实验用油膜法估测分子的大小1教程教案

《单分子油膜法估测分子的大小》教学设计一、教学背景分析单分子油膜法是一种实验技术，通过研究溶液中溶质物质对镁或水等金属表面形成的单分子油膜的吸附情况，来间接估测分子的大小。

这种方法简单易行，且具有较高的准确性和可靠性，被广泛应用于化学、生物等领域的分子大小研究中。

在进行单分子油膜法实验时，需要学生掌握实验原理和操作技巧，了解实验的意义和目的。

因此，本教学设计旨在通过实验操作过程，帮助学生在实践中理解和掌握单分子油膜法的原理和方法，提高学生的实验操作能力和科学研究素养。

二、教学目标知识目标：1.了解单分子油膜法的原理和方法；2.掌握实验操作步骤；能力目标：1.具备实验设计和操作能力；2.能够进行实验数据处理和分析；情感态度目标：1.培养学生实验探究和团队合作的意识；2.激发学生对科学研究的兴趣和热情。

三、教学内容与教学步骤1.教学内容：单分子油膜法估测分子的大小。

2.教学步骤：第一步：实验前准备（1）将所需试剂准备齐全，包括石蜡片、正十二烷、氯仿、乙醇等；（2）清洗玻璃仪器，确保实验仪器的干净；（3）在实验室准备好实验操作台和实验材料。

第二步：实验操作（1）在一块干净的载片上涂抹一层适量的正十二烷，加热至挥发，得到单层油膜；（2）将待测试剂（溶质物质）溶解在乙醇中，将乙醇溶液均匀地滴于正十二烷油膜上；（3）将待测溶质物质吸附到油膜上，形成含有分子的油膜；第四步：实验数据处理（1）使用显微镜观察油膜的形貌，并测量吸附的分子在油膜上的直径；（2）根据分子在油膜上的直径以及正十二烷的分子结构参数，计算出待测物质分子的大小。

第三步：实验总结（1）对实验操作及结果进行总结，讨论实验中可能存在的误差和改进方法；（2）思考单分子油膜法在实际研究中的应用前景。

四、教学手段1.教学媒体：实验室设备、显微镜；2.教学方法：讲授结合实验操作；3.教学手段：PPT、视频资料、实验指导书。

五、教学评价1.自我评价：通过观察学生在实验操作中的表现，了解学生对实验原理和方法的掌握情况；2.学生评价：组织学生对实验结果进行讨论和总结，通过实验报告评价学生实验设计和数据处理能力；3.教师评价：根据学生的实验操作和学习情况，评价教学效果并提出改进建议。

第1节　物体是由大量分子组成的第1课时　实验：用油膜法估测分子的大小◆学习目标定位1．理解此实验的原理．2．会利用油膜法计算分子的直径.一、实验目的1．用油膜法估测分子的大小．2．体会通过测量宏观量来测量微观量的方法．二、实验原理1．估测分子的大小通常采用油膜法取1 mL的油酸，并精确地测出它的体积，用无水酒精按1∶200的体积比稀释油酸，使油酸在酒精中充分溶解．用滴管提取1 mL稀释后的油酸，并测算出滴管中滴出一滴的体积．在盛水盘中装入约2 cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒上一层痱子粉，在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，到油膜面积不再扩大时，用一块玻璃盖在盘缘上描出油膜的轮廓图，如下图所示，把这块玻璃放在方格纸上，数出油膜所占的格数，然后计算出油膜的面积．于是油膜的厚度便可测算出来．(d＝V S)2．油酸在水面上形成单分子层油膜油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面．油酸分子都是直立在水中的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径，如图所示，其线度的数量级为10－10 m.一、实验目的用油膜法估测分子的大小．二、实验器材体积比为1∶200的油酸若干毫升、浅盘1个(30 cm ×40 cm)、滴管1支、带方格的透明塑料盖板1块、量筒1个、彩色水笔1支、痱子粉．三、实验原理把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上，在水面上形成油膜(一般认为此油膜是单分子油膜)，如图所示．把分子看成球形，油膜的厚度就认为是油酸分子的直径d ，测出油膜面积S ，则分子直径d ＝.V S(1)油酸分子并不是球形的，但这里把它们当成球形处理，这是一种估算的方法．(2)油酸分子在水面是单层排列的，即单分子油膜．(3)忽略油酸分子之间的间隙，油酸分子是紧密排列的．(4)尽管用不同方法测量分子直径的结果有差异，但除一些高分子有机物外，一般测得的数量级一致，分子直径的数量级为10－10 m.(5)痱子粉(或细石膏粉)的作用：因为油酸薄膜是透明的，在水面上很难看清其边界，将痱子粉撒在水面上后，再滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开，形成一块薄油膜，薄油膜上没有痱子粉，边界处有痱子粉，这样就能清楚地看出油膜的边界，便于比较准确地测出薄油膜的面积．四、实验步骤1．在浅盘中倒入约2 cm 深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上．2．取1毫升(1 cm 3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液．3．用注射器往量筒中滴入1 mL 配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数n ，算出一滴油酸酒精溶液的体积.V 4．将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上．5．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状．6．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 的方格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S .计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个．7．根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V .8．计算油酸薄膜的厚度d ＝，即为油酸分子的直径．V S五、注意事项1．油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差．2．实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1 cm 之内．3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．4．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，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁．5．从盘的中央加痱子粉，粉自动扩散至均匀，这样做比将粉撒在水面上的效果好．6．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可．六、误差分析1．油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差．2．一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差．3．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．4．采用“填补法(即不足半格舍去，多于半格的算一格)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．　在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：(1)关于下列实验步骤：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：上述步骤中，正确的顺序是(填写步骤前面的数字)．(2)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，试问：这种估测方法是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；估测出油酸分子的直径是m(结果保留2位有效数字)．【解析】　(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为，将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积．则用1滴此溶液的体积乘以配制比例，再除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径．分析可知，实验步骤为④①②⑤③.(2)让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径．计算步骤为先计算1滴油酸酒精溶液中油酸的体积＝1滴酒精油酸溶液的体积×配制比例，即V ＝× mL ＝1.2×10－11 m 3.0.61 000150计算油膜面积S ＝70×25×25 mm 2≈4.4×10－2 m 2.计算分子直径d ＝＝≈2.7×10－10 m.V S 1.2×10－114.4×10－2【答案】　(1)④①②⑤③　(2)单分子　直径　4.4×10－2　2.7×10－10【方法总结】油膜法估测分子直径问题的解答技巧油膜法估测分子直径分三个过程：(1)获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积V .(2)用数格子法(不足半个的舍去，多于半个的算一个，即“四舍五入”法)求出油膜面积S .(3)由公式d ＝计算结果．其中V 和S 的单位均采用国际单位制中的单位，V S即体积V 的单位是m 3，面积S 的单位是m 2.　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 ，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL 油酸溶液50滴，那么一滴溶液的体积是 mL ，所以一滴溶液中油酸体积为V ＝ cm 3.若实验中测得的结果如表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值d 0＝5.12×10－10 m 作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.次数S /cm 2d ＝/×10－7 cm V S d 平均值153825453563解析：1滴溶液的体积V 溶液＝mL ，150其中含油酸体积V ＝V 溶液＝4×10－5 cm 3，1500据此算出3次测得的d 值分别为d 1≈7.43×10－8 cm ，d 2≈7.34×10－8 cm ，d 3≈7.10×10－8 cm ，其平均值＝＝7.29×10－8 cm ＝7.29×10－10 m ，d d 1＋d 2＋d 33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：　4×10－5　0.743　0.734　0.710　7.29×10－10 m 符合150　在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器量得1 mL 上述溶液中有50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，在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求：(1)油酸薄膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？【解析】　(1)坐标纸中每个正方形小方格的面积S 0＝20 mm ×20 mm ＝400 mm 2＝4.0×10－4 m 2，按照数正方形小方格数目的原则，可数出正方形小方格数目为56个，则油酸薄膜的面积S ＝56×S 0＝56×4.0×10－4 m 2＝2.24×10－2 m 2.(2)1 mL 油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V 0＝×1 mL ＝6×10－4 mL, 61041滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V ＝V 0＝×6×10－4 mL ＝1.2×10－5 mL.150150(3)油酸分子的直径：d ＝＝ m ≈5.4×10－10 m.V S 1.2×10－5×10－62.24×10－2【答案】　见解析【方法总结】数据处理的方法(1)一滴油酸溶液的平均体积为，V ＝.V N 滴油酸溶液的体积N(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积为V ，V ＝×油酸溶液的体积比.V (体积比＝纯油酸体积溶液的体积)(3)油膜的面积S ＝n ×1 cm 2(n 为有效格数，小方格的边长为1 cm)．(4)分子直径d ＝(代入数据时注意单位的统一)．V S　某同学用油膜法估测分子直径：(1)实验中用来盛水的浅圆盘直径为0.5 m ，要让油酸在水面上形成单分子油酸膜，滴到水面的油酸酒精溶液中纯油酸的体积的数量级不能大于m 3.(2)某同学测出分子直径后发现结果明显偏大，可能是由于．A ．油酸中含有大量酒精B ．计算油膜面积时，计入了所有不足一格的方格C ．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格(3)测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的．A ．摩尔质量B ．摩尔体积C ．体积D ．密度解析：(1)用油膜法估测分子直径实验原理是让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径．已知油分子直径的数量级为10－10 m.油酸的体积V＝πR2·d＝3.14×2×10－10 m3≈2×10－11 m3，故数量级为10－(0.52)11 m3.(2)计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则分子直径将偏小，A选项错误；计入了所有不足一格的方格，S将偏大，故得到的分子直径将偏小，B选项错误；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，C选项正确．(3)根据油酸分子直径可以求出油酸分子的体积，只要知道了油酸的摩尔体积，由摩尔体积和油酸分子体积之比可以求1摩尔油酸所含有的油酸分子数目，即可以求出阿伏加德罗常数，B选项正确．答案：(1)10－11　(2)C　(3)B1．(多选)“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：实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，所以A、B、D正确，C错误．答案：ABD2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验老师已经配置好了油酸酒精溶液，该老师向1 mL油酸中加酒精，直至总量达到a mL，配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．(1)用滴管向量筒内加注b滴油酸酒精溶液，读其体积1 mL.则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为mL.(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示．(已知坐标纸上每个小方格面积为S cm2，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S cm2，不足半个舍去)则油膜面积为cm2.(3)估算油酸分子直径的表达式为d ＝ cm.解析：(1)计算每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积，V ＝×＝ mL.1a 1b 1ab(2)估算油膜面积的方法是所围成的方格中，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍去．方格数为115，油酸薄膜面积为S ′＝115S cm 2.(3)“油膜法估测分子大小的实验”中，一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，分子的直径d ＝＝ cm.V S ′1115Sab 答案：(1)　(2)115S (110S ～120S 均正确)　(3)1ab 1115Sab3．下面介绍了两种测量分子大小的方法：(1)先用移液管量取0.30 mL 油酸，倒入标注300 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到300 mL 的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入200滴溶液，溶液的液面刚好达到量筒中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1所示．坐标格的正方形大小为1 cm ×1 cm.由图可以估算出油膜的面积是cm 2(保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是 m(保留1位有效数字)．(2)如图2是用离子显微镜拍下的一个“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1.45×10－8 m 的圆周而组成的．由此可以估算出铁原子的直径约为 m(保留2位有效数字)．解析：(1)由图示油膜求出油膜的面积，油膜的面积S ＝64×1 cm ×1 cm ＝64 cm 2.根据题意求出1滴油酸溶液含纯油的体积V ＝1×mL ×＝2×1012000.30 mL 300 mL－6 mL ＝5×10－6 cm 3求出油膜的厚度，即油酸分子的直径d ＝＝≈8×10－8 cm ＝V S 5×10－6 cm 364 cm 28×10－10 m.(2)48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个分子直径之和．铁原子的直径d ′＝＝＝m ≈9.5×10－10 m.L n πd n 3.14×1.45×10－848答案：(1)64　8×10－10　(2)9.5×10－10。

一、教案实验用油膜法估测分子的大小人教版1. 教学目标：(1) 让学生了解油膜法估测分子大小的原理。

(2) 培养学生运用实验方法探究分子结构的能力。

(3) 提高学生对物理实验的兴趣和实验技能。

2. 教学内容：(1) 油膜法估测分子大小的实验原理。

(2) 实验步骤与方法。

(3) 实验数据处理与分析。

3. 教学重点与难点：(1) 油膜法估测分子大小的实验原理。

(2) 实验数据的处理与分析。

4. 教学方法：(1) 讲授法：讲解油膜法估测分子大小的原理。

(2) 实验法：指导学生进行油膜实验。

(3) 讨论法：引导学生分析实验数据，探讨分子大小。

5. 教学过程：(1) 导入：介绍油膜法估测分子大小的实验原理。

(2) 实验步骤：讲解并演示实验步骤，引导学生动手操作。

(3) 实验数据分析：引导学生分析实验数据，探讨分子大小。

二、实验原理与方法1. 实验原理：油膜法估测分子大小是利用油酸在水面上形成单分子油膜，通过测量油膜的面积和体积，计算分子的大小。

2. 实验方法：(1) 准备油酸、酒精、量筒、滴管、烧杯、玻璃板等实验器材。

(2) 将油酸稀释至一定浓度，用滴管滴在玻璃板上。

(3) 待油膜稳定后，用酒精擦拭玻璃板，避免油膜破损。

(4) 测量油膜的面积和体积。

(5) 计算分子大小。

三、实验步骤与注意事项1. 实验步骤：(1) 准备实验器材，将油酸稀释至一定浓度。

(2) 在玻璃板上滴一滴油酸溶液，待油膜稳定。

(3) 用酒精擦拭玻璃板，避免油膜破损。

(4) 测量油膜的面积和体积。

(5) 计算分子大小。

2. 注意事项：(1) 确保油膜稳定，避免油膜破损。

(2) 测量面积和体积时，要准确无误。

(3) 计算分子大小时，要合理运用公式。

四、实验数据处理与分析1. 实验数据处理：根据实验测得的油膜面积和体积，计算分子大小。

(1) 探讨分子大小与油酸浓度的关系。

(2) 分析实验误差，提高实验结果的准确性。

通过实验，让学生了解油膜法估测分子大小的原理和方法，培养学生运用实验方法探究分子结构的能力。

1.2实验：用油墨法估测油酸分子的大小基础导学要点一、用油膜法估测油酸分子的大小1．实验目的：用油膜法估测油酸分子的大小．初步学会用统计的方法求物理量．2．实验原理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，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径．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 ，即可算出油酸分子直径的大小，即d ＝V S. 3．实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约为30 cm ～40 cm)、注射器(或滴管)、玻璃板、彩笔、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500 mL)．4．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，以减少实验误差；(2)配制油酸酒精溶液：取油酸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，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%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时的滴数；(4)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；(5)用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴；(6)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上；(7)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油膜的面积S ；(8)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 ，并代入公式d ＝V S算出油酸薄膜的厚度d ；(9)重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．5．数据处理(计算方法：)(1)一滴油酸溶液的平均体积VV ＝N 滴油酸溶液的体积N(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积VV ＝V ×油酸溶液的体积比⎝⎛⎭⎪⎫体积比＝纯油酸体积溶液的体积 (3)油膜的面积S ＝n ×1 cm 2(n 为有效格数，小方格的边长为1 cm)(4)分子直径d ＝V S(代入数据时注意单位的统一) 6．注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差．(2)实验前应练习好滴法．(3)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受到油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．(4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面上会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱棉擦干，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．(5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉效果好．(6)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．强化训练一、选择题1、在“用油膜法估测分子大小”的实验中，能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径，下列措施可行的是( )A ．把痱子粉均匀地撒在水面上，测出其面积B ．取油酸一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜C ．取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜D ．把油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上后，要立即描绘油酸在水面上的轮廓【答案】C【解析】A ．要正确完成该实验，首先要在水面上均匀的撒上薄薄的一层痱子粉，作用是方便确定油膜的边界，A 错误；B ．由于纯油酸较黏稠不易展开需利用酒精稀释，B 错误；CD ．向撒有均匀痱子粉的水中滴入一滴油酸酒精溶液，静置稳定后在水面上形成尽可能大的单分子油膜，再描绘油酸在水面上的轮廓以确定其面积，C 正确，D 错误。

一、教案实验用油膜法估测分子的大小人教版【实验目的】1. 理解并掌握油膜法估测分子大小的实验原理。

2. 培养学生的实验操作能力和观察能力。

3. 增进学生对分子结构的认知。

【实验原理】本实验基于油酸以单分子呈球型分布在水面上，且不溶于水。

根据油酸分子在水面上形成的油膜面积，可以计算油酸分子的大小。

【实验步骤】1. 准备实验器材：量筒、滴管、坐标纸、痱子粉、洗洁精、烧杯、玻璃板。

2. 量取适量的洗洁精，加入烧杯中，加入水搅拌均匀。

4. 将痱子粉均匀撒在坐标纸上，将玻璃板放在坐标纸上，确保玻璃板与坐标纸紧密接触。

5. 将滴有洗洁精溶液的滴管靠近玻璃板，滴入溶液，使其形成油膜。

6. 等待油膜稳定后，用坐标纸记录下油膜的形状，用直尺测量油膜的直径。

7. 根据实验数据，计算洗洁精分子的直径。

【注意事项】1. 实验过程中要保证滴管垂直滴入溶液，避免油膜形状不规则。

2. 等待油膜稳定过程中，要避免外界干扰，如震动、风吹等。

3. 测量油膜直径时，要保证测量准确，可多次测量求平均值。

二、教案实验用油膜法估测分子的大小人教版【实验目的】1. 理解并掌握油膜法估测分子大小的实验原理。

2. 培养学生的实验操作能力和观察能力。

3. 增进学生对分子结构的认知。

【实验原理】本实验基于油酸以单分子呈球型分布在水面上，且不溶于水。

根据油酸分子在水面上形成的油膜面积，可以计算油酸分子的大小。

【实验步骤】1. 准备实验器材：量筒、滴管、坐标纸、痱子粉、洗洁精、烧杯、玻璃板。

2. 量取适量的洗洁精，加入烧杯中，加入水搅拌均匀。

4. 将痱子粉均匀撒在坐标纸上，将玻璃板放在坐标纸上，确保玻璃板与坐标纸紧密接触。

5. 将滴有洗洁精溶液的滴管靠近玻璃板，滴入溶液，使其形成油膜。

6. 等待油膜稳定后，用坐标纸记录下油膜的形状，用直尺测量油膜的直径。

7. 根据实验数据，计算洗洁精分子的直径。

【注意事项】1. 实验过程中要保证滴管垂直滴入溶液，避免油膜形状不规则。

实验十五 用油膜法估测油酸分子的大小 目标要求 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理.2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法．实验技能储备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 表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d ＝V S.2．实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、量筒、彩笔等．3．实验过程(1)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，直到液面到达500 mL 刻度线为止．(2)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 ，算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0.(3)向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上．(4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．(5)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．(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)．(7)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 ＝V S，算出油酸薄膜的厚度d . (8)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．教材原型实验例1某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径．(1)该实验的科学依据是________．A．将油膜看成单分子油膜B．不考虑各个油酸分子间的间隙C．考虑各个油酸分子间的间隙D．将油酸分子看成球形(2)实验主要步骤如下：①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________ m3；③先往浅盘里倒入2 cm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，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1 cm.(3)由图可知油膜面积为________ m2；计算出油酸分子直径为________ m．(以上结果均保留一位有效数字)(4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足 1 mL，则最终的测量结果将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)．答案(1)ABD(2)②8×10－12(3)1×10－28×10－10(4)偏大解析(1)将油膜看成单分子油膜，油膜是呈单分子分布的，单分子油膜的厚度等于分子的直径，A正确；不考虑各个油酸分子间的间隙，认为这些油酸分子是一个一个紧挨在一起的，分子之间没有间隙，B正确，C错误；将油酸分子看成球形，测出油酸的体积V和形成单分子油膜的面积S，单分子油膜的厚度d＝V，可以认为厚度等于分子的直径，D正确．S(2)② 一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为V ＝175×6104 mL ＝8×10－6 mL ＝8×10－12 m 3. (3)由题图可知油膜面积为S ＝1×10－2 m 2油酸分子的直径为d ＝V S ＝8×10－121×10－2m ＝8×10－10 m. (4)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL ，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量结果偏大．例2 (1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)．(2)取油酸 mL 注入250 mL 的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面到达250 mL 的刻度线为止，得到油酸酒精混合溶液．用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到 mL 为止，恰好共滴了100滴．取一滴混合溶液滴在浅盘内的水面上(已撒爽身粉)，数得油膜轮廓占面积为1 cm 2小格子120格(不足半格舍去，多于半格算1格)．则请估算油酸分子的直径为________ m(结果保留2位有效数字)．(3)该同学做完实验后，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 ．计算油膜面积时，只数了完整的方格数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(4)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________．A ．摩尔质量B ．摩尔体积C ．质量D ．体积 答案 (1)cadb (2)×10－9 (3)AC (4)B解析 (1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积再准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘测量油膜面积并计算分子直径，则操作先后顺序应是cadb ；(2)油膜面积约占120格，面积约为S ＝120×1×10－4 m 2＝×10－2 m 2一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V ＝1250×1100×10－6 m 3＝4×10－11 m 3 油酸分子的直径约等于油膜的厚度d ＝V S ＝4×10－11×10－2m ≈×10－9 m. (3)计算油酸分子直径的公式是d ＝V SV 是纯油酸的体积，S 是油膜的面积，将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V 取值偏大，导致d 偏大，故A 正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V 取值偏小，导致d 偏小，故B 错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S 取值偏小，导致d 偏大，故C 正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，由V 1＝1nmL 可知，纯油酸的体积将偏小，导致d 偏小，故D 错误． (4)设一个油酸分子体积为V ，则V ＝43π(d 2)3，由N A ＝V mol V可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油酸的摩尔体积，故B 正确． 课时精练1．关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验，下列选项正确的是( )A ．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙B ．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有不足一格的方格C ．测一滴油酸酒精溶液的体积时，只需将其滴入量筒即可D ．若油酸未完全散开，会使测出的分子直径偏小答案 A解析 将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙，所以A 正确；利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有小于半格的方格，大于等于半格的算1格，所以B 错误；测一滴油酸酒精溶液的体积时，需滴入多滴进入量筒，采用累积法测量可以减小误差，所以C 错误；若油酸未完全散开，则测量的油膜面积会减小，根据d ＝V S，则会使测出的分子直径偏大，所以D 错误．2．(2019·全国卷Ⅲ·33(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________________________________．答案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1 mL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解析实验前将油酸稀释，目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积．油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d＝VS，故除测得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积．3．(2023·广东韶关市模拟)某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，需使油酸在水面上形成________层油膜，为使油酸尽可能地散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，会导致油酸分子直径的计算结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．若一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为160 cm2，则可测出油酸分子的直径为_______ m．(结果保留一位有效数字)答案单分子(说明：填“一”不正确)偏大6×10－10解析用油膜法估测油酸分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜．油酸分子直径d＝VS，油酸未完全散开就开始测量油膜的面积，所测S偏小，会导致油酸分子直径的计算结果偏大．一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积V＝1 000×50mL＝1×10－11 m3，油膜面积为S＝160 cm2＝×10－2 m2，则可测出油酸分子的直径为d＝VS＝6×10－10 m.4.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长是cm，根据以上信息，回答下列问题：(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为______ mL；(2)油膜的面积为________ cm2；(3)油酸分子的直径约为________ m；(此小题保留一位有效数字)(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中，油膜的面积大小变化情况是________；(5)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作失误．其中会导致所测的分子直径d偏小的是________．A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些B．乙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把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小C．丙同学在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些答案(1)×10－6(2)35(3)7×10－10(4)先变大后变小(5)A解析(1)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝180×15 000mL＝×10－6 mL(2)由题图油膜可知，油膜所占坐标纸的格数约140个，油膜的面积为S＝140×× cm2＝35 cm2(3)油酸分子的直径约为d＝VS≈7×10－10 m(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中，由于酒精的挥发，油膜的面积大小变化情况是先变大后变小．(5)甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小，由d＝VS，可知所测的分子直径d偏小，A正确；乙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把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，一滴油酸酒精溶液的实际体积变小，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，对应的油膜面积S变小，但体积V还是按原来的计算的，由d＝VS，可知所测的分子直径d偏大，B错误；丙同学在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些，由d＝VS，可知所测的分子直径d偏大，C错误．5．(2023·广东广州市第二中学月考)在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：①取油酸注入瓶内，然后向瓶中加入酒精．摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液，其浓度为C ；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入体积为V 的溶液共n 滴；③在浅水盘内注入水，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(如图)，经计算得油膜面积为S ；(1)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油酸体积为________，求得的油酸分子直径为________．(2)若阿伏加德罗常数为N A ，油酸分子的摩尔质量为M ，油酸的密度为ρ，则1 m 3油酸所含分子数是________．(3)某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大．对于出现这种结果的原因，可能是由于________．A ．在求每滴溶液体积时，溶液的滴数少记了2滴B ．计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理C ．水面上细石膏粉撒的较多，油酸膜没有充分展开D ．做实验之前油酸溶液搁置时间过长答案 (1)CV n CV nS (2)ρN A M(3)AC 解析 (1)油酸酒精溶液的浓度为C ，记录滴入体积为V 的溶液共n 滴，可知一滴油酸酒精溶液含油酸体积为V 0＝CV n在玻璃板上绘出油膜的形状，油膜面积为S ，可知油膜的厚度为d ＝V 0S ＝CV nS把油膜看成单分子油膜，则油酸分子直径为CV nS. (2)油酸的摩尔体积为V 1＝M ρ则1 m 3油酸所含分子数N ＝1V 1N A ＝ρN A M.(3)在求每滴溶液体积时，溶液的滴数少记了2滴，使得表达式中的滴数n偏小，得到的结果偏大，A正确；计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使得表达式中的S偏大，得到的结果偏小，B错误；水面上细石膏粉撒的较多，油膜没有充分展开，使得油膜不是单分子层油膜，导致油酸分子直径偏大，C正确；做实验之前油酸溶液搁置时间过长，由于酒精的挥发，使得表达式中的实际浓度C变大，按照原来的浓度C计算得到的结果偏小，D错误．。

实验：油膜法估测油酸分子的大小教材分析《实验：用油膜法估测油酸分子的大小》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修3模块中“分子动理论”主题下的内容，内容要求为：通过实验，估测油酸分子的大小。

了解分子动理论的基本观点和相关的实验证据。

初步了解纳米材料的特性，关注纳米材料的研究和应用及其可能存在的问题。

《普通高中物理课程标准（2017年版）解读》中要求为：能“用油膜法估测分子的大小”的实验来估测油酸分子的大小，体会和掌握测量微观量的思想方法，能利用不同的方法和手段分析和处理信息。

在教学过程中应该渗透物理学研究方法的教育，要求学生能够体会建立物理模型和估测方法在研究物理问题中的作用。

教学目标1.理解油膜法估测分子大小的原理，并能利用其估测油酸分子大小。

2.认识构建模型在物理研究中的价值，体会和掌握测量微观量的思想方法，体会物理模型和估测方法在研究物理问题中的作用。

3.通过实验提升观察、分析和动手能力，体验探究过程的艰辛与喜悦，提升应用科学证据的意识和能力。

教学重难点1.理解用单分子油膜法估算分子大小（直径）。

2.体会构建模型在物理研究中的价值。

教学准备多媒体课件NoBook物理仿真实验软件。

教学过程环节情境与问题教与学活动设计意图导入回顾上节课对物体是由大量分子组成的，那分子究竟由多大呢？介绍1ml水中含有的水分子个数，从而提出分子的大小的问题联系生活实际，通过身边事物激发学生的探究欲望教学活动一为什么要估测？分子大致是什么样的？如果用一个简单的模型来描述，最好选用哪种模型？引导学生用已有的经验来创设分子的模型，以最简单的球状模型对分子进行描述。

在建模的过程中学会对事物的抽象处理，把握主要因素忽略次要因素，提高分析、抽象、概括的能力。

教学活动二为什么是油酸分子？展示油酸分子的化学式引导学生应用化学中的有机官能团——憎水基团（烃基）和亲水基团（羧基）进行分析，推导出有机化合物油酸，帮助学生理解单分子油膜层的意义。

2 实验：用油膜法估测油酸分子大小教学目标(1)经历用油膜法估测油酸分子大小的过程。

(2)体会间接测量微观物理量的方法。

教学重难点教学重点实验原理、实验设计、数据处理教学难点实验原理、实验设计、数据处理教学准备油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉、多媒体课件。

教学过程新课引入教师设问：上节课我们学习了分子动理论，请大家回顾一下分子动理论的主要内容。

学生活动：思考老师所提问题，然后集体回答。

教师口述：通过上节课的学习，我们了解到了分子的大小，我们今天就通过实验来估测分子的大小。

讲授新课一实验目的估测油酸分子的大小。

二实验原理教师活动：讲解实验原理。

将油酸滴在水面上时，密度较小的油酸会在水面散开，形成极薄的一层油膜。

油酸分子中较大的烃基(C17H33-)不溶于水，而羧基（-COOH)对水有很强的亲和力。

因此，油酸分子在水中会竖起来，烃基露出水面，羧基留在水中。

若水面足够大，油膜展开得足够充分，则油酸分子就会一个挨一个整齐地紧密排列在水面上，形成单分子层油膜。

由于羧基很小，可以忽略不计，则只需测算出一滴溶液中纯油酸的体积V和在水面形成的油膜面积S，根据d = V/S即可可算出油膜的厚度，即可估测油酸分子的直径。

三实验器材教师活动：讲解实验所需要的器材。

油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉。

四实验步骤教师设问：请大家根据实验原理和实验实施方案制订实验步骤。

学生活动：小组内讨论老师所提问题，然后小组代表发言。

教师活动：理答。

教师活动：讲解实验步骤。

(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。

(2)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。

(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的总滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V。

(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。