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第2節　實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
學習目標　1.知道得到單分子油膜的方法。 2.掌握實驗原理以及數據處理的思路和方法。 3.體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應用。 4.了解一般分子大小的數量級。
一、實驗思路
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上會形成一層油膜，油膜是由________油酸分子中的烴基C17H33－組成。
把分子簡化為______形處理，并認為它們緊密排布，測出油膜的厚度d，它就相當于分子的________。粗略認為，油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的________與它在水面上攤開的__________之比，如圖所示。
二、實驗器材
配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、____________________、注射器、燒杯、帶有坐標方格的玻璃板、彩筆。
三、物理量的測量
1.測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的__________。
(3)用它們的________除以總滴數，得到1滴油酸酒精溶液的________。
(4)根據溶液濃度計算其所含純油酸的體積V。
2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S。
(1)在淺盤里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，將爽身粉______地撒在水面上。
(2)用注射器向水面上滴1滴________________，形成一塊有輪廓的油膜。
(3)待油膜形狀穩定后，將事先準備好的帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下____________。
(4)根據畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算輪廓范圍內正方形的________，不足半個的________，多于半個的算一個。
(5)把正方形的個數乘單個正方形的面積就得到________________。
四、數據分析
1.計算方法
(1)一滴油酸酒精溶液的平均體積
＝。
(2)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積V
V＝×油酸酒精溶液的體積比
。
(3)油膜的面積S＝n×a2 cm2(n為有效格數，小方格的邊長為a cm)。
(4)分子直徑d＝________(代入數據時注意單位的統一)。
2.除了一些有機物質的大分子外，多數分子大小的數量級為________m。
五、注意事項
1.油酸酒精溶液的濃度以小于1%為宜，且配制好后不要長時間放置，以免濃度改變，造成較大的實驗誤差。
2.實驗前應注意檢查淺盤是否干凈，爽身粉(或細石膏粉)應均勻撒在水面上。
3.向水面滴油酸酒精溶液時，應靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。
4.待測油酸薄膜散開后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩定后再描輪廓。
5.計算輪廓范圍內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個。
探究1　實驗原理和實驗操作
例1 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，有下列實驗步驟：
①往淺盆里倒入適量的水，待水面穩定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上；
②用注射器將事先配好的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜形狀穩定；
③根據畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算出油膜的面積，從而估算出油酸分子直徑的大小；
④將6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液，用注射器將溶液一滴一滴的滴入燒杯中，每滴入80滴，注射器上的刻度減少1 mL；
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；
(1)上述步驟中，正確的順序是________(填寫步驟前面的數字)。
(2)完成本實驗有三點理想化假設：(請將第②條補充完整)
①將油酸分子視為球形；
②____________________________________________________________________；
③油酸分子緊密排列無間隙。
訓練1 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，
(1)某同學操作步驟如下：
①取一定量的無水酒精和油酸，配制成一定濃度的油酸酒精溶液；
②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；
③在淺盤內盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其形狀穩定；
④在淺盤上覆蓋帶有坐標方格的玻璃板，描出油膜形狀，用方格測量油膜的面積。
改正其中的錯誤：_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)實驗中，進行了理想化的假設，如_______________________________________
_____________________________________________________________________
(寫出一種假設即可)。實驗中，測量出滴入水中的純油酸體積后，為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是_______________________________________。
在實驗中，均勻撒爽身粉(或細石膏粉)有利于形成_____________________________________________________________________，
便于記錄數據。將一滴體積為V的油酸酒精溶液滴入水中，油膜形狀穩定后面積為S，油酸酒精溶液的濃度為η，估算該油酸分子的直徑為______。
探究2　數據處理及誤差分析
例2 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，油酸酒精溶液的濃度約為每104 mL溶液中有純油酸6 mL。用注射器測得1 mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待油膜形狀穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1 cm。試求：
(1)油膜的面積________。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積________。
(3)按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑________。
(4)某同學在實驗過程中，在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原因___________________________________________________
______________________________________________________________________。
訓練2 (1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有1 mL純油酸。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所示，坐標格的正方形大小為20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面積是________ 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(結果均保留2位有效數字)。
(2)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.油酸酒精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記為一格
D.求每滴溶液體積時，1 mL的溶液的滴數多記了10滴
1.(多選)關于“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗，下列說法正確的是(　　)
A.將純油酸稀釋的目的是使油酸在水面上容易形成一塊單分子層油膜
B.利用酒精稀釋油酸，是因為酒精會揮發從而得到純油酸油膜
C.該實驗估算油膜分子大小時可將油酸分子簡化為球形處理
D.油膜的直徑等于1滴油酸酒精溶液的體積除以它在水面上攤開的面積
2.(多選)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的質量分數(即純油酸質量與油酸酒精溶液質量之比)為η，質量為m的油酸酒精溶液有n滴，且純油酸的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA。現取一滴溶液滴入撒有爽身粉的淺水盤里，待穩定后，將玻璃板放在淺盤上描繪出油膜的輪廓形狀，再把玻璃板放在邊長為1 cm的坐標紙上，算出油膜的面積S。關于本實驗，下列說法正確的是(　　)
A.一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為
B.油酸分子直徑為
C.一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子個數為NA
D.計算油膜的面積可以通過在坐標紙上數油膜輪廓內格子數得到
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 dm2的蒸發皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒體積約為1 mL)、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)(　　)
A.0.011‰ B.0.012‰ C.0.013‰ D.0.014‰
4.在做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，實驗步驟如下：
A.將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描在玻璃板上。
B.用公式d＝求出薄膜厚度，即油酸分子的大小。
C.已知實驗室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為c，將此油酸酒精溶液一滴滴地滴入小量筒中，當滴入N滴溶液時小量筒內溶液體積為V。
D.將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數出輪廓內的方格數x(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據方格的邊長為a，求出油膜的面積。
E.用淺盤裝入約2 cm深的水。
(1)將上述實驗步驟進行排序，正確的順序應該是____________(寫步驟前的序號)；上述步驟中有一處遺漏和不完整，請指出并補充完整____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開，形成單分子油膜，并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現的物理思想方法為________。
A.控制變量法 B.理想化模型法
C.極限思想法 D.等效替代法
(3)油酸分子的直徑d＝________________ (用題中給出的符號表示)。
5.(2024·廣東廣州高二期末)某實驗小組在做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗時，測算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，完成相關實驗操作。試問：
(1)該小組進行下列實驗操作，請將它們按操作先后排序：________(用字母符號表示)。
(2)某同學在做該實驗時，計算結果明顯偏大，其原因可能是________(多選)。
A.計算油膜面積時所有不足一格的方格全部按滿格計數
B.用注射器測得1 mL溶液有N滴時數成了(N－1)滴
C.爽身粉太薄使油酸邊界不清，導致油膜面積測量值偏大
D.未等爽身粉完全散開，就在玻璃片上描繪了油膜輪廓
(3)在本實驗中，做了一些理想化假設，下列說法正確的是________(多選)。
A.把在水面上盡可能散開的油膜視為單分子油膜
B.把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子
C.將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙
D.在淺盤水面上均勻撒痱子粉的厚度剛好等于分子直徑
實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
實驗基礎梳理
一、單層　球　直徑　體積V　面積S
二、爽身粉(或細石膏粉)
三、1.(2)總滴數　(3)總體積　體積　2.(1)均勻　(2)油酸酒精溶液　(3)薄膜的形狀　(4)個數　舍去　(5)油膜的面積S
四、1.(4)　2.10－10
實驗探究分析
探究1
例1 (1)④①②⑤③　(2)將油膜看成單分子層
解析　(1)用“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：配制溶液(④)→倒水撒粉(①)→滴油(②)→蓋板，畫輪廓(⑤)→計算分子直徑(③)。故正確順序為④①②⑤③。
(2)本實驗中做了三點理想化假設：①將油酸分子視為球形；②將油膜看成單分子層；③油酸分子緊密排列無間隙。
訓練1 (1)②在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積
③在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩定
(2)將油膜的厚度近似認為等于油酸分子的直徑　形成的油膜面積　清晰的油膜邊緣　d＝
解析　(1)②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應先用累積法測出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積，故改正為：在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴一滴油酸酒精溶液，穩定后就呈現出有清晰輪廓的油膜，故改正為：在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩定。
(2)實驗中進行了一些理想化的假設，如假定油酸分子一個緊挨一個地排列在一起，將油膜的厚度近似認為等于油酸分子的直徑等；實驗中需要測出純油酸體積和油酸在水面完全鋪開后形成的油膜面積；均勻撒爽身粉(或細石膏粉)有利于形成清晰的油膜邊緣，便于測量油膜的面積；油膜的厚度為d＝，近似認為其等于油酸分子的直徑。
探究2
例2 (1)106 cm2　(2)8×10－6 cm3　(3)7.5×10－10 m　(4)見解析
解析　(1)根據圖中的輪廓可知，油膜面積為
S＝106×1 cm2＝106 cm2。
(2)由1 mL油酸酒精溶液為75滴，可知1滴該溶液的體積為 mL，又已知每104 mL溶液中含有純油酸6 mL，則1滴溶液中含純油酸的體積為V＝× mL＝8×10－6 cm3。
(3)油酸分子直徑為d＝＝ cm＝7.5×10－8 cm
＝7.5×10－10 m。
(4)主要有兩個原因：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復水平，因此油膜的面積先擴張后又收縮；②油酸酒精溶液中的酒精將溶于水并很快揮發，使油膜面積收縮。
訓練2 (1)3.0×10－2　2.0×10－11　6.7×10－10　(2)A
解析　(1)由題圖油膜可知，油膜的面積
S＝75×20 mm×20 mm＝3.0×10－2 m2
兩滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為
V＝2×× mL＝2.0×10－5 mL＝2.0×10－5 cm3＝2.0×10－11 m3
油酸分子的直徑為d＝＝ m≈6.7×10－10 m。
(2)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，測得的S偏小，求得的分子直徑d將偏大，故A正確；如果油酸酒精溶液濃度低于實際值，測得的純油酸的體積偏小，求得的分子直徑將偏小，故B錯誤；計算油膜面積時將所有不足一格的方格記為一格，測得的S將偏大，求得的分子直徑將偏小，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，一滴溶液的體積V1＝ mL，可知測得一滴溶液的體積偏小，純油酸的體積將偏小，求得的分子直徑將偏小，故D錯誤。
實驗能力自測
1.ABC　[油膜的直徑等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積除以它在水面上攤開的面積，D錯誤，A、B、C正確。]
2.BCD　[一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為，選項A錯誤；將油酸分子看作球體且一個緊挨一個地單層排列，忽略空隙，油酸分子直徑為，選項B正確；一滴油酸酒精溶液中純油酸的物質的量為，一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子個數為NA，選項C正確；在坐標紙上數油膜輪廓內格子數時，大于或等于半格時算一格，小于半格的不計，用總格子數乘以1 cm2作為油膜的面積，選項D正確。]
3.A　[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＝10－10×0.22×10－2 m3＝2.2×10－13 m3，一滴油酸酒精溶液的體積V＝ cm3＝2×10－8 m3，則此油酸酒精溶液的濃度至多為＝0.011 ‰，故A正確。]
4.(1)CEADB　步驟E中應在水面上均勻地撒上痱子粉或細石膏粉
(2)B　(3)
解析　(1)應該先配制溶液→準備淺盤→將溶液滴到水面上→描出輪廓→求出體積→根據公式算出分子直徑。因此順序為：CEADB。步驟E中應在淺盤的水面上均勻地撒上爽身粉或細石膏粉，以便描出油膜的輪廓。
(2)將油酸分子看成球形，在水面上形成單分子油膜。本實驗體現的物理思想方法為理想化模型法。故選B。
(3)純油酸的總體積為cV，每一滴中所含純油酸的體積為V0＝，每個小格的面積為a2，共有x個小格，因此油膜的總面積S＝a2x，油酸分子直徑為d＝＝。
5.(1)CDBA　(2)BD　(3)AB
解析　(1)用“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中先把爽身粉均勻撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴1滴到水中，待油膜形狀穩定后，再蓋上玻璃板，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，故順序為CDBA。
(2)計算油膜面積時所有不足一格的方格全部按滿格計數，S的測量值偏大，根據d＝可知，計算出的結果偏小，故A錯誤；用注射器測得1 mL溶液有N滴時數成了(N－1)滴，每滴溶液的體積計算結果偏大，根據d＝可知直徑計算結果偏大，故B正確；油膜面積測量值偏大，根據d＝可知直徑的測量值偏小，故C錯誤；未等爽身粉完全散開，就在玻璃板上描繪了油膜輪廓，測得油膜的面積偏小，根據d＝可知直徑計算結果偏大，故D正確。
(3)該實驗中的理想化假設是把在水面上盡可能散開的油膜視為單分子油膜，不需要考慮分子間隙，A正確，C、D錯誤；把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子，將油酸分子視為球體模型，B正確。(共36張PPT)
第2節　實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
第一章　分子動理論
1.知道得到單分子油膜的方法。 2.掌握實驗原理以及數據處理的思路和方法。 3.體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應用。 4.了解一般分子大小的數量級。
學習目標
目 錄
CONTENTS
實驗基礎梳理
01
實驗探究分析
02
實驗能力自測
03
1
實驗基礎梳理
一、實驗思路
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上會形成一層油膜，油膜是由______油酸分子中的烴基C17H33－組成。
把分子簡化為___形處理，并認為它們緊密排布，測出油膜的厚度d，它就相當于分子的______。粗略認為，油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的_________與它在水面上攤開的_________之比，如圖所示。
單層
球　
直徑
體積V　
面積S
二、實驗器材
配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、___________________________、注射器、燒杯、帶有坐標方格的玻璃板、彩筆。
爽身粉(或細石膏粉)
三、物理量的測量
1.測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的_________。
(3)用它們的_________除以總滴數，得到1滴油酸酒精溶液的______。
(4)根據溶液濃度計算其所含純油酸的體積V。
總滴數
總體積
體積
2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S。
(1)在淺盤里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，將爽身粉______地撒在水面上。
(2)用注射器向水面上滴1滴__________________，形成一塊有輪廓的油膜。
(3)待油膜形狀穩定后，將事先準備好的帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下_______________。
(4)根據畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算輪廓范圍內正方形的______，不足半個的______，多于半個的算一個。
(5)把正方形的個數乘單個正方形的面積就得到__________________。
均勻
油酸酒精溶液
薄膜的形狀
個數
舍去
油膜的面積S
四、數據分析
1.計算方法
2.除了一些有機物質的大分子外，多數分子大小的數量級為______ m。
五、注意事項
1.油酸酒精溶液的濃度以小于1%為宜，且配制好后不要長時間放置，以免濃度改變，造成較大的實驗誤差。
2.實驗前應注意檢查淺盤是否干凈，爽身粉(或細石膏粉)應均勻撒在水面上。
3.向水面滴油酸酒精溶液時，應靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。
4.待測油酸薄膜散開后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩定后再描輪廓。
5.計算輪廓范圍內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個。
10－10
2
實驗探究分析
探究2　數據處理及誤差分析
探究1　實驗原理和實驗操作
探究1　實驗原理和實驗操作
例1 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，有下列實驗步驟：
①往淺盆里倒入適量的水，待水面穩定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上；
②用注射器將事先配好的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜形狀穩定；
③根據畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算出油膜的面積，從而估算出油酸分子直徑的大小；
④將6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液，用注射器將溶液一滴一滴的滴入燒杯中，每滴入80滴，注射器上的刻度減少1 mL；
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；
(1)上述步驟中，正確的順序是________(填寫步驟前面的數字)。
(2)完成本實驗有三點理想化假設：(請將第②條補充完整)
①將油酸分子視為球形；
②___________________________________________________________________；
③油酸分子緊密排列無間隙。
解析　(1)用“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：配制溶液(④)→倒水撒粉(①)→滴油(②)→蓋板，畫輪廓(⑤)→計算分子直徑(③)。故正確順序為④①②⑤③。
(2)本實驗中做了三點理想化假設：①將油酸分子視為球形；②將油膜看成單分子層；③油酸分子緊密排列無間隙。
答案　(1)④①②⑤③　(2)將油膜看成單分子層
訓練1 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，
(1)某同學操作步驟如下：
①取一定量的無水酒精和油酸，配制成一定濃度的油酸酒精溶液；
②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；
③在淺盤內盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其形狀穩定；
④在淺盤上覆蓋帶有坐標方格的玻璃板，描出油膜形狀，用方格測量油膜的面積。
改正其中的錯誤：______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)實驗中，進行了理想化的假設，如_____________________________________
______________________________________________________________________
(寫出一種假設即可)。實驗中，測量出滴入水中的純油酸體積后，為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是_______________________________________
_____________________________。
在實驗中，均勻撒爽身粉(或細石膏粉)有利于形成___________________________
________________，便于記錄數據。將一滴體積為V的油酸酒精溶液滴入水中，油膜形狀穩定后面積為S，油酸酒精溶液的濃度為η，估算該油酸分子的直徑為________。
答案　(1)②在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積
③在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩定
解析　(1)②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應先用累積法測出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積，故改正為：在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴一滴油酸酒精溶液，穩定后就呈現出有清晰輪廓的油膜，故改正為：在水面上先均勻撒上爽身粉(或細石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形狀穩定。
探究2　數據處理及誤差分析
例2 在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，油酸酒精溶液的濃度約為每104 mL溶液中有純油酸6 mL。用注射器測得1 mL上述溶液為75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待油膜形狀穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1 cm。試求：
(1)油膜的面積________。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積________。
(3)按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑________。
(4)某同學在實驗過程中，在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原因_____________________________
______________________________________________________________________。
(4)主要有兩個原因：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復水平，因此油膜的面積先擴張后又收縮；②油酸酒精溶液中的酒精將溶于水并很快揮發，使油膜面積收縮。
答案　(1)106 cm2　(2)8×10－6 cm3　(3)7.5×10－10 m　(4)見解析
訓練2 (1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有1 mL純油酸。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所示，坐標格的正方形大小為20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面積是________ 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(結果均保留2位有效數字)。
(2)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.油酸酒精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記為一格
D.求每滴溶液體積時，1 mL的溶液的滴數多記了10滴
答案(1)3.0×10－2　2.0×10－11　6.7×10－10 (2)A
解析　(1)由題圖油膜可知，油膜的面積
S＝75×20 mm×20 mm＝3.0×10－2 m2
兩滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為
關于速
實驗能力自測
3
ABC
A.將純油酸稀釋的目的是使油酸在水面上容易形成一塊單分子層油膜
B.利用酒精稀釋油酸，是因為酒精會揮發從而得到純油酸油膜
C.該實驗估算油膜分子大小時可將油酸分子簡化為球形處理
D.油膜的直徑等于1滴油酸酒精溶液的體積除以它在水面上攤開的面積
解析　油膜的直徑等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積除以它在水面上攤開的面積，D錯誤，A、B、C正確。
1.(多選)關于“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗，下列說法正確的是(　 　)
BCD
2.(多選)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的質量分數(即純油酸質量與油酸酒精溶液質量之比)為η，質量為m的油酸酒精溶液有n滴，且純油酸的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數為NA。現取一滴溶液滴入撒有爽身粉的淺水盤里，待穩定后，將玻璃板放在淺盤上描繪出油膜的輪廓形狀，再把玻璃板放在邊長為1 cm的坐標紙上，算出油膜的面積S。關于本實驗，下列說法正確的是(　 　)
A
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 dm2的蒸發皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒體積約為1 mL)、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)(　　)
A.0.011‰ B.0.012‰ C.0.013‰ D.0.014‰
4.在做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，實驗步驟如下：
(1)將上述實驗步驟進行排序，正確的順序應該是____________(寫步驟前的序號)；上述步驟中有一處遺漏和不完整，請指出并補充完整____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開，形成單分子油膜，并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現的物理思想方法為________。
A.控制變量法 B.理想化模型法
C.極限思想法 D.等效替代法
(3)油酸分子的直徑d＝________________ (用題中給出的符號表示)。
答案　(1)CEADB　步驟E中應在水面上均勻地撒上痱子粉或細石膏粉　(2)B　
解析　(1)應該先配制溶液→準備淺盤→將溶液滴到水面上→描出輪廓→求出體積→根據公式算出分子直徑。因此順序為：CEADB。步驟E中應在淺盤的水面上均勻地撒上爽身粉或細石膏粉，以便描出油膜的輪廓。
(2)將油酸分子看成球形，在水面上形成單分子油膜。本實驗體現的物理思想方法為理想化模型法。故選B。
5.(2024·廣東廣州高二期末)某實驗小組在做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗時，測算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，完成相關實驗操作。試問：
(1)該小組進行下列實驗操作，請將它們按操作先后排序：________(用字母符號表示)。
(2)某同學在做該實驗時，計算結果明顯偏大，其原因可能是________(多選)。
A.計算油膜面積時所有不足一格的方格全部按滿格計數
B.用注射器測得1 mL溶液有N滴時數成了(N－1)滴
C.爽身粉太薄使油酸邊界不清，導致油膜面積測量值偏大
D.未等爽身粉完全散開，就在玻璃片上描繪了油膜輪廓
(3)在本實驗中，做了一些理想化假設，下列說法正確的是________(多選)。
A.把在水面上盡可能散開的油膜視為單分子油膜
B.把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子
C.將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙
D.在淺盤水面上均勻撒痱子粉的厚度剛好等于分子直徑
答案　(1)CDBA　(2)BD　(3)AB
解析　(1)用“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中先把爽身粉均勻撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴1滴到水中，待油膜形狀穩定后，再蓋上玻璃板，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，故順序為CDBA。
(3)該實驗中的理想化假設是把在水面上盡可能散開的油膜視為單分子油膜，不需要考慮分子間隙，A正確，C、D錯誤；把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子，將油酸分子視為球體模型，B正確。

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