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實(shí)驗(yàn)二十　用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
學(xué)習(xí)目標(biāo)　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。
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(pán)、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉、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(xiàn)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(pán)里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或細(xì)石膏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(pán)上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫(huà)在玻璃板上。 6.將畫(huà)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(huà)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。
考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
例1 在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。
(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成________(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為V，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為_(kāi)_______。
(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測(cè)量并計(jì)算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：
A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜
B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積
C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
D.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
以上操作的合理順序是________(填字母代號(hào))。
(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)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(jì)算
B.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)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(méi)有充分展開(kāi)
D.計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理
答案　(1)單層　　(2)DACB　(3)AC
解析　(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成單層分子油膜的特性。若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為V，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為d＝。
(2)實(shí)驗(yàn)中先在淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上；然后將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜；將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上；將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積。則合理的順序是DACB。
(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。根據(jù)d＝可知，將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，則V偏大，測(cè)得的分子直徑d偏大，選項(xiàng)A正確；油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度變大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理仍然按照揮發(fā)前的濃度計(jì)算，即算出的純油酸的體積偏小，則測(cè)得的分子直徑偏小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；水面上痱子粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，則S的測(cè)量值偏小，分子直徑測(cè)量值偏大，選項(xiàng)C正確；計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理，則S測(cè)量值偏大，分子直徑測(cè)量值偏小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析
　　　　　　　　　　　　　　
例2 (2024·重慶高三月考)巴蜀中學(xué)高二年級(jí)某學(xué)習(xí)小組用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)中他們向1 mL純油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液總體積為500 mL，接著用注射器向量筒內(nèi)滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油膜的輪廓，如圖1所示。
圖1
(1)已知每一個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為20 mm，則該油酸薄膜的面積為_(kāi)_______m2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(2)油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1 mL，不小心錯(cuò)記錄為81滴，導(dǎo)致最終估測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。
答案　(1)3.0×10－2　(2)8.3×10－10　(3)偏小
解析　(1)由題圖可讀出超過(guò)半格的格數(shù)約為75小格，則油膜面積為
S＝75×20×20×10－6 m2＝3.0×10－2 m2。
(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
V＝× mL＝2.5×10－5 mL
油酸分子的直徑為
d＝＝ m≈8.3×10－10 m。
(3)用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1 mL，不小心錯(cuò)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(cè)分子直徑偏小。
(2024·北京海淀區(qū)模擬)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，利用“油膜法估測(cè)分子直徑”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了通過(guò)對(duì)宏觀量的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量的間接測(cè)量的方法。
(1)甲同學(xué)配制好油酸酒精溶液，并測(cè)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(cuò)誤的一項(xiàng)是________；其余正確操作的合理順序是________。
圖2
A.將一滴純油酸滴到水面上，讓它在水面上自由地?cái)U(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?cái)U(kuò)展為油酸膜
C.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
D.將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算出油酸膜的面積S。再根據(jù)d＝估算出油酸分子的直徑
E.將玻璃板蓋到淺盤(pán)上，用彩筆將油酸膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
(2)乙同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取適量溶液滴入量筒，測(cè)得每滴入75滴，量筒內(nèi)的溶液增加1 mL。用注射器把1滴這樣的溶液滴入表面撒有痱子粉的淺盤(pán)中，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油酸膜邊緣輪廓，如圖3所示。已知玻璃板上正方形小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，則油酸膜的面積約為_(kāi)_______m2(保留2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_(kāi)_______m(保留2位有效數(shù)字)。
圖3
(3)丙同學(xué)將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致最終測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。
(4)在用油膜法估測(cè)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ρ，一滴油酸酒精溶液中含純油酸的質(zhì)量為m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上擴(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NA。以上各量均采用國(guó)際單位制，對(duì)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d＝
②油酸分子直徑d＝
③一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子數(shù)n＝NA
④一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子數(shù)n＝NA
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　(1)A　CBED　(2)1.1×10－2　7.3×10－10　(3)偏大　(4)C
解析　(1)為了使得油膜形成單分子油膜層，實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要將油酸進(jìn)行稀釋?zhuān)荒苤苯訉⒁坏渭冇退岬蔚剿嫔?，讓它在水面上自由地?cái)U(kuò)展為油酸膜，A錯(cuò)誤，符合題意。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先向淺盤(pán)中倒入約2 cm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?cái)U(kuò)展為油酸膜，隨后將玻璃板蓋到淺盤(pán)上，用彩筆將油酸膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上，最后將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算出油酸膜的面積S。再根據(jù)d＝估算出油酸分子的直徑。即正確操作的合理順序是CBED。
(2)利用數(shù)格子的方法，油酸膜的面積約為
S＝112×1×10－2×1×10－2 m2＝1.1×10－2 m2
滴這樣的溶液中的純油酸體積為
V＝××10－6 m3＝8×10－12 m3
則估算出油酸分子的直徑約為
d＝＝ m＝7.3×10－10 m。
(3)由于d＝，若將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，體積偏大，則所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。
(4)由于一滴油酸酒精溶液中含純油酸的質(zhì)量為m，則該純油酸的體積為V＝，根據(jù)d＝，解得d＝，則①錯(cuò)誤，②正確；一滴純油酸的物質(zhì)的量為n0＝，一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子數(shù)n＝n0NA，解得n＝NA，③錯(cuò)誤，④正確，故選C。
1.在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：
(1)“將油酸分子看成球形”采用的方法是________。
A.理想模型法 B.等效替代法
C.控制變量法 D.微量放大法
(2)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；
②往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤(pán)里倒入約2 cm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；
④將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上；
⑤將畫(huà)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)油酸的體積和油膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。
(3)某老師將一滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻爽身粉的水槽中，待油膜充分散開(kāi)后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，該油膜的面積是8.0×10－3 m2；已知油酸酒精溶液中油酸濃度為0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的體積是1.2×10－6 m3，則油酸分子直徑為_(kāi)_______m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)A　(3)7.5×10－10
解析　(1)“將油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故選A。
(3)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積
V＝ m3＝6×10－12 m3
分子直徑d＝＝ m＝7.5×10－10 m。
2.(2024·河南鄭州模擬)如圖1在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。
圖1
(1)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先配制一定濃度的油酸酒精溶液，接著又進(jìn)行了下列操作，操作的合理順序是__________(填字母代號(hào))。
A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜
B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上并計(jì)算油酸薄膜的面積
C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
D.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
(2)實(shí)驗(yàn)中，若測(cè)量并計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為2.5×10－11 m3，測(cè)量并計(jì)算出油膜的面積為4.0×10－2 m2，則油酸分子的直徑為_(kāi)_______m(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，這種情況會(huì)導(dǎo)致分子直徑d的測(cè)量結(jié)果________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)。
答案　(1)DACB　(2)6.3×10－10　(3)大于
解析　(1)實(shí)驗(yàn)操作的合理順序是DACB。
(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V0＝2.5×10－11 m3，測(cè)量并計(jì)算出油膜的面積為S＝4.0×10－2 m2，則油酸分子的直徑為
d＝＝ m＝6.3×10－10 m。
(3)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，則油酸溶液在水面上形成的油膜面積偏小，由d＝可知，這種情況會(huì)導(dǎo)致分子直徑d的測(cè)量結(jié)果大于真實(shí)值。
3.(2024·湖北武漢模擬)(1)如圖2反映“用油膜法估測(cè)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)。
圖2
(2)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，畫(huà)出油膜的形狀，如圖3所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：
圖3
①油酸膜的面積約為_(kāi)_______cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；
③按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)若阿伏加德羅常數(shù)為NA，油酸的摩爾質(zhì)量為M。油酸的密度為ρ。則下列說(shuō)法正確的是________。
A.1 kg油酸所含有分子數(shù)為ρNA
B.1 m3油酸所含分子數(shù)為
C.1個(gè)油酸分子的質(zhì)量為
D.油酸分子的直徑約為
答案　(1)bcad　(2)①1.3×102?、?.0×10－12 m3　
③6.1×10－10　(3)B
解析　(1)用“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟為：配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準(zhǔn)備淺水盤(pán)→形成油膜→描繪油膜邊緣→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑。因此操作先后順序排列應(yīng)是bcad。
(2)①圖中油膜中大約有132個(gè)小方格，則油酸膜的面積為S＝132×12 cm2＝132 cm2≈1.3×102 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為
V0＝× m3＝8.0×10－12 m3
③油酸分子的直徑為
d＝＝ m≈6.1×10－10 m。
(3)1 kg油酸所含有分子數(shù)為n＝NA＝，故A錯(cuò)誤；1 m3油酸所含分子數(shù)為n＝NA＝，故B正確；1個(gè)油酸分子的質(zhì)量為m0＝，故C錯(cuò)誤；設(shè)油酸分子的直徑為d，則有π()3＝，解得d＝，故D錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)二十　用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
學(xué)習(xí)目標(biāo)　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。
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(pán)、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉、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(xiàn)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(pán)里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或細(xì)石膏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(pán)上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫(huà)在玻璃板上。 6.將畫(huà)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(huà)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。
考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
例1 在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。
(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成____________(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為V，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為_(kāi)_______。
(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測(cè)量并計(jì)算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：
A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜
B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積
C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
D.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
以上操作的合理順序是________(填字母代號(hào))。
(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)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(jì)算
B.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)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(méi)有充分展開(kāi)
D.計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析
例2 (2024·重慶高三月考)巴蜀中學(xué)高二年級(jí)某學(xué)習(xí)小組用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)中他們向1 mL純油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液總體積為500 mL，接著用注射器向量筒內(nèi)滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油膜的輪廓，如圖1所示。
圖1
(1)已知每一個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為20 mm，則該油酸薄膜的面積為_(kāi)_______m2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(2)油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1 mL，不小心錯(cuò)記錄為81滴，導(dǎo)致最終估測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。
(2024·北京海淀區(qū)模擬)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，利用“油膜法估測(cè)分子直徑”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了通過(guò)對(duì)宏觀量的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量的間接測(cè)量的方法。
圖2
(1)甲同學(xué)配制好油酸酒精溶液，并測(cè)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(cuò)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?cái)U(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?cái)U(kuò)展為油酸膜
C.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
D.將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算出油酸膜的面積S。再根據(jù)d＝估算出油酸分子的直徑
E.將玻璃板蓋到淺盤(pán)上，用彩筆將油酸膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
(2)乙同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取適量溶液滴入量筒，測(cè)得每滴入75滴，量筒內(nèi)的溶液增加1 mL。用注射器把1滴這樣的溶液滴入表面撒有痱子粉的淺盤(pán)中，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油酸膜邊緣輪廓，如圖3所示。已知玻璃板上正方形小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，則油酸膜的面積約為_(kāi)_______m2(保留2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_(kāi)_____m(保留2位有效數(shù)字)。
圖3
(3)丙同學(xué)將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致最終測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。
(4)在用油膜法估測(cè)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ρ，一滴油酸酒精溶液中含純油酸的質(zhì)量為m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上擴(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NA。以上各量均采用國(guó)際單位制，對(duì)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d＝
②油酸分子直徑d＝
③一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子數(shù)n＝NA
④一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子數(shù)n＝NA
以上判斷正確的是________。
A.①和③ B.①和④
C.②和④ D.②和③(共37張PPT)
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)
知道油膜法估測(cè)油酸分子的大小的原理。
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
誤差 分析 1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。
2.畫(huà)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
例1 在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。
(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成________(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，這滴溶液中含有純油酸體積為V，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為_(kāi)_______。
考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
答案　單層
(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測(cè)量并計(jì)算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：
A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜
B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積
C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
D.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
以上操作的合理順序是________(填字母代號(hào))。
解析 實(shí)驗(yàn)中先在淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上；然后將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜；將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上；將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積。則合理的順序是DACB。
答案　DACB
(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)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(jì)算
B.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)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(méi)有充分展開(kāi)
D.計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理
答案　AC
例2 (2024·重慶高三月考)巴蜀中學(xué)高二年級(jí)某學(xué)習(xí)小組用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)中他們向1 mL純油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液總體積為500 mL，接著用注射器向量筒內(nèi)滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油膜的輪廓，如圖1所示。
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析
圖1
(1)已知每一個(gè)小正方形的邊長(zhǎng)為20 mm，則該油酸薄膜的面積為_(kāi)_______m2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
解析　由題圖可讀出超過(guò)半格的格數(shù)約為75小格，則油膜面積為
S＝75×20×20×10－6 m2＝3.0×10－2 m2。
答案　3.0×10－2
(2)油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
解析　1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
油酸分子的直徑為
答案　8.3×10－10
(3)用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1 mL，不小心錯(cuò)記
錄為81滴，導(dǎo)致最終估測(cè)出的油酸分子直徑________(選填
“偏大”或“偏小”)。
解析　用注射器測(cè)得80滴油酸酒精的溶液為1 mL，不小心
錯(cuò)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(cè)分子直徑偏小。
答案　偏小
(2024·北京海淀區(qū)模擬)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，利用 “油膜法估測(cè)分子直徑”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了通過(guò)對(duì)宏觀量的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量的間接測(cè)量的方法。
(1)甲同學(xué)配制好油酸酒精溶液，并測(cè)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(cuò)誤的一項(xiàng)是________；其余正確操作的合理順序是________。
圖2
(2)乙同學(xué)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取適量溶液滴入量筒，測(cè)得每滴入75滴，量筒內(nèi)的溶液增加1 mL。用注射器把1滴這樣的溶液滴入表面撒有痱子粉的淺盤(pán)中，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描出油酸膜邊緣輪廓，如圖3所示。已知玻璃板上正方形小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，則油酸膜的面積約為_(kāi)_______m2(保留2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_(kāi)_______m(保留2位有效數(shù)字)。
圖3
(3)丙同學(xué)將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致最終測(cè)出的油酸分子直徑________(選填“偏大”或“偏小”)。
(4)在用油膜法估測(cè)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ρ，一滴油酸酒精溶液中含純油酸的質(zhì)量為m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上擴(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NA。以上各量均采用國(guó)際單位制，對(duì)于油酸分子的直徑和分子數(shù)量有如下判斷：
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　(1)A　CBED　(2)1.1×10－2　7.3×10－10　(3)偏大　(4)C
(2)利用數(shù)格子的方法，油酸膜的面積約為
S＝112×1×10－2×1×10－2 m2＝1.1×10－2 m2
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
提升素養(yǎng)能力
3
1.在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：
(1)“將油酸分子看成球形”采用的方法是________。
A.理想模型法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.微量放大法
(2)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；
②往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤(pán)里倒入約2 cm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；
④將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上；
⑤將畫(huà)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)油酸的體積和油膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。
(3)某老師將一滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻爽身粉的水槽中，待油膜充分散開(kāi)后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，該油膜的面積是8.0×10－3 m2；已知油酸酒精溶液中油酸濃度為0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的體積是1.2×10－6 m3，則油酸分子直徑為_(kāi)_______m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)A　(3)7.5×10－10
解析　(1)“將油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故選A。
(3)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積
2.(2024·河南鄭州模擬)如圖1在“油膜法估測(cè)分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過(guò)宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。
圖1
A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為
形狀穩(wěn)定的油酸薄膜
B.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上并計(jì)算油酸薄膜的面積
C.將玻璃板蓋到淺水盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫(huà)在玻璃板上
D.向淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，將痱子粉均勻地撒在水面上
(1)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先配制一定濃度的油酸酒精溶液，接著又進(jìn)行了下列操作，操作的合理順序是_______(填字母代號(hào))。
(2)實(shí)驗(yàn)中，若測(cè)量并計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為2.5×10－11 m3，測(cè)量并計(jì)算出油膜的面積為4.0×10－2 m2，則油酸分子的直徑為_(kāi)_______m(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜沒(méi)有充分展開(kāi)，這種情況會(huì)導(dǎo)致分子直徑d的測(cè)量結(jié)果________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)。
答案　(1)DACB　(2)6.3×10－10　(3)大于
解析　(1)實(shí)驗(yàn)操作的合理順序是DACB。
3.(2024·湖北武漢模擬)(1)如圖2反映“用油膜法估測(cè)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)。
圖2
(2)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，畫(huà)出油膜的形狀，如圖3所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：
圖3
①油酸膜的面積約為_(kāi)_______cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；
③按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(3)若阿伏加德羅常數(shù)為NA，油酸的摩爾質(zhì)量為M。油酸的密度為ρ。則下列說(shuō)法正確的是________。
答案　(1)bcad　(2)①1.3×102?、?.0×10－12 m3?、?.1×10－10　(3)B
解析　(1)用“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟為：配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準(zhǔn)備淺水盤(pán)→形成油膜→描繪油膜邊緣→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑。因此操作先后順序排列應(yīng)是bcad。
(2)①圖中油膜中大約有132個(gè)小方格，則油酸膜的面積為S＝132×12 cm2＝132 cm2≈1.3×102 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為
③油酸分子的直徑為
本節(jié)內(nèi)容結(jié)束
THANKS

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