第70讲用油膜法估测油酸分子的大小（讲义）

第70讲用油膜法估测油酸分子的大小目录复习目标网络构建考点实验目的、原理等【夯基·必备基础知识梳理】知识点实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析【提升·必考题型归纳】考向1实验原理与操作考向2数据处理与误差分析理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析。考点要求考题统计考情分析用油膜法估测油酸分子的大小无各地高考对用油膜法估测油酸分子的大小这个实验的考查近三年没有考点实验目的、原理等知识点实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析1．原理与操作2．注意事项(1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用；(2)油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜；(3)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。3．误差分析(1)纯油酸体积的计算引起误差；(2)油膜形状的画线引起误差；(3)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。考向1实验原理与操作1．（1）某同学在做课本上粗测油酸分子大小的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量的酒精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，lmL的溶液的滴数误多记了10滴（2）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸膜的面积是m2，每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是m3，。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是m。（保留两位有效数字）【答案】AC/CA4.0×1035.0×10121.3×109【详解】（1）[1]根据A．油酸未完全散开，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故A正确；B．油酸中含有大量的酒精没有影响直径的测量，因为油酸本来就是要加入酒精稀释的，故B错误；C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故C正确；D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算值偏小，故计算结果明显偏小，故D错误。故选AC。（2）[2]油酸膜的面积是[3]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是[4]估测出油酸分子的直径是2．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：（1）本实验体现的物理思想方法为。A．控制变量法B．理想化模型C．极限思想法D．整体法与隔离法（2）油酸分子的直径是m。（结果保留两位有效数字）（3）某次实验时，该小组四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是。A．甲同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为，不小心错记录为81滴C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格D．丁同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为。【答案】BD【详解】（1）[1]本实验中，需要将在水面上形成的油膜看成单分子油膜，并将油酸分子理想化为紧密排列的球体，从而所计算的油膜的厚度即为油酸分子的直径，因此，本实验体现的物理思想方法为理想化模型。故B正确，ACD错误。故选B。（2）[2]根据题已知条件可得油酸的体积浓度为则一滴该油酸酒精溶液中油酸的体积为对形成的油膜面积进行估算，不足半格的舍去，大于等于半格的记为一格，估算可得油膜面积为则油膜分子的直径为（3）[3]A．拿错的注射器的针管比原来的粗，则滴出的一滴酒精油酸溶液的体积将偏大，即所含油酸的体积偏大，而计算过程中所用体积比实际小，因此测量得到的油酸分子的直径将偏小，故A错误；B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，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，故B错误；C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故C错误；D．不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了，则计算使用油酸的体积将偏大，从而导致所测油酸分子直径偏大，故D正确。故选D。（4）[4]球状分子的体积而根据已知条件可得分子的质量阿伏伽德罗常数为考向2数据处理与误差分析3．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：①向的油酸中加酒精，直至总量达到；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100滴时，测得其体积恰好是；③先往边长为的浅盘里倒入深的水，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，小方格的边长为，数出轮廓范围内小方格的个数N。根据以上信息，回答下列问题：（1）油酸分子直径是m。（结果保留两位有效数字）（2）在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是A．等效替代法

B．类比法

C．理想模型法

D．控制变量法（3）若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，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，的溶液的滴数多记了10滴【答案】CAC/CA【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为根据大于半个方格的计为一个，小于半个方格的不计的原则，可得油膜形状占据的方格数约为所以油膜的面积为所以油酸分子的直径为（2）[2]实验中把分子看作小球，认为油酸分子能够一个一个紧密排列，在水面上形成单分子油膜层，都是采用了理想模型法，C正确，故选C。（3）[3]计算油酸分子直径的依据是A．油酸未完全散开，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，A正确；B．油酸溶液浓度低于实际值，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，B错误；C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，C正确；D．求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴，则导致一滴溶液体积计算值偏小，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，D错误。故选AC。4．在“用油膜法估测分子大小”实验中，所用的酒精油酸溶液为1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液为100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所示，图中每一小方格的边长为1cm。（1）该实验中的理想化假设有。A．将油酸形成的膜看成单分子层油膜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（2）关于该实验的误差分析，下列正确的是。A．在配制溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致油酸分子直径的测量值偏大B．上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验，将会导致油酸分子直径的测量值偏小C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，将会导致油酸分子直径的测量值偏小D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，在接下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏大（3）实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积是m2；油酸分子的直径是m。【答案】ABDAB/BA【详解】（1）[1]“用油膜法估测分子大小”的实验中，我们的实验依据是将油酸形成的膜看成单分子层油膜同时不考虑各油酸分子间的间隙以及将油酸分子看成球形。故选ABD。（2）[2]A．在配置溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏大，则油酸分子直径的测量值偏大，故A正确；B．由于酒精具有挥发性，上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验时，油酸的浓度增大，则浓度计算值偏小，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏小，则油酸分子直径的测量值偏小，故B正确；C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，油酸将不能在潜水盘中充分散开，这将导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径的测量值偏大，故C错误；D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，则会导致油膜面积测量值偏大，在接下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏小，故D错误。故选AB。（3）[3]实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积为[4]1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为则油酸分子的直径为5．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．向浅水盘中倒入约深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上D．将面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。再根据估算出油酸分子的直径E.将玻璃板盖到浅水盘上，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，将的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液。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。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，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，则油酸膜的面积约为（保留两位有效数字）。由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为m（保留两位有效数字）。（3）丙同学做完实验后，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（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，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸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。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：①油酸分子直径②油酸分子直径③一滴油酸溶液中所含油酸分子数④一滴油酸溶液中所含油酸分子数以上判断正确的是()A．①和③

B．①和④

C．②和④

D．②和③【答案】ACBED（）（）ACC【详解】（1）[1]为了使得油膜形成单分子油膜层，实验时，需要将油进行稀释，不能直接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，A错误，符合题意。故选A。[2]实验时，先向浅水盘中倒入约深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，再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，随后将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，最后将面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。再根据估算出油酸分子的直径。即正确操作的合理顺序是CBED。（2）[3]利用数格子的方法，油酸膜的面积约为[4]1滴这样的溶液中的纯油酸体积为则估算出油酸分子的直径约为（3）[5]A．由于若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，体积偏大，则所测的分子直径d明显偏大，A