高中物理2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小课堂检测

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小

1.将1 cm3油酸溶于酒精中，制成200 cm3油酸酒精溶液。已知1 cm3溶液中有50滴，现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成一单分子薄层。已测出这薄层的面积为0.2 m2，由此估测油酸分子的直径为(　　)

A.2×10-10 m

B.5×10-10 m

C.2×10-9 m

D.5×10-9 m

2.在用油膜法估测分子的大小实验中所用的油酸酒精溶液为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油膜的轮廓形状如图所示。图中每个小正方形方格的边长均为1 cm，下列说法不正确的是(　　)

A.实验时将油酸分子看成球体

B.实验时不考虑各油酸分子间的间隙

C.使用油酸酒精溶液的目的是让油酸在水面上形成单层分子油膜

D.该实验测出油酸分子的直径约是6.5×10-8 m

3.为了减小用油膜法估测分子的大小的误差，下列方法可行的是(　　)

A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2=

B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘距离小一些

C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上

D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形

4.用油膜法估测分子的大小实验的科学依据是(　　)

A.将油酸形成的膜看成单分子油膜

B.不考虑各油酸分子间的间隙

C.考虑了各油酸分子间的间隙

D.将油酸分子看成球形

5.某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(　　)

A.油酸未完全散开

B.油酸中含有大量酒精

C.求每滴体积时，1 mL溶液的滴数少数了几滴

D.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

6.在用油膜法估测分子大小的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1 cm。

(1)油酸薄膜的面积是　　　　 cm2。 

(2)油酸分子的直径是　　　　 m。(结果保留两位有效数字) 

(3)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　　　　。 

7.一艘油轮装载着密度为900 kg/m3的原油在海上航行，由于某种事故而使原油发生部分泄漏导致9 t的原油流入大海，则这次事故造成的最大污染面积约为　　　 m2。 

8.在用油膜法估测分子的大小的实验中。

(1)某同学操作步骤如下：

①用0.5 mL的油酸配制了1 000 mL的油酸酒精溶液；

②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1 mL；

③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积为160 cm2。

则可估算出油酸分子的直径大小d=　　　　 m。(结果保留一位有效数字) 

(2)若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，拿错的注射器的针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 

(3)若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径为d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数NA=　　　　(用题中给出的物理量符号表示)。 

参考答案

1.B　1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为×10-6 m3=10-10 m3，油膜分子是单分子油膜，根据d= m=5×10-10 m，故选项B正确。

2.D　在用油膜法估测分子的大小实验中，实验的基本原理是①让油膜尽可能散开，形成单分子层，②把油酸分子看成球形，③不考虑分子之间空隙，选项A、B正确；由于酒精易溶于水，使用油酸酒精溶液的目的是让油膜在水面上形成单层分子油膜，选项C正确；一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V= mL=7.5×10-6 mL=7.5×10-12 m3，所以油酸分子直径为d= m=6.5×10-10 m，选项D错误。

3.B　如果100滴油酸酒精溶液的体积不是整数体积，则不在刻度线上，那么估读的体积误差就大了，选项A错误；选项B的方法是可行的；先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴1滴在水面上，若多滴几滴确实对测量形成油膜的油酸体积会更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，选项C错误；实验中只要是单分子层油膜即可，并不需要油膜是矩形，选项D错误。

4.ABD　实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球形，油酸分子直径的数量级为10-10 m，所以选项A、B、D正确，C错误。

5.ACD　形成的油膜不是单分子层，计算的油膜厚度就不是分子直径，比分子直径大得多，选项A正确；滴入水中后酒精都溶入水中，选项B错误；计算体积时少数了几滴，会使计算的油滴体积偏大，计算的分子直径也偏大，选项C正确；数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，导致计算结果偏大，选项D正确。

6.【答案】(1)118(115~121均可)　(2)6.4×10-10(6.2×10-10~6.5×10-10均可)　(3)NA=

【解析】(1)围成的方格中，不足半个舍去，多于半个的算一个，共有118个方格，故油膜的面积S=118×12 cm2=118 cm2。(2)1滴油酸酒精溶液的体积V1= mL，由纯油酸与溶液体积比为0.6∶1 000，可得1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V2==7.5×10-12 m3，而1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积S=118×10-4 m2，所以油酸分子直径d==6.4×10-10 m。(3)油酸的摩尔体积为Vmol=，每个油酸分子的体积为V0=πd3=，阿伏加德罗常数为NA=，联立解得NA=。

7.【答案】1011

【解析】分子直径的数量级是d=10-10 m。由d=，ρ=可知，S==1011 m2。

8.【答案】(1)6×10-10　(2)偏小　(3)

【解析】(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V= mL=1×10-5 mL，把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为d= m=6×10-10 m。(2)因为拿错的注射器的针管比原来的粗，则每滴油酸酒精溶液的体积较大，含油酸较多，在水平上形成油膜的面积较大，根据d=可知这会导致实验测得的油酸分子直径偏小。(3)每个油酸分子的体积V0=πd3，则阿伏加德罗常数NA=。