2021届高考物理二轮备考特训：用油膜法估测分子的大小（解析版）

用油膜法估测分子的大小

1.（2020•河南唐河检测）在“用油膜法估测分子的大小〃实验中,

（1）（多选）该实验中的理想化假设是（）

A.将油膜看成单分子层油膜

B.不考虑各油酸分子间的间隙

C.不考虑各油酸分子间的相互作用力

D.将油酸分子看成球形

（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（）

A.可使油酸和排子粉之间形成清晰的边界轮廓

B.对油酸溶液起到稀释作用

C.有助于测量一滴油酸的体积

D.有助于油酸的颜色更透明便于识别

（3）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有:面积为0.22m2的蒸

发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干.

已知分子直径数量级为10口°m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒

精溶液的体积比）至多为%。（保留2位有效数字）.

2.（2020•吉林长春模拟）在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，

（1）某同学操作步骤如下：

①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；

②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；

③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积.

改正其中的错误:

（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8x10-3mL,其形成的油

膜面积为40cm）则估测出油酸分子的直径为m.

3.（2020•四川达州模拟）⑴如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小〃实

验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）.

（2）用“油膜法”来粗略估测分子的大小，是通过一些科学的近似处理,这些处理有:

4.（2020•湖北黄冈模拟）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤:

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的琲子粉

均匀地撒在水面上.

②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.

③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

积和面积计算出油酸分子直径的大小.

④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.

⑤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.

完成下列填空：

(1)上述步骤中,正确的顺序是.(填写步骤前面的数字)

(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液;测得1cm3的油酸酒精

溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是

0.13mZ.由此估算出油酸分子的直径为m.(结果保留1位有效数字)

5.(2020•湖南长沙模拟)(1)现有按酒精与油酸的体积比为m.5配制好的油酸酒精

溶液，用滴管从量筒中取体积为\f的该种溶液,让其自由滴出，全部滴完共N滴.把

一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后

形成单分子油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S.根据以上数

据可估算出油酸分子直径为“；

(2)若已知油酸的密度为p,阿伏加德罗常数为Mu油酸的分子直径为d,则油酸的摩

尔质量为.

6.(2019•全国卷©用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定

浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是.实验中为了测量

出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可

以.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量

是.

7.(2020•广西南宁模拟)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法.

(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注

250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,

向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好

的油酸溶液，向撒有棒子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜,

待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示.坐标格

的正方形大小为2cmx2cm.由图可以估算出油膜的面积是cm。由此估

算出油酸分子的直径是m(保留1位有效数字).

乙

(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由

48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43x106m的圆周而组成的.由此可以估算

出铁原子的直径约为m(结果保留2位有效数字).

8.“用油膜法估测分子的大小〃实验的简要步骤如下：

A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍

去,多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积5

B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘

上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上

C.用浅盘装入约2cm深的水

D.用公式求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小

E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：

®_______________________________________________________________________

②

.(2)上述实验步骤的合理顺序是.

(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这

种结果的原因，下列说法中可能正确的是.

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理

C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数

D.水面上琲子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开

9.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1000

mL溶液中有0.6mL油酸.用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴

入撒有琲子粉的浅盘的水里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃

板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示,坐标中

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL；

(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m.

10.(2020•湖北枣阳模拟)用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为

0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的

45x50cm?浅盘、琲子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.

(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C

A.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油

酸酒精溶液时的滴数N

B.将琲子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,

从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接

触为止，记下滴入的滴数n

D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形

为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积5

(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小(单位:cm).

11.如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装

了一个光电门8,滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与

力传感器相连，传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从4处由静止释放.

光电门

3遮光条

气垫导轨r.i滑块__/4

|-1-|।iiill।Tj

I」力作感麻目刻度尺

钩码连气源

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图所示，则d=mm.

012cm

05101520

(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的

时间t,若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是.

(3)下列不必要的一项实验要求是.(填选项前对应的字母)

A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B.应使4位置与光电门间的距离适当大些

C.应将气垫导轨调节水平

D.应使细线与气垫导轨平行

(4)改变钩码的质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,

通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出

(选填"2-F”“次或*F")图象.

用油膜法估测分子的大小

1.（2020•河南唐河检测）在“用油膜法估测分子的大小〃实验中,

（1）（多选）该实验中的理想化假设是（）

A.将油膜看成单分子层油膜

B.不考虑各油酸分子间的间隙

C.不考虑各油酸分子间的相互作用力

D.将油酸分子看成球形

（2）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（）

A.可使油酸和排子粉之间形成清晰的边界轮廓

B.对油酸溶液起到稀释作用

C.有助于测量一滴油酸的体积

D.有助于油酸的颜色更透明便于识别

（3）某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有:面积为0.22m2的蒸

发皿、滴管、量筒（50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升）、纯油酸和无水酒精若干.

已知分子直径数量级为10口°m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒

精溶液的体积比）至多为%。（保留2位有效数字）.

【答案】⑴ABD(2)B(3)1.1

【解析】(1)计算分子直径是根据体积与面积之比,所以需将油膜看成单分子层

油膜，不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形，故选A、B、D.

(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用，酒

精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能少的在竖直方向

上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小误差.

(3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸

10

发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大.一滴油酸的体积Vo=dS=lOmx0.22

m2=2.2xionml一滴油酸酒精溶液的体积V总cm3=2xio8则此油酸酒精溶液

的浓度为*L1%。.

2.(2020•吉林长春模拟)在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，

(1)某同学操作步骤如下：

①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；

②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；

③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积.

改正其中的错误:

(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8x10-3mL,其形成的油

膜面积为40cm：则估测出油酸分子的直径为m.

【答案】（1）②在量筒中滴入N滴溶液，③在水面先撒上瘴子粉（2）1.2x10-9

【解析】（1）实验中②步骤，通过在量筒中滴入N滴溶液，测出/V滴溶液的体积,

再取平均计算出每一滴溶液的体积，这样通过放大方法减小每一滴溶液的体积的

测量误差;③步骤中为了让油酸酒精溶液更好地形成单分子油膜,可事先撒上解

子粉.（2）一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积等于分子直径与油膜面积的乘

积，即V=5D,得油酸分子直径T=4.8xi（r3xio丁09m.

s40X10-4

3.（2020•四川达州模拟）⑴如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小〃实

验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）.

（2）用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理，这些处理有:一

【答案】（l）dacb（2）把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，把形成

油膜的分子看做紧密排列的球形分子

【解析】解析（1）用"油膜法估测分子的大小”实验步骤为:配制油酸酒精溶液

T测定一滴油酸酒精溶液的体积T准备浅水盘T形成油膜T描绘油膜边缘今测量

油膜面积令计算分子直径.很显然操作先后顺序排列应是dacb.

（2）在“用油膜法估测分子的大小〃实验中，我们的实验依据是:①油膜是呈单分子

分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之间没有空隙.

4.（2020•湖北黄冈模拟）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的琲子粉

均匀地撒在水面上.

②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.

③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

积和面积计算出油酸分子直径的大小.

④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.

⑤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.

完成下列填空：

（1）上述步骤中,正确的顺序是.（填写步骤前面的数字）

（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液;测得1cm3的油酸酒精

溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是

0.13.由此估算出油酸分子的直径为m.（结果保留1位有效数字）

【答案】⑴④①②⑤③⑵5x10“°

【解析】（1）根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③；

（2）根据实验原理可知油酸分子直径为d4二m=5xio10m.

〉DUUCXOUX=U■xO

5.（2020•湖南长沙模拟）（1）现有按酒精与油酸的体积比为m"配制好的油酸酒精

溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液,让其自由滴出，全部滴完共N滴.把

一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后

形成单分子油膜的形状如图所示,已知坐标纸上每个小方格面积为5.根据以上数

据可估算出油酸分子直径为d=；

(2)若已知油酸的密度为p,阿伏加德罗常数为油酸的分子直径为d,则油酸的摩

尔质量为.

【答案】(1)---⑵严”处

'口来/118s(m+n)N6

【解析】(1)一滴油酸酒精溶液里含油酸的体积为：

匕=湍粘油膜的总面积为85；

则油膜的厚度即为油酸分子直径，即.

8s8S(m+n)JV

，3

(2)一个油酸分子的体积”则油酸的摩尔质量为M=p/VAU4np/VAd.

66

6.(2019•全国卷⑷用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定

浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是.实验中为了测量

出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可

以.为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量

是

【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液

一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油

酸的体积单分子层油膜的面积

【解析】为使油酸能形成单分子层油膜，首先要将纯油酸稀释成一定浓度的油

酸酒精溶液.实验时把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒

精溶液的滴数，即可得到一滴溶液中纯油酸的体积.为测定油酸分子的直接，还需

要测量单分子层油膜的面积.

7.(2020•广西南宁模拟)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法.

(1)在“用油膜法估测分子大小〃的实验中,用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注

250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,

向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好

的油酸溶液，向撒有琲子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜,

待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示.坐标格

的正方形大小为2cmx2cm.由图可以估算出油膜的面积是cm。由此估

算出油酸分子的直径是m(保留1位有效数字).

(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏〃的照片.这个量子围栏是由

48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43X108m的圆周而组成的.由此可以估算

出铁原子的直径约为m(结果保留2位有效数字).

【答案】(1)2568x10“°(2)9.4x10“°

【解析】(1)数油膜所占的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得

到油膜的面积S=格数*2cmx2cm=256cm2.溶液浓度为焉，每滴溶液体积为击

mL,2滴溶液中所含油酸体积为U=2xl05cm?.油膜厚度即油酸分子的直径是

(2)直径为1.43x10gm的圆周周长为D=n出4.5x10-8m,可以估算出铁原子的直径

f10

约为(/=i^21m29.4xlO'm.

48

8.“用油膜法估测分子的大小〃实验的简要步骤如下：

A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍

去,多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积5

B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘

上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上

C.用浅盘装入约2cm深的水

D.用公式d=*求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小

E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V

(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：

®__________________________________________________________________

②

.(2)上述实验步骤的合理顺序是.

(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这

种结果的原因，下列说法中可能正确的是.

A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理

C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数

D.水面上琲子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开

【答案】见解析

【解析】(1)①C步骤中，要在水面上均匀撒上琲子粉或细石膏粉.

②实验时，还需要:F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴

入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目.

(2)实验步骤的合理顺序是CFBAED.

(3)由可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大,二是面积比正

常值偏小，故可能正确的说法是选项A、C、D.

9.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1000

mL溶液中有0.6mL油酸.用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴

入撒有琲子粉的浅盘的水里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃

板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示,坐标中

正方形方格的边长为1cm,试求：

(1)油酸膜的面积是cm2；

(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是mL；

(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m.

【答案】(1)132(2)8.0x10"(3)6.1x1010

【解析】(1)根据题图,数得格子数为132个，那么油膜面积是S=132xlcm2=132

-2

cm.

(2)根据已知条件可知,1mL溶液中有75滴,1滴溶液的体积是/mL.又已知每1

000mL溶液中有纯油酸0.6mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是

0.6x点A

V=-兀mL=8.0xl06mL.

1000

(3)油酸分子的直径为。(=喏cm=6.1xlOlom.

10.(2020・湖北枣阳模拟)用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为

0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的

45x50cm?浅盘、排子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.

(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C

A.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油

酸酒精溶液时的滴数N

B.将琲子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,

从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接

触为止，记下滴入的滴数n

D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形

为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积5

(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小(单位:cm).

【答案】(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上

_0.05%n

⑵zxH

【解析】(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上.

(2)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为甯