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(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。

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。

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。

用油膜法估测分子的大小(一)实验目的：用油膜法估测分子的大小．(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．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，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，如图11—8-1所示．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，形成一个单分子层油膜，如图11—8—2所示．实验中如果算出一定体积V 的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S ，即可估算出油酸分子的大小，直径L ＝V/S .(三)实验器材 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约30 cm —40cm )、注射器(或滴管)、玻璃板(或有机玻璃板)、彩笔、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500mL )(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．配制酒精油酸溶液，取油酸1 mL ，注入 500mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL 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1mL 含1/500mL 纯油酸的酒精油酸溶液．3．用注射器或滴管将酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，并计下量筒内增加一定体积V N 时的滴数N ．4．根据V o ＝V N /N 算出每滴酒精油酸溶液的体积v05．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．用注射器或滴管将酒精油酸溶液滴在水面上一滴．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 mm 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．根据酒精油酸溶液的配制比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式L=V/S 算出油酸薄膜的厚度L ．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)须知1．酒精油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差．2．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩，有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．图８－２ 图11-8-13．从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面X 力系数变个，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥．这样做，比将粉撒在水面上的实验效果好．4．本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。

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。

实验十三 用油膜法估测分子的大小1.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甲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纯油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图乙所示，则d ＝V S.图12.实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔. 3.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，取纯油酸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，使油酸充分溶解在酒精中，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 n n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，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小.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溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S1 2 3 4实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12342.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.命题点一教材原型实验例1在“用油膜法估测分子的大小”实验中，(1)(多选)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(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是( )A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸溶液起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留两位有效数字).答案(1)ABD (2)B (3)1.1解析(1)计算分子直径是根据体积与面积之比，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形，故选A、B、D.(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差.(3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大.一滴油酸的体积V0＝dS＝10－10m×0.22 m2＝2.2×10－11 m3，一滴油酸酒精溶液的体积V＝150cm3＝2×10－8 m3，则此油酸酒精溶液的浓度为V0V＝1.1 ‰.例2在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，(1)(多选)某同学计算出的结果明显偏大，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 溶液的滴数多记了10滴(2)在做实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸1 mL ，用注射器测得1 mL 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，测得油膜的近似轮廓如图2所示.图中正方形小方格的边长为1 cm ，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ nm.图2答案 (1)AC (2)0.4解析 (1)分子直径d ＝V S，计算出的结果明显偏大，若油酸未完全散开，面积偏小，直径偏大，A 正确；若油酸中含有大量酒精，会使油膜面积偏大，直径偏小，B 错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使油膜面积偏小，直径偏大，C 正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL 溶液的滴数多记了10滴，会使液滴体积变小，直径偏小，D 错误. (2)油酸酒精溶液的浓度为11 000，一滴溶液中含有纯油酸的体积为1200×11 000mL ，形成油膜约占125个小格，即S ＝125×10－4 m 2，则油酸分子的直径d ＝VS＝4×10－10 m ＝0.4 nm. 变式1 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)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4.8×10－3 mL ，其形成的油膜面积为80 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________ m. 答案 (1)见解析 (2)6.0×10－10解析 (1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差，故可在量筒内滴入N 滴该溶液，测出它的体积.③液面上不撒痱子粉或细石膏粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，故应先在液面上撒痱子粉或细石膏粉.(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得d ＝V S ＝4.8×10－3×10－6×0.10%80×10－4m ＝6.0×10－10 m. 变式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表面撒有痱子粉的浅盘里，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酸膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图3所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm ，试求：图3(1)油酸膜的面积是________；(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________(结果保留两位有效数字). 答案 (1)131 cm 2 (2)8×10－6 mL (3)6.1×10－10 m解析 (1)根据题图，数得格子数(多于半个的算一个，不足半个的舍去)为131个，那么油膜面积是S ＝131×1 cm 2＝131 cm 2.(2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有75滴，1滴溶液的体积是175 mL.又已知每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是V ＝6×175104 mL ＝8×10－6 mL.(3)油酸分子的直径为d ＝V S ＝8×10－6131cm≈6.1×10－10 m.命题点二 实验拓展创新例3 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50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1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4甲所示.坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是______ cm 2，由此估算出油酸分子的直径是______ m(保留一位有效数字).图4(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). 答案 (1)256 8×10－10 (2)9.4×10－10解析 (1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S ＝64×2 cm×2 cm＝256 cm 2.溶液浓度为11 000，每滴溶液体积为150mL,1滴溶液中所含油酸体积为V ＝2×10－5cm 3.油膜厚度即油酸分子的直径是d ＝VS≈8×10－10 m.(2)直径为1.43×10－8 m 的圆周周长为D ＝πd ≈4.49×10－8 m ，可以估算出铁原子的直径约为d ′＝4.49×10－848m≈9.4×10－10 m.如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

第5课时实验：用油膜法估测分子的大小【学业质量解读】内容学业质量水平要求油膜法估测分子大小通过实验，估测油酸分子的大小．【必备知识梳理】1．实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成油膜，将油酸分子看做，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径．2．实验步骤(1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成N mL的油酸酒精溶液，则油酸的浓度为 .(2)往边长为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将均匀地撒在水面上．(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 .(4)用滴管(或注射器)向水面中央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．(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)将玻璃板取出放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.3．数据处理(1)计算一滴溶液中油酸的体积：．(2)计算油膜的面积：利用坐标纸求油膜面积时，以边长为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，大于半个的算一个．(3)计算油酸的分子直径：d＝VS(注意单位统一)．【关键能力突破】一、实验原理和步骤【例1】在“用油膜法估测分子的大小”实验中，(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(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是()A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10 m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为________‰（保留两位有效数字）．【变式1】实验器材有:浓度为0.05%(油酸与油酸酒精溶液的体积比)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1 cm).(1) 下面给出的实验步骤中,正确排序应为.(填序号)为估算油酸分子的直径,请补填最后一项实验步骤D.A. 待油酸薄膜的形状稳定后,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.B. 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油酸酒精溶液的滴数N.C. 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,从低处向水面中央滴入一滴.D. .(2) 利用以上测量数据,写出单个油酸分子直径的表达式为.二、实验数据的处理【例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104mL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，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则(1)油酸薄膜的面积是________cm2.(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL.(取一位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为______m．(取一位有效数字)【变式1】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，具体操作如下：①取油酸0.1 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的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，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，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．(1)这层油膜的厚度可视为油酸分子的________．(2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，求得的油膜分子直径为________m．(结果全部保留2位有效数字)【学科素养提升】1.（2019年全国3卷）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___________________．2.（2020上海等级考）在“用单分子油膜估测分子直径”的实验中，均匀撒痱子粉有利于形成_____________________，便于记录数据．将体积为 v的油酸酒精溶液滴在水面上，油膜充分散开后面积为S,溶液的浓度为 ，则估算该分子的直径为_____________________．3.(2018金陵中学等三校四模)用油膜法测定分子的直径，1 mL的油酸加入酒精中配制成1 000 mL的油酸酒精溶液，1 mL油酸酒精溶液通过滴管实验测得为80滴，取1滴油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后测得油膜面积为260 cm2．(1)则油酸分子的直径约为________m；(结果保留1位有效数字)(2)按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中，如果时间偏长，会影响分子尺寸测量结果导致测量值________(选填“偏大”或“偏小”)．【基础综合训练】1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中做了哪些科学的近似()A．把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜B．把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子C．将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙D．将油酸分子视为立方体模型2.油酸酒精溶液的浓度为每10000 mL油酸酒精溶液中有油酸6 mL，用滴管向量筒内滴75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，稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示．(1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积为________m2；(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为________m3；(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________m(保留一位有效数字)．3. 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：(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的体积是________ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m．(结果保留2位有效数字)(2)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【应用创新训练】5.(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.C. 用浅盘装入约2 cm 深的水.D. 用公式d ＝V S，求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小. 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.上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的,请指出: ①_________________________________________②________________________________________上述实验步骤的合理顺序是 .(2) 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少,油酸膜没有充分展开6.在“用油膜法估测分子的大小”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．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________．(选填步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得50滴油酸酒精溶液的体积为1 cm3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)第4课时参考答案【关键能力突破】【例1】(1)ABD (2)B (3)1.1【变式1】(1) BCA 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)NS %05.0【例2】(1)115±3 (2)8×10－6 (3)7×10－10【变式1】(1)直径 (2)4.0×10－12 4.9×10－10【学科素养提升】1. 使油酸在浅盘的水面上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1mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积2. 边界清晰的油膜 S V /3.解： (1)测得油膜面积S ＝260 cm 2＝2.6×10－2 m 2，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：V ＝11 000×180 mL ＝1.25×10－11 m 3，所以油酸分子的直径d ＝V S ＝1.25×10－112.6×10－2 m≈5×10－10 m ． (2)置于一个敞口容器中，如果时间偏长，酒精挥发，导致油酸浓度增大，因此出现直径偏大．【基础综合训练】1. AB2. (1)1.15×10－2 (2)8×10－12 (3)7×10－10 3. (1)球体 单分子 直径 4.4×10－2 1.2×10－11 2.7×10－10 (2)ACD【应用创新训练】1. (1) ① C 步骤中,要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉 ② 实验时还需要:F. 用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目 FCBAED (2) ACD2. (1)④①②⑤③ (2)5×10－10。

高中物理：用油膜法估测油酸分子的大小【知识点的认识】用油膜法估测分子的大小1．实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径．2．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．3．实验步骤（1）取1mL（1cm3）的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液．（2）往边长约为30～40cm的浅盘中倒入约2cm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1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝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．（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＝，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，若不是10﹣10需重做实验．4．注意事项（1）油酸酒精溶液的浓度应小于．（2）痱子粉的用量不要太大，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀．（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，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小．（4）浅盘里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）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，以边长为1cm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．5．误差分析（1）纯油酸体积的计算引起误差．（2）油膜面积的测量引起误差主要是有两个方面：①油膜形状的画线误差；②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．【命题方向】常考题型是考查估测油酸分子大小的实验：选修3﹣3有以下说法：其中正确的是（）A．“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积B．理想气体在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比C．气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大D．物理性质各向同性的一定是非晶体E．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的F．控制液面上方饱和汽的体积不变，升高温度，则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大G．让一小球沿碗的圆弧型内壁来回滚动，小球的运动是可逆过程．分析：在用油膜法估测分子的大小”实验中，我们做了些理想化处理，认为油酸分子之间无间隙，油酸膜为单层分子．压强p与热力学温度T成正比，必须是一定量的理想气体．温度是分子平均动能的量度．非晶体和多晶体是物理性质各向同性的．液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的．温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，质量增大．在运动过程中有能量损失，为不可逆过程．解答：A、用油膜法估测分子的大小”实验中认为油酸分子之间无间隙，油酸膜为单层分子，所以可以认为油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积，故A对．B、没有确保是一定质量的理想气体，压强p与热力学温度T不一定成正比，故B错．C、温度是气体分子平均动能的量度，气体分子的平均动能越大，温度越高，故C错．D、多晶体的物理性质各向同性，所以不一定是非晶体，也有可能是多晶体，故D错．E、液体间的作用力是由分子间的引力和斥力相互作用一起的，即分子作用力，故E对．F、温度升高时，液体分子的平均动能增大，单位时间里从液面飞出的分子数增多，所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大，密度增大，压强也增大，故F对．G、在运动过程中有能量损失，故为不可逆过程，故G错．故选AEF．点评：本题主要考查基本知识点，只要平时记住即可．【解题方法点拨】解决油膜法估测分子大小的思路（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厚度即分子直径．（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．（4）利用d＝，求得分子直径．。

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____________________________。

【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。