高中物理实验专题：用油膜法估测分子的大小
实验用油膜法估测分子大小
实验⽤油膜法估测分⼦⼤⼩实验:⽤油膜法估测分⼦⼤⼩(⼀)实验⽬的1.会正确测出⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的⾯积;2.计算分⼦的⼤⼩.(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,将油酸分⼦看作球形,测出⼀定体积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.这个厚度就近似等于油酸分⼦的直径.（如图）（三）实验器材配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱⼦粉(或⽯膏粉)\,注射器\,量筒\,玻璃板\,彩笔\,铅笔\,坐标纸.(四)实验步骤1.测⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积⽤注射器取出事先按⼀定⽐例配制好的油酸酒精溶液,缓缓推动活塞使溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒,记下量筒内增加⼀定体积(如x mL）时的滴数n,算出⼀滴油酸酒精溶液的体积V′=xnmL.再根据油酸酒精溶液中油酸的体积⽐η,算出⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=V′η.2.形成油膜在浅盘中倒⼊约2 cm深的⽔,然后将痱⼦粉均匀地撒在⽔⾯上,再⽤注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴⼀滴在⽔⾯上,⼀会⼉就会在⽔⾯上形成⼀层形状不规则的油酸薄膜.3.测油酸薄膜的⾯积待油酸薄膜稳定后,将玻璃板平放在浅盘上,然后⽤彩笔将油膜的形状画在玻璃板上.将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上,数出油膜的格数,算出油膜的⾯积S(以坐标纸上边长为1cm的正⽅形为单位,数轮廓内正⽅形个数时,不⾜半个的舍去,多于半个的算⼀个).4.估算出油酸分⼦的⼤⼩根据测出的⼀滴油酸酒精溶液⾥油酸分⼦的体积V和油酸薄膜的⾯积S,可求出油膜的厚度l,则l可看作油酸分⼦的直径d.即d=l=VS.解题技法技法讲解⽤油膜法测定分⼦⼤⼩，是利⽤简化模型把分⼦看做了⼩球,实际上,分⼦有着复杂的内部结构,并不是真的是⼩球,⼩球是其理想化的模型,这是研究物理问题的重要思想⽅法.即将复杂的物理过程\,物理现象中最本质\,具有共性的东西抽象出来,将其理想化\,模型化,略去其次要因素和条件,研究其基本规律,但在运⽤时要注意其规律的适⽤范围和运⽤前提.典例剖析例1⽤油膜法测分⼦⼤⼩时要满⾜的理想化的条件是（）A.把在⽔⾯上尽可能充分散开的油膜视为单分⼦油膜B.把形成单分⼦油膜的分⼦看作紧密排列的球形分⼦C.将油膜视为单分⼦油膜,但需考虑分⼦间隙D.将单分⼦视为⽴⽅体模型⼆、数据处理⽅法技法讲解（1）油酸体积的计算如果知道油酸酒精溶液浓度为P，测量出N滴油酸酒精溶液的体积为V，那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为V.V=VPN×10-6m3（2）数格⼦的⽅法这是估测不规则形状⾯积的⼀种⽅法：将⼀玻璃板放在不规则⾯积的上⽅，在玻璃板上画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，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，这种⽅法求出的⾯积越精确.典例剖析例2在做⽤油膜法估测分⼦⼤⼩的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有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，将玻璃板放在浅盘上，⽤笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺⼨如图所⽰，坐标中正⽅形⽅格的边长为1 cm，试求：（1）油酸膜的⾯积是多少 cm2?（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3）按以上实验数据估测出油膜分⼦的直径.技法讲解(1)选⽤的浅⽔盘各处的⾼度应均匀，⽽且⽔盘应⽔平放置(可从盘的边缘各处离⽔⾯⾼度是否⼀样看出)；⽔盘也不宜太⾼，略⾼于⽔⾯为宜，以使盘上的玻璃⽚尽可能地接近⽔⾯⼜不接触⽔⾯，这样描绘出的油酸膜轮廓就⽐较准确.描画油酸膜轮廓时，眼睛视线应通过所画之处⽽垂直于玻璃⽚.(2)油酸溶液配制时间不能过长，否则浓度改变，实验误差太⼤．(3)为了使滴到⽔⾯的油酸尽量少，除了把油酸稀释外，应尽量选⽤出⼝特别细的注射器或滴管，最好使⽤滴下100滴以上溶液才有1 mL体积的滴管.(4)向⽔⾯滴下酒精油酸溶液时，注意使滴管垂直于⽔⾯，管⼝靠近⽔⾯，轻轻地滴下，就能得到油层不再扩散，形成边缘圆滑的油膜.典例剖析例3下⾯是某同学在⽤油膜法测分⼦⼤⼩的实验过程中的⼀些操作其中正确的是（）A.在⽔盘中洒上痱⼦粉后，⽤滴管把⼀滴油酸滴⼊⽔盘中B.滴⼊油酸时注射针头离⽔⾯约10cm⾼C.向⽔盘中加⽔时⼀直加到⽔平⾯接近⽔盘边缘D.⽔盘中加⼊⽔后⽴即洒上痱⼦粉，并⽴即滴上油酸酒精溶液随堂训练1.某油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在⽔⾯上，最后形成的油膜最⼤的⾯积约为（）A.10-10m2B.104m2C.1010cm2D.104cm22.在粗测油酸分⼦⼤⼩的实验中，具体操作如下：A.取油酸1.00 mL注⼊250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加⼊酒精，直到液⾯达到250 mL 的刻度线为⽌.摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液.B.⽤滴管吸取制得的溶液逐滴滴⼊量筒中，记录滴⼊溶液的滴数，直到量筒达到1.00 mL 为⽌，共滴了100 滴.C.在⽔盘内注⼊蒸馏⽔，静置后⽤滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向⽔⾯滴⼀滴溶液，酒精挥发后油酸在⽔⾯上尽可能地散开，形成⼀层油膜.D.测得油膜⾯积为3.60×102cm2.利⽤数据可求得油酸分⼦的直径约为_______m.（计算结果保留两位有效数字）.3.在⽤“油膜法”估测分⼦的⼤⼩的实验中，实验简要步骤如下：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.将⼀滴酒精油酸溶液滴在⽔⾯上，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C.⽤浅盘装⼊约2 cm深的⽔，然后将痱⼦粉或⽯膏粉均匀地撒在⽔⾯上D.⽤公式d=V/s，求出薄膜厚度，即油酸分⼦的⼤⼩E.根据酒精油酸溶液的浓度，算出⼀滴溶液中纯油酸的体积VF.⽤注射器或滴管把事先配制好的酒精油酸溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒，记下量筒内增加⼀定体积时的滴数.上述实验步骤的合理顺序是__________4.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0.1ml的量筒\,盛有适量清⽔的45×50cm2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1cm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)5.某同学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的溶液的滴数误多记了10滴6.（1）⽤油膜法估测分⼦⼤⼩的实验，两个前提假设是①____________________________________________；②____________________________________________.（2）实验中，若配制的油酸酒精溶液的浓度为n，⼀滴溶液的体积为V，实验中描绘出的油酸薄膜的⾯积为S，则估算出油酸分⼦的直径为______________.7.利⽤单分⼦油膜法可以粗略测定分⼦的⼤⼩和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V的⼀滴油在⽔⾯上散开形成的⾯积为S，求这种油分⼦的直径的表达式；如果这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，再写出阿伏加德罗常数的表达式。
实验-用油膜法估测分子大小
用油膜法估测分子的大小实验目的：学会用油膜法估测分子的大小实验器材：①注射器或滴管 ②事先配制好的油酸酒精溶液 ③量筒④盛有清水的浅盘 ⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸实验原理：如果分子直径为d ，油滴体积是V ，油膜面积为S ，则d=V ／S ，测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，测出油膜的面积S ，估算出分子直径的数量级。
实验步骤1．用注射器或滴管将老师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（如1mL ）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 。
2.往边长约为30—40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上。
3．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如图1—1所示的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，（注意玻璃板不能与油膜接触）然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。
4．将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S ，求面积时以坐标纸上边长为1cn 的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，5．根据纯油酸的体积V 和油酸的面积S 可计算出油酸薄膜的厚度SV l，即油酸分子的大小。
注意事项1．油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
2．油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。
3．每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
4．痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗好。
实验纪录课堂练习1．油酸是一种脂肪酸，它的分子和水分子有很强的能力，当它浮在水面上形成一层油膜时，薄膜中只有一层分子，这样的一层油酸薄膜简称。
如果油酸分子可以大致看作球形，油膜的厚度就是分子的直径。
事先测出一滴油酸的体积V，再测出油膜的面积S，就可计算出油膜分子的直径d=。
油酸分子直径的数量级是m。
2．用注射器或滴管将老师事先配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（如1mL）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的，然后再按油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中的体积V。
高考物理实验课【用油膜法估测分子的大小】
(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大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． (7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V，据一滴油酸的体积 V 和薄膜的面积 S，算出油酸薄膜的厚度 d＝VS， 即为油酸分子的直径. 比较算出的分子 直径， 看其数量级(单位为 m)是否为 10－10 m，若不是 10－10 m 需重做实验．
3．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)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．
4．实验步骤： (1)取 1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成 200 mL 的油酸酒精溶液． (2)往边长为 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＝n1 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．
二、规律方法总结 1．数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容. 实验次数 量筒内增加 1 mL 溶液时的滴数 1 2 3 4
轮廓内的小格子数
轮廓面积 S
实验次数 1 2 3 4
一滴溶液中纯油酸的体积 V
分子的大小(m)
平均值
2.误差分析 (1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差． (2)纯油酸体积的计算误差． (3)油膜面积的测量误差． (4)油膜形状的画线误差． (5)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．
高三物理用油膜法估测分子的大小
制好，只滴1滴.
注意事项 (4) 计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目 来计算(边长1cm) . 不足半个的舍去，
多于半个的算1个 .
训练 将1cm3的油酸溶于酒精，制成500cm3的酒精
油酸溶液. 该酒精油酸溶液40滴的体积为1cm3，
现取1滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油
酸在水面上形成单分子油膜层，油膜面积0.4m2,
由此估算油酸分子直径。
1.25X10-10m
训练
用“油膜法”可以估测分子的大小：滴入盛水培 养皿中的油酸溶液所含纯油酸体积为4.0×10－6ｍＬ, 将培养皿水平放在边长1cm的
方格纸上,水面上散开的油膜
轮廓如图所示,该油膜面积为
２,由此可以估算 82 Ｓ＝______cm
油酸分子直径约 ｄ＝____________ 4.9X10-10 ｍ．
实验目的
学习一种估测分子大小的
方法.
实验原理
将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，
可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，如果 把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就可以 看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的体积V 和油膜的面积S，就可以算出分子的直径：
V d S
实验仪器
盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、
注意事项 (1) 实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则
导致实验无法完成. (2) 方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段
时间. 痱子粉均匀撒在水 面上.
注意事项 (3) 向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠 近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜. 最好在1 cm左右. 滴酒精油酸溶液时要注意控
试剂瓶、坐标纸、玻璃板、 痱子粉、酒精油酸溶液、cm深)，使
实验-用油膜法估测分子大小
实验-用油膜法估测分子大小实验目的：1.了解油膜法估测分子大小的基本原理。
2.了解实验中所用到的实验仪器和工具。
3.掌握实验操作技能，正确记录实验数据。
4.通过实验，加深对分子大小的理解和认识。
实验原理：油膜法是一种通过油膜中溶质的扩散速度估测溶质分子大小的方法。
在实验中，需要将待测的分子溶解在油中，油膜内部增加了分子后，分子扩散过程中会受到油膜分子的阻碍，分子扩散速度变慢，因此我们可以根据分子在油膜中扩散的速度估测分子大小。
实验步骤：1.将待测的分子加入10毫升的正十二烷中，并将瓶口用瓶塞堵上，摇匀后静置5分钟，使其充分溶解。
2.准备一只100毫米的亚银镜、一张单色滤色片、一只小板底玻片、一只倒置显微镜和一只数显卡尺。
3.将亚银镜以45度角倾斜固定，用滤色片筛选透出红色光线，用显微镜将油滴在银镜上，使其均匀分布在银镜平面上，并用小玻璃棒轻轻拍平。
4.用注射器将油滴中心注入1微升的分子溶液，然后用小玻璃棒轻轻搅拌，使分子均匀分布在油膜中。
5.观察分子在油膜中的扩散情况，当分子移动到与一定距离时，用数显卡尺测量分子移动的距离。
6.分析实验结果并计算分子大小。
实验数据记录：实验时间：2021年5月13日待测分子：苯甲酸甲酯实验结果：实验中使用的亚银镜非常光滑，没有明显的划痕，而且颜色均匀。
通过实验操作，将待测的苯甲酸甲酯加入到正十二烷中。
在油滴形成后，用注射器注入了1微升的待测分子溶液，并在油膜中观察到溶解的分子扩散情况，并测量了分子移动的距离为1.2毫米。
通过计算，得到待测分子的直径大小为：分子大小= (2×扩散距离)/(扩散时间×下降系数)下降系数根据温度和油膜的粘性系数决定。
在本实验中，下降系数为0.98。
扩散时间可以通过测量每个分子通行相同的距离所需的时间来估算。
在本实验中，记录了5次数据，测量时间如下：第一次：4.0秒平均扩散时间为4.08秒。
因此，根据公式，我们可以得出待测分子的大小：分子大小= (2×1.2毫米)/(4.08秒×0.98) = 0.5928纳米通过油膜法估测分子大小实验，我们可以得出待测分子苯甲酸甲酯的大小为0.5928纳米。
【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
高考物理实验专题 实验：用油膜法测分子的大小
高考物理实验精练：用油膜法测分子的大小（含答案）1.“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SB．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(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：①_________________________________________________。
②_________________________________________________。
(2)上述实验步骤的合理顺序是__________。
答案(1)①求出1mL油酸酒精溶液的滴数②前盘里倒入水后，将痱子粉或石膏粉均匀地洒在水面上(2)CBAED1.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，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，则：(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为________ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径为________m。
(结果均保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：__________________________。
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。
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【答案】 (1)2.6×102 8×10－10 (2)9.4×10－10
实验集训| 研测考向 1．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：________________________________________________
d＝VS＝3001××5100×－60.m133 m2＝5×10－10 m. 【答案】 (1)④①②⑤③ (2)5×10－10
[规律总结]
本实验中应注意的问题是：
(1)理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子
直径；(2)明确溶质和溶剂的关系，即明确所配的油酸酒精溶液的浓度，正确求
甲
乙
图实-12-1
(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)．
【解析】 (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＝格数×2 cm×2 cm≈2.6×102 cm2.溶液浓度 为1 0100，每滴溶液体积为1100 mL，2 滴溶液中所含油酸体积为 V＝2×10－5 cm3. 油膜厚度即油酸分子的直径是 d＝VS≈8×10－10 m.
出纯油酸的体积 V；(3)准确“数”出油膜的面积 S，数数的原则：大于半个格的
算一个，小于半个格的舍去；(4)利用 d＝VS求得分子直径．
考点二 实验数据处理 [例 2] 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 1 mL 的刻 度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，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，如图实-12-1 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(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)．
【解析】 (1)依据实验顺序，首先配置混合溶液，然后在浅盘中放水和痱 子粉，将一滴溶液滴入浅盘中，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状，最后用已 知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积，故正确的操作顺序为 ④①②⑤③.
(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为 V＝3010c×m530＝Sd，其中 S＝0.13 m2， 故油酸分子直径
实 验 研 究
实验十二 用油膜法估测分子的大小
实 验 集 训
● 实验原理及过程
实验研究| 高考储备 实验解读
● 注意事项 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． 4．本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可．
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．
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)
高考方向 考点一 实验原理与操作 [例 1] 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． 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．
(2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10%，一滴溶液的体积为 4.8×10－3 ml，其 形成的油膜面积为 40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m.
【解析】 (1)②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入 N 滴溶 液，测出其体积为 V，则一滴该溶液的体积为 V1＝NV.③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)d＝4.8×10－430××1100－－64×0.10% m＝1.2×10－9 m(注意单位换算，用国际单位 制)．
【答案】 (1)②在量筒中滴入 N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10－9
2．某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得 知：油酸的摩尔质量 M＝0.283 kg·mol－1，密度 ρ＝0.895×103 kg·m－3.若 100 滴 油酸的体积为 1 ml，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取 NA ＝6.02×1023mol－1，球的体积 V 与直径 D 的关系为 V＝16πD3，结果保留一位有 效数字)
【解析】 一个油酸分子的体积 V＝ρMNA，由球的体积与直径的关系得分子
3 直径 D＝
π6ρMNA，最大面积 S＝1×1D0－8 m3，解得 S＝1×101