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内
容
索
引
教材原型实验
课时作业
实验十六　用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验目的
1.估测油酸分子的大小。
2.学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸
分子的直径，如图乙所示，则d=。
甲 乙
三、实验器材
盛水浅盘，注射器(或滴管)，容量瓶，坐标纸，玻璃板，爽身粉，量筒，彩笔等。
四、实验过程
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，直到液面到达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，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，并将爽身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，并将油酸薄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，不足半格的舍去，多于半格的算一个)。
7.根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d=，算出油酸薄膜的厚度d。
8.重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。
五、数据处理
1.计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积：V=，其中ρ为油酸溶液中油酸的体积分数。
2.计算油酸膜的面积S：将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓内方格的个数，多于半格的算一个，不足半格的舍去。把方格的个数乘单个方格的面积就得到油酸膜的面积。
3.计算油酸的分子直径：d=(注意单位统一)。
六、误差分析
1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。
2.利用格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。
3.测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，产生误差。
4.画油膜形状时产生误差。
七、注意事项
1.实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。
2.待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。
3.爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度要适宜。
4.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。
(2025·温州期末)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液，用注射器取体积为V0的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。把一滴油酸酒精溶液滴入撒好爽身粉的浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状如图甲所示。
例 1
甲 乙
(1)下列说法中，正确的是______。
A.为便于形成单分子油膜，配成的油酸酒精溶液浓度要高一些
B.酒精溶液的作用是使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
C.为减小实验误差，选用的玻璃板上正方形方格要小一些
D.滴入油酸酒精溶液后，出现如图乙所示的图样是因为爽身粉撒得太少太薄
【解析】 为便于形成单分子油膜，配成的油酸酒精溶液浓度要低一些，A错误；实验中使用油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是稀释油酸的作用，并不能使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓，B错误；为减小实验误差，选用的玻璃板上正方形方格要小一些，C正确；由图乙可知油膜没有充分展开，说明水面上爽身粉撒得太多太厚，D错误。
C
(2)若测得油酸薄膜面积为S，可估算出油酸分子的直径为__________(用V1、V2、V0、N、S表示)。
【解析】 每滴溶液中含有纯油酸的体积V'=·，油酸分子的直径d=。

(3)若实验测得的油酸分子直径数据偏小，可能是因为______。
A.油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多
B.爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
C.求每滴体积时，V0的溶液的滴数少记了10滴
D.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
【解析】 油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多，导致油酸浓度增大，因此油膜面积偏大，根据d=可知直径的测量值偏小，A正确；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，油膜面积测量偏小，根据d=可知，分子直径偏大，B错误；求每滴体积时，溶液的滴数少记了10滴，可知纯油酸的体积将偏大，根据d=可知分子直径将偏大，C错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，根据d=可知分子直径将偏大，D错误。
A
在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)某同学做完实验后，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___________(多选)。
A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算
B.计算油膜面积时，只数了完整的方格数
C.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴
D.水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
例 2
【解析】 计算油酸分子直径的公式是d=，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积，将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，A正确；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，B正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，由V1= mL可知，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，C错误；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量出的面积S偏小，导致d偏大，D正确。
ABD
(2)若用注射器吸取油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=75滴时，测得其体积为V0=1 mL；但实际滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终估测油酸分子的大小的测量结果将偏______(填“大”或“小”)。
【解析】 若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，导致d的测量结果偏大。
(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏______(填“大”或“小”)。
【解析】 若油酸酒精溶液长时间静置，则酒精挥发会使溶液的浓度增大，而代入计算的纯油酸体积V取值偏小，导致d的测量结果偏小。
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课时作业
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第十五单元 实验十六　用油膜法估测油酸分子的大小 题号 1 2
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1.如图所示为“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤：
(1)下列关于该实验的说法，正确的是_________。
A.实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲
B.图乙中撒爽身粉的目的是防止滴入溶液时液体飞溅出来
C.图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液也能在水面形成足够厚的油膜便于测量
D.油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度
甲　描绘油膜轮廓 乙　撒爽身粉
丙　配制油酸 酒精溶液
丁　向浅盘中滴油酸 酒精溶液
【解析】 实验步骤正确的操作顺序是丙→乙→丁→甲，A错误；图乙中撒爽身粉的目的是能让油酸酒精溶液滴在液面时能形成清晰的轮廓，以便计算油膜面积，B错误；图丙配制溶液时浓度如果过大，则油酸酒精溶液在液面上不能形成单分子油膜，从而误差较大，C错误；油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度，D正确。
D
(2)已知实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.05%，用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，稳定后画出的油膜形状如图所示。坐标格中正方形的边长为1 cm，由此估测出油酸分子的直径为___________________ m(结果保留2位有效数字)。
【解析】 1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=1×0.05%×
mL=5×10－6mL，
油膜面积S=77×1 cm2=77 cm2，
油酸分子的直径d= cm≈6.5×10－10 m。
6.5×10－10
(3)某同学做完实验后，发现自己所测的分子直径明显偏大，可能是由于_________。
A.水面上爽身粉撒得太多，油膜未充分展开
B.油酸酒精溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格记为一格
【解析】 水面上爽身粉撒得太多，油膜未充分展开，则S偏小，根据d=可知d偏大，A正确；油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值，则1滴溶液中纯油酸体积的计算值偏小，根据d=可知油酸分子直径计算值偏小，B错误；计算油膜面积时，将所有不足一格的方格记为一格，则S偏大，则根据d=可知油酸分子直径d计算值偏小，C错误。
A
(4)油膜法可以粗测阿伏加德罗常数。已知油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，小张同学利用上述
方法测量出油酸分子的直径为d，则阿伏加德罗常数可用上述字母表示为NA=__________。
【解析】 阿伏加德罗常数用字母表示为NA=。
2.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到500 mL；
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1 mL；
③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm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膜的形状；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，小方格的边长为20 mm，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)由图可知油膜面积为_________________ m2，计算出油酸分子直径为_______________ m(结果保留2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___________(多选)。
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
4.6×10－2
4.3×10－10
C
AC实验十六　用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验目的
1.估测油酸分子的大小。
2.学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d=。
甲
乙
三、实验器材
盛水浅盘，注射器(或滴管)，容量瓶，坐标纸，玻璃板，爽身粉，量筒，彩笔等。
四、实验过程
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，直到液面到达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，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，并将爽身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，并将油酸薄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，不足半格的舍去，多于半格的算一个)。
7.根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d=，算出油酸薄膜的厚度d。
8.重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。
五、数据处理
1.计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积：V=，其中ρ为油酸溶液中油酸的体积分数。
2.计算油酸膜的面积S：将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓内方格的个数，多于半格的算一个，不足半格的舍去。把方格的个数乘单个方格的面积就得到油酸膜的面积。
3.计算油酸的分子直径：d=(注意单位统一)。
六、误差分析
1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。
2.利用格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。
3.测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，产生误差。
4.画油膜形状时产生误差。
七、注意事项
1.实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。
2.待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸酒精溶液液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。
3.爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度要适宜。
4.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。
[例1]　(2025·温州期末)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液，用注射器取体积为V0的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。把一滴油酸酒精溶液滴入撒好爽身粉的浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状如图甲所示。
甲
乙
(1)下列说法中，正确的是　C　。
A.为便于形成单分子油膜，配成的油酸酒精溶液浓度要高一些
B.酒精溶液的作用是使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
C.为减小实验误差，选用的玻璃板上正方形方格要小一些
D.滴入油酸酒精溶液后，出现如图乙所示的图样是因为爽身粉撒得太少太薄
(2)若测得油酸薄膜面积为S，可估算出油酸分子的直径为　 　(用V1、V2、V0、N、S表示)。
(3)若实验测得的油酸分子直径数据偏小，可能是因为　A　。
A.油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多
B.爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
C.求每滴体积时，V0的溶液的滴数少记了10滴
D.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
【解析】 (1)为便于形成单分子油膜，配成的油酸酒精溶液浓度要低一些，A错误；实验中使用油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是稀释油酸的作用，并不能使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓，B错误；为减小实验误差，选用的玻璃板上正方形方格要小一些，C正确；由图乙可知油膜没有充分展开，说明水面上爽身粉撒得太多太厚，D错误。
(2)每滴溶液中含有纯油酸的体积V'=·，油酸分子的直径d=。
(3)油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多，导致油酸浓度增大，因此油膜面积偏大，根据d=可知直径的测量值偏小，A正确；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，油膜面积测量偏小，根据d=可知，分子直径偏大，B错误；求每滴体积时，溶液的滴数少记了10滴，可知纯油酸的体积将偏大，根据d=可知分子直径将偏大，C错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，根据d=可知分子直径将偏大，D错误。
[例2]　在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)某同学做完实验后，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　ABD　(多选)。
A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算
B.计算油膜面积时，只数了完整的方格数
C.求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴
D.水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
(2)若用注射器吸取油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=75滴时，测得其体积为V0=1 mL；但实际滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终估测油酸分子的大小的测量结果将偏　大　(填“大”或“小”)。
(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏　小　(填“大”或“小”)。
【解析】 (1)计算油酸分子直径的公式是d=，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积，将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，A正确；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则S取值偏小，导致d偏大，B正确；求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴，由V1= mL可知，纯油酸的体积将偏小，导致d偏小，C错误；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量出的面积S偏小，导致d偏大，D正确。
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，导致d的测量结果偏大。
(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则酒精挥发会使溶液的浓度增大，而代入计算的纯油酸体积V取值偏小，导致d的测量结果偏小。

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