实验针对训练(十九)
用油膜法估算油酸分子的大小
(总分：24分)
7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
1．(7分) (2025·广东梅州模拟)在“用油膜法估测分子的大小”实验中：
(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)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________。
A．可使油酸和痱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0.22 m2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10-10 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______%(结果保留2位有效数字)。
7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
2．(7分) 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是________。
A．等效替代法 B．控制变量法
C．理想模型法 D．比值定义法
(2)有下列实验步骤：
①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。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
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。
上述步骤中，正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)。
(3)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)。
1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
3．(10分) (2025·广东湛江模拟)(1)如图1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)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有1 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图2所示，坐标格的正方形大小为20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面积是________ m2，2滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________ m3，由此估算出油酸分子的直径是________ m (所有结果均保留2位有效数字)。
(3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，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，将所有不足一格的方格算作一格
D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
1 / 3 用油膜法估算油酸分子的大小
教材原型实验
实验原理与操作
[典例1] 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______________________________
_____________________________________________________________________。
[听课记录]
数据处理与分析
[典例2] (2024·广东梅州月考)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积为________ m2；
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：________ m3；
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________ m。
(4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。
A．油酸浓度适当大一些
B．油酸浓度适当小一些
C．油酸扩散后立即绘出轮廓图
D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
[听课记录]
拓展创新实验
[典例3] 测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。
(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，得到250 mL的溶液；然后用滴管吸取这种溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入，当溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度时，恰好滴入了50滴；再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴入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2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(结果保留1位有效数字)。
(2)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1.43×10-8 m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)。
[听课记录]
此题的创新之处体现在由油膜法测分子直径大小过渡到用显微法测铁原子的直径大小，是测量方法上的创新。
1 / 4 用油膜法估算油酸分子的大小
教材原型实验
实验原理与操作
[典例1] 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______________________________
_____________________________________________________________________。
[解析] 用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即测出1 mL油酸酒精溶液的滴数。
[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1 mL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
数据处理与分析
[典例2] (2024·广东梅州月考)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积为________ m2；
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：________ m3；
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为________ m。
(4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。
A．油酸浓度适当大一些
B．油酸浓度适当小一些
C．油酸扩散后立即绘出轮廓图
D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
[解析] (1)每个小正方形的面积为S1＝(10 mm)2＝1×10-4 m2
面积超过小正方形面积一半的格数的个数为80个，则油酸膜的面积约为S＝80S1＝80×10-4 m2＝8.0×10-3 m2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积：
V＝ mL＝1.0×10-11 m3。
(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为：
d＝＝ m≈1.3×10-9 m。
(4)为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，B、D正确，A、C错误。
[答案] (1)8.0×10-3(7.8×10-3～8.2×10-3均可)
(2)1.0×10-11 (3)1.3×10-9 m(或1.2×10-9 m)
(4)BD
【典例2 教用·备选题】某同学用油膜法估测油酸分子的大小，实验步骤如下：
①将1 mL纯油酸配制成2 000 mL的油酸酒精溶液；
②用小注射器抽取油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到量筒中的溶液体积为1 mL时共计滴入了61滴；
③向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器在水面上滴1滴配制好的油酸酒精溶液；
⑤待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。
每滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为________ m3(保留两位有效数字)；已知图中每个小方格的边长为1 cm，由图可知油膜的面积为________ m2(保留三位有效数字)，油酸分子的直径为________ m(保留两位有效数字)。
[解析] 每滴溶液中含有的纯油酸的体积
V＝ mL≈8.2×10-6 mL＝8.2×10-12 m3；
将大于半格算一格，小于半格舍去，数得的格子数为125格，则油膜的面积
S＝125 cm2＝1.25×10-2 m2；
油酸分子直径的大小
d＝＝ m≈6.6×10-10 m。
[答案] 8.2×10-12 1.25×10-2(1.24×10-2～1.26×10-2均可) 6.6×10-10或6.5×10-10
拓展创新实验
[典例3] 测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。
(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，得到250 mL的溶液；然后用滴管吸取这种溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入，当溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度时，恰好滴入了50滴；再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴入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2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(结果保留1位有效数字)。
(2)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1.43×10-8 m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)。
[解析] (1)数出油膜所占的小正方形方格的个数，多于半格的算一个，不足半格的舍去，得到油膜的面积S＝64×2 cm×2 cm＝256 cm2。溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL，1滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10-5 cm3。油膜厚度即油酸分子的直径是d＝≈8×10-10 m。
(2)直径为d′＝1.43×10-8 m的圆周周长为D＝πd′≈4.49×10-8 m，可以估算出铁原子的直径约为d″＝ m≈9.4×10-10 m。
[答案] (1)256 8×10-10 (2)9.4×10-10
此题的创新之处体现在由油膜法测分子直径大小过渡到用显微法测铁原子的直径大小，是测量方法上的创新。
实验针对训练(十九) 用油膜法估算油酸分子的大小
1．(2025·广东梅州模拟)在“用油膜法估测分子的大小”实验中：
(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)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________。
A．可使油酸和痱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0.22 m2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10-10 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______%(结果保留2位有效数字)。
[解析] (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，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大。一滴油酸的体积V0＝dS＝＝2.2×10-11 m3，一滴油酸酒精溶液的体积V＝＝2×10-8 m3，则此油酸酒精溶液的浓度至多为＝0.11%。
[答案] (1)ABD (2)B (3)0.11
2．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是________。
A．等效替代法 B．控制变量法
C．理想模型法 D．比值定义法
(2)有下列实验步骤：
①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。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
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。
上述步骤中，正确的顺序是________(填写步骤前面的数字)。
(3)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] (1)应用油膜法测分子直径，其实验的原理是将油酸分子看成是球形的，测出油酸的体积，然后让油酸在水面上形成单分子油膜，测出油膜的面积，油酸的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度，即油酸分子的直径，该方法采用了理想模型法，故A、B、D错误，C正确。
(2)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积(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，计算分子直径(③)。
(3)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
V＝×10-6 m3＝×10-9 m3
油酸分子直径d＝＝ m≈5×10-10 m。
[答案] (1)C (2)④①②⑤③ (3)5×10-10
3．(2025·广东湛江模拟)(1)如图1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)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有1 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图2所示，坐标格的正方形大小为20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面积是________ m2，2滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________ m3，由此估算出油酸分子的直径是________ m (所有结果均保留2位有效数字)。
(3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，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，将所有不足一格的方格算作一格
D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
[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→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是dacb。
(2)由图示油膜可知，小方格的个数为80。油膜的面积S＝80×20 mm×20 mm＝32 000 mm2＝0.032 m2，
2滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V＝2× mL＝2.0×10-5 mL＝2.0×10-11 m3，
油酸分子的直径为d＝＝ m≈6.3×10-10 m。
(3)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。油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；如果测得油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；计算油膜面积时，将所有不足一格的方格算作一格时，S将偏大，故得到的分子直径将偏小，故C错误；求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，由V1＝ mL可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。
[答案] (1)dacb (2)0.032 2.0×10-11 6.3×10-10 (3)A
8 / 8
