資源簡介

(共33張PPT)
實驗十九　用油膜法估算油酸分子的大小
第十四章　熱學
實驗儲備·一覽清
實驗類型·全突破
類型1　 教材原型實驗
角度1　實驗原理與操作
[典例1]　用油膜法估算分子大小的實驗中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是______________________
__________________________________________________________。
使油酸在淺盤的水面上容
易形成一塊單分子層油膜
實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_______________________________________________________
__________________________________________________________。
為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是__________________。
把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測出1 mL油酸酒精溶液的滴數，得到一滴溶液中純油酸的體積
單分子層油膜的面積
[解析]　用油膜法估測分子直徑時，需使油酸在水面上形成單分子層油膜，為使油酸盡可能地散開，將油酸用酒精稀釋。根據V＝Sd，要求得分子的直徑d，則需要測出油膜面積，以及一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。這樣需要測出一滴油酸酒精溶液的體積，其方法可用累積法，即測出1 mL油酸酒精溶液的滴數。
角度2　數據處理與分析
[典例2]　(2024·廣東梅州月考)油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.5 mL，用滴管向量筒內滴50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加1 mL。若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。(以下計算結果均保留2位有效數字)
(1)若每一小方格的邊長為10 mm，則油酸薄膜的面積為______________________________ m2；
(2)每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為：________ m3；
(3)根據上述數據，估算出油酸分子的直徑為_____________________m。
8.0×10-3(7.8×10-3～8.2×10-3均可)
1.0×10-11
1.3×10-9 m(或1.2×10-9 m)
(4)為了盡可能準確地估測出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。
A．油酸濃度適當大一些
B．油酸濃度適當小一些
C．油酸擴散后立即繪出輪廓圖
D．油酸擴散并待其收縮穩定后再繪出輪廓圖
BD
[解析]　(1)每個小正方形的面積為S1＝(10 mm)2＝1×10-4 m2
面積超過小正方形面積一半的格數的個數為80個，則油酸膜的面積約為S＝80S1＝80×10-4 m2＝8.0×10-3 m2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積：
V＝ mL＝1.0×10-11 m3。
(3)把油酸分子看成球形，且不考慮分子間的空隙，則分子的直徑為：
d＝＝ m≈1.3×10-9 m。
(4)為能形成單分子油膜，油酸濃度應適當小些；繪制輪廓圖應在油酸擴散穩定后進行，B、D正確，A、C錯誤。
【典例2　教用·備選題】某同學用油膜法估測油酸分子的大小，實驗步驟如下：
①將1 mL純油酸配制成2 000 mL的油酸酒精溶液；
②用小注射器抽取油酸酒精溶液，并將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到量筒中的溶液體積為1 mL時共計滴入了61滴；
③向淺盤中倒入約2 cm深的水，并將痱子粉均勻地撒在水面上；
④用注射器在水面上滴1滴配制好的油酸酒精溶液；
⑤待油酸薄膜的形狀穩定后，將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀，如圖所示。
每滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積為________ m3(保留兩位有效數字)；已知圖中每個小方格的邊長為1 cm，由圖可知油膜的面積為__________________________________ m2(保留三位有效數字)，油酸分子的直徑為_____________________ m(保留兩位有效數字)。
8.2×10-12
1.25×10-2(1.24×10-2～1.26×10-2均可)
6.6×10-10或6.5×10-10
[解析]　每滴溶液中含有的純油酸的體積
V＝ mL≈8.2×10-6 mL＝8.2×10-12 m3；
將大于半格算一格，小于半格舍去，數得的格子數為125格，則油膜的面積
S＝125 cm2＝1.25×10-2 m2；
油酸分子直徑的大小
d＝＝ m≈6.6×10-10 m。
類型2　 拓展創新實驗
[典例3]　測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法等。
(1)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入標注250 mL的容量瓶中，再加入酒精，得到250 mL的溶液；然后用滴管吸取這種溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入，當溶液的液面達到量筒中1 mL的刻度時，恰好滴入了50滴；再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴入1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜；待油膜穩定后，放在帶有正方形坐標
格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。坐標格中每個小正方形方格的大小為2 cm×2 cm。由圖可以估算出油膜的面積是________ cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________m(結果保留1位有效數字)。
256
8×10-10
(2)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片。這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10-8 m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為________m(結果保留2位有效數字)。
9.4×10-10
[解析]　(1)數出油膜所占的小正方形方格的個數，多于半格的算一個，不足半格的舍去，得到油膜的面積S＝64×2 cm×2 cm＝256 cm2。溶液濃度為，每滴溶液體積為 mL，1滴溶液中所含油酸體積為V＝2×10-5 cm3。油膜厚度即油酸分子的直徑是d＝≈8×10-10 m。
(2)直徑為d′＝1.43×10-8 m的圓周周長為D＝πd′≈4.49×10-8 m，可以估算出鐵原子的直徑約為d″＝ m≈9.4×10-10 m。
創新點解讀　此題的創新之處體現在由油膜法測分子直徑大小過渡到用顯微法測鐵原子的直徑大小，是測量方法上的創新。
實驗針對訓練(十九)　用油膜法估算油酸分子的大小
1．(2025·廣東梅州模擬)在“用油膜法估測分子的大小”實驗中：
(1)該實驗中的理想化假設是________。
A．將油膜看成單分子層油膜
B．不考慮各油酸分子間的間隙
C．不考慮各油酸分子間的相互作用力
D．將油酸分子看成球形
ABD
(2)實驗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間形成清晰的邊界輪廓
B．對油酸溶液起到稀釋作用
C．有助于測量一滴油酸的體積
D．有助于油酸的顏色更透明便于識別
B
(3)某老師為本實驗配制油酸酒精溶液，實驗室配備的器材有：面積為0.22 m2的蒸發皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒體積約為1毫升)、純油酸和無水酒精若干。已知分子直徑數量級為10-10 m，則該老師配制的油酸酒精溶液濃度(油酸與油酸酒精溶液的體積比)至多為______%(結果保留2位有效數字)。
0.11
[解析]　(3)根據題意可知，形成的油膜的面積不能超過蒸發皿的面積，當油膜面積等于蒸發皿的面積時，油酸酒精溶液濃度最大。一滴油酸的體積V0＝dS＝＝2.2×10-11 m3，一滴油酸酒精溶液的體積V＝＝2×10-8 m3，則此油酸酒精溶液的濃度至多為＝0.11%。
2．在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中：
(1)將油酸分子看成是球形的，所采用的方法是________。
A．等效替代法 B．控制變量法
C．理想模型法 D．比值定義法
C
(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，待油膜形狀穩定。
③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油膜的面積，根據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，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，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為________ m(結果保留1位有效數字)。
④①②⑤③
5×10-10
[解析]　(1)應用油膜法測分子直徑，其實驗的原理是將油酸分子看成是球形的，測出油酸的體積，然后讓油酸在水面上形成單分子油膜，測出油膜的面積，油酸的體積除以油膜的面積就是油膜的厚度，即油酸分子的直徑，該方法采用了理想模型法，故A、B、D錯誤，C正確。
(2)“油膜法估測油酸分子的大小”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(題中的④)→準備淺水盤(①)→形成油膜(②)→描繪油膜邊緣(⑤)→測量油膜面積，計算分子直徑(③)。
(3)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
V＝×10-6 m3＝×10-9 m3
油酸分子直徑d＝＝ m≈5×10-10 m。
3．(2025·廣東湛江模擬)(1)如圖1所示的四個圖反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的四個步驟，將它們按操作先后順序排列應是________(用符號表示)。
dacb
(2)在該實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有1 mL油酸。用注射器測得1 mL上述溶液有100滴，把2滴該溶液滴入盛水的淺盤里，畫出油膜的形狀如圖2所示，坐標格的正方形大小為
20 mm×20 mm?？梢怨浪愠鲇湍さ拿娣e是________ m2，2滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為____________ m3，由此估算出油酸分子的直徑是____________ m (所有結果均保留2位有效數字)。
0.032
2.0×10-11
6.3×10-10
(3)某同學通過測量出的數據計算分子直徑時，發現計算結果比實際值偏大，可能是由于________。
A．油酸未完全散開
B．油酸溶液濃度低于實際值
C．計算油膜面積時，將所有不足一格的方格算作一格
D．求每滴溶液體積時，1 mL的溶液的滴數多記了10滴
A
[解析]　(1)“用油膜法估測分子的大小”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→準備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測量油膜面積→計算分子直徑，因此操作先后順序排列應是dacb。
(2)由圖示油膜可知，小方格的個數為80。油膜的面積S＝80×20 mm×20 mm＝32 000 mm2＝0.032 m2，
2滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為V＝2× mL＝2.0×10-5 mL＝2.0×10-11 m3，
油酸分子的直徑為d＝＝ m≈6.3×10-10 m。
(3)計算油酸分子直徑的公式是d＝，V是純油酸的體積，S是油膜的面積。油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故A正確；如果測得油酸溶液濃度低于實際值，則油酸的實際體積偏小，則直徑將偏小，故B錯誤；計算油膜面積時，將所有不足一格的方格算作一格時，S將偏大，故得到的分子直徑將偏小，故C錯誤；求每滴溶液體積時，1 mL的溶液的滴數多記了10滴，由V1＝ mL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D錯誤。
謝 謝 ！

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