第一章第二节：用油膜法估测油酸分子的大小 学案（word版含答案）

预习案
【自主学习】
阅读教材7页-9页，大约需要15分钟，读后请思考：
1. 为什么将油酸在酒精中稀释后再滴入水中？
2.本实验要测量什么物理量？

3.怎样根据测得的物理量估算油酸分子的直径？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
一、实验思路
1.本实验认为水面上的油膜的结构是什么样？
2.可把油酸分子看作什么样的模型？油膜的厚度与分子大小有什么关系？
二、本实验要准备哪些器材？
三、写出主要实验步骤
四、怎样处理数据？
课堂练习教材第9页1、2、3
五、可能出现的误差有哪些？
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．(多选)关于分子，下列说法中正确的是(　　)
A．把分子看作小球是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球
B．所有分子的直径都相同
C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
D．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中一种方法
2．利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是(　　)
A．一滴油酸的体积和它的密度
B．一滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积
C．一滴油酸的质量和它的密度
D．一滴油酸形成油膜的厚度和它的密度
3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每1000 mL溶液中含有纯油酸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所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：
这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，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)
B类能力关
4．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有小正方形个数为m。用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝ 。
5．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，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：

。
C类综合关（选做）
6．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(　　)
A．d＝，NA＝ B．d＝，NA＝
C．d＝，NA＝ D．d＝，NA＝
7．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用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，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：
(1)油酸膜的面积是多少？
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1．(多选)关于分子，下列说法中正确的是(　　)
A．把分子看作小球是对分子的简化模型，实际上，分子的形状并不真的都是小球
B．所有分子的直径都相同
C．不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致
D．测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中一种方法
答案　ACD
解析　分子有着复杂的结构和形状，在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，A正确；所有分子的直径并不完全相同，但数量级基本一致，B错误，C正确；测定分子大小的方法有很多，油膜法是其中一种，D正确。
2．利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是(　　)
A．一滴油酸的体积和它的密度
B．一滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积
C．一滴油酸的质量和它的密度
D．一滴油酸形成油膜的厚度和它的密度
答案　B
解析　由单分子油膜法估测分子直径的实验原理可知，分子直径d＝，所以需测量一滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积，故B正确。
3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每1000 mL溶液中含有纯油酸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所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：
这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，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)
答案　单分子　直径　4.4×10－2　1.2×10－11　2.7×10－10
解析　油膜约占70个小格，面积约为S＝70×25×25×10－6 m2≈4.4×10－2 m2；一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝××10－6 m3＝1.2×10－11 m3；油酸分子的直径约等于油膜的厚度，即d＝＝ m≈2.7×10－10 m。
B类能力关
4．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有小正方形个数为m。用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝ 。
答案　
解析　一滴油酸酒精溶液的体积V0＝，其中纯油酸的体积为V′＝nV0＝，所形成的油膜的面积为S＝ma2，所以油膜的厚度即油酸分子的直径为d＝＝。
5．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，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：

。
答案　(1)②在量筒中滴入N滴该溶液　③在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液
解析　(1)②由于一滴溶液的体积太小，应用微小量累积法测量。③液面上不撒爽身粉时，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太大甚至实验失败，且不易看清油膜的形状，故应先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液。
C类综合关（选做）
6．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(　　)
A．d＝，NA＝ B．d＝，NA＝
C．d＝，NA＝ D．d＝，NA＝
答案　B
解析　根据题意，一滴油酸体积为，形成的油膜面积为S，故每个油酸分子的直径d＝；油酸的摩尔体积为Vmol＝，一个油酸分子的体积为V0＝πd3＝，故NA＝＝，故B正确。
7．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用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，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：
(1)油酸膜的面积是多少？
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。
答案　(1)114 cm2　(2)8×10－6 mL
(3)7.0×10－10 m
解析　(1)由题图可知，油膜所占方格数约为114，
那么油膜面积S＝114×1 cm2＝114 cm2。
(2)1 mL溶液为75滴，则1滴溶液的体积为 mL，
又每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝× mL＝8×10－6 mL。
(3)油酸分子直径d＝＝ cm≈7.0×10－8 cm＝7.0×10－10 m。