘的中央加痱子粉.由于加粉后水的表面张力系数变小,水将粉粒拉开,同时粉粒之间又存在着排斥作用,粉会自动扩散至均匀.这样做,比将粉撒在水面上的实验效果要好;撒痱子粉后,不要再触动盘中的水.8.当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸.为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗,这样可保持盘的清洁.9.本实验只要求估算分子的大小,实验结果数量级符合要求即可.基础练习：【例1】“用油膜法估测油酸分子的大小”实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为 0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的45×50 cm 2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止.记下滴入的滴数nC.__________________________________________D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,算出油酸薄膜的面积S(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小___________(单位:cm).【解析】 (1)将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.(2)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为0.05%mL N ,向浅盘中共滴入油酸的体积30.05%cm ,n V N= 所以单个油酸分子的直径为0.05%.V n d S NS == 【答案】 (1)见解析 (2)0.05%n NS2．某学生在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于 ( )A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时,1 mL 的溶液的滴数多计了10滴【答案】AC3．用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是( )A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油膜分子看成球形【答案】ABD【解析】用油膜法粗测分子直径.此实验的原理是将一滴油酸(体积为V)，滴入水中使之形成一层单分子油膜,成为一个单层排列的球形体.显然,球形体的直径即为单分子油膜的厚度d.假设单分子油膜面积为S,必然有.V所以,用油膜法粗测分子直径实验的dS科学依据是A、 B、D.4．在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正确的是 ( )A.油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能溶入酒精B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中C.可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油D.不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜【答案】 D5．下列步骤中错误的是_________.(1)用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸和溶液的比是1∶200.(2)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内油酸酒精溶液的体积V和滴入的油酸酒精溶液的滴数N,反复试验三次,最后取平均滴数.则一滴油酸酒精溶液的体积为V1=V/N.(3)将水倒入塑料浅盘,水深约1 cm~2 cm,或达盘深的一半即可.(4)将石膏粉(或痱子粉)均匀的撒在水面上,目的为了便于看清油膜.(5)用注射器(或滴管)吸取配好的油酸酒精溶液并在浅盘中央水面上方1 cm内,滴一滴稀释的油酸溶液.(6)将有机玻璃迅速盖在浅盘上,并用水彩笔在有机玻璃板上描绘出油酸薄膜的轮廓图.(7)将有机玻璃放在坐标纸上,计算出油酸薄膜的面积S,求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.(8)根据d=V1/S即可计算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小.(9)清理好有机玻璃及浅盘,使表面没有油酸残留,将仪器整理好、归位.(10)处理实验数据,填好记录表.【解析】(6)有错,待油酸膜形状稳定后,将玻璃板轻放在浅盘上,等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出油膜轮廓;(8)有错，应用1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算.【答案】 (6)(8)6．（2011上海）【题号：3200001756】在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,(1)某同学操作步骤如下:①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;②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积. 改正其中的错误:________(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10－3mL,其形成的油膜面积为40cm2,则估测出油酸分子的直径为________m.7．在“用单分子油膜估测分子大小”实验中：(1)某同学操作步骤如下：①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；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
高考物理一轮总复习 专题13 热学 实验13 用油膜法估测分子的大小
•
题眼：用“油膜法估测分子大小”的实验步骤是怎么
Hale Waihona Puke 样的？如何计算油膜的厚度？
• 变式1 油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液 中有油酸0.6 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中 的溶液体积增加1 mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中， 由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜
• 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．
• 完成下列填空：
• (1)上述步骤中，正确的顺序是______________．(填写步 骤前面的数字)
• (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液； 测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液 滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此估算出 油酸分子的直径为________m．(结果保留1位有效数字)
• (3)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．计算油酸薄膜面积时，错将不完整的方格作为完整方 格处理
• C．计算油酸薄膜面积时，只数了完整的方格数 • D．水面上痱子粉撒得较多，油酸薄膜没有充分展开
• (3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.
(4)根据 V0＝Vnn算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0. (5)向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在 水面上． (6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上． (7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜 的形状用彩笔画在玻璃板上． (8)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 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方 形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．
用油膜法估测分子的大小
用油膜法估测分子的大小【要点导学】1、思想方法：“油膜法”粗测分子直径是物理学中常用的一种将微小的不易测量的物理量转化为明显的易于测量的物理量的测量方法，这是一种非常重要的科学研究方法．2、物质基础：由于分子直径太小．因此，若将1滴纯油酸滴于水面上形成的单分子油膜的面积太大，不便于测量，且纯油酸在水面上扩张也太慢，因此，本实验中使用酒精稀释的油酸溶液，利用的便是酒精易挥发(使油滴尽快在水面上扩张形成单分子油膜)且溶于水(最后在水面上形成的还是纯油酸薄膜)的特性．因此，我们应先根据题设条件求出滴在水面上的一滴溶液中所含纯油酸的体积V ，则油膜的厚度D ＝V ／S ，即等于油酸分子的直径．3、误差来源：主要来自⑴实验时油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差；⑵实验时一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差；⑶实验时粉粒和油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”、“单分子纯油酸层”间存在偏差；⑷实验时采用“互补法（即不足半个舍去，多于半个的算一个）”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．4、操作要领：（1）油酸酒精溶液配制比例恰当；（2）量取1mL 油酸酒精溶液后计量滴数时应尽量使每滴大小相同；（3）往水面上洒滑石粉时要适量、均匀；（4）滴入溶液后要在稳定后再画轮廊；（5）计数单元面积时耐心细致。
【范例精选】例1．试述“油膜法”估测分子直径的原理．解答 采用油膜法粗略地测定分子直径的原理是：将一滴已测出体积V 的油滴在水面上，油在水面上展开形成了一单分子油膜，如图7－6－1所示．假设油分子是球形的，并且油膜中的分子是一个挨着一个紧密排列的，那么便可认为油膜的厚度就等于油分子的直径．因此，只要测出油滴在水面上展开的面积S ．即可算出油分子直径D ＝S V ． 拓展 将1ml 的油酸溶于酒精，制成200ml 的油酸酒精溶液．已知1ml 溶液有60滴，取1滴这样的油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，最终在水面上形成了面积为0.15m 2的油膜，试由此估算油酸分子的直径．解析 1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V =39610121601102001m --⨯⨯=⨯⨯ 所以每个油酸分子的直径D ＝m m S V 109106.51015.0121--⨯=⨯⨯=【能力训练】1、在下列器材中，本实验中不需要的有____________________________。
专题 实验《用油膜法估测分子的大小》
【实验目的】（1）用油膜法估测分子的大小。
（2）加深对分子动理论基本内容的理解 （3）学会间接测量微观量的方法【实验原理】（1）实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。
（2）油酸的分子式为C 17H 33COOH ，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C 17H 33——，另一部分是——COOH,其中——COOH 对水有很强的亲和力，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，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，其中C 17H 33——一部分冒出水面而——COOH 部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子油膜。
（3）单分子油膜法粗测分子直径的原理，类似于取一定量的小米，测出它的体积V ，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S ，从而计算出米粒的直径。
（4）通过测出油滴的体积V 及油滴在液面上形成的单分子油膜面积S ，运用油酸滴入水面前后的总体积相等，测定分子直径SVd。
【实验器材】浅盘、痱子粉、注射器（或滴管）、量筒、坐标纸、玻璃纸、水彩笔（或钢笔）、事先配制好的油酸酒精溶液。
专题四 用油膜法估测分子的大小【实验步骤】①先在浅盘中倒入2～3cm深的水，将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上。
②用滴管将酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸溶液的体积V0/滴。
③待油酸薄膜形状稳定后，将玻板放在浅盘上，用水彩笔或钢笔画出油膜形状。
④将玻璃放在坐标纸上，算出油膜面积S；或通过数玻璃板上的方格数，算出油膜面积S。
⑤根据溶液浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
⑥用一滴纯油酸的体积V和薄膜面积S，即可计算出薄膜的厚度d = V/S。
【注意事项】（1）油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。
油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
（2）注射器针头高出水面的高度应在1cm之内,当针头靠近水面(油酸酒精溶液没滴下之前)时，会发现针头下方的痱子粉末层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果.（3）实验时针管（或滴管）在接近水面1cm左右滴油酸溶液，并且在液面稳定后，画下液面形状。
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完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面 的数字) (2)将 1 cm3 的油酸溶于酒精，制成 300 cm3 的油酸酒精 溶液；测得 1 cm3 的油酸酒精溶液有 50 滴．现取一滴该油酸 酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13 m2. 由此估算出油酸分子的直径为________m．(结果保留 1 位有 效数字)
B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓 度为 0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一 滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与 器壁接触为止，记下滴入的滴数 n； C．___________________________________； D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃放在坐标纸上，以坐标纸 上边长为 1 cm 的正方形为单位， 计算轮廓内正方形的个数， 算 出油酸薄膜的面积 S. (2) 用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小 ________(单位：cm)．
－10
m.
[答案]
(1)2.6×102
8×10－10
(2)9.4×10－10
(1)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． (2)计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格 处理． (3)计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数． (4)计算分子直径时没有统一国际单位．
考点二
实验数据处理与误差分析
测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法 等． (1)在“用油膜法估测分子的大小”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 (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 1.43×10－8 m 的圆周而组成的．由此可以估算出铁 原子的直径约为________m(结果保留两位有效数字)．
[尝试解答]
(1)数油膜覆盖的正方形格数，大于半格的
算一格，小于半格的舍去，得到估算出油膜的面积是 S＝格 1 数×2 cm×2 cm≈2.6×10 cm .溶液浓度为 ，每滴溶液 1000
[解析]
(1)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘
上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上． 1 (2)每滴油酸酒精溶液的体积为N cm3 n 滴油酸精溶液所含纯油酸的体积为 n V＝N×0.05% cm3 V n×0.05% 所以单个油酸分子的大小 d＝ S ＝ cm. NS n×0.05% [答案] (1)见解析 (2) NS
高考物理总复习 课标版
第4讲
实验：用油膜法估测分子的大小
基 础
知 识 回 顾
[循图实验导学]
[答案] 粉 VNn ⑥ N
①直径 ⑦舍去
②球
③容量瓶
④坐标纸
⑤痱子
⑧算一个
考 点
互 动 探 究
考点一
实验原理与操作
在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下 列实验步骤： ①往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约 2 cm 深的水， 待水 面稳定后将适量的痱子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，待薄膜形状稳定．
[跟踪训练] 1．(多选)“用油膜法估测分子的大小”的实验的依据是 ( A．将油膜看成单分子油膜 B．不考虑各油分子间的间隙 C．考虑了各油分子间的间隙 D．将油膜分子看成球形 )
[答案]
ABD
2．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度 为 0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为 0.1 mL 的 量筒、 盛有适量清水的规格为 30 cm×40 cm 的浅盘、 痱子粉、 橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤 C. A．用滴管将浓度为 0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地 滴入量筒中，记下滴入 1 mL 油酸酒精溶液时的滴数 N；
2 2
1 体积为 mL,2 滴溶液中所含油酸体积为 V＝2×10－5 cm3. 100 V 油膜厚度即油酸分子的直径是 d＝ S ≈8×10－10 m.
(2)直径为 1.43×10－8 m 的圆周周长为 πd＝4.49×10－8 m， 可以估算出铁原子的直径约为 4.49×10－8 m÷ 48≈9.4×10
③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． 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．
在液面上形成 向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下 2 滴溶液， 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 坐标格的正方形大小为 2 cm×2 cm. 如下图甲所示． 观察油膜， 由图可以估算出油膜的面积是 ________cm2( 保留两位有效数 字)，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效 数字)．
[总结提升]
解决油膜法的估测分子大小的思路．
(1)理解分子模型，也就是理解油膜分子在水面上形成的 薄膜原度即分子直径． (2)明确溶质和溶剂的关系，正确求出纯油酸体积 V. (3)准确“数”出油膜的面积 S. V (4)利用 d＝ S 求得分子直径．
1.注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内，当针头靠 水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排 开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． 2．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状 稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因： (1)水面受油酸 液滴冲击凹陷后又恢复；(2)酒精挥发后液面收缩． 3．当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧 边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清 水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁．