文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小
学习目标 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。 2.掌握用油膜法估测油酸
分子的大小的方法。
实验原理与器材
实验操作
1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静
的水面上形成单分子油膜，用d＝计算
出油膜的厚度，其中V 为一滴油酸酒精
溶液中所含油酸的体积，S 为油膜面
积，这个厚度就近似等于油酸分子的直
径，如图。
2.实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、
坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶
液、量筒、彩笔。
1. 配制油酸酒精溶液，取纯油酸1
mL，注入500 mL 的容量瓶中，然后向
容量瓶内注入酒精，直到液面达到500
mL 刻度线为止。
2.用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一
滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增
加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝算
出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
3.向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将
痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。
4.用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶
液滴在水面上。
5.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板
放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔
画在玻璃板上。
6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐
标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积
时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为
单位计算轮廓内正方形的个数，不足半
个的舍去，多于半个的算一个)。
7.根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精
溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d
＝算出薄膜的厚度d，即为分子直径。
误差
分析
1.纯油酸体积的计算引起误差。
2.画油膜形状时不准确带来误差。
3.数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。
考点一 实验原理与操作
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
例1 在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微
观量。
(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分
子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积
为V，形成面积为S 的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。
(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，
测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2 cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。
(3)该同学做完实验后，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
答案 (1)单层 (2)DACB (3)AC
解析 (1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一
滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S 的
油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d＝。
(2)实验中先在浅盘中倒入约2 cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将
一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将
玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是DACB。
(3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d 明显偏大。根据d＝可知，将
滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V 偏大，测得的分子直径d
偏大，选项A 正确；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，即算出的纯油酸的体积偏小，则测得
的分子直径偏小，选项B 错误；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，
则S 的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项C 正确；计算油膜面积时，将不
完整的方格作为完整方格处理，则S 测量值偏大，分子直径测量值偏小，选项D
错误。
考点二 实验数据处理与误差分析
例2 (2024·重庆高三月考)巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子
的大小，实验中他们向1 mL 纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为
500 mL，接着用注射器向量筒内滴加80 滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了
1 mL，把1 滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜
的轮廓，如图1 所示。
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
图1
(1)已知每一个小正方形的边长为20 mm，则该油酸薄膜的面积为________m2(结
果保留2 位有效数字)。
(2)油酸分子的直径是________m(结果保留2 位有效数字)。
(3)用注射器测得80 滴油酸酒精的溶液为1 mL，不小心错记录为81 滴，导致最
终估测出的油酸分子直径________(选填“偏大”或“偏小”)。
答案 (1)3.0×10－2 (2)8.3×10－10 (3)偏小
解析 (1)由题图可读出超过半格的格数约为75 小格，则油膜面积为
S＝75×20×20×10－6 m2＝3.0×10－2 m2。
(2)1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
V＝× mL＝2.5×10－5 mL
油酸分子的直径为
d＝＝ m≈8.3×10－10 m。
(3)用注射器测得80 滴油酸酒精的溶液为1 mL，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。
(2024·北京海淀区模拟)用油膜法估测油酸分子的大小，利用“油膜法估测分子直
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
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________。
图2
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.向浅盘中倒入约2 cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
D.将画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d＝
估算出油酸分子的直径
E.将玻璃板盖到浅盘上，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。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75 滴，
量筒内的溶液增加1 mL。用注射器把1 滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅
盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图3 所示。已知玻璃板上
正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为________m2(保留2 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2 位有效数字)。
图3
(3)丙同学将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，导致最终测出的
油酸分子直径________(选填“偏大”或“偏小”)。
(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ρ，
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸酒精溶液滴在水面上扩散后
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
形成的纯油酸油膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA。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d＝
②油酸分子直径d＝
③一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子数n＝NA
④一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子数n＝NA
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 (1)A CBED (2)1.1×10－2 7.3×10－10 (3)偏大 (4)C
解析 (1)为了使得油膜形成单分子油膜层，实验时，需要将油酸进行稀释，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。实验时，先向浅盘中倒入约2 cm 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
后将玻璃板盖到浅盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，最后将画有油酸
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d＝估算出油酸分
子的直径。即正确操作的合理顺序是CBED。
(2)利用数格子的方法，油酸膜的面积约为
S＝112×1×10－2×1×10－2 m2＝1.1×10－2 m2
滴这样的溶液中的纯油酸体积为
V＝××10－6 m3＝8×10－12 m3
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
则估算出油酸分子的直径约为
d＝＝ m＝7.3×10－10 m。
(3)由于d＝，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。
(4)由于一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的质量为m，则该纯油酸的体积为V＝，根
据d＝，解得d＝，则①错误，②正确；一滴纯油酸的物质的量为n0＝，一滴油
酸酒精溶液中所含油酸分子数n＝n0NA，解得n＝NA，③错误，④正确，故选
C。
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是________。
A.理想模型法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.微量放大法
(2)有下列实验步骤：
①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增
加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
②往边长约为40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的爽身
粉均匀地撒在水面上；
③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体
积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
(3)某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀爽身粉的水槽中，待油膜充分
散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10－3 m2；已知油酸
酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400 滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2×10
－6 m3，则油酸分子直径为________m(结果保留2 位有效数字)。
答案 (1)A (3)7.5×10－10
解析 (1)“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故选A。
(3)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
V＝ m3＝6×10－12 m3
分子直径d＝＝ m＝7.5×10－10 m。
2.(2024·河南郑州模拟)如图1 在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们可以通
过宏观量的测量间接计算微观量。
图1
(1)某同学实验中先配制一定浓度的油酸酒精溶液，接着又进行了下列操作，操
作的合理顺序是__________(填字母代号)。
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上并计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2 cm 深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
(2)实验中，若测量并计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为2.5×10－11
m3 ，测量并计算出油膜的面积为4.0×10 －2 m2 ，则油酸分子的直径为
________m(计算结果保留2 位有效数字)。
(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，这种情
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
况会导致分子直径d 的测量结果________真实值(选填“大于”“小于”或“等
于”)。
答案 (1)DACB (2)6.3×10－10 (3)大于
解析 (1)实验操作的合理顺序是DACB。
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝2.5×10－11 m3，测量并计算出油膜
的面积为S＝4.0×10－2 m2，则油酸分子的直径为
d＝＝ m＝6.3×10－10 m。
(3)该同学做实验时，水面上痱子粉撒得太多，使得油膜没有充分展开，则油酸
溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝可知，这种情况会导致分子直径d 的
测量结果大于真实值。
3.(2024·湖北武汉模拟)(1)如图2 反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4 个
步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。
图2
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1
000 mL 溶液中有0.6 mL 油酸。用注射器测得1 mL 上述溶液有75 滴，把1 滴该
溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状，如图3 所示，坐标纸
中正方形方格的边长为1 cm，试求：
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
图3
①油酸膜的面积约为________cm2；
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________(结果保留2 位有效数字)；
③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m(结果保留2 位有效数字)。
(3)若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说
法正确的是________。
A.1 kg 油酸所含有分子数为ρNA
B.1 m3油酸所含分子数为
C.1 个油酸分子的质量为
D.油酸分子的直径约为
答案 (1)bcad (2)①1.3×102 ②8.0×10－12 m3
③6.1×10－10 (3)B
解析 (1)用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→
测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘
→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。
(2)①图中油膜中大约有132 个小方格，则油酸膜的面积为S＝132×12 cm2＝132
cm2≈1.3×102 cm2。
②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
V0＝× m3＝8.0×10－12 m3
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考高考-总复习”~~~
③油酸分子的直径为
d＝＝ m≈6.1×10－10 m。
(3)1 kg 油酸所含有分子数为n＝NA＝，故A 错误；1 m3油酸所含分子数为n＝NA
＝，故B 正确；1 个油酸分子的质量为m0＝，故C 错误；设油酸分子的直径为
d，则有π()3＝，解得d＝，故D 错误。
11
