實(shí)驗(yàn)二十用油膜法估測(cè)油酸分子的大小第十四章熱學(xué)1.知道油膜法估測(cè)油酸分子的大小的原理。2.掌握用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS夯實(shí)必備知識(shí)01研透核心考點(diǎn)02提升素養(yǎng)能力03夯實(shí)必備知識(shí)1實(shí)驗(yàn)原理與器材實(shí)驗(yàn)操作1.實(shí)驗(yàn)原理:利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，用d＝計(jì)算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積，S為油膜面積，這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑，如圖。2.實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。1.配制油酸酒精溶液，取純油酸1

mL，注入500

mL的容量瓶中，然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500

mL刻度線為止。2.用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n。根據(jù)V0＝算出每滴油酸酒精溶液的體積V0。3.向淺盤里倒入約2

cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上。4.用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。5.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1

cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))。7.根據(jù)溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d＝算出薄膜的厚度d，即為分子直徑。

誤差分析1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2.畫油膜形狀時(shí)不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。3.數(shù)格子法本身是一種估算的方法，從而會(huì)帶來(lái)誤差。研透核心考點(diǎn)2考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作例1

某實(shí)驗(yàn)小組利用圖中的器材，進(jìn)行“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。(1)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是

。

A.將油膜看成單分子層油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.不考慮各油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形解析

用油膜法估測(cè)油酸分子的直徑時(shí)，不考慮油酸分子間的間隙，將油膜看成單分子層油膜，以及將油酸分子看成球形，故選ABD。答案

ABD

(2)實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是

。

A.使油酸的油膜邊界輪廓清晰B.使油酸的顏色更加透明C.有助于測(cè)量一滴油酸的體積D.對(duì)油酸溶液起到稀釋作用解析

實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是對(duì)油酸溶液起到稀釋作用，故選D。答案

D

(3)測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，為了減小誤差而巧用的方法是

。

A.控制變量法 B.建模法C.累積法 D.歸納法解析

測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，先是測(cè)量多滴溶液的總體積，總體積除以總滴數(shù)即為一滴油酸酒精溶液的體積，此做法是為了減小誤差而巧用的方法是累積法，故選C。答案

C(4)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大，可能是由于

。

A.油膜中含有大量未溶解的酒精B.將全部不完整的方格作為完整方格計(jì)算油膜面積C.油酸酒精溶液久置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化D.水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開

答案

D考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2

在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，所用的油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.5mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液有80滴，把1滴該溶液滴入盛水的撒有爽身粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm，則可求得:(1)油酸薄膜的面積是

cm2。

解析

輪廓包圍的方格約為71個(gè)，故油酸薄膜的面積為S＝71×1×1

cm2＝71

cm2。答案

71(2)油酸分子的直徑是

m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(3)利用單分子油膜法可以粗測(cè)分子大小和阿伏加德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油酸在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油酸的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，則阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式為

(分子看成球體)。

(4)本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為

。

A.控制變量法 B.理想化模型C.極限思想法 D.整體法與隔離法解析

實(shí)驗(yàn)中把油酸分子簡(jiǎn)化為球形，忽略分子間隙，并且認(rèn)為油膜為單層分子，是一種理想化模型，故選B。答案

B在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，跟蹤訓(xùn)練將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測(cè)得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖所示，每格邊長(zhǎng)是0.5cm，根據(jù)以上信息，回答下列問題:(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為

mL。

(2)油膜的面積為

cm2。

(3)油酸分子的直徑約為

m(此小題保留1位有效數(shù)字)。

(4)從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，油膜的面積大小變化情況是

。

(5)甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，但都發(fā)生了操作失誤。其中會(huì)導(dǎo)致所測(cè)的分子直徑d偏小的是

。

A.甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒少了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值大一些B.乙同學(xué)在計(jì)算了注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)了一個(gè)注射器把溶液滴在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來(lái)的細(xì)，每滴油酸酒精溶液的體積比原來(lái)的小C.丙同學(xué)在計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是不足一格的油膜都不計(jì)，導(dǎo)致計(jì)算的面積比實(shí)際面積小一些

(4)從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，由于酒精的揮發(fā)，油膜的面積大小變化情況是先變大后變小。

提升素養(yǎng)能力31.在做“用油膜法估測(cè)分子直徑的大小”的實(shí)驗(yàn)中: (1)在本實(shí)驗(yàn)中“將油酸分子看成緊密排列的球體，在水面形成單分子油膜”，體現(xiàn)的物理思想方法是

。

(2)若所用油酸酒精溶液的濃度約為每104mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測(cè)得1mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，描出的油酸膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm，由此可估測(cè)油酸分子的直徑是

m(保留1位有效數(shù)字)。

(3)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列操作正確的是

。

A.配置好的油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)B.將一滴油酸酒精溶液滴在水面時(shí)，滴管距水面盡可能遠(yuǎn)些C.在水面滴入一滴油酸酒精溶液后，應(yīng)立即測(cè)量油膜面積D.描繪油膜輪廓時(shí)，玻璃板距水面不能過高答案

(1)建模法(理想模型法)

(2)6×10－10

(3)D

2.在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟:

①用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定;

②往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上;

③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小;

④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積;

⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。

完成下列填空:(1)上述步驟中，正確的順序是

。

(2)油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液有200滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測(cè)得油膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm，則每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

mL，油膜的面積是

cm2。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是

m(此結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(3)某學(xué)生在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于

。

A.油酸未完全散開B.計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足1格的方格記作1格C.計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足1格的方格答案

(1)④②①⑤③

(2)5×10－6

40

1.25×10－9

(3)AC

(3)油酸未完全散開，則S測(cè)量值偏小，故直徑測(cè)量值偏大;計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不足1格的方格記作1格，則S測(cè)量值偏大，故直徑測(cè)量值偏小;計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足1格的方格，則S測(cè)量值偏小，故直徑測(cè)量值偏大，A、C正確。3.(2025·湖北武漢模擬)(1)如圖反映“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是

(用符號(hào)表示)。

(2)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器測(cè)得1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油膜的形狀，如圖所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm，試求:①油膜的面積約為

cm2;

答案

(1)bcad

(2)①135

②8.0×10－12m3

③5.9