高中物理人教版 (2019)選擇性必修第三冊2 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小同步訓(xùn)練題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第2節(jié) 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
一、新課標(biāo)要求
1.理解分子模型，知道分子直徑的數(shù)量級。
2.學(xué)會用油膜法估測分子大小。
3.能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行處理，掌握“互補法”計算油膜面積。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道用單分子油膜方法估算分子的直徑，運用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球體的模型。
2.科學(xué)思維：體會通過測量宏觀量來研究微觀量的思想方法。
3.科學(xué)探究：培養(yǎng)在物理學(xué)中的估算能力。
三、教材研習(xí)
（一）、實驗?zāi)康?br>用油膜法估測油酸分子的大小。
（二）、實驗原理
把一定體積的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成單分子油膜，如圖所示。不考慮分子間的間隙，把油酸分子看成球形，計算出1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S，求出油膜的厚度d，即d=VS就是油酸分子的直徑。
（三）、實驗器材
油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺盤、玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆、爽身粉或細石膏粉。
（四）、實驗步驟
1.用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，記下滴入的滴數(shù)n，算出一滴油酸酒精溶液的體積V0。
2.在淺盤中倒入約2 cm深的水，將爽身粉均勻撒在水面上。
3.將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。
4.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆（或鋼筆）畫出油酸薄膜的形狀。
5.將玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S；或者玻璃板上有邊長為1 cm的方格，則也可通過數(shù)方格數(shù)，算出油酸薄膜的面積S。
6.根據(jù)已配好的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
7.計算油酸薄膜的厚度d=VS，即油酸分子直徑的大小。
（五）、數(shù)據(jù)處理
在實驗中由d=VS計算分子直徑，V是經(jīng)過換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，各物理量的計算方法如下：
1.一滴油酸酒精溶液的平均體積
V0=N 商油酸酒精溶液的體積 N。
2.一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積
V=V0×油酸酒精溶液的體積比。（體積比=純油酸體積溶液的體積體積）。
3.油膜的面積S=na2（n為小正方形的有效個數(shù)，a為小正方形的邊長）。
（六）、誤差分析
1.油酸酒精溶液配制后長時間放置，酒精的揮發(fā)會導(dǎo)致溶液的濃度改變，從而給實驗帶來較大的誤差。
2.利用量筒測量油酸酒精溶液的體積時，沒有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差。
3.油滴的體積過大，同時水面面積過小，不能形成單分子油膜。
4.描繪油膜形狀的畫線誤差。
5.利用小正方形個數(shù)計算輪廓的面積時，輪廓的不規(guī)則性容易帶來誤差。
6.不考慮油酸分子的空隙，計算分子直徑的誤差。
（七）、注意事項
1.實驗前，必須把所有的實驗用具擦洗干凈，實驗時吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混用，否則會增大誤差，影響實驗結(jié)果。
2.待測油酸擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的沖擊凹陷后又恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后液面收縮。
3.本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。
4.爽身粉不宜撒得過厚，油酸酒精溶液的濃度要適宜。
5.向水面滴油酸酒精溶液時，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜輪廓難以形成。
四、互動探究
探究點一、實驗原理和實驗操作
【典例】在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中：
（1）與實驗中“將油酸分子看成球形”采用的方法相同的是。
A.引入質(zhì)點的概念
B.平均速度的定義
C.引入重心的概念
D.研究加速度與力或質(zhì)量關(guān)系的實驗
（2）有下列實驗步驟：
①往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水。待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。
②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定。
③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和油膜面積計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)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計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。
上述步驟中，正確的順序是。（填寫步驟前面的數(shù)字）
（3）將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑約為m。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
（4）某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑的實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由哪些原因造成的？（試寫出兩條）
【探究歸納】
實驗中滲透的“放大”思想
為了測量分子大小這一極其微小的量，在用油膜法估測分子直徑的實驗中兩次用了間接測量法來達到“放大”的效果：一是油酸溶于酒精，配制成油酸酒精溶液，對油酸進行稀釋；二是數(shù)出1 cm3油酸酒精溶液有多少滴，得出一滴油酸酒精溶液的體積。
【遷移運用】
1.（2021福建永安第三中學(xué)高三月考）用單分子油膜測分子的直徑時，對其所用實驗方法的正確認(rèn)識是( )
A.用量筒測得油酸酒精溶液的體積V，計算油酸分子直徑時要用到d= “V/S ”
B.用透明方格紙，是為了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜面積
C.在水面上撒些痱子粉，是為了讓油膜盡量散開并呈現(xiàn)圓形
D.在水面上撒些痱子粉，是為了圍住油膜形成規(guī)則形狀
2.（2021天津南開中學(xué)高三月考）用油膜法估測分子大小的實驗步驟如下：
①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總體積為V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時體積為V0；
③先往邊長為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓；
⑤將描有油酸薄膜輪廓的玻璃板，放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標(biāo)紙上，讀出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N。
上述過程中遺漏的步驟是；油酸分子直徑的表達式是d=。
得d=V1V0NV2a2n。
3.（2022安徽巢湖一中等十校聯(lián)盟最后一卷）關(guān)于“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，下列說法正確的是（）
A. 實驗時應(yīng)先將痱子粉撒在水面上，再將油酸酒精溶液滴入水中
B. 實驗時觀察到油膜的面積先增大后不變
C. 在水面上撒的痱子粉偏多，會讓油酸分子直徑的測量值偏大
D. 估算油酸分子的直徑時用純油酸的體積除以對應(yīng)的油膜面積
E. 用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成規(guī)則形狀可以減小實驗誤差
4. （2022·河北石家莊三模）在用油膜法測分子大小的實驗中，取體積為V1的純油酸用酒精稀釋，配成體積為V2的油酸酒精溶液．現(xiàn)將體積為V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，穩(wěn)定后油膜的面積為S，已知油酸的摩爾質(zhì)量為M，密度為，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則油酸分子的直徑為___，這一滴溶液中所含的油酸分子數(shù)為___．
探究點二、數(shù)據(jù)處理和誤差分析
【典例】某同學(xué)在實驗室做“用油膜法估測分子直徑大小”的實驗中，已知油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6 mL。用注射器抽得上述溶液2 mL，現(xiàn)緩慢地滴出1 mL溶液，共有溶液滴數(shù)為50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤中，在刻有小正方形坐標(biāo)的玻璃板上描出油膜的輪廓如圖所示，小正方形方格的邊長為20 mm。試問：
（1）一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=mL；
（2）估測出油酸分子的直徑d=m（保留1位有效數(shù)字）；
（3）在用油膜法估測分子直徑的實驗中，會使測算結(jié)果偏大的操作是。
A.撒的痱子粉過多
B.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
C.求每滴體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴
D.將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算
探究歸納
油膜法估測分子大小的解題思路
（1）首先要按比例關(guān)系計算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
（2）其次采用“互補法”計算出油膜的面積S。
（3）最后利用公式d=VS求出分子的直徑。
（4）計算時注意單位要統(tǒng)一。
【遷移應(yīng)用】
1.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，已知一滴溶液中純油酸的體積為V，配制的油酸溶液中純油酸與溶液體積之比為1:500，1 mL油酸溶液為50滴，那么一滴溶液的體積是mL，所以一滴溶液中油酸體積為V=cm3。
若實驗中測得的結(jié)果如表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子直徑值d0=5.12×10?10m比較，判斷此實驗是否符合數(shù)量級的要求。
2. 在做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，配制好濃度為0.06%的油酸酒精溶液（單位體積溶液中含有純油酸的體積），1ml上述溶液用注射器剛好滴75滴；在撒有均勻痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下圖為油膜穩(wěn)定后的形狀，每個正方形小方格的邊長為10mm。下列有關(guān)該實驗說法正確的有（）（填正確答案標(biāo)號）
A. 油膜的面積為100cm2
B. 一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為8.0×10-6ml QUOTE 8.0×10?6ml
C. 油酸分子的直徑約為7.4×10-9m
D. 為減小誤差應(yīng)將注射器移到水面中央靠近水面處滴人溶液
E. 數(shù)油膜面積時不慎將幾個不足一格的按一格計算，不影響估算結(jié)果的數(shù)量級
3. 在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，現(xiàn)有油酸和酒精按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒。
請補充下述實驗步驟：
(1)__________________________________________________________________。
(需測量的物理量用字母表示)
(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖3所示，則油膜面積為________(已知坐標(biāo)紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)。
(3)估算油酸分子直徑的表達式為d＝________。
4. 在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：
① 往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水．待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。
② 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。
③ 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計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)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計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_________________。（填寫步驟前面的數(shù)字）
（2）將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；測得lcm3的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為___________________m。（結(jié)果保留l位有效數(shù)字）
次數(shù)
S(cm2)
d=VS(×10?7cm)
d的平均值
1
538
2
545
3
563
選擇性必修三學(xué)案
第一章分子動理論
第2節(jié) 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
一、新課標(biāo)要求
1.理解分子模型，知道分子直徑的數(shù)量級。
2.學(xué)會用油膜法估測分子大小。
3.能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行處理，掌握“互補法”計算油膜面積。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道用單分子油膜方法估算分子的直徑，運用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球體的模型。
2.科學(xué)思維：體會通過測量宏觀量來研究微觀量的思想方法。
3.科學(xué)探究：培養(yǎng)在物理學(xué)中的估算能力。
三、教材研習(xí)
（一）、實驗?zāi)康?br>用油膜法估測油酸分子的大小。
（二）、實驗原理
把一定體積的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成單分子油膜，如圖所示。不考慮分子間的間隙，把油酸分子看成球形，計算出1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V并測出油膜面積S，求出油膜的厚度d，即d=VS就是油酸分子的直徑。
（三）、實驗器材
油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺盤、玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆、爽身粉或細石膏粉。
（四）、實驗步驟
1.用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，記下滴入的滴數(shù)n，算出一滴油酸酒精溶液的體積V0。
2.在淺盤中倒入約2 cm深的水，將爽身粉均勻撒在水面上。
3.將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。
4.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆（或鋼筆）畫出油酸薄膜的形狀。
5.將玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S；或者玻璃板上有邊長為1 cm的方格，則也可通過數(shù)方格數(shù)，算出油酸薄膜的面積S。
6.根據(jù)已配好的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
7.計算油酸薄膜的厚度d=VS，即油酸分子直徑的大小。
（五）、數(shù)據(jù)處理
在實驗中由d=VS計算分子直徑，V是經(jīng)過換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，各物理量的計算方法如下：
1.一滴油酸酒精溶液的平均體積
V0=N 商油酸酒精溶液的體積 N。
2.一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積
V=V0×油酸酒精溶液的體積比。（體積比=純油酸體積溶液的體積體積）。
3.油膜的面積S=na2（n為小正方形的有效個數(shù)，a為小正方形的邊長）。
（六）、誤差分析
1.油酸酒精溶液配制后長時間放置，酒精的揮發(fā)會導(dǎo)致溶液的濃度改變，從而給實驗帶來較大的誤差。
2.利用量筒測量油酸酒精溶液的體積時，沒有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差。
3.油滴的體積過大，同時水面面積過小，不能形成單分子油膜。
4.描繪油膜形狀的畫線誤差。
5.利用小正方形個數(shù)計算輪廓的面積時，輪廓的不規(guī)則性容易帶來誤差。
6.不考慮油酸分子的空隙，計算分子直徑的誤差。
（七）、注意事項
1.實驗前，必須把所有的實驗用具擦洗干凈，實驗時吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混用，否則會增大誤差，影響實驗結(jié)果。
2.待測油酸擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的沖擊凹陷后又恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后液面收縮。
3.本實驗只要求估算分子大小，實驗結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。
4.爽身粉不宜撒得過厚，油酸酒精溶液的濃度要適宜。
5.向水面滴油酸酒精溶液時，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜輪廓難以形成。
四、互動探究
探究點一、實驗原理和實驗操作
【典例】在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中：
（1）與實驗中“將油酸分子看成球形”采用的方法相同的是。
A.引入質(zhì)點的概念
B.平均速度的定義
C.引入重心的概念
D.研究加速度與力或質(zhì)量關(guān)系的實驗
（2）有下列實驗步驟：
①往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水。待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。
②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定。
③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和油膜面積計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)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計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。
上述步驟中，正確的順序是。（填寫步驟前面的數(shù)字）
（3）將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑約為m。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
（4）某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑的實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由哪些原因造成的？（試寫出兩條）
答案：（1）A（2）④①②⑤③ （3）5×10?10（4）痱子粉過厚；計算滴數(shù)時少記了幾滴
解析：（1）將油酸分子看成球形，屬于理想化模型，而引入質(zhì)點的概念采用的方法也是理想化模型，平均速度是采用比值定義法，重心是等效法，研究加速度與力或質(zhì)量關(guān)系的實驗采用的是控制變量法。
（2）本實驗步驟為：配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積（④）→準(zhǔn)備淺水盆（①）→形成油膜（②）→描繪油膜邊緣，測量油膜面積（⑤）→計算分子直徑（③）。故實驗步驟為：④①②⑤③。
（3）一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為
V=1300×150×10?6m3=115×10?9m3
油酸分子直徑為d=VS=115×10?90.13m≈5×10?10m
（4）在用油膜法估測分子直徑的實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于油酸未完全散開；計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格。
【探究歸納】
實驗中滲透的“放大”思想
為了測量分子大小這一極其微小的量，在用油膜法估測分子直徑的實驗中兩次用了間接測量法來達到“放大”的效果：一是油酸溶于酒精，配制成油酸酒精溶液，對油酸進行稀釋；二是數(shù)出1 cm3油酸酒精溶液有多少滴，得出一滴油酸酒精溶液的體積。
【遷移運用】
1.（2021福建永安第三中學(xué)高三月考）用單分子油膜測分子的直徑時，對其所用實驗方法的正確認(rèn)識是( )
A.用量筒測得油酸酒精溶液的體積V，計算油酸分子直徑時要用到d= “V/S ”
B.用透明方格紙，是為了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜面積
C.在水面上撒些痱子粉，是為了讓油膜盡量散開并呈現(xiàn)圓形
D.在水面上撒些痱子粉，是為了圍住油膜形成規(guī)則形狀
答案：B
解析：用量筒測得油酸酒精溶液的體積V，而計算油酸分子直徑時要用到的V應(yīng)為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，故A項不正確；用透明方格紙就可估算出油膜的面積，這是實驗方法的體現(xiàn)，故B項正確；在水面上撒些痱子粉，是為了讓油膜盡量散開并呈現(xiàn)圓形，是實驗操作步驟，故C項不正確；撒些痱子粉，不是為了圍住油膜形成規(guī)則形狀，而是讓油酸形成單分子油膜，且一個靠著一個，故D項不正確。
2.（2021天津南開中學(xué)高三月考）用油膜法估測分子大小的實驗步驟如下：
①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總體積為V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時體積為V0；
③先往邊長為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓；
⑤將描有油酸薄膜輪廓的玻璃板，放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標(biāo)紙上，讀出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N。
上述過程中遺漏的步驟是；油酸分子直徑的表達式是d=。
答案：將痱子粉均勻撒在水面上; V1V0NV2a2n
解析：在步驟③中，應(yīng)將痱子粉均勻撒在水面上。
油酸分子直徑為d=VS
一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V=V0n?V1V2，油膜的面積為S=Na2，聯(lián)立解得d=V1V0NV2a2n。
3.（2022安徽巢湖一中等十校聯(lián)盟最后一卷）關(guān)于“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，下列說法正確的是（）
A. 實驗時應(yīng)先將痱子粉撒在水面上，再將油酸酒精溶液滴入水中
B. 實驗時觀察到油膜的面積先增大后不變
C. 在水面上撒的痱子粉偏多，會讓油酸分子直徑的測量值偏大
D. 估算油酸分子的直徑時用純油酸的體積除以對應(yīng)的油膜面積
E. 用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成規(guī)則形狀可以減小實驗誤差
【答案】ACD
【解析】
A．實驗時應(yīng)先將痱子粉撒在水面上，再將1滴油酸酒精溶液滴在水面上，故A正確；
B．由于油酸酒精溶液中的酒精溶于水中，所以實驗時觀察到油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，故B錯誤；
C．在水面上撒的痱子粉偏多，油酸不能散開形成單分子層，導(dǎo)致測量面積偏小，會讓油酸分子直徑的測量值偏大，故C正確；
D．估算油酸分子的直徑時用純油酸的體積除以對應(yīng)的油膜面積，故D正確；
E．用油膜法估測油酸分子的大小實驗，只要是單分子層油膜即可，對油膜形狀沒有要求，故E錯誤；
4. （2022·河北石家莊三模）在用油膜法測分子大小的實驗中，取體積為V1的純油酸用酒精稀釋，配成體積為V2的油酸酒精溶液．現(xiàn)將體積為V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，穩(wěn)定后油膜的面積為S，已知油酸的摩爾質(zhì)量為M，密度為，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則油酸分子的直徑為___，這一滴溶液中所含的油酸分子數(shù)為___．
【答案】 ①. ②.
【解析】
[1]油酸酒精溶液中油酸的濃度為，形成油膜的這滴油酸酒精溶液中含有油酸的體積為；由于油酸展開后為單分子油膜，所以油膜厚度即油酸分子直徑
[2]一滴溶液中含有油酸的質(zhì)量為
摩爾數(shù)為
分子數(shù)目為
探究點二、數(shù)據(jù)處理和誤差分析
【典例】某同學(xué)在實驗室做“用油膜法估測分子直徑大小”的實驗中，已知油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6 mL。用注射器抽得上述溶液2 mL，現(xiàn)緩慢地滴出1 mL溶液，共有溶液滴數(shù)為50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤中，在刻有小正方形坐標(biāo)的玻璃板上描出油膜的輪廓如圖所示，小正方形方格的邊長為20 mm。試問：
（1）一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=mL；
（2）估測出油酸分子的直徑d=m（保留1位有效數(shù)字）；
（3）在用油膜法估測分子直徑的實驗中，會使測算結(jié)果偏大的操作是。
A.撒的痱子粉過多
B.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
C.求每滴體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴
D.將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算
答案：（1）1.2×10?5（2）5×10?10（3）A ; B ; D
解析：（1）一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V=150×6104mL=1.2×10?5mL；
（2）油膜的面積可通過數(shù)方格得到，所圍成的方格中，面積超過一半按一格算，小于一半的舍去，圖中共有57個方格，故油膜面積為S=57×20×20 mm2=22800 mm2，油酸分子的直徑d=VS=1.2×10?5×10?622800×10?6m≈5×10?10m；
（3）水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，則測量的面積S偏小，導(dǎo)致結(jié)果計算結(jié)果偏大，故A項正確；計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故B項正確；求每滴體積時，1 mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴，由V0=Vn可知，純油酸的體積將偏小，則計算得到的分子直徑將偏小，故C項錯誤；計算時把油酸酒精溶液的體積當(dāng)成了純油酸的體積，體積偏大，則d偏大，故D項正確。
探究歸納
油膜法估測分子大小的解題思路
（1）首先要按比例關(guān)系計算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
（2）其次采用“互補法”計算出油膜的面積S。
（3）最后利用公式d=VS求出分子的直徑。
（4）計算時注意單位要統(tǒng)一。
【遷移應(yīng)用】
1.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，已知一滴溶液中純油酸的體積為V，配制的油酸溶液中純油酸與溶液體積之比為1:500，1 mL油酸溶液為50滴，那么一滴溶液的體積是mL，所以一滴溶液中油酸體積為V=cm3。
若實驗中測得的結(jié)果如表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子直徑值d0=5.12×10?10m比較，判斷此實驗是否符合數(shù)量級的要求。
答案：150 ; 4×10?5 ; 0.743 ; 0.734 ; 0.710 ; 7.29×10?10m符合
解析：1滴溶液的體積V溶液=150mL，其中含油酸體積V=1500V溶液=4×10?5cm3
據(jù)此算出3次測得的d值分別為d1≈7.43×10?8cm，d2≈7.34×10?8cm，d3≈7.10×10?8cm，其平均值dˉ=d1+d2+d33=7.29×10?8cm=7.29×10?10m
這與公認(rèn)值的數(shù)量級相吻合，故本次估測數(shù)值符合數(shù)量級的要求。
2. 在做“用油膜法估測分子的大小”實驗時，配制好濃度為0.06%的油酸酒精溶液（單位體積溶液中含有純油酸的體積），1ml上述溶液用注射器剛好滴75滴；在撒有均勻痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下圖為油膜穩(wěn)定后的形狀，每個正方形小方格的邊長為10mm。下列有關(guān)該實驗說法正確的有（）（填正確答案標(biāo)號）
A. 油膜的面積為100cm2
B. 一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為8.0×10-6ml QUOTE 8.0×10?6ml
C. 油酸分子的直徑約為7.4×10-9m
D. 為減小誤差應(yīng)將注射器移到水面中央靠近水面處滴人溶液
E. 數(shù)油膜面積時不慎將幾個不足一格的按一格計算，不影響估算結(jié)果的數(shù)量級
【答案】BDE
【命題意圖】本題考查“用油膜法估測分子的大小”實驗及其相關(guān)知識點。
【解題思路】圖中每個正方形小方格的面積S0=102mm2，數(shù)圖中輪廓線所圍小方格數(shù)為100個（大于半個的算一個，小于半個的舍棄），圖中油酸薄膜的面積為S=120×S0=1.2×104mm2=120cm2，選項A錯誤；一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V=ml=8.0×10-6ml，選項B正確；由V=Sd解得油酸分子的直徑約為d=V/S=6.6×10-9m，選項C錯誤；為了減小誤差應(yīng)將注射器移到水面中央靠近水面處滴入溶液，選項D正確；數(shù)油膜面積時不慎將幾個不足一格的按照一格計算，不影響估算結(jié)果的數(shù)量級，選項E正確。
3. 在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，現(xiàn)有油酸和酒精按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒。
請補充下述實驗步驟：
(1)__________________________________________________________________。
(需測量的物理量用字母表示)
(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖3所示，則油膜面積為________(已知坐標(biāo)紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去)。
(3)估算油酸分子直徑的表達式為d＝________。
【答案】
(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V
(2)115S (3)eq \f(nV,115NS（m＋n）)
【解析】 (1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V。
(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為
V′＝eq \f(V,N)·eq \f(n,m＋n)，油膜面積S′＝115S。
(3)由d＝eq \f(V′,S′)，得d＝eq \f(nV,115NS（m＋n）)。
4. 在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：
① 往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水．待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。
② 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。
③ 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計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)每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計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_________________。（填寫步驟前面的數(shù)字）
（2）將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；測得lcm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為___________________m。（結(jié)果保留l位有效數(shù)字）
【答案】：（1）④①②⑤③；（2）5×10－10
【解析】本題考查用油膜法估測油酸分子直徑大小的實驗。（1）依據(jù)實驗順序，首先配置混合溶液（④），然后在淺盤中放水和痱子粉（①），將一滴溶液滴入淺盤中（②），將玻璃板放在淺盤上獲取油膜形狀（⑤），最后用已知邊長的坐標(biāo)紙上的油膜形狀來計算油墨的總面積（③），故正確的操作順序為④①②⑤③；（2）一滴油酸酒精溶液的體積為：V＝ eq \F(1cm3,300cm3×50)＝SD，其中S＝0.13cm2，故油酸分子直徑：
D＝ eq \F(V,S)＝ eq \F(1cm3,300cm3×50×0.13cm2)＝5×10－10m。
【點評】本題為現(xiàn)行教材的必考實驗之一，新課標(biāo)教材則出現(xiàn)在選修3-3中，為選考實驗，本實驗為測定性實驗，雖然過程并不復(fù)雜，但整個實驗體現(xiàn)出利用宏觀量的測量求出微觀量這一重要的物理思想，而且前后步驟很嚴(yán)謹(jǐn)，適合考查學(xué)生對實驗原理理解和和對實驗操作步驟的熟悉程度。難度較小
次數(shù)
S(cm2)
d=VS(×10?7cm)
d的平均值
1
538
2
545
3
563

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