2025高考物理总复习实验用油膜法估测分子的大小

第6讲实验用油膜法估测分子的大小高考总复习2025强基础固本增分研考点精准突破目录索引强基础固本增分注意事项

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。√√×√√√√研考点精准突破考点一教材原型实验考向一

实验原理与操作典题1“用油膜法估算分子大小”的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是

。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以

。

。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是

。

使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜

一滴一滴地滴入小量筒中,测出1mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积把油酸酒精溶液

单分子层油膜的面积

解析

稀释后,油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1

mL油酸酒精溶液的滴数n,得到一滴油酸酒精溶液的体积

,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式

可知,还需要测单分子层油膜的面积S。思维点拨

围绕

控制实验条件形成单分子油膜,测得1滴油酸酒精溶液中含的纯油酸的体积,测出油膜面积S。规律方法

油膜体积的测定——积聚法:由于一滴纯油酸中含有的分子数仍很大,形成的单层分子所占面积太大,不便于测量,故实验中先把油酸溶于酒精中稀释,测定其浓度,再测出1

mL油酸酒精溶液的滴数,取一滴用于实验,最后计算出一滴溶液中含有的纯油酸的体积作为油膜的体积。典题2(2024浙江金华统考模拟)在用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中请补齐必要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:A、D、

、F;(用字母表示)

EB解析

根据图示可以看出,A步骤是从配制好的油酸酒精溶液中取一定体积溶液数出共多少滴,从而计算出一滴溶液的体积,D步骤是在容器内倒上水,而最后一步是在坐标纸上描出水面上油酸的形状。所以中间还差的步骤是:在水面上撒一层爽身粉,然后在水面上滴一滴油酸酒精溶液。故选EB。考向二

实验数据处理与误差分析典题3

在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.2mL,用量筒和注射器测得1mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm。(结果均保留两位有效数字)(1)油酸薄膜的面积是

m2;

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

m3;

(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是

m;

4.0×10-32.5×10-126.3×10-10

(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于

。

A.油酸未完全散开B.油酸酒精溶液中含有大量酒精C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴D解析

(1)由于每格边长为1

cm,则每格就是1

cm2,估算油膜面积根据超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为S=40

cm2=4.0×10-3

m2;(4)油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉,使测量结果更精确,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C错误;计算时把向量筒中滴入1

mL油酸酒精溶液的滴数多数了10滴,计算一滴纯油酸的体积偏小,则d偏小,故D正确。规律方法

油膜面积的测定:如图所示,将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板取下放在坐标格纸上,以边长为1

cm的方格为单位,数出轮廓内正方形的格数(不足半格的舍去,超过半格的计为1格),计算出油膜的面积S。考点二实验的改进与创新典题4(1)如图1所示“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);

图1bcad(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1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL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1cm,试求:图2①油酸膜的面积是

cm2;

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)

1.3×1028.0×10-12m36.1×10-10(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

。

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;典题5(2023上海高三模拟)阅读材料,回答下列问题:为了估测油酸分子的大小,我们把一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基组成的。油酸分子中的一部分是羧基,它对水有很强的亲合力;而另一部分烃基对水没有亲合力,要冒出水面。因此,油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子层油膜。(1)该实验中的理想化假设是(

)A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.不考虑各油酸分子间的相互作用力D.将油酸分子看成球形ABD(2)实验中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是(

)A.使油酸的油膜边界轮廓清晰B.使油酸的颜色更加透明C.有助于测量一滴油酸的体积D.对油酸溶液起到稀释作用(3)测量一滴油酸酒精溶液的体积时,为了减小误差而巧用的方法是(

)A.控制变量法B.建模法C.累积法D.归纳法DC(4)实验中最终得到的计算结果数据偏大,可能是由于(

)A.油膜中含有大量未溶解的酒精B.将全部不完整的方格作为完整方格计算油膜面积C.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化D.水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开(5)利用油膜法可以测阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,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

。(分子看成球体)

D解析

(1)用油膜法测量分子的直径时,不考虑分子间的间隙,将油膜看成单分子油膜层,以及将油分子看成球形。故选A、B、D。(2)实验中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用。故选D。(3)测量一滴油酸酒精溶液的体积时,先是测量多滴溶液的总体积,然后以总体积比总滴数,可知为了减小误差而巧用的方法是累积法。故选C。(4)油膜中含有大量未溶解的酒精,导致油膜面积偏大,根据

可知,若油膜中含有大量未溶解的酒精,则实验中最终得到的计算结果数据偏小,故A错误;将全部不完整的方格作为完整方格计算油膜面积,导致