第70講用油膜法估測油酸分子的大小（講義）

第70講用油膜法估測油酸分子的大小目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理等【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析理解和掌握用油膜法估測油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)原理，并會做出必要的誤差分析?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計考情分析用油膜法估測油酸分子的大小無各地高考對用油膜法估測油酸分子的大小這個實(shí)驗(yàn)的考查近三年沒有考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理等知識點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項(xiàng)、誤差分析1．原理與操作2．注意事項(xiàng)(1)將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，不能混用；(2)油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜；(3)淺盤中的水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀，畫線時視線應(yīng)與板面垂直。3．誤差分析(1)純油酸體積的計算引起誤差；(2)油膜形狀的畫線引起誤差；(3)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差。考向1實(shí)驗(yàn)原理與操作1．（1）某同學(xué)在做課本上粗測油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于A．油酸未完全散開B．油酸中含有大量的酒精C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D．求每滴體積時，lmL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴（2）在做“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)時，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL，用注射器測得1mL上述溶液有200滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測得油酸膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm，估算油膜面積以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，估算出40格，則油酸膜的面積是m2，每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是m3，。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是m。（保留兩位有效數(shù)字）

【答案】AC/CA4.0×1035.0×10121.3×109【詳解】（1）[1]根據(jù)A．油酸未完全散開，油酸分子層的面積測量值偏小，故計算結(jié)果明顯偏大，故A正確；B．油酸中含有大量的酒精沒有影響直徑的測量，因?yàn)橛退岜緛砭褪且尤刖凭♂尩?，故B錯誤；C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，油酸分子層的面積測量值偏小，故計算結(jié)果明顯偏大，故C正確；D．求每滴體積時，lmL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴，使得一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積計算值偏小，故計算結(jié)果明顯偏小，故D錯誤。故選AC。（2）[2]油酸膜的面積是[3]每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是[4]估測出油酸分子的直徑是2．在“用油膜法估測分子大小”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，用注射器測得1mL上述溶液有80滴，把1滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖甲所示，圖中正方形格的邊長為1cm，則可求得：（1）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（2）油酸分子的直徑是m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）某次實(shí)驗(yàn)時，該小組四個同學(xué)都發(fā)生了一個操作錯誤，導(dǎo)致最后所測分子直徑偏大的是。A．甲同學(xué)在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器取一溶液滴在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的粗B．乙同學(xué)用注射器測得80滴油酸酒精的溶液為，不小心錯記錄為81滴C．丙同學(xué)計算油膜面積時，把凡是半格左右的油膜都算成了一格D．丁同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計算值小了（4）利用單分子油膜法可以粗測分子大小和阿伏伽德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，則阿伏伽德羅常數(shù)的表達(dá)式為?！敬鸢浮緽D【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)中，需要將在水面上形成的油膜看成單分子油膜，并將油酸分子理想化為緊密排列的球體，從而所計算的油膜的厚度即為油酸分子的直徑，因此，本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為理想化模型。故B正確，ACD錯誤。故選B。（2）[2]根據(jù)題已知條件可得油酸的體積濃度為則一滴該油酸酒精溶液中油酸的體積為對形成的油膜面積進(jìn)行估算，不足半格的舍去，大于等于半格的記為一格，估算可得油膜面積為則油膜分子的直徑為（3）[3]A．拿錯的注射器的針管比原來的粗，則滴出的一滴酒精油酸溶液的體積將偏大，即所含油酸的體積偏大，而計算過程中所用體積比實(shí)際小，因此測量得到的油酸分子的直徑將偏小，故A錯誤；B．乙同學(xué)用注射器測得80滴油酸酒精的溶液為1mL，不小心錯記錄為81滴，則所得一滴酒精油酸溶液的體積將偏小，從而使油酸的體積偏小，最終導(dǎo)致所測分子直徑偏小，故B錯誤；C．丙同學(xué)計算油膜面積時，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，則油膜面積偏大，從而導(dǎo)致所測油酸分子直徑偏小，故C錯誤；D．不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計算值小了，則計算使用油酸的體積將偏大，從而導(dǎo)致所測油酸分子直徑偏大，故D正確。故選D。（4）[4]球狀分子的體積而根據(jù)已知條件可得分子的質(zhì)量阿伏伽德羅常數(shù)為考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)方法及步驟如下：①向的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到；②用注射器吸?、僦信渲坪玫挠退峋凭芤?，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳?00滴時，測得其體積恰好是；③先往邊長為的淺盤里倒入深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上；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，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，小方格的邊長為，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個數(shù)N。

根據(jù)以上信息，回答下列問題：（1）油酸分子直徑是m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）在實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是A．等效替代法

B．類比法

C．理想模型法

D．控制變量法（3）若某學(xué)生計算油酸分子直徑的結(jié)果偏大，可能是由于。A．油酸未完全散開B．油酸溶液濃度低于實(shí)際值C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴體積時，的溶液的滴數(shù)多記了10滴【答案】CAC/CA【詳解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為根據(jù)大于半個方格的計為一個，小于半個方格的不計的原則，可得油膜形狀占據(jù)的方格數(shù)約為所以油膜的面積為所以油酸分子的直徑為（2）[2]實(shí)驗(yàn)中把分子看作小球，認(rèn)為油酸分子能夠一個一個緊密排列，在水面上形成單分子油膜層，都是采用了理想模型法，C正確，故選C。（3）[3]計算油酸分子直徑的依據(jù)是A．油酸未完全散開，則測得的油膜面積所占方格數(shù)目偏少，所以導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏大，A正確；B．油酸溶液濃度低于實(shí)際值，則一滴溶液中純油酸計算體積偏小，導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏小，B錯誤；C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格，則測得的油膜面積所占方格數(shù)目偏少，所以導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏大，C正確；D．求每滴體積時，的溶液的滴數(shù)多記了10滴，則導(dǎo)致一滴溶液體積計算值偏小，則一滴溶液中純油酸計算體積偏小，導(dǎo)致油酸分子直徑計算值偏小，D錯誤。故選AC。4．在“用油膜法估測分子大小”實(shí)驗(yàn)中，所用的酒精油酸溶液為1000mL溶液中有純油酸1mL，用注射器測得1mL上述溶液為100滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開，測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每一小方格的邊長為1cm。（1）該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)有。A．將油酸形成的膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．考慮了各油酸分子間的間隙D．將油酸分子看成球形（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的誤差分析，下列正確的是。A．在配制溶液時，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致溶液的實(shí)際濃度比計算值小一些，這將導(dǎo)致油酸分子直徑的測量值偏大B．上午配制的溶液，放置到下午某班級物理課堂上做實(shí)驗(yàn)，將會導(dǎo)致油酸分子直徑的測量值偏小C．若痱子粉在淺水盤中撒的太多，將會導(dǎo)致油酸分子直徑的測量值偏小D．若在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中淺水盤清洗得不干凈，留有少量油酸殘余，在接下來的實(shí)驗(yàn)中將會導(dǎo)致油酸分子直徑的測量值偏大（3）實(shí)驗(yàn)計得油膜所占小方格個數(shù)為125格，則油膜面積是m2；油酸分子的直徑是m。【答案】ABDAB/BA【詳解】（1）[1]“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，我們的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是將油酸形成的膜看成單分子層油膜同時不考慮各油酸分子間的間隙以及將油酸分子看成球形。故選ABD。（2）[2]A．在配置溶液時，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致溶液的實(shí)際濃度比計算值小一些，這將導(dǎo)致一滴溶液中純油酸的體積測量值偏大，則油酸分子直徑的測量值偏大，故A正確；B．由于酒精具有揮發(fā)性，上午配制的溶液，放置到下午某班級物理課堂上做實(shí)驗(yàn)時，油酸的濃度增大，則濃度計算值偏小，這將導(dǎo)致一滴溶液中純油酸的體積測量值偏小，則油酸分子直徑的測量值偏小，故B正確；C．若痱子粉在淺水盤中撒的太多，油酸將不能在潛水盤中充分散開，這將導(dǎo)致油膜面積測量值偏小，則油酸分子直徑的測量值偏大，故C錯誤；D．若在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中淺水盤清洗得不干凈，留有少量油酸殘余，則會導(dǎo)致油膜面積測量值偏大，在接下來的實(shí)驗(yàn)中將會導(dǎo)致油酸分子直徑的測量值偏小，故D錯誤。故選AB。（3）[3]實(shí)驗(yàn)計得油膜所占小方格個數(shù)為125格，則油膜面積為[4]1滴酒精油酸溶液中純油酸的體積為則油酸分子的直徑為5．用油膜法估測油酸分子的大小利用“油膜法估測分子直徑”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了通過對宏觀量的測量來實(shí)現(xiàn)對微觀量的間接測量的方法。（1）甲同學(xué)配制好油酸酒精溶液，并測出一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為V，之后又進(jìn)行了下列操作，其中錯誤的一項(xiàng)是；其余正確操作的合理順序是。

A．將一滴純油酸滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜B．將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜C．向淺水盤中倒入約深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上D．將面有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計算出油酸膜的面積S。再根據(jù)估算出油酸分子的直徑E.將玻璃板蓋到淺水盤上，用彩筆將油酸膜的輪廓畫在玻璃板上（2）乙同學(xué)在做“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)時，將的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液。用注射器取適量溶液滴入量筒，測得每滴入75滴，量筒內(nèi)的溶液增加。用注射器把1滴這樣的溶液滴入表面撒有痱子粉的淺水盤中，把玻璃板蓋在淺盤上并描出油酸膜邊緣輪廓，如圖所示。已知玻璃板上正方形小方格的邊長為，則油酸膜的面積約為（保留兩位有效數(shù)字）。由以上數(shù)據(jù)，可估算出油酸分子的直徑約為m（保留兩位有效數(shù)字）。

（3）丙同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是。A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計算B．油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開D．計算油膜面積時，將不完整的方格作為完整方格處理（4）在用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，已知純油酸的摩爾質(zhì)量為M，密度為，一滴油酸溶液中含純油酸的質(zhì)量為m，一滴油酸溶液滴在水面上擴(kuò)散后形成的純油酸油膜最大面積為S，阿伏加德羅常數(shù)為。以上各量均采用國際單位制，對于油酸分子的直徑和分子數(shù)量有如下判斷：①油酸分子直徑②油酸分子直徑③一滴油酸溶液中所含油酸分子數(shù)④一滴油酸溶液中所含油酸分子數(shù)以上判斷正確的是()A．①和③

B．①和④

C．②和④

D．②和③【答案】ACBED（）（）ACC【詳解】（1）[1]為了使得油膜形成單分子油膜層，實(shí)驗(yàn)時，需要將油進(jìn)行稀釋，不能直接將一滴純油酸滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜，A錯誤，符合題意。故選A。[2]實(shí)驗(yàn)時，先向淺水盤中倒入約深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上，再將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴(kuò)展為油酸膜，隨后將玻璃板蓋到淺水盤上，用彩筆將油酸膜的輪廓畫在玻璃板上，最后將面有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計算出油酸膜的面積S。再根據(jù)估算出油酸分子的直徑。即正確操作的合理順序是CBED。（2）[3]利用數(shù)格子的方法，油酸膜的面積約為[4]1滴這樣的溶液中的純油酸體積為則估算出油酸分子的直徑約為（3）[5]A．由于若將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計算，體積偏大，則所測的分子直徑d明顯偏大，