高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练14---油膜法估测分子直径(解析版)

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B．把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子
C．将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙
D．将油酸分子视为立方体模型。
【答案】④①②⑤③ 5×10−10
AB
【解析】
【分析】 (1)将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出 1 滴此溶液的体积。然后将 1 滴此溶
液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩
浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓
形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的 边长为 1cm。 (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（保留 2 位有效数字）。 (3)按以上实验数据估测油酸分子的直径为______m（保留 2 位有效数字）。 (4)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为 V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为 S，这种油的密度为 ρ，摩尔质 量为 M，则阿伏加德罗常数的表达式为__________________。
【答案】115
7.5×10-6
6.5×10-10
6MS 3 NA = πρV 3
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【解析】
百度文库【分析】
【详解】
(1)[1]根据图中描绘的轮廓，不足半格舍去，大于半格算一格，共计 115 个方格，
所以油膜的面积为115×1×1cm2 = 115cm2 。
(2)[2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
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，则计算时所用体
积数值偏大，会导致计算结果偏大，故 A 正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏
小，故 B 错误；
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C．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积 S 偏小，导致结果 计算偏大，故 C 正确； D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则计算所用的面积 S 偏 大，会导致计算结果偏小，故 D 错误； 故选 AC。 4．（8 分）（2020·湖北省高二期中）实验所用油酸酒精溶液的浓度为每 104mL 溶液中含 有纯油酸 6mL，用注射器测得 1mL 上述溶液为 80 滴。把 1 滴该溶液滴入盛水的
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D． 测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，超过半格的算一格，
不够半格的舍去，故 D 错误。
故选 BC。
(2)[2][3][4] 每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
V
6 = 1mL × 104
×
1 75
=
8×10−6 mL=8×10−12 m3
面积超过正方形一半的正方形的个数为 72 个，则油酸膜的面积约为
在“用油膜法估测分子的大小”的实验中利用油酸能在水面上铺开，会形成厚度为
一个分子的表面膜的特性，将微观量的测量转化为宏观量的测量。 (1)实验中，如果油酸酒精溶液体积浓度为 b，N 滴油酸酒精溶液的总体积为 V，如 果 1 滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积为 S，则估算油酸分子直径大小的表 达式为 d=______。 (2)实验中，把玻璃板盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓，如图所示，图中正方形小方 格的边长为 1cm，则油酸膜的面积是______ cm2 已知油膜酒精溶液中油酸浓度为 0.04%，100 滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是 1.2mL，则油酸分子的直径为 _____m。（结果均保留两位有效数字）
高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练 实验题 14 油膜法估测分子直径
1．（6 分）（2020·东海县第二中学高二学业考试）在做“用油膜法估测分子的大小”的实 验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每 1×104mL 溶液中有纯油酸 6mL，用注射器测 得 1mL 上述溶液为 75 滴。把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将 玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标 纸上，其形状如图所示，坐标中正方形方格的边长为 1cm，试求：
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V = 1×10−6 × 1 m3 50 300
分子直径
d
V =
1×10−6 =
×
1
×
1
m = 5×10−10 m
S 50 300 0.13
(3)[3]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，做这样的近似：
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，紧密排 列；故 A、B 正确，C、D 错误； 故选 AB。
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(3)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
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（2）[2]每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积
V
=
1mL
×
6 104
×
1 75
=
8×10−6 mL
（3）[3]把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径
d
V =
S
=
8×10−6 ×10−6 1.40 ×10−2
m
≈ 5.7 ×10−10 m
2．（6 分）（2020·河北省南和县第一中学高二期中）在“油膜法估测油酸分子的大小”实
答。
【详解】
(1) [1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例） → 测定一滴酒精油酸溶液的体积
V0
=
V N
（题中的④ )
→ 准备浅水盘（①）→ 形成油膜（②）→ 描绘油膜边缘（⑤）
→ 测量油膜面积（③） → 计算分子直径（③）
故选④①②⑤③。 (2)[2]先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积
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 0.13m2 。由此估算出油酸分子的直径为___m；（结果保留 1 位有效数字） (3)用油膜法测分子直径的实验中做了哪些科学的近似___ A．把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜
分子层分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间空隙不计，由此可知，ABD
正确， C 错误．
故选 ABD．
(2)[2]．纯油酸的体积 V 等于油酸酒精溶液的体积乘以浓度，即
V = V0 500
油滴面积为 S，则分子直径大小的公式为
(3) [3]．根据 d = V0 ，则有： 500S
d = V0 . 500S
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痱子粉均
匀地撒在水面上。
②用注射器将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
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将玻璃板放在浅盘上，用 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 形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为 2cm，
(1)下列有关该实验的说法正确的（____）
A．本实验也可直接将纯油酸滴水面上测量
B．本实验将油膜看成单分子油膜
C．本实验忽略了分子的间隙
D．测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去 (2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_____m3 ；油酸膜的面积是 _____cm2；按以上实验数据估测出油酸分子的直径为_____m（保留一位有效数字）；
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每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是： V = 1.2 ×10−6 × 0.04%m3 = 4.8×10−12 m3 100
(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直径为_______m。
【答案】140 8×10−6
5.7 ×10−10 m
【解析】
【分析】
【详解】 （1）[1]油酸膜的面积是
S=140×1cm2=140cm2
Vb 【答案】 NS
60 8.0×10-10 ACD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 纯油酸体积为： Vb
V0 = N 油膜面积为：S，油酸分子直径
d = Vb NS
(2)[2][3] 油膜的面积可从方格纸上得到，所围成的方格中，面积超过一半按一半算，
小于一半的舍去，图中共有 60 个方格，故油膜面积为： S=nS0=60×1cm×1cm=60cm2
S=72×2×2cm2=2.88×10-2m2
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径
d
V =
S
=
8×10−6 ×10−6 2.88 ×10−2
≈ 3×10−10 m
(3)[5] 油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，导
致油酸分子未完全散开，导致测量的面积偏小，直径偏大。 6．（8 分）（2020·盐城市伍佑中学高二月考）物体是由大量分子组成的，分子非常微小。
笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个
舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。 (2)用 1 滴此溶液的体积除以 1 滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径。 (3)明确“用油膜法估测分子的大小”的实验原理：油酸以单分子呈球型分布在水面上，
且一个挨一个，从而由油酸的体积与油膜的面积相除求出油膜的厚度，即可正确解
(3)油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后
根据测量的数据算出分子直径，结果将______。（偏大、偏小、不变）
【答案】BC
8 ×10−12
2.88×10-2
3 ×10−10
偏大
【解析】
【分析】
【详解】 (1)[1]A．因为纯油酸所含分子量太大，造成无法形成单分子层油膜，故 A 错误； BC． 测算分子的直径时，必须假设的前提是将油分子看成球形分子，忽略分子的 间隙，并且把油膜看成单分子油膜，故 BC 正确；
【点评】
本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，分子之间无间隙，油膜
为单层分子，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。 3．（6 分）（2020·广州市培正中学高二月考）某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实
验。 (1)该实验中的理想化假设是________； A．将油膜看作单分子层薄膜 B．不考虑油酸分子间的间隙 C．不考虑油酸分子间的相互作用力 D．将油酸分子看成球形 (2)每滴油酸酒精溶液的体积为 V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的 面积为 S。已知 500mL 油酸酒精溶液中含有纯油酸 1mL，则油酸分子直径大小的 表达式为 d＝_____________； (3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径 d 明显偏大。出现这种情况的原
摩尔体积为
M Vmol = ρ
则阿伏伽德罗常数为
NA
= Vmol V0
=
6MS 3 πρV 3
5．（10 分）（2020·山东省临沂第一中学高二月考）在做“用油膜法估测分子大小”的实
验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每 104mL 溶液中有纯油酸 6mL，用注射器测
得 1mL 上述溶液有 75 滴，把 1 滴该溶液 滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，
V
=
6 104
1 ×
80
mL
=
7.5×10−6 mL
(3)[3]估测油酸分子的直径为
d
V =
S
=
7.5×10−6 mL 115cm2
×10−2
= 6.5×10−10 m
(4)[4]单个油分子的直径为
V d0 = S
单个油分子的体积为
V0
=
4 π ( d0 )3 32
=
4 π
3
V3 8S 3
=
πV 3 6S 3
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因可能是____。
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
【答案】ABD
d = V0
AC
500S
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．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