2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小

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。实验原理与器材操作要领注意事项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,如图甲;用d=VS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,如图乙2.实验器材油酸、酒精、量筒、注射器(或滴管)、容量瓶(500ml)、爽身粉、清水、盛水浅盘(边长约30~40cm)、(有机)玻璃板、坐标纸、彩笔。1.配制油酸酒精溶液,取纯油酸1mL,注入500mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到500mL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=Vnn算出每滴油酸酒精溶液的体积V3.向浅盘里倒入约2cm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1cm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)。1.注射器针头高出水面的高度应在1cm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,这是针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。2.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:(1)水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;(2)酒精挥发后液面收缩。3.当重做实验时,将水从浅盘的一侧边缘倒出,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,这样做可保持浅盘的清洁。4.本实验只要求估测油酸分子的大小,实验结果的数量级符合要求即可。数据处理1.根据配制的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。2.由1中体积V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d=VS,即油酸分子的直径大小误差分析1.一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。2.油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差,所以纯油酸体积的计算会有误差。3.油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”、“单分子纯油酸层”间存在偏差。4.画油膜形状时不准确带来误差。5.数格子法(一种估算的方法,即不足半格的舍去、大于半格的算一格),计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。考点一教材原型实验例1为了估测油酸分子的大小,我们把一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基组成的。油酸分子中的一部分是羧基,它对水有很强的亲合力;而另一部分烃基对水没有亲合力,要冒出水面。因此,油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子层油膜。(1)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)实验中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是。

A.使油酸的油膜边界轮廓清晰B.使油酸的颜色更加透明C.有助于测量一滴油酸的体积D.对油酸溶液起到稀释作用(3)测量一滴油酸酒精溶液的体积时,为了减小误差而巧用的方法是。

A.控制变量法 B.建模法C.累积法 D.归纳法(4)利用油膜法可以测阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为NA=(分子看成球形)。

(5)某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”)。

例2(2025·福建三明模拟)“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1mL的油酸中加酒精,直至总量达到500mL;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1mL;③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm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20mm,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。

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,1mL的溶液的滴数多记了10滴考点二创新拓展实验例3(2025·湖北武汉高三期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:(1)有关该实验的下列说法正确的是。

A.图中的操作步骤顺序是:丙→丁→乙→甲B.油酸酒精溶液配制好后,不能搁置很久才做实验C.往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.3%,用注射器测得200滴这样的油酸溶液为1mL,取1滴这样的溶液滴入浅盘中,即滴入浅盘中的油酸体积为cm3。

(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状,做该实验最理想的是。

例4(2025·河南洛阳模拟)在“用油膜法估测分子的大小”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50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酒精溶液,向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴下1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。坐标格中每个小正方形方格的大小为2cm×2cm。由图甲可以估算出油膜的面积是cm2,由此估算