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实验九用油膜法估测分子的大小考纲解读 1.学会用油膜法估测油酸分子的大小.2.理解间接测量微观量的原理和方法基本实验要求规律方法总结1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(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔2实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差(2)配制油酸酒精溶液，取油酸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，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液(3)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.(4)根据V0算出每滴油酸酒精溶液的体积V0.(5)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(6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上(7)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(8)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)(9)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.(10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小1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，在水面上形成如实验原理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表示分子的直径，如实验原理图乙所示，则：d.2数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容.实验次数量筒内增加1 mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S12,实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值123.注意事项(1)注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果(2)待测油膜薄膜扩散后又会收缩，要在油膜薄膜稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩(3)当重做实验时，将水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁(4)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.考点一对实验原理和实验步骤的考查例1在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：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痱子粉均匀地撒在水面上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面积计算出油酸分子直径的大小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1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3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 m2.由此估算出油酸分子的直径为_m(结果保留1位有效数字)解析(2)D m51010 m.答案(1)(2)51010突破训练1“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S.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2 cm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.上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出：(1)_(2)_上述实验步骤的合理顺序是_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水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开答案(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉(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CFBAEDACD考点二对实验数据处理的考查例2油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图1所示若每一小方格的边长为25 mm，试问：图1(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_图中油酸膜的面积为_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(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_.解析(1)油膜约占70个小格，面积约为S702525106 m24.4102 m2一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V106 m31.21011 m3故油酸分子的直径约等于油膜的厚度d m2.71010 m.答案(1)球体单分子直径4.41021.21011271010(2)主要有两个原因：水面受下落油滴冲击，先下陷后又恢复水平，因此油膜面积会先扩张后收缩；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩解决“用油膜法估测分子的大小”实验问题的关键是要理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直径数油膜面积对应的格子数时，完整的算一个，不完整的大于等于半格的算一个，不到半格的舍去突破训练2在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，则：(1)估算油酸分子的直径大小是_cm.(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的_A摩尔质量 B摩尔体积C质量 D体积答案(1)(2)B解析(1)油酸酒精溶液的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为 mL，一滴油酸酒精溶液含纯油酸 mL，则油酸分子的直径大小为d cm.(2)设一个油酸分子体积为V，则V()3，由NA可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油酸的摩尔体积1油膜法粗测分子直径的实验基础是()A把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度B让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C油酸分子的直径等于滴在水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜面积D油酸分子直径的数量级是1015 m答案AB2某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，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求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴答案AC解析由d知，选项A、C会导致油膜面积偏小，会使d偏大；选项B、D会使油酸体积偏小，分子直径d偏小3在“用油膜法估测分子的大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：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；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；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；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0.1%，一滴溶液的体积为4.8103 mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为_m.答案(1)在量筒中滴入n滴该溶液在水面上先撒上痱子粉(2)1.2109解析(1)由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大，甚至使实验失败(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d m1.2109 m.4测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法图2(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL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的1 mL刻度线，再用另一滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油酸膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图2所示坐标格的正方形的大小为2 cm2 cm.由图可以估算出油膜的面积是_cm2(保留2位有效数字)，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3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1.43108 m的圆周而组成的由此可以估算出铁原子的直径约为_m(保留2位有效数字)图3答案(1)2.610281010(2)9.41010解析(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一个，小于半格的舍去，估算出油膜的面积是S格数2 cm2 cm256 cm22.6102 cm2.溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V2105 cm3，油膜厚度即油酸分子的直径是d81010 m.(2)直径为1.43108 m的圆周周长为d4.49108 m，可以估算出铁原子的直径约为 m9.41010 m.5在研究微观世界里的物质时，通常需要借助估算和建立模型的方法对于液体分子，一般建立球体模型或立方体模型来估算分子直径，而实验室中常用油膜法估测分子直径试求：(1)分别写出上述估算分子直径的三种方法的最简表达式；(要求说明所使用字母的物理意义)(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已准备的实验器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸、痱子粉，则：还缺少的器材有_；图4已知油酸的浓度约为每10 L溶液中含有纯油酸2 mL.用注射器测得1 mL上述溶液为25滴，把1滴该溶液滴入盛水浅盘里，待液面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图4所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.试求：a油酸薄膜的面积约是多少？b每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？c按以上实验数据估测出油酸分子的直径答案(1)见解析(2)量筒a.110 cm2b8106 mLc7.271010 m解析(1)分子构建成球体模型时，用d表示分子直径，V0表示单个分子的体积，有V0()3，d .分子构建成立方体模型时V0表示的物理意义同上，d表示分子的边长，则有V0d3，d.油膜可视为单分子油膜时，令d表示分子直径，V表示油膜的体积，S表示油膜面积，则油膜厚度等于分子直径，即d.(2)量筒a.题图形状表示油膜面积的大小，可数得小方格数约为110个(数方格的个数时，不足半个的舍去，多于半个的算1个)，油膜面积S1101 cm2110 cm2b1 mL溶液约为25滴，则1滴溶液的体积为 mL，又每10 L溶液中含有纯油酸2 mL,1滴溶液中纯油酸的体积为V mL8106 mLc油酸分子的直径d m7.271010 m6(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还欠缺的器材有_(2)在用油膜法估测分子大小的实验中，在哪些方面作了理想化的假设：_；实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为_；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒些痱子粉，这样做是为了_(3)如图5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