文档内容
第 70 讲 用油膜法估测油酸分子的大小
目录
复习目标
网络构建
考点 实验目的、原理等
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析。
考点要求 考题统计 考情分析各地高考对用油膜法估测油酸分子的
无
用油膜法估测油酸分子的大小 大小这个实验的考查近三年没有
1.实验原理与操作
用油膜法估测油酸分
实验目的、原理等
子的大小
2.数据处理与误差分析
考点 实验目的、原理等
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1．原理与操作2．注意事项
(1)将所有的实验用具擦洗干净，不能混用；
(2)油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜；
(3)浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面
垂直。
3．误差分析
(1)纯油酸体积的计算引起误差；
(2)油膜形状的画线引起误差；
(3)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
考向1 实验原理与操作
1．（1）某同学在做课本上粗测油酸分子大小的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴
（2）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，
用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，估算油膜面积以超过半格以一格计算，
小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸膜的面积是 m2，每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸
的体积是 m3，。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（保留两位有效数字）
【答案】 AC/CA 4.0×10-3 5.0×10-12 1.3×10-9
【详解】（1）[1]根据
A．油酸未完全散开，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故A正确；
B．油酸中含有大量的酒精没有影响直径的测量，因为油酸本来就是要加入酒精稀释的，故B错误；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，
故C正确；
D．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数误多记了10滴，使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算值偏小，
故计算结果明显偏小，故D错误。故选AC。
（2）[2]油酸膜的面积是
[3]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
[4]估测出油酸分子的直径是
2．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸
0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定
后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：
（1）本实验体现的物理思想方法为 。
A．控制变量法 B．理想化模型C．极限思想法 D．整体法与隔离法
（2）油酸分子的直径是 m。（结果保留两位有效数字）
（3）某次实验时，该小组四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是 。
A．甲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取一溶液滴在水面
上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为 ，不小心错记录为81滴
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
D．丁同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小
了
（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开
形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为 。
【答案】 B D
【详解】（1）[1] 本实验中，需要将在水面上形成的油膜看成单分子油膜，并将油酸分子理想化为紧密排
列的球体，从而所计算的油膜的厚度即为油酸分子的直径，因此，本实验体现的物理思想方法为理想化模
型。故B正确，ACD错误。故选B。
（2）[2] 根据题已知条件可得油酸的体积浓度为
则一滴该油酸酒精溶液中油酸的体积为
对形成的油膜面积进行估算，不足半格的舍去，大于等于半格的记为一格，估算可得油膜面积为
则油膜分子的直径为
（3）[3] A．拿错的注射器的针管比原来的粗，则滴出的一滴酒精油酸溶液的体积将偏大，即所含油酸的
体积偏大，而计算过程中所用体积比实际小，因此测量得到的油酸分子的直径将偏小，故A错误；
B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴，则所得一滴酒精油酸溶液
的体积将偏小，从而使油酸的体积偏小，最终导致所测分子直径偏小，故B错误；
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积偏大，从而导致所测油酸
分子直径偏小，故C错误；
D．不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了，则计算使用油酸的体积将偏
大，从而导致所测油酸分子直径偏大，故D正确。故选D。
（4）[4] 球状分子的体积 而根据已知条件可得 分子的质量 阿伏伽德罗常数为
考向2 数据处理与误差分析3．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向 的油酸中加酒精，直至总量达到 ；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体
积恰好是 ；
③先往边长为 的浅盘里倒入 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，小方格的边长为 ，数出轮廓范围内小方格
的个数N。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）油酸分子直径是 m。（结果保留两位有效数字）
（2）在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是
A．等效替代法 B．类比法 C．理想模型法 D．控制变量法
（3）若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，可能是由于 。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度低于实际值
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时， 的溶液的滴数多记了10滴
【答案】 C AC/CA
【详解】（1）[1]一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
根据大于半个方格的计为一个，小于半个方格的不计的原则，可得油膜形状占据的方格数约为
所以油膜的面积为
所以油酸分子的直径为
（2）[2]实验中把分子看作小球，认为油酸分子能够一个一个紧密排列，在水面上形成单分子油膜层，都
是采用了理想模型法，C正确，故选C。（3）[3]计算油酸分子直径的依据是
A．油酸未完全散开，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，A正确；
B．油酸溶液浓度低于实际值，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，B错
误；
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸
分子直径计算值偏大，C正确；
D．求每滴体积时， 的溶液的滴数多记了10滴，则导致一滴溶液体积计算值偏小，则一滴溶液中纯油
酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，D错误。故选AC。
4．在“用油膜法估测分子大小”实验中，所用的酒精油酸溶液为1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器
测得1mL上述溶液为100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄
膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为1cm。
（1）该实验中的理想化假设有 。
A．将油酸形成的膜看成单分子层油膜
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
（2）关于该实验的误差分析，下列正确的是 。
A．在配制溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致油酸分子
直径的测量值偏大
B．上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验，将会导致油酸分子直径的测量值偏小
C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，将会导致油酸分子直径的测量值偏小
D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，在接下来的实验中将会导致油酸分子
直径的测量值偏大
（3）实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积是 m2；油酸分子的直径是 m。
【答案】 ABD AB/BA
【详解】（1）[1]“用油膜法估测分子大小”的实验中，我们的实验依据是将油酸形成的膜看成单分子层油
膜同时不考虑各油酸分子间的间隙以及将油酸分子看成球形。故选ABD。
（2）[2]A．在配置溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏大，则油酸分子直径的测量值偏大，故A正确；
B．由于酒精具有挥发性，上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验时，油酸的浓度增大，
则浓度计算值偏小，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏小，则油酸分子直径的测量值偏小，故B
正确；
C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，油酸将不能在潜水盘中充分散开，这将导致油膜面积测量值偏小，则
油酸分子直径的测量值偏大，故C错误；
D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，则会导致油膜面积测量值偏大，在接
下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏小，故D错误。故选AB。
（3）[3]实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积为
[4]1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为
则油酸分子的直径为
5．用油膜法估测油酸分子的大小
利用“油膜法估测分子直径”实验体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量的方法。
（1）甲同学配制好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列
操作，其中错误的一项是 ；其余正确操作的合理顺序是 。
A．将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜
B．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜
C．向浅水盘中倒入约 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
D．将面有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S。再根据 估算出油酸分子的直径
E.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上
（2）乙同学在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将 的油酸溶于酒精中制成 的油酸酒精
溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加 。用注射器把1滴这样的
溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示。已知玻璃
板上正方形小方格的边长为 ，则油酸膜的面积约为 （保留两位有效数字）。由以上数据，可
估算出油酸分子的直径约为 m（保留两位有效数字）。（3）丙同学做完实验后，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．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
（4）在用油膜法估测分子大小的实验中，已知纯油酸的摩尔质量为M，密度为 ，一滴油酸溶液中含纯
油酸的质量为m，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为 。
以上各量均采用国际单位制，对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断：
①油酸分子直径
②油酸分子直径
③一滴油酸溶液中所含油酸分子数
④一滴油酸溶液中所含油酸分子数
以上判断正确的是( )
A．①和③ B．①和④ C．②和④ D．②和③
【答案】 A CBED （ ） （
） AC C
【详解】（1）[1]为了使得油膜形成单分子油膜层，实验时，需要将油进行稀释，不能直接将一滴纯油酸
滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，A错误，符合题意。故选A。
[2]实验时，先向浅水盘中倒入约 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴到水
面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜，随后将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃
板上，最后将面有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S。再根据 估算出油酸分
子的直径。即正确操作的合理顺序是CBED。
（2）[3]利用数格子的方法，油酸膜的面积约为[4] 1滴这样的溶液中的纯油酸体积为
则估算出油酸分子的直径约为
（3）[5]A．由于 若将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，体积偏大，则所测的分子直
径d明显偏大，A正确；
B．若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，
即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径d明显偏小，B错误；
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，即算出的油膜层面积偏小，根据 可知所测的分子直
径d明显偏大，C正确；
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则算出的油膜层面积偏大，所测的分子直径d
明显偏小，D错误。故选AC。
（4）[6]由于一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，则该纯油酸的体积为 根据 解得
则①错误，②正确。一滴纯油酸的物质的量为 一滴油酸溶液中所含油酸分子数
解得 ，③错误，④正确。故选C。
