实验 11 （考点解读）用油膜法估测分子的大小
1.实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水
面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图 1 甲所示形状的一层
纯油酸薄膜.如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小.用 V 表
示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用 S 表示单分子油膜的面积，用 d 表示分子的直径，如图乙所
示，则 d＝V
S.
图 1
2.实验器材
盛水浅盘、注射器（或滴管）、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、
彩笔.
3.实验步骤
（1）用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差.
（2）配制油酸酒精溶液，取纯油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面
达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的
油酸酒精溶液.
（3）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.
（4）根据 V0＝Vn
n
算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0.
（5）向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上.
（6）用注射器（或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上.
（7）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.
（8）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 1 cm
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）.
（9）根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式 d＝V
S
算出油酸
薄膜的厚度 d.
（10）重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小.
方法总结
1.数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
实验次数
量筒内增加 1 mL
溶液时的滴数
轮廓内的
小格子数
轮廓面积 S
1
2
3
4
实验次数
一滴纯油酸
的体积 V
分子的
大小（m）
平均值
1
2
3
4
2.注意事项
（1）注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 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）本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.
1．在“油膜法估测分子大小”的实验中，将 1mL 的纯油酸配制成 5000mL 的油酸酒精溶液，用注射器测得 1mL
溶液为 80 滴，再滴入 1 滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占 140 个
小方格，每格边长是 0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（ ）
A．7×10-8m B．1×10-8m C．7×10-10m D．1×10-10m
【答案】C
【解析】1 滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
3 6 31 1 cm 2.5 10 cm80 5000V
油膜的面积为
2 2140 0.25cm 35cmS
油酸分子直径为
6
102.5 10 cm 7.1 10 m35
Vd S
故选 C。
2．关于热学规律，下列说法正确的是（ ）
A．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺人其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完
成
B．一定量 100°C 的水变成 100°C 的水蒸气，其分子之间的势能增加
C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的绝对湿度
D．气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数一定增多，气体
的压强不一定增大
E.在用油膜法估测分子的直径的实验中，主要是解决两个问题：一是获得很小的一滴油酸并测出其体积，二
是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积
【答案】ABE
【解析】A．扩散是分子的热运动，可以在气体、液体和固体中进行，温度越高，扩散得越快，生产半导体
器件时，需要在纯净的半导体材料中掺人其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故 A 正确；
B．一定量 100°C 的水变成 100°C 的水蒸气，分子动能之和不变，由于吸热，内能增大，则其分子之间的势
能增大，故 B 正确；
C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气的相对湿度，故 C 错误；
D．气体体积减小时，同时温度降低，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数不一定增多，气体的压强不
一定增大，故 D 错误；
E．在用油膜法估测分子的直径的实验中，主要是解决获得很小的一滴油酸并测出其体积和测量这滴油酸在
水面上形成的油膜面积这两个问题，故 E 正确。
故选 ABE。
3．下列说法正确的是（ ）
A．晶体具有固定的熔点，某种物理性质可表现为各向异性
B．可采用升温或加压的方法，让未饱和汽变成饱和汽
C．空调既能制热又能制冷，说明在非自发的条件下，热传递可以逆向
D．两个系统达到热平衡时，它们的分子平均动能一定相等
E.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，会使分子
直径计算结果偏小
【答案】ACD
【解析】A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体和非
晶体是各向同性的，故 A 正确；
B．根据
pV nRT
可以采取降低温度、减小体积的方法，使未饱和汽变成饱和汽，故 B 错误；
C．空调既能制热又能制冷，说明在非自发的条件下，热量可以逆向传递，故 C 正确；
D．两个系统达到热平衡状态，宏观上温度相同，微观上分子平均动能就相同，故 D 正确；
E．根据
Vd S
进行推导，纯油酸的体积等于油酸酒精溶液的体积乘以浓度，将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积
进行计算，会使体积偏大，导致分子直径计算结果偏大，故 E 错误。
故选 ACD。
4．在“用单分子油膜估测分子直径”的实验中，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
使油酸在浅盘的水面上形成______。若 n 滴油酸酒精溶液的体积为 V，一滴溶液在水面上散开形成的油膜面
积为 S，溶液的浓度为η，则可估算出该分子的直径 d = ______。
【答案】单分子油膜 V
nS
【解析】[1]在“用单分子油膜估测分子直径”的实验中，需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释
的目的是使油酸在浅盘的水面上形成单分子油膜。
[2] n 滴油酸酒精溶液的总体积为 V，且油酸酒精溶液中油酸浓度为η，则一滴中的纯油酸体积为
V0 = V
n
一滴溶液在水面上散开形成的油膜面积为 S，根据体积公式可知，油酸分子的直径为
d = 0V
S = V
nS
5．用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：
.①向体积为 V1 的纯油酸加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为 V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入 n 滴时体积为 V0；
③先往边长为 30cm-40cm 的浅盘里倒入 2cm 深的水
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃放在浅盘上，并在玻
璃板上描出油酸薄膜的轮廓；
⑤将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板，放在画有许多边长为 a 的小正方形的坐标纸上，读出轮廓范围内正方形
的总数为 N．
上述过程中遗漏的步骤是 ___________；油酸分子直径的表达式是 d=________．
【答案】将痱子粉均匀撒在水面上 1 0
2
2
VVd NV a n
【解析】[1]在步骤③中，应将痱子粉均匀撒在水面上；
[2]油酸分子直径为
Vd S
一滴纯油酸的体积为
0 1
2
V VV n V
油膜的面积为
2S Na
联立解得
1 0
2
2
VVd NV a n
7．用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：
A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀的撒入痱子粉
B．将1mL 纯油酸加入酒精中，得到 32 10 mL 的油酸酒精溶液
C．把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积 S （坐标纸中正方形小方格的边长为 20mm ）
D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下 50 滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
（1）上述步骤中，正确的顺序是________（填步骤前的字母）。
（2）如图所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为______ 2m 。
（3）已知 50 滴溶液的体积为1mL ，估算油酸分子的直径约为__________ m （保留两位有效数字）。
【答案】BDAECF 0.022 4.5×10-10
【解析】（1）[1]．上述步骤中，正确的顺序是 BDAECF。
（2）[2]．根据描出的油膜轮廓，计算得出共有 55 格，则油膜的面积约为 55×4cm2=0.022m2。
（3）[3]．1 滴油酸酒精溶液中含油酸的体积为
6 3 11 3
3
1 10 m 10 m2 10 50V
油酸分子的直径约为
11
-1010 m 4.5 10 m0.022
Vd S
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